Antons 4x4-Selbstfahrer-Tipps

Hi,

nochmal zum Thema Reifen und Luftdruck:

Im Sand, Luftdruck deutlich runter, dies ist jetzt wohl allen klar, zu den ganzen Berechnungen bezüglich der theoretischen Auflageflächen,....wollte ich nur mal kurz fragen:
Wie sieht es aus, wenn der Reifen eingegraben ist und dies bei hohem Luftdruck, da hat er doch eine große radiale Berührungsfläche mit dem Untergrund und man kommt trotzdem nicht vom Fleck, woran liegt denn nun dies? 😐

Meine Erklärung, ohne Berechnung: Der Reifen verhält sich bei niedrigen Luftdruck ganz anders, er ist viel weicher und walkt deshalb über den Sand und schneidet sich nicht in den Sand wie es ein Reifen mit hohem Luftdruck macht!
Auch bekommt man einen weichen Reifen schwieriger zum durchdrehen und gräbt sich deshalb auch nicht so leicht ein!

Also nochmal: "Auf dem Sand fahren und nicht durch den Sand fahren" dann wird alles gut!

Macht es wie die Elefanten, die haben große weiche Füße und bewegen sich damit ganz locker und sanft über tiefen Sand, auch ohne Aufstandsflächenberechnungssonderspezialformel! 😄


Viele Grüße und gute Fahrt


Markus

Gut erklärt Markus. 😎

Ich fahre auch weiche Reifen auf steinigem Untergrund, genau wegen "er ist viel weicher und walkt deshalb über " die scharfen Kanten. Mache dies seit Jahren mit super Erfolg. Keinen einzigen Platten mit BFG Muds.
Fahre 3bar auf Teer, 1.8 - 2.0 auf Sandstraßen und vorne 1.2 / hinten 1.5bar auf jedem Track, egal wie gut oder schlecht.

Benutze das Gleiche Prinzip beim Ballspielen (Faustbälle) mit meinem Hund. Ein harter Ball hält nicht so lange wie ein weicher in seinem Maul.

Hallo,

ich denke, dass man auf Sand Luft ablassen sollte, ist nun hinreichend geklärt. (Ich wusste es früher nicht, ich kann Euch sagen, es ist ein Unterschied wie Tag und Nacht!)
Mich haben die physikalischen Fragen nicht ruhen lassen, deshalb hier ein paar Überlegungen hierzu.
In einem Gas wirkt der Druck nach allen Seiten, also auf die gesamte Reifenfläche. Diese ist in guter Näherung ein Torus (Kreisring). Dessen Flächenformel lautet A = 4*pi^2*r*R, dabei ist r der Radius des Rotationskreises (Querschnitt des Reifens) und R der Abstand des Mittelpunkts dieses Kreises von der Drehachse (Nabe). Ich habe jetzt mal mit r = 0,15 m und R = 0,4 m gerechnet. (Da ich schon lange kein eigenes Auto mehr habe, musste ich schätzen, aber Ihr könnt ja die Werte Eurer Lieblingsreifen einsetzen.) Dann ergibt sich ein Wert von A = 2,37 m^2. Auf diese Fläche wirkt der Druck p. Wegen Kraft F = p*A ergibt sich bei einem absoluten Druck von p = 3 bar = 300 000 Pa eine Kraft von F(i) = 711 000 N, die auf die Reifenfläche von innen wirkt. Dieser wirkt der Luftdruck von 1 bar entgegen mit einer Kraft von F(L) = 237 000 N. Da Kraft und Gegenkraft immer gleich groß sein müssen, muss der Reifen also die Differenz dieser Kraft gegen den Innendruck aufbringen, also F(R) = 474 000 N. (Wir hätten auch gleich nur mit dem Überdruck von 2 bar rechnen können.) Wenn der Reifen in der Werkstatt hängen würde, hätten wir jetzt einen perfekten Kreisring. Da er aber die Last des Wagens m = 2000 kg/4 = 500 kg tragen muss, wird er durch eine Kraft von unten F(u) = m*g = 5000 N verformt. Die Auflagefläche ist also kein Punkt mehr, sondern eine Fläche. Wenn wir die - zugegeben etwas mutige - Annahme machen, dass sich die Größe der Aufflagefläche A(a) zur Gesamtfläche A verhält wie die Kraft von unten F(u) zur Kraft F(R), dann ergibt sich wegen A(a)/A = F(u)/F(R) oder A(a) = F(u)/F(R)*A eine Auflagefläche von A(a) = 0,025 m^2 = 2,5 dm^2 = 250 cm^2. Wird nun der Überdruck im Reifen von 2 bar auf 1 bar halbiert, halbiert sich auch F(R), die Auflagefläche verdoppelt sich also auf 500 cm^2.

