Hallo, wie berechnet ihr eure Bauteile für Highpower-Anwendungen?

Ich habe meine ganzen Vorlesungsunterlagen Technische Mechanik beim letzten Hochwasser
verloren und weiss manchmal nicht mehr weiter. Erst neulich hatte ich so eine Diskussion, Aussage „man
müsse manche Dinge nochmal mit dem spitzen Bleistift nachrechnen“

Aber wie?

Nehmen wir zum Beispiel nen Balken und wollen die maximale Druckkraft von unten wissen,
ohne dass er wegknickt.

Oder Spanten, sprich Zentrier-Ringe - kann man die nicht als 2-dimensionalen Fall (abgerollt) des 1-dimensionalen Falles „Kragbalken“ ansehen? War da nicht sowas?

Also, wie macht ihr das, und zweitens:
Wo bekommt man Materialkenndaten? (lol)

Oder kennt ihr bewährte praktische Tests wie Federwaage-Abziehtests,
oder "Brausekasten-Belastungstests"?

Was ihr voraussetzen könnt:

Materialkunde Metall (Anisotropie, Rekristallisation etc pp …)
Materialkunde NM (Holz, Kunststoff, Organobleche)
Mechanik wie Hook’sche Gerade, Rittersche Stäbe usw.

Geändert von Rocketom am 05. Januar 2022 um 18:21

Ich würde sagen gar nicht. Start und Flug sind harmlos, die meisten Schäden gibt es bei Fallschirmauswurf, Landung oder Transport, und dafür gibt es m. W. keine brauchbaren und/oder gut dokumentierten Lastannahmen. Letztendlich ist daher alles stark überdimensioniert, um auf der sicheren Seite zu sein. Man kann aber auch mit GfK-Balsa-Sandwich Überschall fliegen.

Oliver

Ja, dem würde ich zustimmen.
Wenn man konstruktiv erst mal keine groben Fehler macht und ein bisschen Augenmaß anwendet sollte das in der Regel überdimensioniert sein. Man muss halt wissen was man macht und nicht das Balsa in Faserrichtung an das Körperrohr kleben. Du weist was ich meine.

Gruß Ralf

Ha- ha- hab ich mir gedacht, dass sowas kommt

Also, mein erstes prägendes High-Power Erlebnis war ein spektakulärer SHRED einer
100mm-Pertinax-Rakete auf BC-360, anno 1986.
Woher stammt also der teils abgehoben wirkende Duktus der "Wissenden"?
Weil man sich durch teure Erfahrungen ein "how-to-not" angeeignet hat?

Ich würde wenigstens gern mal ein paar grundlegende Betrachtungen einführen, um z.B. neuerdings in P1 erhältliche Motoren in Super-Thunder und Warp-9-Formulierung sicher zur Anwendung zu bringen:
G339N, H550ST, H669N, H999N - alle unter 150 Gramm NEM.

Vor diesen wird ja immer besonders gewarnt, wegen ihrer "kanonenschlagartigen Kraftentwicklung",
oder was auch immer - ich kann das nicht ganz nachvollziehen.
Ein totales "Overengineering" finde ich vom Sicherheitsaspekt her aber auch nicht anstrebenswert.
Es geht auch Leichtbau (Lambert Schelter's 5-Meter Ariane aus den 80ern).

in meinen Augen verhält sich ein System Rakete/Motor mit nem K550 oder einem H550 in den ersten 500 Millisekunden genau gleich.
Im Gegentum fängt beim K550 nach dieser Brennzeit die Arbeit ja erst richtig an:
Die Geschwindigkeit steigt weiter, und damit die Kräfte durch den Luftwiderstand.

Also, ich denke mir:

1)
Die Level-1 Super-Thunder/Warp-9 Rakete kann genauso gebaut werden
wie eine entsprechende Level-2 Rakete (J, K, L)

2)
Keine Kraft kann höher werden als die Maximale Schubkraft des Motors.
Nur Momente sind halt immer blöd

Oder 3)
Ich rechne bis zur Kraft des max. Luftwiderstandes bei zu erwartender Vmax nach
Strömungsgrundgleichung F = 1/2 Cd * Rho * V^2 * area (ihr wisst, was ich meine)


Schreibt mal was, am Ende würde ich am liebsten ne günstige FEM Lösung für jedermann haben

Geändert von Rocketom am 06. Januar 2022 um 15:31

Hi - es kommt noch schlimmer...

