„Leistungsgewicht“ – Versionsunterschied

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Version vom 10. März 2024, 06:34 Uhr

Das Leistungsgewicht (auch Masse-Leistungs-Verhältnis) ist der Quotient der Masse und der Leistung eines Fahrzeugs, eines Motors, eines Akkus, einer Maschine oder bei Mensch und Tier. Es wird meistens in Kilogramm pro Kilowatt angegeben.

Der Kehrwert ist die Leistungsdichte, auch „spezifische Leistung“ genannt, in Kilowatt pro Kilogramm. Beide Begriffe werden teils auch auf Fläche oder Volumen statt auf das Gewicht bezogen. Im Eisenbahnwesen wird auch der Begriff Leistungskennziffer verwendet und meist in Kilowatt pro Tonne angegeben.

Bei Antrieben wird im Allgemeinen ein geringes Leistungsgewicht angestrebt, da eine kleinere Masse oder eine höhere Leistung eine höhere Beschleunigung und damit Gegenwirkung zu hinderlichen Naturkräften wie Massenträgheit, Schwerkraft oder dem Trägheitsmoment ermöglicht. So erlaubt ein geringeres Leistungsgewicht eines Fahrzeuges zum Beispiel eine höhere Geschwindigkeit an Steigungen.

Auch bei Akkumulatoren für Traktion oder für transportable Geräte wird ein geringes Masse-Leistungs-Verhältnis angestrebt; hier spielt jedoch meist die gespeicherte Energie pro Masse (Joule je Kilogramm) eine Rolle, die möglichst hoch sein sollte. Siehe hierzu auch Energiedichte.

Ceteris paribus ist das Leistungsgewicht bei Fahrzeugen, welche keinen Treibstoff mitführen müssen (also z. B. Antrieb über Oberleitung), geringer, als bei solchen, welche ihre Antriebsenergie in Form von Kraftstoff, Batterien o. ä. mitführen müssen.

Beispiele und Bedeutung an Fahrzeugen

Kraftfahrzeuge

Die bei Kraftfahrzeugen typischerweise angegebene Beschleunigung, etwa in „X Sekunden von 0 auf 100 km/h“, ist von einer Reihe von Parametern (etwa Drehmomentverlauf, Schaltung, Traktion, Luftwiderstand) abhängig und kann daher nicht direkt anhand des Leistungsgewichts abgeleitet werden. Grundsätzlich aber gilt hier: Ein niedrigeres Leistungsgewicht ermöglicht eine größere Beschleunigung.

Für Lastkraftwagen, Omnibusse und ähnliche Fahrzeuge sind nach deutschem Recht Mindest-Motorleistungen bezogen auf das Gewicht vorgeschrieben, folglich ein maximales Leistungsgewicht.[1]

Typische Leistungsgewichte bei Kraftfahrzeugen:

Auswahl einiger Fahrzeuge
Fahrzeug Leergewicht
in kg		 Leistung
in PS (bhp)		 Leistungsgewicht
in kg/PS (bhp)
Keating Bolt[3] 990 2534,6 (2500) 0,39 (0,40)
Keating TKR[4] 995 2027,7 (2000) 0,49 (0,50)
F1 Benetton B186 BMW (1986)[5] 540 900 0,67
F1 Red Bull Racing RB8 Renault (2012)[6] 640 750+80 0,89
Motorrad Ducati 1299 Superleggera 162 220 0,76
Porsche 956 C (1984)[7] 820 620 1,32
Toyota Yaris GR[8] 1280 261 4,90
VW Golf VII GTI[9] 1351 220 6,28
VW Golf I GTI 810 110 7,36
VW Polo V 1100 105 10,48
Motorrad MZ ETZ 125 120 10,2 12
Opel Corsa D 1.2 ecoFLEX[10] 1120 70 16
Kleinkraftrad Simson S 51 78,5 3,7 21
Snow Cruiser 34.000 4×75 113,33

Bei leichten Fahrzeugen gewinnt das Gewicht der transportierten Personen an Bedeutung.

Schienenfahrzeuge

Die bei Schienenfahrzeugen typischerweise angegebene Zugkraft in kN oder Beschleunigung in m/s² ist von einer Reihe von Parametern (etwa Drehmomentverlauf, Schienenbedingungen (Schlupf), Traktion, Luftwiderstand) abhängig und kann daher nicht direkt anhand des Leistungsgewichts abgeleitet werden. Grundsätzlich aber gilt hier: Ein niedrigeres Leistungsgewicht ermöglicht eine größere Anfahrtbeschleunigung, einen größeren Zugkraftüberschuss bei Steigungen und eine höhere Endgeschwindigkeit.