LG aus dem grauen HH,

Karsten

PS: Hat mir Spaß gemacht, meine Physikkenntnisse mal wieder zu entstauben. 😎

Hallo,

und weil ich gerade dabei bin, eine Anmerkung zu Markus Frage "Wie sieht es aus, wenn der Reifen eingegraben ist und dies bei hohem Luftdruck, da hat er doch eine große radiale Berührungsfläche mit dem Untergrund und man kommt trotzdem nicht vom Fleck, woran liegt denn nun dies?":
Dass wir uns fortbewegen können liegt am Prinzip von Kraft und Gegenkraft: Um nach vorne zu kommen, müssen wir eine Kraft auf den Boden nach hinten ausüben, damit der Boden eine Kraft nach vorne auf uns ausübt.* Wenn wir keine Kraft nach hinten ausüben können, weil wir keinen Ansatzpunkt haben (extrem auf Eis, nicht so extrem auf Sand), wird auch keine Kraft auf uns ausgeübt, wir kommen nicht voran. (Diese Kraft ist übrigens nur zur Beschleunigung und Überwindung der Reibung notwendig, nicht für die Bewegung selbst. Wenn keine Reibung da wäre, z.B. auf Eis, dann brauchen wir keine Kraftübertragung mehr, um die Bewegung aufrecht zu erhalten.) Um dieFrage nun zu beantworten: Die Seitenwände des Reifens können keine Kraft nach hinten ausüben, daher hilft uns die größere Kontaktfläche leider nichts. Im Gegenteil: Je tiefer der Reifen im Sand einsinkt, um so höher ist der Berg Sand, den er vor dem Reifen hochfahren muss. Im Sand fährt man also praktisch ständig bergauf. Die größere Auflagefläche beim Reifen mit niedrigem Druck bietet also gleich 2 Vorteile: der Reifen sinkt nicht so tief ein und die Fläche, auf die der Reifen eine Kraft ausüben kann, ist größer.

* Damit niemand mit dem Einwand "Aber im Weltraum kann ich doch keine Kraft nach hinten ausüben!" kommen kann: Dort gilt ein allgemeineres Gesetz, dass den Satz von Kraft und Gegenkraft umfasst - der Impulserhaltungssatz. Könnt Ihr im Sommer selbst ausprobieren, wenn Ihr einen Sack schwerer Steine mit ins Ruderboot nehmt. Falls Ihr keine Lust zum Rudern habt, schmeißt die Steine mit möglichst viel Schwung nach hinten - das Boot wird sich nach vorne bewegen.

LG,

Karsten

Hallo Karsten, Danke, sehr gut und plausibel erklärt 😎

Hallo Karsten

Deinen letzten Beitrag haben ich verstanden, den vorletzten muss ich noch ein paar mal durchlesen und werde ihn nie verstehen. 🤩

Gruss
Emanuel

swisschees schrieb:Hallo Karsten

Deinen letzten Beitrag haben ich verstanden, den vorletzten muss ich noch ein paar mal durchlesen und werde ihn nie verstehen. 🤩

