Kühlrippe und Steherrennen: Unterschied zwischen den Seiten
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Das '''Steherrennen''' ist eine Disziplin des [[Bahnradsport]]s. |
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[[Datei:Radiator FxJ v2.JPG|thumb|Kühlrippen eines Kühlkörper für den Computer]] |
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[[Datei:KURBEL-4 Vakuum-Motor Funktion.gif|thumb|Vereinfachte Darstellung von Kühlrippen, die hier den Zylinder eines Vakuummotors umschließen.]] |
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'''Kühlrippen''' (engl. ''cooling fins'') dienen zur Vergrößerung der Oberfläche eines Körpers, um die [[Wärmeübertragung]] an die Umgebung und damit die [[Kühlung]] zu verbessern. Gerippte Oberflächen können dabei Teil der wärmeerzeugenden Maschine selbst sein, etwa an einem [[Motorblock]], oder auch als davon getrenntes Bauteil ausgeführt werden. Solche [[Kühlkörper]] können wiederum in direktem mechanischen Kontakt mit der Wärmequelle stehen oder über ein zusätzliches Medium mit ihr verbunden werden, wie es beispielsweise bei der [[Wasserkühlung]] praktiziert wird. Kühlkörper sorgen passiv oder als Teil einer [[Aktive Kühlung|aktiven Kühlung]] für die Einhaltung einer zulässigen Betriebstemperatur von Maschinen, elektrischen und elektronischen Systemen. |
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== Prinzip == |
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Erfunden und erstmals verwendet wurde die Kühlrippe vom österreichischen Ingenieur [[Franz Pichler (Ingenieur) | Franz Pichler]], der 1892 ein florierendes Unternehmen zur Erzeugung elektrischer Maschinen und Anlagen gründete. |
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[[Bild:Bundesarchiv Bild 183-05597-0002, G. Barandat, M. Klieme.jpg|thumb|Steherrennen 1958 auf der Radrennbahn in Berlin-Weißensee]] |
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Steherrennen sind Bahnrennen, bei denen der Radsportler (der [[Steher]]) hinter einem schweren Motorrad im [[Windschatten]] fährt. Der Fahrer des Motorrades, hier [[Schrittmacher (Radsport)|Schrittmacher]] genannt, steht auf den Fußrasten der Maschine. Dabei werden Geschwindigkeiten von teilweise über 100 km/h erzielt und auch über längere Abschnitte gehalten. Steherrennen gehen über Distanzen bis zu 100 Kilometern. Sie ziehen immer noch eine bedeutende Zahl von Zuschauern an. Zwar ist die Zuschauerresonanz nicht mehr so groß wie vor zwanzig oder dreißig Jahren, dennoch faszinieren sie immer noch viele Menschen. |
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Die Radfahrer sind in keiner Weise mit dem Schrittmacher verbunden. Ihre Fortbewegung erfolgt ausschließlich durch ihre Beinarbeit. Dadurch gehören Steherrennen zu einer der schwersten Leistungssportarten. Der Fahrer versucht dabei, möglichst nahe an der Rolle des vor ihm fahrenden Schrittmacher-Motorrades zu bleiben, um möglichst viel Windschatten zu erhalten. Verliert er den engen Kontakt zum Schrittmacher, so kommt der Fahrer „von der Rolle“. |
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== Wirkungsweise == |
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== Herkunft und Entwicklung == |
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Der Wärmestrom von einer Oberfläche zum umgebenden [[Kühlmittel | Kühlmedium]] hängt von der Temperaturdifferenz, von der Kontaktfläche und vom Wärmeübergangskoeffizienten nach der folgenden Beziehung ab |
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Der Begriff 'Steher' leitet sich vom englischen 'stayer' ab, d. h. jemand mit Ausdauer ('to stay' – anhalten, bleiben). Die früher übliche deutsche Entsprechung 'Dauerrennen' weist auf denselben Umstand hin. In der Frühzeit dieser Sportart, als die Kraftradtechnik noch nicht so ausgereift war, fuhren statt der Motorräder übrigens auch Fahrräder als Schrittmacher, und zwar spezielle Vierer- oder Sechserräder mit entsprechend viel Besatzung. Dabei ging es zunächst weniger um Rennen gegeneinander als um Rekorde: Geschwindigkeiten, Zeit pro Strecke und Strecke pro Zeit – oft über sehr lange Distanzen (100 Kilometer unterste Grenze) und Zeiten (24 Stunden und mehr), so dass 'to stay' bzw. 'Dauerfahren' tatsächlich wörtlich genommen werden konnte. |
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Vor mehreren Jahren wurde die Trennung zwischen Profi- und Amateurstehern abgeschafft. Durch die neu geschaffene Elite-Klasse kam es zur Vermengung von Profis und Amateuren. Daher müssen die Amateure auf höchstem Profi-Level fahren, um international bestehen zu können. |
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:<math> \dot{Q} = h \cdot A \cdot (T_1 - T_u)</math> |
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mit |
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:<math> \dot{Q}</math>= [[Wärmestrom]] [W] |
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:h = [[Wärmeübergangskoeffizient]] [W/(m<sup>2</sup>K)] |
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:A = Kontaktfläche [m<sup>2</sup>] |
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:<math>T_1</math> = [[Temperatur]] des Körpers [°C] |
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:<math>T_u</math>= Temperatur des Kühlmediums [°C] |
