Leistungsgewicht

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
FahrzeugLeergewicht
in kg
Leistung
in PS (bhp)
Leistungsgewicht
in kg/PS (bhp)
Keating Bolt[3]9902534,6 (2500)0,39 (0,40)
Keating TKR[4]9952027,7 (2000)0,49 (0,50)
F1 Benetton B186 BMW (1986)[5]5409000,67
F1 Red Bull Racing RB8 Renault (2012)[6]640750+800,89
Motorrad Ducati 1299 Superleggera1622200,76
Porsche 956 C (1984)[7]8206201,32
Toyota Yaris GR[8]12802614,90
VW Golf VII GTI[9]13512206,28
VW Golf I GTI8101107,36
VW Polo V110010510,48
Motorrad MZ ETZ 12512010,212
Opel Corsa D 1.2 ecoFLEX[10]11207016
Kleinkraftrad Simson S 5178,53,721
Snow Cruiser34.0004×75113,33

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
FahrzeugMassea
in kg
Leistungb
in kW
Leistungsgewicht
in kg/kW
Leistungskennziffer
in kW/t
ICE 4 (kurz)469.000495094,7510,55
ICE T273.000 – 368.0003000 – 400091,00 – 92,0010,87 – 10,99
ICE 1 (lang)849.000960088,4411,31
ICE 2412.000480085,8311,65
ICE 4 (lang)819.000–893.0009900–11.55077,32–82,7312,09–12,93
ICE 1 (kurz)645.000960067,1914,88
ICE 3409.000 – 454.000800051,13 – 56,7517,62 – 19,56
Regionalverkehr
FahrzeugMassea
in kg
Leistungb
in kW
Leistungsgewicht
in kg/kW
Leistungskennziffer
in kW/t
Stadler Kiss170.100 – 305.000c2000 – 450056,70 – 68,6014,58 – 17,64
Stadler Flirt100.000 – 170.0001300 – 260038,46 – 65,3815,29 – 26,00
Siemens Desiro HC200.0003290d>60,7916,45
Alstom Coradia Continental141.000 – 168.0002160 – 2880d48,96 – 58,3317,14 – 20,43
Bombardier Talent 285.000 – 173.000<c2020 – 3030d42,08 – 57,1017,51 – 23,76
Siemens Desiro ML132.0002600d50,7719,70
S-Bahn
FahrzeugMassea
in kg
Leistungb
in kW
Leistungsgewicht
in kg/kW
Leistungskennziffer
in kW/t
DB-Baureihe 481 (2-teilig)
(S-Bahn Berlin)
59.000594d99,3310,07
DB-Baureihe 472 (3-teilig)
(S-Bahn Hamburg)
114.4001500d76,2713,11
DB-Baureihe 420 (3-teilig)
(S-Bahn München alt)
129.0002400d53,7518,60
DB-Baureihe 430 (4-teilig)
(S-Bahn Stuttgart)
118.8002350d50,5519,78
DB-Baureihe 425 (4-teilig)
(S-Bahn Hannover)
114.0002350d48,5120,61
DB-Baureihe 423 (4-teilig)
(S-Bahn München neu)
105.0002350d44,6822,38
a 
soweit nicht anders angegeben, die Leermasse ohne Fahrgäste
b 
soweit nicht anders angegeben, die maximale Traktionsleistung
c 
Dienstmasse
d 
Stundenleistung

Beispiele Verbrennungsmotortriebwagen (Deutschland)

FahrzeugMassea
in kg
Leistungb
in kW
Leistungsgewicht
in kg/kW
Leistungskennziffer
in kW/t
Regioswinger (611)116.000c1080107,419,31
Regioswinger (612)116.000c1120103,579,66
Pendolino (610)95.350c97098,3010,17
ICE TD219.000224097,7710,23
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
MotorFunktionsprinzipDrehfrequenz
in 1/min
MasseLeistung
in kW
Leistungsdichte
in kW/kg
Leistungsgewicht
in kg/kW
ZylinderLeistung
pro Zylinder
in kW
G95ME-C9Zweitakt-Diesel70–802400 t824400,03429,1126870
G40ME-C9Zweitakt-Diesel125173 t88000,05119,781100
S30ME-B9Zweitakt-Diesel15086 t51200,06016,88640
V48/60BViertakt-Diesel500250 t207000,08312,1181150
L21/31Viertakt-Diesel100020 t20000,10010,09222
DENQBARViertakt-Diesel25 kg3,10,128,113,1
EL 308 (alt)Zweitakt-Otto300030 kg4,50,156,6614,5
DENQBARViertakt-Otto17 kg4,80,283,514,8
Delta Hawk VZweitakt-Diesel2650142 kg1350,951,05433,75
Hirt 3702Zweitakt-Otto500045 kg651,440,7321,66
FE (3,46 cm³)Zweitakt-Glühzünder320000,45 kg1,43,10,3211,4

Siehe auch

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 desOriginals 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 desOriginals 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