Gruss
Emanuel

Hallo Emanuel,

keine Sorge. Ich verstehe es auch nicht, das mit dem grauen HH! 😈 😄

LG,

Karsten

Schubs…. jetzt sag ich doch noch was @Reifendruck und Reifenauflagefläche, weil das Thema so wissenschaftlich beerdigt wurde, was aber keineswegs als Kritik gemeint ist…..und ich halte mich auch wieder aus Berechnungen heraus. Ich könnte diese auch nicht durchführen 🙁 , wäre damit aber in guter Gesellschaft 😎, weil eine aussagefähige Berechnung, so weit möglich, derart komplex ist, dass nur Spezialisten bei Reifenherstellern das könn(t)en und die dafür nötigen Berechnungsmodelle und -tools wurden auch nur in einem Wechselspiel zwischen Theorie und Empirie (=Messen) entwickelt.
Dass sich die Reifenverformung auf der Auflagefläche gegensinnig zum Reifendruck verändert, kann man schon rechnerisch nachweisen, wenn man Lust dazu hat, aber notwendig ist es nicht bzw. bringt es auch nichts, weil nur die Darstellung der Kräfte (bisher nur einer Kraft) nur die halbe Geschichte ist. Die Frage ist ja, welche Verformung (Reifenauflagefläche <> Eindrücken der Reifenkontur) diese Kräfte auslösen und dieser Zusammenhang ist sicherlich nicht proportional (linear) zum Reifendruck. Ein Reifen ist m. E. keine Federwaage mit einer „Federkonstanten“ (doppelte Kraft = doppelte Verlängerung) sondern ein komplexes Konstrukt aus Draht, Gewebe, „Gummi“, dessen (richtungsabhängige!) Steifigkeit vom Verformungsverhalten (Elastizitätsmodul, Querschnitte) der Einzelbestandteile und der Anordnung im Reifen bestimmt wird……für den Normalverbraucher völlig undurchschaubar. Dass das aber nicht linear ist, kann man auch als Laie erkennen. So fahren sich z. B. hart aufgepumpte Reifen auf Teerstraße mehr in der Mitte der Lauffläche ab bzw. zu weiche Reifen an den Außenbegrenzungen, wodurch angezeigt wird, dass die Steifigkeit des Reifens über die Breite unterschiedliche ist.
Und dazu kommt noch, dass die Kräfte und deren Richtung ja nicht nur aus dem Fahrzeuggewicht resultieren, sondern auch aus Massenkräften vom Fahren, von Schlaglöchern, Kurven…etc. und dass die Reaktionen auf hartem oder weichem Untergrund (Teerstraße vs. Sand) unterschiedlich sein werden.
Grau ist alle Theorie, und grün ….. eh scho wissen…..zu Not gibt es ja Gott sei Dank auch die in Reifendruckempfehlungen (hier und anderswo) gegossene Empirie = Erfahrung, damit wird jeder durchkommen, am besten in der Untersetzung, welche ja die Diskussion ausgelöst hat 😗 , und Grüße

Hallo leser,

leser schrieb:und dass die Reaktionen auf hartem oder weichem Untergrund (Teerstraße vs. Sand) unterschiedlich sein werden.

wenn Dich das Thema wirklich interessiert: Bodenbelastung, Bodenbeanspruchung uvm... sind die Suchwörter... ich glaube aber dazu wurde schon alles gesagt: Druck runter im Sand... 😄

Für eilige geht es gleich ab Seite 35: Bodenbelastung und Bodenbeanspruchung

Wer gerne Bilder sieht und keinen Text liest, der wählt Seite 51 😉

Wer noch weiter mit irgendwelchen Formeln rechnen möchte, für den gibt es auch genügend Stoff in dieser zufällig über google gefundenen Dissertation. Mir ist schon klar, dass wir alle nicht vor haben im Sossusvlei irgendeinen Acker zu bestellen und uns eine mögliche Bodenverdichtung eigentlich nur sehr gelegen käme, aber bei Sand ist das halt so eine Sache. Je mehr Druck wir auf die Oberfläche ausüben desto tiefer sinken wir ein. Wie schon richtig dargestellt, je tiefer wir einsinken, desto mehr müssen wir "bergauf" fahren.