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Seit 1994 finden keine Steher-Weltmeisterschaften mehr statt. Die [[Union Cycliste Internationale|UCI]] begründete die damalige Entscheidung damit, dass es zu wenige Steher-Nationen für eine Weltmeisterschaft gäbe. Tatsächlich waren die Steherrennen meist eine Sache zwischen wenigen westeuropäischen Nationen. Der letzte Weltmeister war der Berliner [[Carsten Podlesch]], welcher seitdem das Weltmeister-Trikot tragen darf. |
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Durch Vergrößerung der Kontaktfläche A kann also die abgeführte Wärmemenge erhöht werden. Der Wärmestrom erhöht sich jedoch nicht proportional zur Flächenvergrößerung, sondern ist abhängig vom Rippenwirkungsgrad (siehe [[Kühlrippe #Rippenwirkungsgrad|unten]]). |
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== Motorräder für Steherrennen == |
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Die Rippen bedeuten eine – meist unerwünschte – Erhöhung des Gewichtes und der äußeren Abmessungen. Sie können beim gezielten Einsatz neben der Kühlung jedoch auch die mechanische Festigkeit eines Bauteiles erhöhen oder die Schallabstrahlung einer Maschine reduzieren (durch Unterdrücken von Oberflächenschwingungen). |
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[[Datei:Motorrad-Steher01.jpg|thumb|upright=1.4|Zweizylinder-Motorrad für Steherrennen (Besonderheiten dieser Maschine: Flachriemenantrieb. Ohne Getriebe und Auspuffanlage.)]] |
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== Wärmestrom durch eine Rippe == |
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Die Motorräder für Steherrennen sind meistens von älterem Baujahr. Die Maschinen weisen etliche besondere Eigenschaften aus: Sie haben einen großvolumigen, meist einzylindrigen, niedertourigen Motor mit einem in der Halle tendenziell eher erträglichen, tiefen Klangbild. Die Drehmoment-Charakteristik des Motors erlaubt schnelles Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen. Die Lenker sind als Stangen weit nach hinten verlängert, um durch eine aufrechte Sitzposition einen bestmöglichen Windschatten zu ermöglichen. Am Heck der Maschine ist eine breite kugelgelagerte Rolle als Abstandshalter angebracht. Der Radrennfahrer sollte den Radkontakt mit der Rolle – auch den kurzzeitigen Kontakt – unbedingt meiden, da es wegen der doppelten Bremswirkung dabei leicht zu Stürzen kommen kann. |
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Bei der stationären [[Wärmeleitung]] entlang eines Stabes oder einer Rippe stellt sich ein Gleichgewicht ein zwischen dem Wärmestrom, der in den Stab eintritt und dem Wärmestrom, der über die Oberfläche an die Umgebung abgeführt wird. |
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Im folgenden betrachten wir den mathematisch einfachsten Fall: ein Stab oder eine Rippe mit einem rechteckigen Querschnitt, eine konstante Umgebungstemperatur und ein konstanter Wärmeübergangskoeffizient. |
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== Ergebnisse von Steherrennen bei [[UCI-Bahn-Weltmeisterschaften]] (Profis) == |
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[[Datei:Cooling fin temperature.PNG|thumbnail|upright=1.8|Temperaturverlauf entlang einer Kühlrippe]] |
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Betrachtet man das Stabelement dx ergibt sich folgende Gleichgewichtsbedingung. |
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{| class="prettytable" |
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Eintretender Wärmestrom: |
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|- bgcolor="#CCCCCC" |
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:<math> \dot{Q}_x = - \lambda \cdot A \cdot \frac{dT}{dx} </math> |
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! Jahr |
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! style="background:#F7F6A8;" | Gold |
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! style="background:#DCE5E5;" | Silber |
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! style="background:#FFDAB9;" | Bronze |
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| 1895 || {{flagicon|UK}} [[Jimmy Michael]] || {{flagicon|BEL}} [[Henri Luyten]] || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Hans Hofmann (Radsportler)|Hans Hofmann]] |
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| 1896 || {{flagicon|UK}} [[Arthur Adalbert Chase]] || {{flagicon|UK}} [[Jack William Stocks]] || {{flagicon|AUT}} [[Franz Gerger]] |
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| 1897 || {{flagicon|UK}} [[Jack William Stocks]] || {{flagicon|UK}} [[Arthur Adalbert Chase]] || {{flagicon|UK}} [[Fred Armstrong]] |
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| 1898 || {{flagicon|UK}} [[Richard Palmer (Radrennfahrer)|Richard Palmer]] || || |
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| 1899 || [[Datei:Flag of Canada-1868-Red.svg|20px|Kanada]] [[Harry Gibson]] || {{flagicon|USA}} [[Hugh Mclean]] || {{flagicon|USA}} [[Ken Boake]] |
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| 1900 || {{flagicon|FRA}} [[Constant Huret]] || {{flagicon|GBR}} [[Edouard Taylor]] || {{flagicon|FRA}} [[Émile Bouhours]] |
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| 1901 || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Thaddäus Robl]] || {{flagicon|NED}} [[Piet Dickentman]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Fritz Ryser]] |
