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Beiträge: 600

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1

Donnerstag, 16. November 2006, 08:39

Technik: Stromleitende Haftreifen - gibt es das?

Damit die Diskussion nicht mehr weiter an einem Ort geführt wird, wo sie eigentlich nicht hingehört, eröffne ich einen neuen Thread.

Für die, die neu hier einsteigen, geht es um die Frage, ob es stromleitende Haftreifen gibt.

Bisher gibt es das nicht! (Ich bin also noch nicht ganz übergeschnappt.)

Aber die Frage ist auch, ob es nicht doch ein Material gibt, das man mit der Zeit zu einem stromleitenden Haftreifen mutieren könnte.

Denn es wäre mit Sicherheit der absolute Hammer, wenn man stromleitende Haftreifen machen könnte. Sämtliche Stromabnahme-Probleme wären beseitigt - und die hohe Zugkraft bliebe erhalten.

Nun ja, - träumen darf man ja, so wird vielleicht mancher von euch denken. Forschen aber auch!

-----

Cebu Pacifc hat mich eben in einem anderen Thread gefragt, wie es um die Leitfähigkeit der ESD-Matte bestellt ist und ob man nicht daraus was machen könnte.

Hier meine Antwort:

Also Cebu,

mit der Stromleitfähigkeit der ESD-Matte verhält es sich so:
Mein Messgerät (es ist vielleicht zwar nicht das absolut beste), kann da schon gar keinen Widerstand mehr messen.
Für unsere Frage bedeutet das mit Sicherheit, dass das Material der ESD-Matte absolut ungeeignet ist. (Da können wir gleich richtigen Gummi oder Glas nehmen.)

Zudem ist das Material der ESD-Matte auch zu weich. Wir sollten nach einem Material suchen, das eine ähnliche Konsistenz wie der bisherige Haftreifen hat. (Die grosse und einzige Frage ist bloss, ob es das überhaupt gibt.)

Aus meiner Sicht dürfte ein stromleitender Haftreifen im Endeffekt maximal 20 Ohm Widerstand haben. Damit fahren die Motoren zwar schon deutlich langsamer, gleichwohl kann man noch genügend Energie zum Motor (und Lokdecoder) übertragen. Bei 50 Ohm wird der Geschwindigkeitseinbruch sehr deutlich, bei 75 Ohm kriecht ein HAG 88-er Motor gerade noch, obwohl die Ausgangsspannung auf den Schienen bei ca. 16 Volt liegt.

Ich schreibe diese Werte auf, damit man eine ungefähre Vorstellung davon bekommt, bis zu welchem Widerstand ein stromleitender Haftreifen eben noch als stromleitend geltend darf – im Sinne unseres Anwendungszwecks. (Denn: Was im Kilo- oder Mega-Ohm-Bereich liegt, mag zwar auch stromleitend sein, ist für uns aber völlig unbrauchbar.)

Da der Haftreifen den Strom über eine Distanz von 1 bis 2 mm übertragen muss, kommt die relativ kurze Distanz unserem Projekt schon mal entgegen. Gleichwohl dürfte es schwierig werden, ein geeignetes Material zu finden, das in der Konsistenz wie Gummi ist und auf diese Distanz einen Widerstand von unter 20 Ohm hat.

Aber auch ich bleibe noch eine Weile an diesem Thema dran…

Einen guten Tag wünsche ich euch!

SB
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2

Donnerstag, 16. November 2006, 09:10

Mit den Daten kann ich schon etwas anfangen. So kann ich schon mit klareren Vorstellungen meine Lieferanten angehen.

Das die ESD Matte einen zu hohen Widerstand hat, hatte ich bereits befürchtet. Einige der Gummitasten hatte auch ich versucht zu messen und mein Multimeter hat nichts angezeigt.

