Hoffe, alle hatten (haben...) ein frohes Fest !

Da wir mitten im Winter (früher mit Schnee...) sind, ist ja bekanntlich Bastelzeit. Ich habe da so eine Idee. Ich würde gerne mal was mit 2 Booster bauen, diese ohne Motoren (höchstens was 'rauchiges' rein, gibt's da was gutes ?). Nun stellt sich die Frage nach der Stabilität. Zumindest bis jetzt habe ich keine Software gefunden, mit welcher ein solches Projekt gerechnet werden kann. Habe aber mal gelesen, dass man als Näherung das ganze mit einem Rumpf, welcher dem Querschnitt aller 3 Teile entspricht, durchrechnen kann. Stimmt das ?

Gruss

Guido

Die Summe der Querschnitte wäre als Annäherung schon ganz o.k., wenn Du den "vergrösserten" Rumpfdurchmesser nur
auf die Länge der Booster begrenzt, also in SpaceCad
z.B. rechts hinten eine weitere Tube anhängst in Länge der
Booster mit dem vergrößerten Durchmesser. Um Diese Länge
musst Du natürlich rechnerisch das bisherige Körperrohr
kürzen.

Als Boosterinhalt kannst Du wenige Gramm Rauchpulver nehmen, welches Du mit einem ordentlich SPbeschichtetem Drahtzünder elektrich zündest. Als Booster selbst bieten sich AluZigarrenhülsen an, die man innen noch mit AluGrillFolie auskleiden kann.
VG
Rainer

Übrigens, Deine Seite wird immer besser, prima !

<i><b>Die Summe der Querschnitte wäre als Annäherung schon ganz o.k., wenn Du den "vergrösserten" Rumpfdurchmesser nur
auf die Länge der Booster begrenz</i></b>

Einspruch!

Anliegende Booster haben mehr Aehnlichkeit mit Flossen als mit einem grösseren Rumpfdurchmesser, weil ein grosser Rumpf bei schräger Anströmung wesentlich aerodynamischer ist als 3 parallele Röhren, also weniger Rückstell-Moment bietet.
Dafür ist der konische Uebergang wieder eine Komponente welche massiv in die Resultate der Barrowman-Gleichungen eingeht, kurzum: Reine Lotterie.
Eigentlich könnte man die CP's der einzelnen Komponenten bestimmen und sie dann aufsummieren, bloss fehlt hierzu der Gewichtungsfaktor. (Eine offene Baustelle bei mir ist es noch einmal rauszufinden, ob und wie dieser Ansatz zu erfolgversprechenden Resultaten führt)

Wir hatten das Problem bei unserer Ariane auch, und nach diversen langen Nächten sind wir zum Schluss gekommen dass nur Versuch klug macht:

http://www.argoshpr.ch/images/Ariane010527/Ariane010521_14.jpg

ähhh, falsches Bild , so natürlich:

http://www.argoshpr.ch/images/Ariane010527/Ariane010521_09.jpg

Also Windkanal-Test mit einem verkleinerten/vereinfachten Modell bzw. ein paar Testflüge:

http://www.argoshpr.ch/Images/Ariane020615_TestFlight/P6150052.JPG

und wenn das kleine Modell zur Zufriedenheit funktioniert (der Flugwinkel entspricht übrigens der Rampenstellung, es war sehr windig an dem Tag) dann funktioniert das grössere auch...

http://www.argoshpr.ch/Images/Ariane020714_LaunchJohnCoker/Ariane11.jpg

Vorteil des Windkanals ist dass man sich an die Lage des CP herantasten kann indem man den erzwungenen Drehpunkt des Modells so lange nach hinten verschiebt bis das Modell indifferent wird. Nachteil ist der Aufwand.

Ich empfehle den Bau eines verkleinerten, vereinfachten Modells, einen Erstflug mit sehr viel Spitzenbalast und dann die schrittweise Reduktion bis die Flugstabilität schlechter wird.

Gruss


Jürg

@ Juerg,
Einspruch ? Dazu ist ein Forum da.
Ich danke Dir für deine "Andersmeinung", die durchaus
Sinn macht. Es ist aber wirklich schwierig das Booster-Problem
rechnerisch in den Griff zu bekommen.
VG
Rainer

Dazu kommt: Zwei Booster in 180° Abstand bieten in einer Ebene viel Stabilität, und in der anderen kaum. Glücklicherweise sind unsere Rakete selten so gebaut, dass sie überhaupt nicht rotieren, so dass eine Stabilisierung in einer Ebene sich nur etwas wackelig ausmacht und nicht zum Absturz führt.

Aber: Da Jürg richtig bemerkte, ein großer Rumpf _weniger_ korrigiert als drei einzelne Rümpfe, kann man sich auf den konischen Übergang vom kleinen zum großen (zusammengefassten) Querschnitt zur Bestimmung der Stabilität beschränken, und wenn es so stabil ist, die Rakete getrost so fliegen lassen.

Guido, wolltest Du zusätzlich noch Flossen anbauen oder Dich zur Stabilisierung nur auf die Booster verlassen, wie z.B. beim Ariane 5-Modell von Tom Stach?

Jürg, wollen wir unsere offenen Baustellen mal zusammenlegen und eine Woche in den Windkanal?