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| 1902 || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Thaddäus Robl]] || {{flagicon|FRA}} [[Émile Bouhours]] || {{flagicon|GBR}} [[Edouard Taylor]] |
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| 1903 || {{flagicon|NED}} [[Piet Dickentman]] || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Thaddäus Robl]] || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Alfred Görnemann]] |
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| 1904 || {{flagicon|USA}} [[Robert Walthour]] || {{flagicon|FRA}} [[César Simar]] || {{flagicon|BEL}} [[Arthur Vanderstuyft]] |
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| 1905 || {{flagicon|USA}} [[Robert Walthour]] || {{flagicon|FRA}} [[Paul Guignard]] || {{flagicon|NED}} [[Piet Dickentman]] |
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| 1906 || {{flagicon|FRA}} [[Louis Darragon]] || {{flagicon|BEL}} [[Arthur Vanderstuyft]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Schwitzgubel]] |
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| 1907 || {{flagicon|FRA}} [[Louis Darragon]] || {{flagicon|BEL}} [[Karel Verbist]] || {{flagicon|FRA}} [[Georges Parent (Radsportler)|Georges Parent]] |
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| 1908 || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Fritz Ryser]] || {{flagicon|Italy (1861-1946)}} [[Eugenio Bruni]] || {{flagicon|BEL}} [[Arthur Vanderstuyft]] |
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| 1909 || {{flagicon|FRA}} [[Georges Parent (Radsportler)|Georges Parent]] || {{flagicon|FRA}} [[Louis Darragon]] || {{flagicon|USA}} [[Nat Butler]] |
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| 1910 || {{flagicon|FRA}} [[Georges Parent (Radsportler)|Georges Parent]] || {{flagicon|BEL}} [[Léon Vanderstuyft]] || {{flagicon|USA}} [[Robert Walthour]] |
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| 1911 || {{flagicon|FRA}} [[Georges Parent (Radsportler)|Georges Parent]] || {{flagicon|FRA}} [[Louis Darragon]] || {{flagicon|USA}} [[Jimmy Moran]] |
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| 1912 || {{flagicon|USA}} [[George Wiley]] || {{flagicon|USA}} [[Elmer Collins]] || {{flagicon|USA}} [[Jimmy Moran]] |
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| 1913 || {{flagicon|FRA}} [[Paul Guignard]] || {{flagicon|FRA}} [[Jules Miquel]] || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Richard Scheuermann]] |
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| 1920 || {{flagicon|FRA}} [[Georges Sérès]] || {{flagicon|BEL}} [[Victor Linart]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Paul Suter (Radrennfahrer)|Paul Suter]] |
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| 1921 || {{flagicon|BEL}} [[Victor Linart]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Paul Suter (Radrennfahrer)|Paul Suter]] || {{flagicon|FRA}} [[Paul Guignard]] |
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| 1922 || {{flagicon|BEL}} [[Léon Vanderstuyft]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Paul Suter (Radrennfahrer)|Paul Suter]] || {{flagicon|FRA}} [[Gustave Ganay]] |
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| 1923 || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Paul Suter (Radrennfahrer)|Paul Suter]] || {{flagicon|FRA}} [[Léon Parisot]] || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Karl Wittig]] |
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| 1924 || {{flagicon|BEL}} [[Victor Linart]] || {{flagicon|FRA}} [[Georges Sérès]] || {{flagicon|Italy (1861-1946)}} [[L. Toricelli]] |
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| 1925 || {{flagicon|FRA}} [[Robert Grassin]] || {{flagicon|NED}} [[Jan Snoek]] || {{flagicon|FRA}} [[Georges Sérès]] |
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| 1926 || {{flagicon|BEL}} [[Victor Linart]] || {{flagicon|FRA}} [[Gustave Ganay]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Paul Suter (Radrennfahrer)|Paul Suter]] |
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| 1927 || {{flagicon|BEL}} [[Victor Linart]] || {{flagicon|GER}} [[Paul Krewer]] || {{flagicon|GER}} [[Walter Sawall]] |
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| 1928 || {{flagicon|GER}} [[Walter Sawall]] || {{flagicon|FRA}} [[Henri Breau]] || {{flagicon|BEL}} [[Victor Linart]] |
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| 1929 || {{flagicon|FRA}} [[Georges Paillard]] || {{flagicon|BEL}} [[Victor Linart]] || {{flagicon|GER}} [[Paul Krewer]] |
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| 1930 || {{flagicon|GER}} [[Erich Möller]] || {{flagicon|FRA}} [[Georges Paillard]] || {{flagicon|FRA}} [[Robert Grassin]] |
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| 1931 || {{flagicon|GER}} [[Walter Sawall]] || {{flagicon|GER}} [[Erich Möller]] || {{flagicon|BEL}} [[Victor Linart]] |
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| 1932 || {{flagicon|FRA}} [[Georges Paillard]] || {{flagicon|GER}} [[Walter Sawall]] || {{flagicon|GER}} [[Erich Möller]] |
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| 1933 || {{flagicon|FRA}} [[Charles Lacquehay]] || {{flagicon|Italy (1861-1946)}} [[Franco Giorgetti]] || {{flagicon|GER}} [[Erich Metze]] |
