Energie in einer Wolke

Da hat doch einst der rührige Fred W. Weinholtz, ein bekannter Segelfluglehrer, vor vielen Jahren eine Milchmädchenrechnung angestellt: Wir wissen, im Segelflug ist man auf die Sonnenenergie angewiesen, um von A nach B zu gelangen. Die Sonne bewirkt Auf- und Abwinde. Erstere gilt es gezielt zu suchen und letztere gezielt zu meiden. Eine Aufwindquelle neben anderen ist die Thermik Segelfluggruppe Isartal E.V.) Sie zeigt sich u.a. durch schachbrettartig verteilte Cumuluswolken.

Die Kraft der Thermik:

(…) Zu nächst ein kleines Rechenexempel, um allen Skeptikern das Vertrauen in die Thermik zu verstärken. Vertrauen zur Thermik, zum Flugzeug und zu sich selbst ist nämlich eine wichtige Grundlage zum Erfolg beim Streckenfliegen.

Nehmen wir einen normalen Aufwindschlauch, 200 m Durchmesser, 2000m Gesamthöhe (mit Wolke), ein mittleres meteorologisches Steigen von 2,5 m/ sec, das einer Variometeranzeige von etwa 1,5 m/sec entspricht. Ein Kubikmeter Luft wiegt bekanntlich etwa 1,3 Kg. Nach der Berechnung der Rundsäule

Grundfläche mal Höhe = r x r x 3,14 x Höhe

ist leicht zu ermitteln, dass in diesem „Bart“ (Termikschlauch) 62 800 000 m3 Luft in steigender Bewegung sind. In Gewicht ausgedrückt sind das 81 640 000 kg oder 81 640 t Luft.

Thermikmodell

Steckt nicht schon in der durchaus alltäglichen Thermik eine beruhigende Kraft? Zwar können wir mit mit den wenigen Quadratmetern Fläche unseres Segelflugzeuges nur einen winzigen Tel dieser Energie ausnutzen, unser Ziel sollte es aber immer sein, möglichst viel davon mit zu bekommen“ Fred Weinholtz, Grundtheorie des modernen Streckensegelfluges . (keine ISBN-Nummer, nur noch antiquarisch er hältlich)

Nun zu Stephans „PS-Salat“:

Brems-PS: b.h.p ; englische Abkürzung für „brake horse power“ (Brems-PS), Leistungsangabe für den Motor im Unterschied zu Steuer-PS. 1 b.h.p. = 1.0139 DIN-PS.

DIN-PS: Motorleistungsangabe nach der Deutschen Industrie-Norm. Die Leistung wird hier mit allen im tatsächlichen Betrieb verwendeten Vorrichtungen wie Schalldämpfer, Luftfilter, Lichtmaschine und Kühlventilator am Kurbelwellenausgang gemessen. Die Angaben liegen 10 bis 25% unter der SAE-Leistung und etwa 5 bis 10% unter der CUNA Angabe.

Pferdestärke: In der Physik ist die Pferdestärke (engl. horsepower) eine alte, international nicht empfohlene Einheit der Leistung mit dem Einheitenzeichen PS und dem Formelzeichen F. An ihrer Stelle sollte die SI-Einheit Watt verwendet werden.

1 PS ist definiert als die Leistung, die erbracht wird, wenn eine Masse von 75 kg auf der Erde (Beschleunigung 9.81 m/s2) mit einer Geschwindigkeit von 1 m/s hochgehoben wird.

1 PS = 75 mkp/s = 0,736 kW = 736 W

1 PS = 75 mkp/s = 0,736 kW = 736 W

 

Die französische Entsprechung CV (chevaux) gab Kleinwagen den Namen: Citroën 2 CV, auch „Ente“ genannt, oder Renault 4CV, wobei hier CV nicht als Leistung verstanden wurde sondern im übertragenen Sinn die Einheit der KFZ-Steuer Bemessung war.

Die englische Horsepower hat das Formelzeichen hp:1 hp = 1,014 PS = 745,7 W

SAE-PS: Die Leistungsmessung der amerikanischen Society of Automotive Engineers sieht eine PS-Angabe, gemessen ohne Zusatzaggregate, vor.

