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Der '''Anpressdruck''' | Der '''Anpressdruck''' erzeugt bei [[Sportwagen]], [[Supersportwagen]] und [[Rennwagen]] eine zusätzlich zur [[Gewichtskraft]] senkrecht auf die Straße wirkende Kraft. Er entsteht durch nach unten gerichteten [[dynamischer Auftrieb|dynamischen Auftrieb]] an der Karosserie oder an angebauten [[Flügel (Fahrzeug)|Flügel]]n. Im Motorsport wird oft der englische Begriff {{lang|en|''downforce''}} oder '''''Abtrieb''''' verwendet. Als [[Aerodynamik|aerodynamischer Effekt]] ist der Anpressdruck abhängig von der Geschwindigkeit in Bezug zur Umgebungsluft zum Quadrat. Er nimmt mit höherer Geschwindigkeit stark zu. | ||
Ein erhöhter Anpressdruck ermöglicht eine höhere [[Fahrphysik (Auto)#Kurvengrenzgeschwindigkeit|Kurvengrenzgeschwindigkeit]], denn er erhöht die [[Haftreibung|(Haft-)Reibung]] der Reifen auf der Straße | Ein erhöhter Anpressdruck ermöglicht eine höhere [[Fahrphysik (Auto)#Kurvengrenzgeschwindigkeit|Kurvengrenzgeschwindigkeit]], denn er erhöht die [[Radlast]], sodass eine höhere [[Haftreibung|(Haft-)Reibung]] der Reifen auf der Straße ermöglicht, dass die Räder größere [[Seitenführungskraft|Seitenführungskräfte]] auf die Straße übertragen können.<ref name="renntech">Michael Trzesniowski: ''Rennwagentechnik'', Vieweg und Teubner Verlag, Wiesbaden, 2. Auflage 2010, ISBN 978-3-8348-0857-8, Seite 137</ref> | ||
Auch | Auch würden die Hinterräder von Sportwagen ohne extra Anpressdruck bei hohen Geschwindigkeiten durchdrehen, da der [[Luftwiderstand]] dann stark ansteigt – die Übertragung einer entsprechenden Vortriebskraft benötigt eine möglichst gute Anbindung der Reifen an die Straße. | ||
Daher versuchen Konstrukteure, den Anpressdruck durch konstruktive Maßnahmen gezielt zu erzeugen oder zu verstärken. | Daher versuchen Konstrukteure, den Anpressdruck durch konstruktive Maßnahmen gezielt zu erzeugen oder zu verstärken. | ||
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* Front- oder [[Heckflügel]], | * Front- oder [[Heckflügel]], | ||
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* [[Diffusor (Motorsport)|Diffusor]], kann zusammen mit dem glatten Unterboden ein „umgekehrtes Flügelprofil“ bilden, oder | * [[Diffusor (Motorsport)|Diffusor]], kann zusammen mit dem glatten Unterboden ein „umgekehrtes Flügelprofil“ bilden, oder | ||
* andere [[Aerodynamik|aerodynamische]] Maßnahmen (zum Beispiel [[Venturi-Effekt|Venturi-Kanäle]], selten). | * andere [[Aerodynamik|aerodynamische]] Maßnahmen (zum Beispiel [[Venturi-Effekt|Venturi-Kanäle]], selten). | ||
Ein [[Spoiler (Fahrzeug)|Spoiler]] hingegen ist ein Luftabweiser oder -umlenker und erzeugt keinen | Ein [[Spoiler (Fahrzeug)|Spoiler]] hingegen ist ein Luftabweiser oder -umlenker und erzeugt keinen nach unten gerichteten aerodynamischen Auftrieb, sondern er stört den Auftrieb, den die Luftströmung um die [[Karosserie]] eines Autos erzeugt, oder greift anderweitig in die Strömung um die Karosserie ein. | ||
Das Anpressdruck-erzeugende Flügelwerk erhöht | Das Anpressdruck-erzeugende Flügelwerk erhöht den Luftwiderstand. Durch den Anpressdruck kann das Fahrzeug aber mehr Kraft auf die Straße bringen – was notwendig ist, um eine hohe Geschwindigkeit gegen den Luftwiderstand und höhere Kurvengeschwindigkeiten zu erreichen. Es sind also zwei gegenläufige Effekte, zwischen denen der Fahrzeugentwickler abwägen muss. | ||
== Formel 1 == | == Formel 1 == | ||