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| 1934 || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Erich Metze]] || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Paul Krewer]] || {{flagicon|Italy (1861-1946)}} [[Eduardo Severgnini]] |
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| 1935 || {{flagicon|FRA}} [[Charles Lacquehay]] || {{flagicon|the German Empire|text=Deutsches Kaiserreich}} [[Erich Metze]] || {{flagicon|BEL}} [[Georges Ronsse]] |
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| 1936 || {{flagicon|FRA}} [[André Renaud]] || {{flagicon|FRA}} [[Charles Lacquehay]] || {{flagicon|BEL}} [[Georges Ronsse]] |
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| 1937 || {{flagicon|Germany 1933}} [[Walter Lohmann]] || {{flagicon|FRA}} [[Ernest Terreau]] || {{flagicon|Germany 1933}} [[Adolf Schön]] |
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| 1938 || {{flagicon|Germany 1933}} [[Erich Metze]] || {{flagicon|Germany 1933}} [[Walter Lohmann]] || {{flagicon|Italy (1861-1946)}} [[Eduardo Severgnini]] |
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| 1946 || {{flagicon|ITA}} [[Elia Frosio]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Jacques Besson]] || {{flagicon|FRA}} [[Louis Chaillot]] |
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| 1947 || {{flagicon|FRA}} [[Raoul Lesueur]] || {{flagicon|FRA}} [[Jean-Jacques Lamboley]] || {{flagicon|NED}} [[Jan Pronk (Radrennfahrer)|Jan Pronk]] |
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| 1948 || {{flagicon|FRA}} [[Jean-Jacques Lamboley]] || {{flagicon|ITA}} [[Elia Frosio]] || {{flagicon|BEL}} [[August Meuleman]] |
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| 1949 || {{flagicon|ITA}} [[Elia Frosio]] || {{flagicon|NED}} [[Jan Pronk (Radrennfahrer)|Jan Pronk]] || {{flagicon|FRA}} [[Raoul Lesueur]] |
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| 1950 || {{flagicon|FRA}} [[Raoul Lesueur]] || {{flagicon|NED}} [[Jan Pronk (Radrennfahrer)|Jan Pronk]] || {{flagicon|FRA}} [[Georges Fils Sérès]] |
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| 1951 || {{flagicon|NED}} [[Jan Pronk (Radrennfahrer)|Jan Pronk]] || {{flagicon|BEL}} [[Andreas Leliaert]] || {{flagicon|FRA}} [[Henri Lemoine]] |
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| 1952 || {{flagicon|BEL}} [[Adolph Verschueren]] || {{flagicon|GER}} [[Walter Lohmann]] || {{flagicon|FRA}} [[Henri Lemoine]] |
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| 1953 || {{flagicon|BEL}} [[Adolph Verschueren]] || {{flagicon|FRA}} [[Roger Queugnet]] || {{flagicon|FRA}} [[Henri Lemoine]] |
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| 1954 || {{flagicon|BEL}} [[Adolph Verschueren]] || {{flagicon|NED}} [[Jan Pronk (Radrennfahrer)|Jan Pronk]] || {{flagicon|UK}} [[Joe Bunker]] |
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| 1955 || {{flagicon|Spain 1945 1977}} [[Guillermo Timoner]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Walter Bucher]] || {{flagicon|ITA}} [[Giuseppe Martino]] |
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| 1956 || {{flagicon|AUS}} [[Graham French]] || {{flagicon|Spain 1945 1977}} [[Guillermo Timoner]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Walter Bucher]] |
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| 1957 || {{flagicon|BEL}} [[Paul Depaepe]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Walter Bucher]] || {{flagicon|AUS}} [[Graham French]] |
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| 1958 || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Walter Bucher]] || {{flagicon|Spain 1945 1977}} [[Guillermo Timoner]] || {{flagicon|NED}} [[Wout Wagtmans]] |
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| 1959 || {{flagicon|Spain 1945 1977}} [[Guillermo Timoner]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Walter Bucher]] || {{flagicon|NED}} [[Norbert Koch (Radsportler)|Norbert Koch]] |
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| 1960 || {{flagicon|Spain 1945 1977}} [[Guillermo Timoner]] || {{flagicon|NED}} [[Martin Wierstra]] || {{flagicon|NED}} [[Norbert Koch (Radsportler)|Norbert Koch]] |
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| 1961 || {{flagicon|GER}} [[Karl-Heinz Marsell]] || {{flagicon|BEL}} [[Paul Depaepe]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Max Meier]] |
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| 1962 || {{flagicon|Spain 1945 1977}} [[Guillermo Timoner]] || {{flagicon|BEL}} [[Paul Depaepe]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Leo Wickihalder]] |
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| 1963 || {{flagicon|BEL}} [[Leo Proost]] || {{flagicon|BEL}} [[Paul Depaepe]] || {{flagicon|FRA}} [[Robert Varnajo]] |
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| 1964 || {{flagicon|Spain 1945 1977}} [[Guillermo Timoner]] || {{flagicon|BEL}} [[Leo Proost]] || {{flagicon|GER}} [[Karl-Heinz Marsell]] |
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| 1965 || {{flagicon|Spain 1945 1977}} [[Guillermo Timoner]] || {{flagicon|BEL}} [[Romain De Loof]] || {{flagicon|NED}} [[Jacob Oudkerk]] |
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| 1966 || {{flagicon|BEL}} [[Romain De Loof]] || {{flagicon|GER}} [[Ehrenfried Rudolph]] || {{flagicon|BEL}} [[Leo Proost]] |