Es gibt drei Situationen, die vorher kaum berechenbar sind: (1) Ausstoß des Bergungssystems (und die Sekunden danach), (2) Landung und (3) Rakete wird bei hoher Geschwindigkeit aerodynamisch instabil.

(1) kann passieren bei v = 0 m/s. Kann aber auch passieren bei oder nahe vmax, wenn z.B das Delay falsch eingestellt /gebohrt wurde.

(2) kann sein an großem Fallschirm und in Manching (oder früher Hillerse) nach Regen (sehr weicher Boden) - oder mit wenig Fallschirm in Zülpich (egal, wo du landest, da ist immer ein Stein).

Wenn man ein Rak.-Rohr auf Knickfestigkeit berechnet, kommen unglaubwürdig kleine Wandstärke 'raus, das gilt dann aber nur bei exakt senkrechter Belastung. Im Fall (3) müsste man wohl eher auf Biegung rechnen - aber wie berechnet man die Biegekraft, der das Rohr ausgesetzt ist?

Für den eigentlichen Flug - inkl. Start - sind die meisten Raketen, die ich gesehen habe, hoffnungslos überdimensioniert. Das zahlt sich dann aber bei der Landung aus, wenn man die einzigen paar m^2 Teerstrasse auf dem Flugfeld trifft. Entsprechend gibt es verschiedene Philosophien beim Bau, z.B.:

- Bauen wie Rolli, d.h. sehr solide, lieber eine Lage Glasfaser mehr, als zu wenig. Das eine oder andere Modell übersteht dann sogar eine Landung ohne Fallschirm unbeschädigt - oder es gibt nur geringe Schäden und der Rest kann wiederverwertet werden.

- Bauen wie Paul, sehr leicht, sehr stabil, sehr wenig bis keine zugekauften Teile, alles custom-made und optimiert, viel Balsa-Glasfaser-Sandwich, Kohlefaser nur an besonders belasteten Punkten, keine Epoxi-Tropfen, wo keine hingehören, viel Schleifen.

Welchen Ansatz man wählt, hängt davon ab, was man vorhat: Majestätische Scale-Aufstiege mit viel Oomph --> sehr solide oder: Höher, schneller --> sehr leicht und filigran, dabei aber sehr stabil.

Ein unverglastes Pertinax-Rohr vereint die Schwächen beider Konzepte: Schwer, aber eben nicht stabil genug, um eine harte Landung auszuhalten.

Grüße

Hagen

Hallo Tom,

mein Problem ist das fehlende Ingenieursstudium nicht der fehlende Wille.
Wenn es darum geht die Festigkeit einer Schraube zu berechnen hab ich keine Probleme.
Was sagt mir aber z.B.
Druckfestigkeit, axial 100 MPa
Biegespannung, senkrecht 100 MPa
bei einem Rohr mit außen 48,5mm und innen 40mm?

Dein Beispiel mit dem geplatzten Pertinaxrohr scheint eher eine Randerscheinung zu sein.
Ich habe etliche Pertinaxmodelle, von denen ich noch keins kaputt geflogen hätte. Höchstens kaputt gelandet Ich habe in D noch keinen echten Shred gesehen.
Die meisten Modelle sind überdimensioniert. Den spitzen Bleistift braucht man doch hauptsächlich, wenn man die Grenzen sucht. Sei es minimales Gewicht oder maximale Beschleunigung.

100 Megapascal sind 1000 bar
100 Megapascal sind aber auch 100 Newton pro Quadratmillimeter

Also, 100 MPa für einen Druckbehälter wäre ja schon toll
Aber 100 N/mm2 Zugfestigkeit für einen metallischen Werkstoff nicht so toll.
Bei Holz oder Laminat wiederum kann sich das wohl sehen lassen?