[[Formel 1|Formel-1]]-Fahrzeuge entwickeln mehr Anpressdruck als ihr eigenes Gewicht. Bei 240 km/h erreicht ein Formel-1-Rennwagen | [[Formel 1|Formel-1]]-Fahrzeuge entwickeln mehr Anpressdruck als ihr eigenes Gewicht. Bei 240 km/h erreicht ein Formel-1-Rennwagen zum Beispiel 16 [[Newton (Einheit)|kN]] Abtrieb (bei einem <math>c_\mathrm w</math>-Wert von 0,93), somit das 2,7fache seines Gewichts von 620 kg (Fahrzeug inklusive Fahrer). Der Wagen könnte damit wohl „an der Decke fahren“<ref name="renntech" /><ref>''[https://www.zeit.de/stimmts/2000/200026_stimmts Formel-1-Rennwagen können kopfüber an der Decke fahren. Stimmt's?]'', Zeit Online.</ref>, er benötigt den zusätzlichen Anpressdruck jedoch auch zur Überwindung des Luftwiderstands. Der Rennwagen erreicht eine mögliche Querbeschleunigung von 3,7 [[Erdbeschleunigung|g]], bei einer [[Haftreibungszahl]] von 1,8<ref>Bosch: ''Kraftfahrtechnisches Taschenbuch'', 26. Auflage 2007, ISBN 978-3-8348-0138-8, S. 435</ref> eine Querbeschleunigung von 4,5 g. | ||
Die folgende Tabelle zeigt Daten des [[Ferrari F1-2000]] aus dem Jahr 2000:<ref>Wright, P.: Ferrari Formula 1. Under the skin of the Championship-winning F1-2000, SAE International, 2004 ISBN 978-076801341-2</ref> | |||
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Der Anpressdruck erzeugt bei Sportwagen, Supersportwagen und Rennwagen eine zusätzlich zur Gewichtskraft senkrecht auf die Straße wirkende Kraft. Er entsteht durch nach unten gerichteten dynamischen Auftrieb an der Karosserie oder an angebauten Flügeln. Im Motorsport wird oft der englische Begriff {{Modul:Vorlage:lang}} Modul:Multilingual:149: attempt to index field 'data' (a nil value) oder Abtrieb verwendet. Als aerodynamischer Effekt ist der Anpressdruck abhängig von der Geschwindigkeit in Bezug zur Umgebungsluft zum Quadrat. Er nimmt mit höherer Geschwindigkeit stark zu.
Ein erhöhter Anpressdruck ermöglicht eine höhere Kurvengrenzgeschwindigkeit, denn er erhöht die Radlast, sodass eine höhere (Haft-)Reibung der Reifen auf der Straße ermöglicht, dass die Räder größere Seitenführungskräfte auf die Straße übertragen können.[1] Auch würden die Hinterräder von Sportwagen ohne extra Anpressdruck bei hohen Geschwindigkeiten durchdrehen, da der Luftwiderstand dann stark ansteigt – die Übertragung einer entsprechenden Vortriebskraft benötigt eine möglichst gute Anbindung der Reifen an die Straße. Daher versuchen Konstrukteure, den Anpressdruck durch konstruktive Maßnahmen gezielt zu erzeugen oder zu verstärken. Dazu zählen:
Ein Spoiler hingegen ist ein Luftabweiser oder -umlenker und erzeugt keinen nach unten gerichteten aerodynamischen Auftrieb, sondern er stört den Auftrieb, den die Luftströmung um die Karosserie eines Autos erzeugt, oder greift anderweitig in die Strömung um die Karosserie ein.
Das Anpressdruck-erzeugende Flügelwerk erhöht den Luftwiderstand. Durch den Anpressdruck kann das Fahrzeug aber mehr Kraft auf die Straße bringen – was notwendig ist, um eine hohe Geschwindigkeit gegen den Luftwiderstand und höhere Kurvengeschwindigkeiten zu erreichen. Es sind also zwei gegenläufige Effekte, zwischen denen der Fahrzeugentwickler abwägen muss.
Formel-1-Fahrzeuge entwickeln mehr Anpressdruck als ihr eigenes Gewicht. Bei 240 km/h erreicht ein Formel-1-Rennwagen zum Beispiel 16 kN Abtrieb (bei einem $ c_{\mathrm {w} } $-Wert von 0,93), somit das 2,7fache seines Gewichts von 620 kg (Fahrzeug inklusive Fahrer). Der Wagen könnte damit wohl „an der Decke fahren“[1][2], er benötigt den zusätzlichen Anpressdruck jedoch auch zur Überwindung des Luftwiderstands. Der Rennwagen erreicht eine mögliche Querbeschleunigung von 3,7 g, bei einer Haftreibungszahl von 1,8[3] eine Querbeschleunigung von 4,5 g.
Die folgende Tabelle zeigt Daten des Ferrari F1-2000 aus dem Jahr 2000:[4]
| Komponente | $ c_{\mathrm {w} } $ | $ c_{\mathrm {A} } $ | Anteil am Abtrieb in Prozent |
|---|---|---|---|
| Frontflügel | 0,123 | 0,9699 | 36,9 |
| Heckflügel | 0,297 | 0,899 | 34,4 |
| Unterboden (Diffusor) | 0,099 | 1,080 | 41,3 |
| Vorderräder | 0,150 | −0,038 | −1,4 |
| Hinterräder | 0,187 | −0,061 | −2,3 |
| Leitbleche | 0,023 | −0,020 | −0,8 |
| Rest | 0,055 | −0,210 | −8,0 |
| Gesamt | 0,932 | 2,617 | 100 |
Die einzelnen Widerstandsbeiwerte $ c_{\mathrm {w} } $ und Abtriebsbeiwerte $ c_{\mathrm {A} } $ sind auf die gesamte Fläche des Fahrzeugs bezogen.
it:Deportanza