Aber ich bleibe dran, versprochen. Metallringe aus Werkstoffe mit hohem Reibungskoeffizent wären auch noch eine denkbare Lösung. Das sehe ich aber aus diversen Gründen nicht als serientaugliche Lösung.
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Rene_W

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3

Donnerstag, 16. November 2006, 09:33

Re: stromleitende Haftreifen????? Gibt es das?

xxx
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Unholz

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4

Donnerstag, 16. November 2006, 09:40

Ich bin hier weit ausserhalb meines Wissensbereichs, habe aber als Laie einfach mal ein wenig in englischer Sprache (mit Begriffen wie current-conducting, rubber, tire, flexible, plastic...) gegoogelt:

http://scholar.google.com/scholar?hl=de&lr=&q=%22current+conducting%22+flexible+plastic&btnG=Suche&lr=

Daran scheinen also schon Nobelpreisträger geforscht zu haben - wäre ja schön, wenn der nächste solche aus dem HAG-Forum hervorgehen würde! :lol:
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Tessin

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5

Donnerstag, 16. November 2006, 09:41

@Rene_W,

Warum fahren wir H0 Bahner mit Gummireifen an den Lok's?

Ganz einfach, weil wir meistens zu wenig Platz haben im MOBA-Keller oder Zimmer und wir dadurch die Steigungen viel zu stark bauen und die Lok's dadurch ins schleudern kommen, also alles unsere Schuld! :oops:

Alfred
_____
Gruss
Alfred
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Rene_W

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6

Donnerstag, 16. November 2006, 10:20

xxx
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Tessin

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7

Donnerstag, 16. November 2006, 11:20

@Rene_W

Ob irgendwann die schon wissenschaftlich untersucht wurde, weis ich nicht, könnte mir dies aber vorstellen!

Soweit ich unterrichtet bin, ist auf der SBB H0 Anlage bei Murten, keine Lok mit Haftreifen unterwegs, aber die haben auch keine nennenswerte Steigungen auf der Anlage.

Bei Bemo in H0m gibt es gar keine Lok's mit Haftreifen und da hast du schnell mal die Grenze der Reibung erreicht, d. h. du musst Wagen abhängen! :oops:

Aber vielleicht kann dir ein anderes Mitglied, z.B. Stefan Burkhard helfen!

Alfred
_____
Gruss
Alfred
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8

Donnerstag, 16. November 2006, 12:01

Massgebend für die Zuglast müsste die Achslast sein. Das könnte relativ einfach ausprobiert werden indem bei einem 2-achsigen Drehgestellantrieb mehr und mehr Gewichte aufgelegt werden und mit einer Zugwaage die Zugkraft gemessen wird. Eine Re 460 würde sich sicher als Versuchsträger anbieten.

Eine weitere Idee ist die Räder beschichten lassen, habe aber keine Ahnung welche verschleissfesten Schichten auch die Kombination von hohem Reibungskoeffizent und guter Stromleitung bieten.
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9

Donnerstag, 16. November 2006, 12:06

Zitat von »"Rene_W"«


Meine Frage war, ob "wissenschaftliche" Versuche mit HO Loks ohne Haftreifen gemacht wurden. Es ist klar, dass aufgrund der Platzverhältnisse die Steigungen auf der Modellbahn grösser sind als beim Vorbild. Aber eben wegen der Platzverhältnisse die Züge um einiges kürzer, was etwas ausgleichen wurde. Um ein Vergleich zum Vorbild zu haben, eine Re 420 zieht auf 12, 26, 50 Promille 1020, 500, 250 Tonnen.


Welche Steigungen verwendet ihr? Bei meiner ehemaligen N-Anlage hatte ich maximal 40 Promille. In H0 würde ich sogar versuchen es auf etwa 25 Promille zu begrenzen. Ich bin eben Gleiswendelfan, dort sollte man eher mit weniger Steigung auskommen und kann trotzdem grosse Höhen erreichen.
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gian

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10

Donnerstag, 16. November 2006, 12:29

Re: stromleitende Haftreifen????? Gibt es das?

Hallo Rene,

Zitat von »"Rene_W"«

Interessant ist doch die Tatsache, dass es bei Spur 0 ohne Haftreifen bestens geht. Was machen eigentlich die sogenannten HO-pur Bahner? Denen müsste ein Gummireifen geradezu anwidern. Wer weiss was?

Bei H0m (Bemo) gibt es auch keine Haftreifen und die Zugkraft ist völlig genügend bis 3% Steigung (mehr mache ich nicht). Grund, dss trotzdem auch längere Züge raufkommen ist, dass Bemo-Wagen sehr leichtgängig und auch sehr leicht sind, was bei unsorgfältig verlegten Gleisen auch etwas mehr zu Entgleisungen führen kann, was bei mir aber nicht der Fall ist.