Besonders steile Bahnstrecken (Gebirgsbahnen aber auch einige Neubaustrecken für den Hochgeschwindigkeitsverkehr) erfordern besonders große Leistungen pro Gewicht. So ist auf der Neubaustrecke Köln-Frankfurt fahrplanmäßig nur der Einsatz des ICE3 vorgesehen, da andere Baureihen die Steigungen bis zu 40 ‰ nicht in sämtlichen Umständen sicher überwinden können. Aus diesem Grund schreiben die TSI der EU für Neubaustrecken inzwischen eine maximale Steigung von 35 ‰ vor, um auch schwereren oder schwächer motorisierten Zügen die Benutzung dieser Strecken zu ermöglichen. Auch in einigen S-Bahn Netzen finden sich (Tunnel-)Strecken mit Steigungen bis zu 40 ‰, was – neben der besonders großen Bedeutung guter Beschleunigung aufgrund geringer Stationsabstände – auch erklärt, warum S-Bahn-Baureihen oft besonders stark im Verhältnis zu ihrem Gewicht motorisiert sind.

Insbesondere bei Lokomotiven, die nicht-angetriebene Waggons ziehen sollen, ist jedoch ein hohes Gewicht notwendig, damit die Lokomotive eine hohe Haftreibung auf der Schiene hat. Hohe Leistung bei geringem Gewicht würde hier nur zu durchdrehenden Rädern führen.

Beispiele Elektrotriebwagen (Deutschland)

Fernverkehr
Fahrzeug Masse a
in kg		 Leistung b
in kW		 Leistungsgewicht
in kg/kW		 Leistungskennziffer
in kW/t
ICE 4 (kurz) 469.000 4950 94,75 10,55
ICE T 273.000 – 368.000 3000 – 4000 91,00 – 92,00 10,87 – 10,99
ICE 1 (lang) 849.000 9600 88,44 11,31
ICE 2 412.000 4800 85,83 11,65
ICE 4 (lang) 819.000–893.000 9900–11.550 77,32–82,73 12,09–12,93
ICE 1 (kurz) 645.000 9600 67,19 14,88
ICE 3 409.000 – 454.000 8000 51,13 – 56,75 17,62 – 19,56
Regionalverkehr
Fahrzeug Masse a
in kg		 Leistung b
in kW		 Leistungsgewicht
in kg/kW		 Leistungskennziffer
in kW/t
Stadler Kiss 170.100 – 305.000 c 2000 – 4500 56,70 – 68,60 14,58 – 17,64
Stadler Flirt 100.000 – 170.000 1300 – 2600 38,46 – 65,38 15,29 – 26,00
Siemens Desiro HC 200.000 3290 d> 60,79 16,45
Alstom Coradia Continental 141.000 – 168.000 2160 – 2880 d 48,96 – 58,33 17,14 – 20,43
Bombardier Talent 2 85.000 – 173.000< c 2020 – 3030 d 42,08 – 57,10 17,51 – 23,76
Siemens Desiro ML 132.000 2600 d 50,77 19,70
S-Bahn
Fahrzeug Masse a
in kg		 Leistung b
in kW		 Leistungsgewicht
in kg/kW		 Leistungskennziffer
in kW/t
DB-Baureihe 481 (2-teilig)
(S-Bahn Berlin)		 59.000 594 d 99,33 10,07
DB-Baureihe 472 (3-teilig)
(S-Bahn Hamburg)		 114.400 1500 d 76,27 13,11
DB-Baureihe 420 (3-teilig)
(S-Bahn München alt)		 129.000 2400 d 53,75 18,60
DB-Baureihe 430 (4-teilig)
(S-Bahn Stuttgart)		 118.800 2350 d 50,55 19,78
DB-Baureihe 425 (4-teilig)
(S-Bahn Hannover)		 114.000 2350 d 48,51 20,61
DB-Baureihe 423 (4-teilig)
(S-Bahn München neu)		 105.000 2350 d 44,68 22,38
a 
soweit nicht anders angegeben, die Leermasse ohne Fahrgäste
b 
soweit nicht anders angegeben, die maximale Traktionsleistung
c 
Dienstmasse
d 
Stundenleistung


Verbrennungsmotortriebwagen (Deutschland)
Fahrzeug Masse a
in kg		 Leistung b
in kW		 Leistungsgewicht
in kg/kW		 Leistungskennziffer
in kW/t
Regioswinger (611) 116.000 c 1080 107,41 9,31
Regioswinger (612) 116.000 c 1120 103,57 9,66
Pendolino (610) 95.350 c 970 98,30 10,17
ICE TD 219.000 2240 97,77 10,23
a 
soweit nicht anders angegeben, die Leermasse ohne Fahrgäste
b 
soweit nicht anders angegeben, die maximale Traktionsleistung
c 
Dienstmasse