Gruß Markus,

der weiß warum er sich aus der Idee an die Problemlösung physikalisch heran zu gehen völlig heraus hält. Der Bodendruck ist das eine, das andere ist die viskoelastische Verformung als Gegenreaktion des Bodens dazu... dazu noch die schon genannten Probleme und dann weicht am Ende das Modell auch noch vom realen Verhalten ab... 😗

Danke Markus615 für den interessanten Artikel, habe das gerade „diagonal“ gelesen.
@ die Besonderheiten von Sand vs. Ackerboden will ich an wissenschaftlich Interessierte noch den Hinweis geben, dass das vertrackte am Sand nämlich ist, dass sich trockener Sand praktisch nicht verdichten lässt, er weicht einfach aus, am schlimmsten ist heißer, trockener Sand. Feuchter Sand ist da schon etwas besser, zumal „Sand“ ja oft auch geringe Anteile an Tonmineralien beinhaltet. Das alles habe ich schon vor bald 70 Jahren beim Sandburgenbau festgestellt 🙂 ……habe es aber nie publiziert, sorry 🙁 und Grüße

Hallo Markus615,

trotzdem/obwohl sich der Thread ja von der ursprünglichen Idee, zu einer nahezu wissensschaftlichen Abhandlung, weit entfernt hat verfolge ich ihm mit großem Interesse weiter.

Ich habe die Dis nur kurz überflogen, aber den praktischen Zugang des Erstellers erkannt.

Als einer welcher sich sehr lange mit Kunststoffen beschäftigt hat, ist mir doch glatt bei Deinem Stichwort "viskoeleastische Verformung das Herz aufgegangen. Jetzt ist zwar ein Reifen kein reines Elastomer, sondern eher ein Verbundstoff aus vermutlichen verschiedenen Compounden und Metallen und auch die Bodenbeschaffenheiten unterschiedlich, aber alles keine wirklichen Unbekannten.
D.h. mit einer finieten Elemente Berechnung und Darstellung sollte sich doch ohne Probleme der ideale Luftdruck bezogen auf unterschiedliche Bodenbeschaffenheiten und Reifentypen ermitteln lassen. Einfach die verschiedensten Variablen einpflegen und schon könnte alles ermittelt werden. 😎
Liebe Grüße
Chris

Aus aktuellen Anlässen, hat mich Anton ersucht, hier über folgendes zu schreiben:

Immer wieder mieten Touristen die die Chobe- und Moremi-Regionen befahren wollen,
ungeeignete 4x4 Fahrzeuge, bleiben stecken (an Land und im Wasser), und machen an diesen Fahrzeugen viel kaputt,
das nicht durch die Versicherungen abgedeckt ist, und schlussendlich zu Lasten des Mieters geht.
Anton möchte allen raten, für diese Regionen ausschließlich 4x4 Fahrzeuge die mit hoher Bodenfreiheit,
Diff. lock (am besten hinten und vorne), 4 low, und geeigneten Reifen ausgestattet sind.
Als ungeeignet sieht er zB einen Duster.

Wie schon geschrieben, bitte betrachtet dies als Ratschlag, und keinesfalls als Besserwisserei.
Anton lebt in der Region, und ist einfach zu oft samt seinen Freunden damit beschäftigt,
ungeeignete Mietfahrzeuge irgendwo rauszuziehen.
Gruß Gina
P.S. Dass das Rausziehen manchmal nicht am Fahrzeug liegt, ist eine andere Geschichte. 😎

Ich schreibe das hierher, obwohl das wichtige Thema nicht von Anton, sondern aus dem 4x4 Forum kommt,
wir aber alle wissen sollten, und es nicht oft genug gesagt werden kann, dass man
den Kugelkopf der Anhängevorrichtung NIEMALS verwenden sollte, um jemanden aus Matsch oder Tiefsand zu ziehen!
https://4x4earth.com/forum/index.php?threads/another-tow-ball-tragedy-rip-ryan-warning-graphic-images.50910/#post-699874

Gruß Gina

Hoi zämä

GinaChris schrieb:den Kugelkopf der Anhängevorrichtung NIEMALS verwenden sollte, um jemanden aus Matsch oder Tiefsand zu ziehen!