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| 1967 || {{flagicon|BEL}} [[Leo Proost]] || {{flagicon|BEL}} [[Romain De Loof]] || {{flagicon|ITA}} [[Domenico De Lillo]] |
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| 1968 || {{flagicon|BEL}} [[Leo Proost]] || {{flagicon|NED}} [[Piet de Wit (Radsportler)|Piet de Wit]] || {{flagicon|GER}} [[Ehrenfried Rudolph]] |
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| 1969 || {{flagicon|NED}} [[Jacob Oudkerk]] || {{flagicon|BEL}} [[Theo Verschueren]] || {{flagicon|ITA}} [[Domenico De Lillo]] |
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| 1970 || {{flagicon|GER}} [[Ehrenfried Rudolph]] || {{flagicon|BEL}} [[Theo Verschueren]] || {{flagicon|NED}} [[Piet de Wit (Radsportler)|Piet de Wit]] |
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| 1971 || {{flagicon|BEL}} [[Theo Verschueren]] || {{flagicon|NED}} [[Jacob Oudkerk]] || {{flagicon|ITA}} [[Domenico De Lillo]] |
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| 1972 || {{flagicon|BEL}} [[Theo Verschueren]] || {{flagicon|NED}} [[Cees Stam]] || {{flagicon|GER}} [[Dieter Kemper]] |
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| 1973 || {{flagicon|NED}} [[Cees Stam]] || {{flagicon|NED}} [[Piet de Wit (Radsportler)|Piet de Wit]] || {{flagicon|FRA}} [[Christian Raymond]] |
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| 1974 || {{flagicon|NED}} [[Cees Stam]] || {{flagicon|BEL}} [[Theo Verschueren]] || {{flagicon|ITA}} [[Attilio Benfatto]] |
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| 1975 || {{flagicon|GER}} [[Dieter Kemper]] || {{flagicon|NED}} [[Cees Stam]] || {{flagicon|BEL}} [[Jean Breuer]] |
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| 1976 || {{flagicon|GER}} [[Wilfried Peffgen]] || {{flagicon|NED}} [[Cees Stam]] || {{flagicon|ITA}} [[Walter Avogradi]] |
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| 1977 || {{flagicon|NED}} [[Cees Stam]] || {{flagicon|GER}} [[Wilfried Peffgen]] || {{flagicon|ITA}} [[Pietro Algeri]] |
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| 1978 || {{flagicon|GER}} [[Wilfried Peffgen]] || {{flagicon|NED}} [[Martin Venix]] || {{flagicon|NED}} [[Cees Stam]] |
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| 1979 || {{flagicon|NED}} [[Martin Venix]] || {{flagicon|GER}} [[Wilfried Peffgen]] || {{flagicon|NED}} [[Cees Stam]] |
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| 1980 || {{flagicon|GER}} [[Wilfried Peffgen]] || {{flagicon|NED}} [[René Kos]] || {{flagicon|ITA}} [[Bruno Vicino]] |
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| 1981 || {{flagicon|NED}} [[René Kos]] || {{flagicon|ITA}} [[Bruno Vicino]] || {{flagicon|GER}} [[Wilfried Peffgen]] |
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| 1982 || {{flagicon|NED}} [[Martin Venix]] || {{flagicon|GER}} [[Wilfried Peffgen]] || {{flagicon|ITA}} [[Bruno Vicino]] |
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| 1983 || {{flagicon|ITA}} [[Bruno Vicino]] || {{flagicon|NED}} [[René Kos]] || {{flagicon|NED}} [[Martin Havik]] |
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| 1984 || {{flagicon|GER}} [[Horst Schütz]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Max Hürzeler]] || {{flagicon|BEL}} [[Constant Tourné]] |
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| 1985 || {{flagicon|ITA}} [[Bruno Vicino]] || {{flagicon|AUS}} [[Danny Clark]] || {{flagicon|GER}} [[Werner Betz]] |
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| 1986 || {{flagicon|ITA}} [[Bruno Vicino]] || {{flagicon|BEL}} [[Constant Tourné]] || {{flagicon|ITA}} [[Giovanni Renosto]] |
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| 1987 || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Max Hürzeler]] || {{flagicon|AUS}} [[Danny Clark]] || {{flagicon|GER}} [[Werner Betz]] |
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| 1988 || {{flagicon|AUS}} [[Danny Clark]] || {{flagicon|BEL}} [[Constant Tourné]] || {{flagicon|ITA}} [[Walter Brugna]] |
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| 1989 || {{flagicon|ITA}} [[Giovanni Renosto]] || {{flagicon|ITA}} [[Walter Brugna]] || {{flagicon|GER}} [[Torsten Rellensmann]] |
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| 1990 || {{flagicon|ITA}} [[Walter Brugna]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Peter Steiger]] || {{flagicon|AUS}} [[Danny Clark]] |
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| 1991 || {{flagicon|AUS}} [[Danny Clark]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Peter Steiger]] || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Arno Kuttel]] |
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| 1992 || {{flagicon|Switzerland (ensign)}} [[Peter Steiger]] || {{flagicon|DEN}} [[Jens Veggerby]] || {{flagicon|ITA}} [[Antonio Fanelli]] |
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| 1993 || {{flagicon|DEN}} [[Jens Veggerby]] || {{flagicon|AUT}} [[Roland Königshofer]] || {{flagicon|GER}} [[Carsten Podlesch]] |
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| 1994 || {{flagicon|GER}} [[Carsten Podlesch]] || {{flagicon|AUT}} [[Roland Königshofer]] || {{flagicon|ITA}} [[Alessandro Tessin]] |
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|} |
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[[Kategorie:Bahnradsport-Disziplin]] |