Flugzeuge

Bei Flugzeugen bedeutet ein geringes Masse-Leistungs-Verhältnis bzw. hohes Schub-Gewicht-Verhältnis eine höhere Steigleistung sowie eine kürzere Startrollstrecke.
Ebenso können Flugzeuge mit geringem Leistungsgewicht, insbesondere Kampfflugzeuge, langanhaltend enge Kurven mit hohen g-Kräften fliegen, da dem durch den hohen Auftrieb (der zur Überwindung der Zentrifugalkraft nötig ist) verursachten Luftwiderstand eine große Schubkraft gegenübersteht (Kurvenkampf). Aus diesem Grund besitzen Flugzeuge ein besonders geringes Leistungsgewicht; Kampfflugzeuge sind häufig auch noch mit Nachbrennern, Boostertriebwerken oder Startraketen ausgerüstet, um kurzzeitig den Schub erhöhen zu können. Ein Schub-Gewicht-Verhältnis, welches größer als 1 ist, ermöglicht so das Beschleunigen im vertikalen Steigflug.

Beispiele und Bedeutung an Motoren

Bei Motoren wird das Leistungsgewicht mit und ohne Getriebe, Kupplung, Kühler etc. angegeben. Bei Kolbenmotoren oft auch das gerechnete Leistungsgewicht pro Zylinder. Auswahl einiger Verbrennungsmotoren mit großem Leistungsspektrum:

Kolbenmotoren
Motor Funktionsprinzip Drehfrequenz
in 1/min		 Masse Leistung
in kW		 Leistungsdichte
in kW/kg		 Leistungsgewicht
in kg/kW		 Zylinder Leistung
pro Zylinder
in kW
G95ME-C9 Zweitakt-Diesel 70–80 2400 t 82440 0,034 29,1 12 6870
G40ME-C9 Zweitakt-Diesel 125 173 t 8800 0,051 19,7 8 1100
S30ME-B9 Zweitakt-Diesel 150 86 t 5120 0,060 16,8 8 640
V48/60B Viertakt-Diesel 500 250 t 20700 0,083 12,1 18 1150
L21/31 Viertakt-Diesel 1000 20 t 2000 0,100 10,0 9 222
DENQBAR Viertakt-Diesel – 25 kg 3,1 0,12 8,1 1 3,1
EL 308 (alt) Zweitakt-Otto 3000 30 kg 4,5 0,15 6,66 1 4,5
DENQBAR Viertakt-Otto – 17 kg 4,8 0,28 3,5 1 4,8
Delta Hawk V Zweitakt-Diesel 2650 142 kg 135 0,95 1,05 4 33,75
Hirt 3702 Zweitakt-Otto 5000 45 kg 65 1,44 0,7 3 21,66
FE (3,46 cm³) Zweitakt-Glühzünder 32000 0,45 kg 1,4 3,1 0,32 1 1,4

Siehe auch

Portal: Transport und Verkehr/Themenliste Straßenverkehr – Übersicht zu Wikipedia-Inhalten zum Thema Transport und Verkehr/Themenliste Straßenverkehr

Literatur

  • Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert: Vieweg Handbuch Kraftfahrzeugtechnik. 2. Auflage, Friedrich Vieweg & Sohn Verlagsgesellschaft mbH, Braunschweig/Wiesbaden, 2001, ISBN 3-528-13114-4.

Einzelnachweise

  1. ↑ Maximales Leistungsgewicht für Lkw, Omnibusse u. ä.: § 35 StVZO
  2. ↑ Motorisierung – Zeitreihe 2003 bis 2012; Neuzulassungen PKW (Memento vom 22. November 2013 im Internet Archive), kba.de, abgerufen am 23. November 2013
  3. ↑ Keating Bolt Specifications (Memento vom 23. Mai 2015 im Internet Archive), keatingsupercars.co.uk, abgerufen am 11. Mai 2015
  4. ↑ Keating TKR Specifications (Memento vom 11. Januar 2015 im Internet Archive), keatingsupercars.co.uk, abgerufen am 7. März 2015
  5. ↑ Daten des Benetton B186 BMW, ultimatecarpage.com, abgerufen am 20. Mai 2013
  6. ↑ Daten des Red Bull Racing RB8 Renault, ultimatecarpage.com, abgerufen am 20. Mai 2013
  7. ↑ Technische Daten Porsche 956 C), Porsche.de, abgerufen am 24. Mai 2013
  8. ↑ Christina Finke: Toyota GR Yaris online reservierbar. In: Auto Zeitung. Bauer Xcel Media Deutschland KG, 19. März 2020, abgerufen am 8. März 2021.
  9. ↑ Technische Daten Golf VII GTI (Memento des Originals vom 28. Mai 2013 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.volkswagen.de, volkswagen.de, abgerufen am 19. Mai 2013
  10. ↑ Corsa Technische Daten (Memento des Originals vom 6. Mai 2013 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.opel.de, Opel.de, abgerufen am 20. Mai 2013
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