Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

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Rolf Apel
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Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von Rolf Apel »

Im Rahmen unseres jährlichen Familientreffen hatten wir dieses Jahr bei der Interessengemeinschaft Westerwaldquerbahn (IWQ) eine Draisinenfahrt von Fehl-Ritzhausen nach Rennerod und zurück gebucht. Auf der Webseite der IWQ findet man eine Videoaufnahme zu der Draisinenfahrt, die den Eindruck erweckt, dass das Ganze ein recht entspannter Ausflug wird. Um es vorweg zu nehmen, wir wurden eines Besseren belehrt. :wink: An den „Steilstellen“ der Strecke war das Ganze eine ziemliche Plackerei, die Ehrfurcht vor den Gleisarbeitern von damals aufkommen ließ.
Die IWQ besitzt unter anderem zwei Nachbauten einer Handhebeldraisinen Typ 47 der Firma Draisinenbau Hamburg, die einzeln leer ca. 400 Kilogramm auf die Waage bringen.
Bild1_Draisinen.jpg
Für die Fahrt waren die beiden Draisinen gekuppelt und mit 16 Fahrgästen plus 3 Begleitern der IWQ besetzt. Geht man von einem üblicherweise verwendeten Durchschnittsgewicht von 75 Kilogramm pro Person aus, dann hatte unser Gespann ein Gesamtgewicht von etwas mehr als 2,2 Tonnen. Auf Wikipedia findet man in der Streckenbeschreibung der Westerwaldquerbahn Herborn-Montabaur die Länge und den Höhenunterschied der zurückgelegten Strecke, wobei der Wendepunkt noch ein Stück hinter dem ehemaligen Bahnhof Rennerod lag. In Summe haben wir bei der Bergauffahrt 45 Höhenmeter auf 6,3 km Strecke bezwungen, was einer durchschnittlichen Steigung von ca. 7 Promille entspricht. Laut den Begleitern der IWQ war die steilste Stelle vor der Einfahrt in den ehemaligen Bahnhof Rennerod mit etwas mehr als 20 Promille dreimal so steil.
Die bei der Bergfahrt erbrachte Arbeit entspricht hauptsächlich der potentiellen Energie, die sich als Produkt aus der Masse, dem Höhenunterschied und der Erdbeschleunigung berechnen lässt. Das Ergebnis klingt mit rund einem Megajoule erst mal gewaltig, vergleicht man es aber mit dem Energiegehalt von Vollmilchschokolade, entspricht es mit 44 Gramm nicht mal einer halben Tafel. :o Etwas ernüchternd ist auch die Betrachtung der Schwungenergie des Gefährts. Beim Abbremsen von 14,4 km/h ≙ 4 m/s auf 3,6 km/h ≙ 1 m/s wird nur eine Energie von ca. 22.400 Joule freigesetzt.
Geschätzt haben wir für die Bergfahrt abzüglich der Pausen ca. 45 Minuten benötigt, was 2700 Sekunden entspricht. Gemäß der Formel, Leistung ist gleich Arbeit pro Zeit, ergibt sich eine durchschnittliche Teamleistung von 364 Watt, die von 10 Personen an den Handhebeln erbracht wurde, also im Schnitt 36,4 Watt pro Person. Allerdings wird diese Leistung nicht gleichmäßig erbracht, sondern nur während der Abwärtsbewegung des Handhebels. Bei der Aufwärtsbewegung soll man laut Rat der IWQ-Begleiter nicht am Hebel ziehen, um das Rückgrat nicht zu überlasten. Aber das ständige Wiederaufrichten verschlingt natürlich auch Energie. Mit einer Aufteilung 60 Watt während der Abwärtsbewegung und 13 Watt während der Aufwärtsbewegung ergibt sich der oben genannte Durchschnittswert.
Bild2_Antrieb.jpg
Da die Umlenkung der Auf- und Ab-Bewegung in eine Drehbewegung, wie im obigen Bild zu sehen ist, über eine Pleuelstange und eine Kurbelwelle erfolgt, verläuft die Krafterbringung eher Sinusförmig. Somit ergibt sich als Spitzenleistung bei der Abwärtsbewegung das Wurzel-zwei-fache, also etwas 85 Watt. Da die Steigung an den steilsten Stellen das Dreifache des Durchschnitts betrug, wären wir wahrscheinlich ohne die extrem tatkräftige Unterstützung der IWQ-Begleiter nicht bis Rennerod gekommen. Zum Glück hat es doch geklappt und wir wurden im ehemaligen Bahnhof Rennerod mit einem Blick in den Lokschuppen der IWQ belohnt.
Bild3_Lokschuppen.jpg
Dort stand neben einem KLV 12 noch eine selbstgebaute Draisine mit einem Benzinmotor, die die Tour sicherlich deutlich bequemer gemacht hätte. Damit wäre mein Poloshirt sicher nicht so schweißgetränkt gewesen wie auf dem Foto. ;)
Trotz, oder grade wegen der körperlichen Anstrengung war das Ganze ein großer Spaß, und ich kann denjenigen, die am Wochenende mal auf den Höhen des Westerwalds unterwegs sind, nur empfehlen zu versuchen eine Draisinenfahrt bei der IWQ zu buchen. Womit ich auch das Versprechen, Werbung für die Draisinenfahrten zu machen, erfüllt habe. ;)
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cozi
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von cozi »