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Austretender Wärmestrom: |
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:<math> \dot{Q}_{x+dx} = \dot{Q}_x - \frac{d \dot{Q}}{dx} \cdot dx = - \lambda \cdot A \cdot \frac{dT}{dx} + \lambda \cdot A \cdot \frac {d^2 T}{dx^2} \cdot dx </math> |
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[[fr:Championnat du monde de demi-fond]] |
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Der Wärmeübergang an der Oberfläche zur Umgebung beträgt: |
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[[nl:Lijst van wereldkampioenen stayeren]] |
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:<math> d \dot{Q} = h \cdot U \cdot dx \cdot (T - T_u) </math> |
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hier bedeuten: |
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:h = [[Wärmeübergangskoeffizient]] [W/m<sup>2</sup>·K] |
|||
:U= Umfang der Rippe [m] |
|||
:A =Rippenquerschnitt [m<sup>2</sup>] |
|||
:<math> \lambda </math> = Wärmeleitfähigkeit des Werkstoffes [W/K·m] |
|||
:T <sub>u </sub> = Umgebungstemperatur [°C] |
|||
[[Datei:Fin efficiency.PNG|right|thumbnail|upright=1.5|Rippenwirkungsgrad und hyperbolische Winkelfunktionen zu Berechnung des Temperaturverlaufes einer Kühlrippe]] |
|||
Aus der Wärmebilanz ergibt sich: |
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:<math> \dot{Q}_x - \dot{Q}_{x+dx} = d \dot{Q} </math> |
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Dies führt zu der Differentialgleichung für die Rippentemperatur: |
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:<math> \frac{d^2 T}{dx^2} = m^2 \cdot(T-T_u) </math> |
|||
Hier bedeuten: |
|||
:ΔT = T - T<sub>u</sub> |
|||
:<math> m = \sqrt {\frac {h \cdot U} {\lambda \cdot A}} </math> |
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Die Lösung der Differentialgleichung führt zu folgenden Ergebnissen (der Wärmestrom am Rippenende wird vernachlässigt). |
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Temperaturverlauf entlang der Rippe: |
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:<math> \Delta T = \Delta T_1 \cdot \frac {cosh (m \cdot (L - x))} {cosh (m \cdot L)} </math> |
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[[Datei:Cooling fin temperature (2).PNG|thumbnail|upright=1.5|Temperaturverlauf einer Rippe für verschiedene Werte der Kenngröße m·L]] |
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Temperatur am Rippenende: |
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:<math> \Delta T_2 = \Delta T_1 \cdot \frac {1} {cosh (m \cdot L) } </math> |
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Wärmestrom durch die Grundfläche der Rippe: |
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:<math> \dot{Q}_1 = m \cdot \lambda \cdot A \cdot \Delta T_1 \cdot tanh(m \cdot L) </math> |
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Hier bedeuten: |
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:L= Länge der Rippe |
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:ΔT<sub>1</sub> =Rippenübertemperatur an der Rippenbasis |
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:cosh, tanh: [[Hyperbelfunktionen]] |
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Die Kühlwirkung einer Rippe nimmt mit steigendem Temperaturabfall von der Rippenbasis zu Rippenspitze ab. Maßgeblich für diesen Temperaturabfall ist nach den obigen Gleichungen die dimensionslose Kenngröße (m · L). |
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''Beispiel'' |
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Im nebenstehendem Bild ist die (auf 1 normierte) Rippenübertemperatur ΔT an einer Rippe der Länge L für verschiedene Werte der Kenngröße (m · L) dargestellt. Die Kenngrößen (m · L) wurden für eine 0,5 mm starke und 30 mm hohe rechteckige Rippe aus vier unterschiedlichen Materialien im Luftstrom bei einem Wärmeübergangskoeffizienten von 15 W/m<sup>2</sup>/K berechnet. Bei den Kupfer- und Aluminiumrippen (m · L = 0,37 bzw. 0,52) beträgt der Temperaturabfall zu Rippenspitze weniger als 10 %. Diese Rippen haben eine nahezu ideale Kühlwirkung. Bei der Kunststoffrippe (m · L = 14) fällt jedoch bereits nach einem Viertel der Länge (L/4) die Rippenübertemperatur auf weniger als 5 % des Anfangswertes. Diese Rippe ist für die Kühlung praktisch unwirksam. |
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== Rippenwirkungsgrad == |
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[[Datei:Cooling fin dimensions.PNG|thumbnail|upright=1.5|Abmessungen einer Kühlrippe]] |
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Der '''Rippenwirkungsgrad''' ist definiert als das Verhältnis des Wärmestroms <math> \dot{Q}_1</math>, den die Rippe tatsächlich abgibt, zu dem idealen Wärmestroms <math> \dot{Q}_{ideal}</math>, den die Rippe abgeben würde, wenn sie über ihre gesamte Länge die Anfangstemperatur T<sub>1</sub> besäße (bei einer unendlich hohen Wärmeleitfähigkeit). |
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:<math> \eta_R = \frac {\dot{Q}_1}{\dot{Q}_{ideal}} = \frac {\int_{0}^L h \cdot \Delta T_{(x)} \cdot U \cdot dx} {h \cdot U \cdot L \cdot \Delta T_1} </math> |
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mit |
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:h = Wärmeübergangskoeffizient [W/m<sup>2</sup> K] |