H0-Wagen sind wesentlich schwerer gebaut und manchmal auch sehr schwergängig (mit Beleuchtung meistens noch mehr). Darum, und weil viele H0-Bahner Steigungen grösser 3% machen, sind die gleisverschmutzenden Haftreifen bei der H0-Spur üblich geworden. Meine Piko-Hobbylok kennt jedoch keine Haftreifen und trotzdem zieht sie meine H0 Züge problemlos über meine 0% Steigungen ;).

Ich bin dankbar, dass meine Hauptbahn H0m mit Steigungen ohne Haftreifen auskommt und meine Museumsflachbahn H0 eigentlich keine bräuchte. Kommt Zeit, Lust usw. kommen Achsen ohne Haftreifen, was dann auch die Stromversorgung der älteren HAG-Loks auf Bemo-Niveau bringen würde.

mit freundlichen Grüssen

Gian
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gian

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11

Donnerstag, 16. November 2006, 12:38

Hallo Alfred,

Zitat von »"Tessin"«

Bei Bemo in H0m gibt es gar keine Lok's mit Haftreifen und da hast du schnell mal die Grenze der Reibung erreicht, d. h. du musst Wagen abhängen! :oops:

Am Anfang hatten auch Bemoloks Haftreifen. Ich hatte so eine Ge 4/4I, habe bei dieser aber sofort die Achsen getauscht.

Mit max. 3% Steigung musste ich noch keine Bemo Wagen abhängen. STL-Wagenzüge müssen aber etwas kürzer sein, weil diese Wagen sehr schwer und wegen den Achsfedern auch etwas schwergängiger sind. Aber Kurzzüge sind es deswegen noch nicht.

Die neue Bemo Schauanlage (ausgestellt am letzten Wochenende in Köln) hat Steigungen >= 3% (wirkte auf mich viel zu steil), trotzdem gab es kein schleudern. Schön war auch der Übergangsbahnhof zur Normalspur mit Märklin-Gleis.

mit freundlichen Grüssen

Gian
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Rüdiger

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12

Donnerstag, 16. November 2006, 12:55

Bei der Modellbahn kommen verschiedene Faktoren zusammen: so ist das Gewicht einer H0-Lok im Vergleich zum Vorbild zu gering, das Gewicht der Wagen (vor allem Personenwagen) zu gross, dazu kommen die (vom Reibungskoeffizienten her gesehen) schlechten Lager der Achsen und Getriebe sowie die viel zu engen Radien, auf denen wir rumfahren. Wenn eine Lok einen langen Zug durch eine enge Kurve zieht, dann ist recht viel Kraft vonnöten, auch weil diese Kräfte abgelenkt werden müssen (z.B. Zug fährt nach Osten, der Zugschluss steht aber noch in Richtung Westen....)

Schön zu sehen war dies bei meiner ehemaligen LGB: die kleine zweiachsige Lok ohne Haftreifen hatte in den engen Kurven grosse Mühe, auch nur vier kurze zweiachsige Wägelchen zu ziehen. Kam dann noch eine auch nur winzige Steigung dazu, war es aus. Ebenso hat ein (haftreifenloser) Taurus eines Bekannten auf meiner Anlage (3% max) grösste Probleme, mit einem unbeleuchteten 6-Wagenzug anzufahren, obwohl er gewichtsmässig über einigen vergleichbaren M*-Loks liegt.

ich bin eigentlich ganz froh um die Haftreifen.....
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13

Donnerstag, 16. November 2006, 13:19

Ups,
dass nach stromleitendem Gummi auch schon Nobelpreisträger geforscht haben, tönt in meinen Ohren gar nicht gut. Natürlich wäre es toll, wenn aus dem Forum ein solcher Stoff hervorginge, aber wir müssen natürlich die Verhältnisse sehen, wie sie sind:

An dieser Stelle können wir nicht ein neues Material entwickeln und erforschen – dafür bräuchte man eine ganze Industrie, viel Geld und die gescheitesten Köpfe der Welt (und vielleicht klappt es auch dann nicht) -,
wir Modellbähnler können ausschliesslich nach einem Material suchen, das bereits jemand erfunden hat. Wir wären also bloss Anwender von einem solchen Wundermaterial.