Das sollte wohl klar sein, wobei ich eher damit gerechtet hätte dass das Abschleppseil abrutscht, zurückschnellt und dabei jemanden verletzt oder tötet...
Dass gleich die Befestigung abreisst kann eigentlich nur passieren wenn diese schon vorher geschwächt war, was man von aussen natürlich nicht sieht.
Dummerweise hat man das Problem bei allen Befestigungspunkten am Auto...
Als ich mal mit meinem PickUp geholfen habe einen zu fällenden Baum auf die richtige Seite zu ziehen hab ich das 5000kg-Seil mit einem kürzeren Abschleppseil gesichert, so dass so etwas nicht passieren kann.
Vielleicht sollte man das bei beiden Fahrzeugen machen bevor man jemanden aus so einer Situation schleppt, denn auch beim Hinteren kann was reissen. Bei meinem Baum war da weniger die Gefahr...

Eine Kugelkopfkupplung ist konstruktionsbedingt für 3,5 Tonnen Last ausgelegt.
Wie bekommt man die denn so dermaßen auseinandergerissen?
Bergegurt flach auf die Erde und dann mit Anlauf losgefahren? Oder war das Fahrzeug so tief festgefahren?

Gruß
Wolfgang

Hi,

BikeAfrica schrieb:Eine Kugelkopfkupplung ist konstruktionsbedingt für 3,5 Tonnen Last ausgelegt.
Wie bekommt man die denn so dermaßen auseinandergerissen?
Bergegurt flach auf die Erde und dann mit Anlauf losgefahren? Oder war das Fahrzeug so tief festgefahren?

Egal, wofür sie ausgelegt ist, never ever sollte sie zum Rausziehen verwendet werden. Solche Unfälle passieren immer wieder, das Netz ist voll mit entsprechenden Warnungen.

lg Wolfgang

… und woran sonst festmachen?
Alle anderen Befestigungspunkte wie Abschleppösen sind doch noch für viel weniger Kraft ausgelegt.
Richtige -am Rahmen angebrachte- Schäkel für entsprechende Zugkräfte hat ja kaum ein Fahrzeug.

Also nur schaufeln und schieben?

Gruß
Wolfgang

BikeAfrica schrieb:Eine Kugelkopfkupplung ist konstruktionsbedingt für 3,5 Tonnen Last ausgelegt.
Wie bekommt man die denn so dermaßen auseinandergerissen?
Bergegurt flach auf die Erde und dann mit Anlauf losgefahren? Oder war das Fahrzeug so tief festgefahren?

Gruß
Wolfgang

Vorweg: Hab keine Ahnung von dem Thema, aber in den Kommentaren dort stehen ja einige Erklärungsversuche:

In diesem Fall ist der Kugelkopf nicht waagerecht am Fahrzeug befestigt, sondern durch einen Träger (ein besseres Wort fällt mir jetzt nicht ein) "tiefergelegt". Das ist auf den Fotos gut zu erkennen. Da waren wohl noch Hebelkräfte im Spiel. Es wurden auch Ketten verwendet. Deswegen auch der Ratschlag dort, dass auf jeden Fall flexible Bergegurte zu verwenden sind, die im Notfall eher reißen, als was vom Fahrzeug abzureißen.

Hoi zämä

Wenn Ketten verwendet wurden ists schon recht klar...da ist mit beinahe 100%iger Sicherheit der ziehende Fahrer bei loser Kette losgefahren, was im Moment des Spannens der Kette natürlich eine wesentlich höhere Kraft walten lässt, das ist dann schon schnell das 10-fache des Autogewichtes und mehr!

Moin Leute,

es ist m.E. durchaus möglich ein anderes Fahrzeug ebenerdig langsam am Kugelkopf anzuziehen/ irgendwo herauszuziehen. Dabei ist es völlig egal, ob Kette oder Bergungsgurt.
Etwas anderes ist es mit Schwung und Anlauf zu in die Gurte zu fahren. Das sollte man nur tun, wenn die Seile/ Ketten an den recovery Points mit Schädel/ Soft- Schäkeln festgemacht sind.
Die Verwendung von Kugelkopf und kinetischem Seil ist noch gefährlicher. Funktioniert dann wie eine grosse Zwille.
Mal einfach Ronny Dahl Tow Ball bei Youtube eingeben.

LG, RB