Beim Fernsehen im Freundeskreis kam letztens die Frage auf, aus was ist eigendlich so ein Überschall-Fallschirm?
Alle schauten mich an, du baust doch Raketen, du musst das doch wissen.....

Naja, ich versuchte die erste Frage so zu beantworten, das kann nur Aramid / Kevlargewebe sein!

Die Fragen gingen aber weiter: - wenn "die" Sonden bei Landungen auf Planeten mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit,
mit einem Fallschirm abbremsen, warum zerreist es den nicht einfach? Wie stark ist die Bremskraft bei dünner
Atmosphäre? Bis zu welcher Geschwindigkeit ist das Bremsen mit Fallschirm heutzutage überhaupt noch/ schon möglich? Wie weit erwärmt sich so ein Fallschirm durch die Reibung? Wie werden bei mehreren tausend Kmh Zipper vermieden? Wie groß ist der maximale Öffnungsschock? Ließen sich Asterioieden mit riesiegen Fallschirmen im Vakuum bremsen....? Bei welcher Geschwindigkeit und Höhe werden die Sojus-Kapseln mit ihren Fallschirmen abgebremst?

Ups....
Die Sendung mit der Maus....!?

Wie würdet ihr diese Fragen kindgerecht verständlich beantworten...?

Andreas

Geändert von Andreas B. am 17. Dezember 2013 um 00:03

Die Bremskraft bei dünner Atmosphäre ist proportional zur Luftdichte und proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit.

Unsere Raketen im Notfall: 20 m/s in Meereshöhe. Staudruck 245 Pa.
Apollo-Landekapsel-Drogue (größtmögliche Belastung bei manueller Auslösung): 204 m/s in 40.000 ft Höhe (http://space.stackexchange.com/questions/2661/what-was-apollo-11s-reentry-speed-at-parachute-deployment). Staudruck ca. 6.500 Pa.

Das heißt, das bei gleicher Größe und Form (Luftwiderstandsbeiwert) die Apollo-Fallschirme eine etwa 26 mal so große Kraft aufnehmen müssen wie unsere Schirme. Wie die das genau hinkriegen weiß ich aber nicht.

Oliver

Zitat:

---

Original geschrieben von Oliver Arend

Die Bremskraft bei dünner Atmosphäre ist proportional zur Luftdichte und proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit.

---

......

@Oliver, vielen Dank für deine kompetente Antwort als Dipl.-Ing. der Luft-und Raumfahrttechnik aber wie soll ich das denn anschaulich 15 jährigen Schülern und "Normalverbrauchern" erklären.....

Andreas

Mmh ... Vergleich zwischen Wasser und Luft?

Und wenn sie fragen, warum Luft weiter oben dünner ist, mach ein Experiment mit Speiseöl und Wasser.

Oliver

Geändert von Oliver Arend am 17. Dezember 2013 um 01:32

Zitat:

---

Naja, ich versuchte die erste Frage so zu beantworten, das kann nur Aramid / Kevlargewebe sein!

---

In der Tat hat so ein Fallschirm sehr viel Kevlargewebe an sich. Es gibt aber auch noch eine andere Faser die sehr nett ist. Dyneema

Zitat:

---

Die Fragen gingen aber weiter: - wenn "die" Sonden bei Landungen auf Planeten mit mehrfacher Schallgeschwindigkeit, mit einem Fallschirm abbremsen, warum zerreist es den nicht einfach?

---

Schallgeschwindigkeit ist ja nicht gleich Schaltgeschwindigkeit. Die hängt von der Dichte ab, und diese von der Temperatur und noch ein paar anderen Größen (Luftfeuchtigkeit und Zusammensetzung z.B.). Der Mars z.B. hat nur 0,006 bar "Luftdruck" also ca. 169 mal dünner als die Luft der Erde. Daher wird der Fallschirm bei gleicher Geschwindigkeit, Größe und abzubremsender Masse nur 1/169 belastet wie bei der Erde. Man kann also den Schirm größer machen oder die Geschwindigkeit dem entsprechen wie Oliver es brechnet hat erhöhen.
Mars Fallschirm

Zitat:

---

Wie stark ist die Bremskraft bei dünner Atmosphäre?