Damit wird auch klar: Wenn es ein solches Material bisher nirgends gibt, dann werden wir dieses Material auch nicht aus dem Hosensack zaubern können. (Das Thema beginnt mich schon an die unglückseligen Versuche der Alchemisten von einst zu erinnern, die aus Hühnerdreck und Bockmist – und so weiter und so fort - Gold zu machen versuchten.)

Meine Frage war bloss: Gibt es bisher irgendwo ein ähnliches Material wie Gummi, das auch noch stromleitend ist?
(Ich befürchte allerdings, dass diese Frage wie die Suche nach dem Gold endet. Schnüff!)

-----

Sodann wegen der Problematik der Haftreifen an sich und ob es solche überhaupt braucht:

Wie es schon erwähnt wurde, hängt diese Problematik mit den Ansprüchen der Modellbahner zusammen: Man möchte eine möglichst hohe Zugkraft; - ohne Haftreifen ist diese wesentlich tiefer als mit den Gummireifen.

Ich mag mich noch an meine Kindertage erinnern, wo die Kleinbahnloks ohne Haftreifen bald einmal in einer Steigung hilflos schleuderten. Ganz anders jedoch zogen die HAG-Loks die schwersten Züge den steilsten Berg hinauf. (Daher wohl meine Liebe zu den Kraftpaketen.)

Ob man nun Haftreifen will und wie viele man einer Lok verpassen soll, darüber gehen die Meinungen stark auseinander.

Wenn man die Massstäblichkeit auch in Bezug auf die Zugkraft anwendet, dann kann man jedoch feststellen, dass eine normale Modellbahnlok mit Haftreifen wesentlich grössere Lasten ziehen kann als das Original. Die Modellbahnloks mit Haftreifen sind also bereits viel zu stark, wenn man das mal so salopp sagen darf.

Aber wie überall, will man (damit bin mitunter auch ich gemeint) halt noch mehr: Man möchte eine möglichst grosse Zugkraft und eine möglichst gute Stromabnahme.

Deshalb die Frage nach stromleitenden Haftreifen.

Eine HAG-Re 460 (mit 4 Haftreifen) zieht ungefähr 240 Gramm am Haken.

Erich Iten und ich haben in Bezug auf die Drehstrommotoren vor geraumer Zeit nämlich einige Messungen gemacht:
http://www.rail4you.ch/dokumente/Drehstrommotor.pdf

Auf der Seite 3 hat es oben eine kleine (unvollständige) Tabelle mit einigen gemessenen Werten der Zugkraft.
Der Vollständigkeit wegen möchte ich darauf hinweisen, dass das keine Werte sind, die den Anspruch „wissenschaftlich“ verdienen, weil das Alter und der Verschmutzungsgrad der Haftreifen (und vielleicht auch der Schienen) vermutlich eine nicht unwesentliche Rolle spielten. (Es sind also bloss Werte, die eine ungefähre Ahnung aufkommen lassen, was eine Lokomotive ziehen kann. Die zweimotorige DsM-Re 6/6 hatte übrigens 6 Haftreifen. Sie läuft bei mir bis heute absolut ohne Probleme, da sie auf den anderen 6 Rädern den Strom zuverlässig abgreifen kann.)

Wenn jemand von euch also nun den Nobelpreis gewinnen will, dann soll er sich mit seiner Weisheit nur ja nicht zurückhalten:
Ich wäre schon dankbarer Anwender davon…

Beste Grüsse in den Nachmittag

SB
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14

Donnerstag, 16. November 2006, 14:31

Noch was: Die Steigerung der Zugkraft lässt sich natürlich auch ganz einfach über eine Erhöhung des Gewichtes der Lok erreichen. Man kann die Lok also auch noch mit Blei beschweren und so die Adhäsionskraft steigern…

Bloss nach dieser Methode habe ich nicht gefragt, da der Haftreifen an sich ein sehr probates Mittel darstellt, um die Zugkraft zu steigern.
Weil der Haftreifen also sehr effizient ist, komme ich noch nicht so leicht von der Idee des Haftreifens weg.
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Unholz

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15

Donnerstag, 16. November 2006, 15:06

Zitat von »"Stefan Burkhard"«


wir Modellbähnler können ausschliesslich nach einem Material suchen, das bereits jemand erfunden hat. Wir wären also bloss Anwender von einem solchen Wundermaterial.