Die Zugfestigkeit gilt natürlich nicht bei Biegebelastung, das ist wahr.
Und ein Rohr mit 4,25 mm Wandstärke ist wohl schon ein Fall für einen
dreiachsigen Spannungszustand, also alles andere als trivial?

Und wie berechnest Du die Schraube?
Als Dehnstab? (z.B. 10.9er oder 8.8er ...)
Als Scherbolzen?

Das sind genau die Fragen, die ich meine ...

Und der Shred, OMG, ich muss mal in mein Fotoarchiv gucken ;-)

@Ralf - bist Du Deinen H550 schon geflogen?
Ich denke halt, da werden in Zukunft noch viele Fragen zu diesem Motor kommen,
als stärkster P1-Single-Use ...

@Hagen, Deiner Einteilung kann ich soweit zustimmen.
Wenn ich an ein berechenbares Leichtbau-System denke, dann
vielleicht am ehesten Stäbe (Fachwerk) mit Beplankung?
Das Fachwerk kann man rechnen, die Haut ist nur Kosmetik ...

Zitat:

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Original geschrieben von Rocketom

....................

@Ralf - bist Du Deinen H550 schon geflogen?
Ich denke halt, da werden in Zukunft noch viele Fragen zu diesem Motor kommen,
als stärkster P1-Single-Use ...

..

---

Hallo Tom,
den Motor hatte ich noch nicht. Sieht aber nicht schlimmer aus als so manch anderer.

Ich weiß gar nicht, was wir für Motoren bei der Gobblin -Aktion geflogen sind. Das waren aber auch ein nicht gerade zimperliches Reload für ein 300g Model. Ich glaub es war ein H285T.

Wenn Du aber schon beim Rechnen bist, könntest Du bitte Deine Rechen-Erkenntnisse bzw. Rechenwege hier diskutieren?
Das würde mich und auch bestimmt viele Andere hier interessieren. Vielleicht schaffen wir es ja eine "Formelsammlung" für Hobby-Piloten zu erstellen.

Hallo,
den H550 ST (Super Thunder) gibt es als Single Use und RMS 38/380,
die sind wohl komplett gleichwertig (320 vs. 312 Ns) - ich dachte Du hättest
den.

Goblin-Aktion? Keine Ahnung, gibt es da einen Thread? 300 Gramm auf einem H238T?
Bei welchem Durchmesser?
Sagen wir 78mm, dann hättest Du 235 m/s und knapp 600 Meter Gipfelpunkt.

Berechnet einfach mit thrustcurve.org

Und die Rechenwege zur konstruktiven Auslegeung, ja das war doch meine Frage.

Z.B. FEM = Finite Elemente Methode, das war früher was für die ganz tollen Forscher,
die haben dann gleich Tagelang die teuersten Rechner blockiert, heute kann man
das offenbar im Homeoffice machen?
Ich hatte nur einen Commodore PC20 (286) für die "Hackarbeiten" in Bruchmechanik.

Tom, ich würde mir an Deiner Stelle wirklich weniger Sorgen über die Berechnung der Festigkeit der Komponenten als die Lastannahmen selbst machen.

Start und Flug kann man möglicherweise über maximalen Motorschub und Auftrieb der Flossen bei Maximalgeschwindigkeit und maximaler Böenstärke abdecken, aber was kommt danach? Welche Kraft und in welche Richtung setzt Du für den Fallschirmauswurf an? Noch weniger klar ist für mich die Landung?

Und: Bei vielen Geometrien wie z. B. Zentrierringen ist die analytische Lösung m. E. nicht so einfach, dazu kommen bei uns gerne anisotropische Werkstoffe (Holz) und Sandwichstrukturen, sowie nicht ganz sauber verlaufende Krafteinleitungen, so dass z. B. ein Rohr mit Sicherheit versagt, bevor die theoretische Kompressions- oder Beulversagenslast erreicht ist. Von daher würde ich auch dort eher auf Experimente zurückgreifen.

Selbst bei Pauls Modellen könnte ich mir gut vorstellen, dass auch da noch einiges an Masse zu holen ist, wenn man wirklich auf Kante nähen möchte.

Oliver