---

Wie Oliver beschrieben hat dem entsprechend weniger.

Zitat:

---

Bis zu welcher Geschwindigkeit ist das Bremsen mit Fallschirm heutzutage überhaupt noch/ schon möglich?

---

Ich denke das kann man nicht so einfach sagen. Es gibt sehr kleine Schirme bei Schleudersitzen, die den Sitz stabilisieren und abbremsen bei Überschall. Das Problem hier wird aber eher die Störung durch Schockwellen sein die der vorraus fliegende Sitz erzeugt. Wenn da der Schirm rein kommt, kann es sein das er durch die Druckwelle zerstört wird. Bei dem absturz der Columbia wurden solche Schäden beobachtet.

Zitat:

---

Wie weit erwärmt sich so ein Fallschirm durch die Reibung?

---

Die meiste Wärme wird über die durchströmende Luft wieder abgeführt. Er wird also ständig gekühlt. Das Bremsprofil, also wie stark man bremst, ist so ausgelegt, das weder die Nutzlast noch das Schirmmaterial darunter leiden. Natürlich kann man alles überbelasten und dann geht er kaputt. Aber eher wird er zerreißen als thermisch zerstört.

Zitat:

---

Wie werden bei mehreren tausend Kmh Zipper vermieden?

---

Zipper in der Rakete oder im Schirm? Schaut man sich mal in den verschiedenen Manuals der NASA das Landeprofil an, so bremsen die Raketen alle von alleine ohne Schirm auf relativ niedrige Geschwindigkeiten ab. Hier kann man recht schön sehen wie das geht, auch wenn das nicht komplett perfekt ablief. Bei ca. 4:17 min kann man einen Überschalldruckstoß sehen. Da ist die Rakete also noch schneller als der Schall. Bei ca. 4:53 wird der Vorschirm ausgestoßen der recht radikal die Rakete herum reißt. Da hier aber kein Rohrrand im Weg ist, gibt es keinen Zipper. Bei ca. 5:20 kommen dann die Hauptschirme heraus. Man kann sehen das diese künstlich zusammen gehalten werden, also die können nicht so schnell aufgehen wie die eigentlich wollen.

Zitat:

---

Wie groß ist der maximale Öffnungsschock?

---

Als Konstrukteur würde ich jetzt sagen 1,2 mal kleiner als geplant

Zitat:

---

Ließen sich Asterioieden mit riesiegen Fallschirmen im Vakuum bremsen....?

---

Ja das geht. Der Weltraum ist nicht absolut leer. der Effekt wäre aber sehr klein. Da würde der Lichtdruck der Sonne auf den Fallschirm wohl größer sein.

Zitat:

---

Bei welcher Geschwindigkeit und Höhe werden die Sojus-Kapseln mit ihren Fallschirmen abgebremst?

---

Guckst du in die Röhre
und hier

Gruß

Neil

@ Oliver & Neil,

Vielen Dank für eure Infos !

Andreas

Da wird ja auch noch Reefing genutzt, die Schirme werden zu gehalten und nach und nach geöffnet. So wird die Fläche langsam grösser und nicht wie bei uns blöden Amateuren sofort auf 100%.

Louis

Evtl. guckst Du mal hier http://www.raketenmodellbau.org/forum?action=viewthread&threadid=7945&page=1

Gruß, Marco

Das Militär hat viel Erfahrung damit, wenn es darum geht Fallschirme bei sehr hoher Geschwindigkeit und niedrigen Höhen auszulösen.

Die nukleare B61 Bombe kann z.B. aus 15m Höhe bei Überschall abgeworfen werden, und verwendet dafür einen Fallschirm.
https://de.wikipedia.org/wiki/B61_(Kernwaffe)#Design

Gruß
Reinhard

@ Reinhard, das hört sich ja sehr interessant an! Der Aufbau eines solchen Fallschirmes würde mich ja mal interessieren! Wenn ich mir vorstelle das wir bei unseren Modellen den Schirm erst 15 Meter über dem Boden öffnen....
Das hätte schon was und wir bräuchten nicht mehr weit laufen....

Andreas