@Stefan: Ahh, dann war mein Google-Link oben vielleicht zu ungenau, denn in der dortigen vierten Fundstelle von oben (einer schwedischen Dissertation oder Lizentiatsarbeit von Joakim Isaksson) findet sich unter anderem folgender Hinweis:

Zitat

In the year 2000, the Nobel Prize in chemistry was awarded to Alan J. Heeger, Alan G. MacDiarmid and Hideki Shirakawa for “the discovery and development of electrically conductive polymers”. 23 years earlier, these three gentlemen had discovered that polymers (what we generally call plastics) could not only be used as insulating materials but also be made electronically conducting.


Also kurz zusammengefasst: die genannten Nobelpreisträger für Chemie haben "elektrisch leitende Polymere, üblicherweise als Plastik bezeichnet" entdeckt. Gut - der Begriff Plastik mag nicht derselbe sein wie Gummi, aber weit davon entfernt ist er wohl nicht...

Gruss, Stefan II.
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Rüdiger

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16

Donnerstag, 16. November 2006, 15:15

Zitat von »"Stefan Burkhard"«

Noch was: Die Steigerung der Zugkraft lässt sich natürlich auch ganz einfach über eine Erhöhung des Gewichtes der Lok erreichen. Man kann die Lok also auch noch mit Blei beschweren und so die Adhäsionskraft steigern…


Vorsicht, Stefan....
Ich hab das Mal bei einer M*460 probiert...wenn man zuviel reinpackt, schaffts irgendwann der Motor nicht mehr. Zudem kommt es auch darauf an, wo in der Lok das Gewicht untergebracht wird: auf dem Laufdrehgestellt bringt es nämlich gar nix und ist eher sogar Kontrapropduktiv (sozusagen Leergewicht). Aber, wer es braucht, so 10-20g Blei in der Nähe des Antriebsdrehgestells (bzw bei Rahmenloks so, dass die Antriebsachsen belastet werden) geht eigentlich immer - wobei natürlich ein altes Rivarossi-Rangierlökchen mit winzigem Motor eher an die Belastungsgrenze kommt, als eine HAG- BoBo alter Generation...

Mehr Gewicht bedeutet aber auch mehr Verschleiss bei den Haftreifen...
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17

Donnerstag, 16. November 2006, 15:25

Zitat von »"Unholz"«


Also kurz zusammengefasst: die genannten Nobelpreisträger für Chemie haben "elektrisch leitende Polymere, üblicherweise als Plastik bezeichnet" entdeckt. Gut - der Begriff Plastik mag nicht derselbe sein wie Gummi, aber weit davon entfernt ist er wohl nicht...

Gruss, Stefan II.


Unter plastic versteht man in englisch Kunststoffe. Duroplaste, Thermoplaste und Elastomere gehören zur Werkstoffgruppe Kunststoff.

Unser Kunststofffachmann hat mir den Hinweis gegeben es gibt sogannte Liquid Crystal Polymere die mit freien Atomen dotiert sind. Dadurch sind sie leitfähig für Strom, wie gut, keine Ahnung. Ich hoffe ich habe ihn korrekt zitiert.

Diese Kunststoffe gehören zu der Gruppe Thermoplaste. Die Elastizität ist deutlich geringer als die der Elastomere (Gummi) und der Reibungskoeffizent ist leider auch deutlich geringer, d.h. die Reibung auf den Schienen wird vermutlich nicht unseren Vorstellungen entsprechen.

Trotzdem, Hut ab, du hast das richtige gefunden. :)
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erwa20

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Beruf: unbeabsichtigte Majestät

18

Donnerstag, 16. November 2006, 18:38

Re: stromleitende Haftreifen????? Gibt es das?

Zitat von »"Rene_W"«

Habe da mal eine Frage, da ihr sehr viel experimentiert, könnte es sein, dass ihr schon mal einen Versuch OHNE Haftreifen gemacht habt? Grundsatzfrage, können HO Loks ohne Haftreifen genügend Zugkraft auf die Schienen bringen?