Der Bericht ist nur Klasse!!! :drink: :lol:
ubiminor
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von ubiminor »

Thank you. Interesting and very insightful report.
Indeed when looking at the movies with people riding hand draisine, one does not have the impression that it is a very demanding physical exercise.
siggi
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von siggi »

herrlich :bravo:
Axel Hempelmann
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von Axel Hempelmann »

Selbst für mich als Ingenieur eine wirklich ungewohnte Betrachtung einer Draisinenfahrt. Köstlich!

Rolf, wenn du dich wunderst, warum du trotz der (scheinbar) so geringen verrichteten Arbeit so ins Schwitzen genommen bist:
auch in der Ebene ganz ohne Steigungen musst du Fahrwiderstände überwinden.
Solange Ihr unter 60 km/h gefahren seid, ist der Luftwiderstand vermutlich zu vernachlässigen, aber Hebelantrieb, Getriebe und Räder haben auch Widerstände.

Ich vermute mal, Ihr hättet Euch zum Ausgleich durchaus eine ganze Tafel Schokolade gönnen dürfen 😁
Rolf Apel
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von Rolf Apel »

Vielen Dank für die positiven Rückmeldungen. Da der Wirkungsgrad eines reinen Pleuelantriebs größer als 95 % ist und der Antrieb nur ein Zahnradpaar besaß, habe ich die Übertragungsverluste im Antriebsstrang in meinen Betrachtungen mal vernachlässigt. Die Draisine war nur für eine Höchstgeschwindigkeit von 20 km/h zugelassen, was bei einem Blick auf die Bremsanlage mit ihren Echtholz-Bremsklötzen auch verständlich ist.
Bild4_Bremsanlage.jpg
Bergauf waren wir an den Steilstücken froh, wenn wir überhaupt noch vorwärtsgekommen sind. Die 20 km/h V-max habe wir aber auf der Rückfahrt nach Fehl-Ritzhausen voll ausgekostet. Danach war auch mein Poloshirt auch wieder trocken. ;)
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DiRo
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von DiRo »

War der Reibungskoeffizient der verrosteten Schiene so hoch, das ihr Euch so plackern musstet? Oder fehlte die Spurkranzschmierung? Normal läuft doch ein Eisenbahnrad relativ leicht auf der Schiene, weswegen ja die hohen Zugkräfte möglich sind.
Rolf Apel
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von Rolf Apel »

Hallo Dirk,
bei dem kurzen Radstand war eine Spurkranzschmierung nicht erforderlich. In der Ebene ließ sich das Draisinengespann von einer einzelnen Person zügig bewegen. Aber an den Steigungen merkt man halt deutlich, wie die Schwerkraft einem das Leben schwer macht. Und da die Achslast ja nur etwa eine halbe Tonne betrug, war der leichte Rost auf den Schienen eher hilfreich, um ein Durchdrehen der Antriebsräder zu verhindern. ;)
Köf78
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von Köf78 »

Sieht trotz der Anstrengung nach Spaß aus.

Sowas steht auch noch auf meiner "bucket list".

Ungewöhnlich finde ich aber den Vergleich mit dem Energiegehalt von Vollmilchschokolade.

Bei solchen Touren sind doch als Maßeinheit eher "x Bier pro 10 Kilometer" üblich (auch "Jerkel" genannt :wink: )
Quattro StaZioni
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Re: Energetische Nachbetrachtungen zu einer Draisinenfahrt im Westerwald

Beitrag von Quattro StaZioni »

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Matthias
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