Oliver

Hallo zusammen,

eine Möglichkeit zur Berechnung der Stabilität wäre die Bestimmung der Normalkraftbeiwerte und Druckpunkte des Hauptkörpers und der zwei seitlichen Booster und die Umrechnung dieser Daten in einen gemeinsamen Druckpunkt.

Wichtig ist hierbei, dass die Normalkraftbeiwerte auf die selbe Referenzfläche bezogen werden. Das kann man z.B. in AEROLAB einstellen.
Das Vorgehen könnte dann so aussehen:

• Eingabe des Hauptkörpers liefert: c_na1; x_dp1
  
• Eingabe eines Boosters liefert: c_na2; x_dp2
  
• Berechnung von x_dp,ges bei zwei baugleichen Boostern 180 deg voneinander entfernt montiert:
  x_dp,ges=(c_na1*x_dp1+2*c_na2*x_dp2/(c_na1+2*c_na2.
  

Was in der obigen Betrachtungsweise natürlich fehlt, ist der Einfluss der Interaktionen zwischen den Boostern und dem Hauptrohr. Vielleicht lohnt hierzu ein Blick in die Technical Reports der NACA ...
Aber ich denke, wenn folgende Punkte berücksichtigt werden, könnte die obige Rechnung sogar quantitativ einigermaßen richtige Werte liefern:

• Spalt zwischen den seitlichen Boostern und dem Hauptkörper, so dass zu einem Luftstrom dazwischen kommen kann
  
• kleine Anstellwinkel im Flug.
  

Cheers,
Sebastian

...schade, hatte mich schon sooo gefreut, es wäre mit der Querschnittmethode so einfach getan...

Also, ich hätte dem Rumpf Flossen spendiert. Die Booster sind eigentlich nur da, um a) mal was anderes zu bauen und b) um mal was anderes 'aussehen' zu haben...

Bin gespannt, ob folgender Vorschlag eine wohlwollende Zustimmung findet: Für einen ersten Versuch wird ein Model von ca. 84 cm Länge gebaut mit einem Leergwicht von ca. 360 bis 400 Gramm (das müsste mit einem 24mm RMS gut hochzubringen sein, gelle, Jürg ? ). Der Entwurf wird so aussehen, dass die 'Querschnittmethode' verwendet wird. D.h., beginnend von den Spitzen der Booster bis deren Ende wird das Modell im SpaceCAD eine Transition auf einen 'virtuellen' Rumpf mit dem Querschnitt des eigentlichen Rumpfes plus der Booster haben. Als Ziel ein Kaliber 2 des 'theoretischen' Modells. Genug sicher ?

PS: Windkanal habe ich keinen zur Hand, wäre schon froh, eine Werkstatt für mich zu haben (im Moment teile ich noch einen Tisch mit meinen Kindern...).
PSPS: Bei DEM Windkanal wäre eigentlich auch ein Kodex fällig...

Keine Reaktionen = Zustimmung ?

Unterdessen ist das Teil schon 120 mm länger geworden, damit ich überhaupt ein Kaliber 1.5 erreiche. Die Flossen stören mich im Moment noch, da bei einem Rumpfdurchmesser von 54 mm Flossen mit einer Tiefe von 70 mm wohl doch etwas gross wirken. Ev. werde ich gar 6 Flossen machen, dann komme ich auf ein Kaliber von ca. 1.7, je nach Motor. Und versuche, dass eine oder andere Gramm am Heck zu sparen, um ein höheres Kaliber zu erreichen. Hoffe, bin auf dem richtigen Weg, der Bau schreitet voran...

Kleiner Nachtrag zur Berechnung:
In meiner obigen Herleitung muss statt des Druckpunktes des Boosters der Aufhängepunkt mit dem Hauptkörper eingesetzt werden. Bei zwei kleinen Haltestiften am Booster vorn und hinten wäre das dann genau die Mitte dazwischen, wo sich die Normalkraft fortpflanzt.

Oder was denkt ihr?

Cheers,
Sebastian

Ich stimme Dir nicht zu. Ich kann es nicht beweisen, aber ich hab eine Art "common sense"-Gegenbeispiel.

Der Booster liegt derart, dass sein Druckpunkt auf derselben Länge liegt wie der Schwerpunkt der Gesamtrakete. Nun befestigst Du den Booster jedoch in ein oder zwei Punkten, die weit hinter dem Schwerpunkt liegen. Deiner Theorie zufolge wird die Querkraft, die am Druckpunkt entsteht, durch die Befestigung am Heck der Rakete übertragen und bewirkt so ein starkes korrigierendes Moment.

Noch krasseres Beispiel: Ein Nosecone mit dem Druckpunkt vor dem Schwerpunkt der Rakete wird über Streben am Heck der Rakete befestigt und würde so die Rakete stabilisieren.

Was Du u.a. tust, ist dass Moment zu vernachlässigen, was zwischen Druckpunkt (=Angriffspunkt der Querkraft) und Kraftübertragungspunkt entsteht.

Kann ich mir beim besten Willen nicht vorstellen, dass das so läuft. Ich behaupte einfach mal, dass man durch die Befestigungen die Kräfte derart überträgt, dass der Hebelarm bestehen bleibt. Lediglich Verbiegungen im Booster können auftreten, die wir jedoch getrost vernachlässigen.

Oliver