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:U = Umfang der Rippe [m] |
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:L = Länge der Rippe [m] |
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Für eine rechteckige Rippe, einen konstanten Wärmeübergangskoeffizient und eine konstante Umgebungstemperatur wurde oben abgeleitet: |
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:<math> \dot{Q}_1 = m \cdot \lambda \cdot A \cdot \Delta T_1 \cdot tanh(m \cdot L) </math> |
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Damit errechnet sich der Rippenwirkungsgrad zu: |
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:<math> \eta_R = \frac {tanh (m \cdot L)}{m \cdot L}</math> |
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mit |
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:<math> m = \sqrt {\frac {h \cdot U} {\lambda \cdot A}} </math> |
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''Beispiel: Einfluss der Rippendicke auf den Wirkungsgrad'' |
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Die unten stehenden Bilder zeigen die berechnete Temperaturverteilung an zwei Aluminium-Kühlkörpern. Durch Erhöhung der Rippendicke von 0,2 mm (Bild links) auf 2,0 mm (Bild rechts) wurde der Temperaturabfall zu Rippenspitze deutlich verkleinert und der Rippenwirkungsgrad erhöht. |
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<gallery> |
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Datei:Low efficiency fins.png|Kühlrippen mit einem niedrigen Wirkungsgrad |
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Datei:High efficiency fins.png|Kühlrippen mit einem hohen Wirkungsgrad |
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</gallery> |
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== Rippendichte == |
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[[Datei:Grenzschicht Kanalstromung.PNG|thumbnail|upright=0.8|Zusammenwachsen der Grenzschichten bei einer Kanalströmung zwischen zwei Kühlrippen]] |
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Eine höhere Rippendichte führt zu einer Vergrößerung der Wärmeabgabefläche und damit zu einer höheren Effizienz für die Kühlung. Auf der anderen Seite hat eine höhere Rippendichte engere Rippenkanäle mit einem wachsendem Strömungswiderstand zur Folge. Das führt zu einem sog. by-pass Effekt: Die strömende Luft wird aus den Rippenkanälen 'verdrängt' und strömt in zunehmendem Maße ungenutzt an der Verrippung vorbei. |
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Die Ursache liegt in der Wandreibung mit der Bildung einer [[hydrodynamische Grenzschicht|Strömungsgrenzschicht]]. Die Dicke der Grenzschicht ist abhängig von der [[Reynoldszahl]], siehe auch [[Grenzschichtgleichungen]]. |
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Eine numerische Simulation dieses by-pass Effektes zeigen die zwei unten stehenden Bilder. |
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Datei:Heatsink airflow B.png|Luftströmung durch einen Kühlkörper mit ausreichendem Rippenabstand |
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Datei:Heatsink airflow A.png|Luftströmung durch einen Kühlkörper mit zu geringem Rippenabstand |
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== Siehe auch == |
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* [[Kühlkörper]], [[Kühlung]] |
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== Literatur == |
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* Walter Wagner: ''Wärmeübertragung''. 6. Auflage. Vogel Buchverlag 2004, Kamprath Reihe, ISBN 3-8023-1974-5. |
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* Allan D. Kraus, Bar-Cohen Avram: ''Thermal Analysis and Control of Electronic Equipment''. Hemisphere Publishing Corporation 1983, ISBN 0-07-035416-2. |
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* D. Q. Kern, A. D. Kraus: ''Extended Surface Heat Transfer''. McGraw-Hill, New York 1972. |
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== Weblinks == |
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* [http://electronics-cooling.com/articles/2003/2003_february_calccorner.php Estimating Parallel Plate-Fin Heat Sink Thermal Resistance] |
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* [http://www.thermoconsult.de/01_TechInfo/Physik.pdf Einführung in die Physik der Entwärmung elektronischer Systeme] (PDF-Datei; 358 kB) |
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* [http://www.unibw.de/lrt10/lehre/wsu/Folien_waerme_stoff_2.pdf Vorlesung Universität der Bundeswehr München] (PDF-Datei; 2,23 MB) |
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{{DEFAULTSORT:Kuhlrippe}} |
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[[Kategorie:Strömungslehre]] |
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[[Kategorie:Maschinenelement]] |
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[[Kategorie:Kühltechnik]] |
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[[en:Fin (extended surface)]] |
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[[it:Superficie alettata]] |
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[[pl:Żebro (wymiana ciepła)]] |
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Version vom 21. September 2010, 19:57 Uhr
Das Steherrennen ist eine Disziplin des Bahnradsports.
