Die Fragestellung dieses angewandten Forschungsprojekts war, wie sich die Übertragung der Oberfläche des Golfballs auf sich schnell bewegende Objekte auswirkt, mit dem Ziel, den Strömungswiderstand zu minimieren und den Effekt für die Gestaltung der Oberfläche positiv zu nutzen. Bekannt sind solche Effekte z.B. bei Haien, deren Hautschuppen zu Verwirbelungen führen, was wiederum den Strömungswiderstand senkt und die Geschwindigkeit erhöht. Auch der Golfball zentriert sich in einer durch seine Oberfläche erzeugten Lufthülle und erreicht ebenfalls höhere Geschwindigkeiten bei stabilerer Flugbahn. Um dies näher zu veranschaulichen, sollten die Versuche anhand von Fahrzeugen untersucht werden.
Für eine eigene Messreihe wurden zwei skalierte 1:4 Fahrzeug-Modelle mittels „Solid Works“ modelliert und gefräst. In der Fakultät für Fahrzeugsystem und Produktion der TH Köln stand ein Windkanal für Messungen in diesem Maßstab zur Verfügung. Die idealisierten Fahrzeugmodelle standen in zwei Ausführungen zur Verfügung: 1. als Variante aus Hartschaum gespachtelt und lackiert, 2. als Variante als Hartschaumkern mit Clay überzogen, eingearbeitet wurden die Dimples (engl.: Grübchen) der Golfballoberfläche.
Die Windkanalversuche verliefen unerwartet. Die Werte beider Fahrzeuge fielen grundsätzlich günstig aus. Entgegen der Erwartung wies das Fahrzeug mit der Golfballoberfläche einen leicht höheren cw-Wert auf. Konsequenterweise sollten weitere Versuche durchgeführt werden, was jedoch aufgrund des engen Zeitrahmens des Projekts nicht möglich war. So blieb als Erkenntnis vor allem die Vorstellung von einem gedrittelten Aufbau der Modellsegmente.
So könnten in weiteren Versuchen verschiedene Kombinationen getestet werden – etwa glatter Vorderwagen, Mittelteil mit Golfballstruktur, Heck glatt oder ebenfalls mit Golfballstruktur, etc.
Als Erkenntnis kann angenommen werden, dass wir es an der Fahrzeugform mit unterschiedlichen Zonen zu tun haben: Vorne Staudruck, in der Mitte über dem Dach nach hinten abreißende Verwirbelungen. Beim hinteren Segment im Übergang zum sog. Totwassergebiet könnten sich beide Oberflächenvarianten vor- oder nachteilig erweisen. Weitere Versuche der möglichen Kombinationen im Windkanal würden voraussichtlich Aufschluss über günstig positionierte Zonen mit differenzierten Oberflächen geben.
Teilnehmer: Christian Zander
Semester: Wintersemester 2013/14
Projektart: Selbstinitiiertes Projekt
Betreut von Prof. Hatto Grosse (Design for Manufacturing), KISD – Köln International School of Design der TH Köln; Prof. Dr. Kai Uwe Münch, Fakultät für Fahrzeugsysteme und Produktion der TH Köln