H.P.: Horsepower ist die britische Bezeichnung für Pferdestärke. Damit ist im Unterschied zur Bremsleistung ( b.h.p.) die Leistung nach der Steuerformel gemeint. Die Berechnung, die bis zum zweiten Weltkrieg Gültigkeit hatte, sah folgendermassen aus: mm Zylinderbohrung hoch 2 X Zylinderzahl / 1613 = h.p

SHP oder shp (manchmal auch S.H.P.) steht für shaft horse powerWPS (Wellen-PS) oder PSe (PS effektiv)). Damit wird die Leistung an der Ausgangswelle einer Kraftmaschine beschrieben. Diese Einheit findet vor allem in der Luft- (z. B. Hauptrotorwelle Hubschrauber) und Seefahrt Anwendung.

*****

Im Weinholtz’schen Beispiel werden also 81 640 000 kg Luft pro Sekunde 2,5 m hoch gehoben!

Zur Skizze: Die obere Rolle ist am „Himmel“ festgemacht.

In PS umgerechnet: 2,5 m /sec x 81 640 000 kg /75 mkg/sec = 2,5 x 81 640 000 /75 = 2 721 333 PS. Eine Lokomotive Re 6/6 der SBB leistet rund 10676 PS (7850 kW). Es müssten also rund 255 Re6/6 eingesetzt werden, um diese Luftsäule in der angenommen Geschwindigkeit aufwärts zu heben!

Re 6/6 11616 (Foto: Patrice Airoldi)

Man stelle sich einen schönen Thermiktag vor, an dem mehrere Hundert oder Tausend solcher Aufwindtürme über das Land verstreut sind (etwa alle 4-5 km ein Stück). Es lässt sich erahnen welche ungeheuerliche Kraft die Sonne entwickelt. Genug Potenzial um die Energie der Schweiz zu versorgen!Nebenbei bemerkt: Der Mensch kann eine Dauerleistung von ca. 80 -100 W = ca. 0.1 – 0,14. PS erbringen.

Etwas mehr Eleganz als die Re 6/ bringt die ASW 22 schon ins Bild.

Mit einer max. Abflugmasse von 750 Kg kann das Flugzeug mit einer Höhe von 1000m ca. 62 km weit gleiten. Der Widerstand beträgt beim besten Gleiten etwa 12,5 kg (soviel Kraft müsste man aufwenden um das Flugzeug bei etwa 100 km/h horizontal zu ziehen (Schlepp)! Mehr bei etwa 100 km/h horizontal zu ziehen (Schlepp)! Mehr bei Alexander Schleicher.

*****

Ergänzt: 19. 07. 18


2 thoughts on “Energie in einer Wolke”

  1. Lieber Finanzblogger; eine schöne grosse Menge Luft, nicht wahr?!Besonders, wenn Luft als Nichts betrachtet wird. Nichts ist also nicht nichts! Weil es nicht nichts ist, ist es etwas, nämlich potenzielle Energie. Du kannst mir erklären, wie potenzielles Geld in kinetisches Geld umgewandelt wird. Pass aber auf, vielleicht meldest du die Idee vorher beim Patentamt an. Denn aus Geld wird Geld.
    Salü , Hari

  2. … guter Artikel und danke für die Rosen. Aber wenn ich mich an meine Jugendjahre erinnere fuhr mein Vater einen Triumph Royal (1300 oder Toledo genannt) und der hatte gegen 10 Brems-PS und ca. 60 Steuer-PS – also wesentlich grössere Differenz als rund 13 Prozent. In obigem Link kommt einer auf ein ähnliches Verhältnis. Übrigens, heute hat einer zu mir gesagt: Um Himmels Willen, Physik würdest du heute studieren, wenn du noch mals von vorne anfangen könntest! Ja würd ich und dann noch BWL als NDS – da hätte man noch mehr Chancen, auf ethische Weise Geld zu verdienen – Venture Capital lässt grüssen. Übrigens, heute war ich auf den Grechnerbergen – vermutlich habe ich nicht ganz 2,5 Mia Tonnen Luft gesehen – schien mir leichter …

Schreiben Sie einen Kommentar