Prinzip
Steherrennen sind Bahnrennen, bei denen der Radsportler (der Steher) hinter einem schweren Motorrad im Windschatten fährt. Der Fahrer des Motorrades, hier Schrittmacher genannt, steht auf den Fußrasten der Maschine. Dabei werden Geschwindigkeiten von teilweise über 100 km/h erzielt und auch über längere Abschnitte gehalten. Steherrennen gehen über Distanzen bis zu 100 Kilometern. Sie ziehen immer noch eine bedeutende Zahl von Zuschauern an. Zwar ist die Zuschauerresonanz nicht mehr so groß wie vor zwanzig oder dreißig Jahren, dennoch faszinieren sie immer noch viele Menschen.
Die Radfahrer sind in keiner Weise mit dem Schrittmacher verbunden. Ihre Fortbewegung erfolgt ausschließlich durch ihre Beinarbeit. Dadurch gehören Steherrennen zu einer der schwersten Leistungssportarten. Der Fahrer versucht dabei, möglichst nahe an der Rolle des vor ihm fahrenden Schrittmacher-Motorrades zu bleiben, um möglichst viel Windschatten zu erhalten. Verliert er den engen Kontakt zum Schrittmacher, so kommt der Fahrer „von der Rolle“.
Herkunft und Entwicklung
Der Begriff 'Steher' leitet sich vom englischen 'stayer' ab, d. h. jemand mit Ausdauer ('to stay' – anhalten, bleiben). Die früher übliche deutsche Entsprechung 'Dauerrennen' weist auf denselben Umstand hin. In der Frühzeit dieser Sportart, als die Kraftradtechnik noch nicht so ausgereift war, fuhren statt der Motorräder übrigens auch Fahrräder als Schrittmacher, und zwar spezielle Vierer- oder Sechserräder mit entsprechend viel Besatzung. Dabei ging es zunächst weniger um Rennen gegeneinander als um Rekorde: Geschwindigkeiten, Zeit pro Strecke und Strecke pro Zeit – oft über sehr lange Distanzen (100 Kilometer unterste Grenze) und Zeiten (24 Stunden und mehr), so dass 'to stay' bzw. 'Dauerfahren' tatsächlich wörtlich genommen werden konnte.
Vor mehreren Jahren wurde die Trennung zwischen Profi- und Amateurstehern abgeschafft. Durch die neu geschaffene Elite-Klasse kam es zur Vermengung von Profis und Amateuren. Daher müssen die Amateure auf höchstem Profi-Level fahren, um international bestehen zu können.
Seit 1994 finden keine Steher-Weltmeisterschaften mehr statt. Die UCI begründete die damalige Entscheidung damit, dass es zu wenige Steher-Nationen für eine Weltmeisterschaft gäbe. Tatsächlich waren die Steherrennen meist eine Sache zwischen wenigen westeuropäischen Nationen. Der letzte Weltmeister war der Berliner Carsten Podlesch, welcher seitdem das Weltmeister-Trikot tragen darf.
Motorräder für Steherrennen
Die Motorräder für Steherrennen sind meistens von älterem Baujahr. Die Maschinen weisen etliche besondere Eigenschaften aus: Sie haben einen großvolumigen, meist einzylindrigen, niedertourigen Motor mit einem in der Halle tendenziell eher erträglichen, tiefen Klangbild. Die Drehmoment-Charakteristik des Motors erlaubt schnelles Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen. Die Lenker sind als Stangen weit nach hinten verlängert, um durch eine aufrechte Sitzposition einen bestmöglichen Windschatten zu ermöglichen. Am Heck der Maschine ist eine breite kugelgelagerte Rolle als Abstandshalter angebracht. Der Radrennfahrer sollte den Radkontakt mit der Rolle – auch den kurzzeitigen Kontakt – unbedingt meiden, da es wegen der doppelten Bremswirkung dabei leicht zu Stürzen kommen kann.
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