Hallo Rene_W
Viele amerikanische Modellbahner verzichten auf Haftreifen, die Lokmodelle werden oft ohne verkauft.
Ein Beispiel:
Dieses Modell
Bild entfernt
alle 8 Achsen angetrieben, zieht auf ebener, gerade Strecke etwa gleich viel wie eine Re460 von Roco. Das Modell ist aber etwa doppelt so schwer. In einer Steigung von 2% sind es etwa 20% weniger. Bei Steigung und Kurve (2%, Fleischmann R4) noch etwa die Hälfte.
Das sind natürlich keine wissenschaftliche Versuche, ich hoffe aber Dir damit eine Idee vom Unterschied Haftreifen oder nicht zu geben.
Ich bevorzuge Lok's mit Haftreifen.

Beat
Gruss
Beat


:!: Scheint die Sonne auf das Schwert, macht der Segler was verkehrt :!:
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19

Freitag, 17. November 2006, 09:39

Hallo zusammen

Ich spiele einfach mal den Advocatus diaboli und werfe einen andern Aspekt in die Runde. Um meine Gedanken auch richtig zu erklären, habe ich ein Bild von Rogers Bericht "geklaut", ich hoffe, er rückt deswegen nicht gleich mit Blaulicht aus :D aber meine Digitalkamera schaffft solche Makroaufnahmen schlicht gar nicht.



Auf dem Bild habe ich kurz eingezeichnet, wo ungefähr die Haftreifen in der eingefrästen Rille liegen (linkes Rad, rote Fläche). Klaro, dass da höchstens vom Kontakt des Spurkranzes mit der Schiene eine Stromübertragung stattfinden kann.

Mir stellte sich nun die Frage: Ist diese Anordnung und/oder die Breite der Haftreifen so sakrosankt oder lässt sich ein Haftreifen nicht auch anders anordnen, eventuell schmaler, und eben nicht am Spurkranz anstossend (grüne Fläche rechtes Rad).

Denn dann ist (genug? weiss nicht) Kontaktfläche vorhanden, um Stromfluss zu gewährleisten, Zugkraft eventuell ein bisscher weniger, aber sicher noch besser als ohne Haftreifen. Und die ganzen Fragen von "stromleitendem Gummi" können ad acta gelegt werden.

Just my 2 cents

Gruss
Peter

PS: Velleicht könnte einer der Diskutanten eine ähnliche Aufnahme mit Haftreifen-bewehrten Rädern einstellen, damit wir auch den "Ist-Zustand" mal bequatschen können. Wie gesagt, meine Digiknipse tut's nicht ...
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11465

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20

Freitag, 17. November 2006, 10:38

@Papa Tango

Kein Blaulichteinsatz. Im Gegenteil: bin stolz, dass mein Foto verwendung fand.

Zur Sache:
Möglicherweise ist ein stromleitendes Elastomer für unser Problem gar nicht der richtige Ansatz (natürlich ausschliesslich deshalb nicht, weil das richtige Material (noch) nicht verfügbar ist).

Wie wäre es, wenn man sich das Haftreifenmaterial so vorstellen müsste, dass dabei herkömmlicher Gummi zur Anwendung käme, der dadurch stromleitend gemacht wird, indem mikroskopische Metallfasern in die Gummimasse miteingegossen würde. Und zwar in der Art, dass die stromleitende Komponente, also mikroskopische Metall-'Fäden' zwingend zum Zentrum ausgerichtet zu liegen kommen. Dadurch müssen sich erstens die einzelnen 'Fäden' zur Stromübertragung nicht zwingend untereinander berühren.

Zweitens hätte die genannte Ausrichtung der 'Metallfäden' beim Haftreifenabrieb keinen Einfluss auf die Stromleitfähigkeit, da die Metallpartikel zusammen mit dem Gummi schienenseitig/radaussenseitig nur verkürzt aber nicht unterbrochen oder als ganzes ausgeschafft würden.

Drittens könnte man durch die richtige Wahl des Gummi/Metall-Anteils das optimale Verhältnis von Adhäsion und Leitfähigkeit bestimmen.

Natürlich kann auch dieses Verbundmaterial einen rein leitenden Kunststoff nicht ersetzen aber für's Erste wäre das sicher eine Alternative.

Komm ich jetzt ins Fernsehen? :D
Wer Wind sät, wird Sturm ernten.

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