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Sebastian

Raketenbauer

Sebastian

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Beitrag 24045 [Alter Beitrag02. Januar 2003 um 16:31]

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Hallo,

Zitat:
Johannes: Bei diesen ist 'Barrowman' unnoetig, er wird einfach nicht gebraucht.


er wird schon noch gebraucht, nur heisst er nicht mehr so. smile Auch wenn die "großen Raketen" meist aerodynamisch instabil fliegen, so sind dennoch große Anstrengungen nötig, um die Aerodynamik zu berücksichtigen. Das führt sogar so weit, dass der komplette Startplatz, also Rakete mit Startturm(!), als Modell in den Windkanal gesteckt wird, um die Wind- und Böenbelastung untersuchen zu können. Diese kann erhebliche Biegemomente in der Raketenstruktur verursachen. Eine nicht berücksichtigte Windbelastung führte z.B. zu einem erhöhten Druck im Sauerstofftank der Europa I und II Rakete während der Startvorbereitungen.

Zitat:
Oliver: Impulserhaltung ist nicht unbedingt so wichtig, viel mehr die von Dir genannte Raketengleichung ...


Wobei die Ziolkowski-Gleichung auch nur eine Formulierung des Impulserhaltungssatzes ist.

Neben den bereits genannten Naturgesetzen wie die Impuls- und Energieerhaltung fehlt noch die Erdbeschleunigung, da sich die Rakete ja nach dem Abheben im Erdgravitationsfeld frei bewegt. Außerdem kommt die barometrische Höhenformel zum Tragen, da mit steigender Flughöhe die Luftdichte abnimmt. Um einen Raketenmotor auszulegen wird weiterhin eine mathematische Beschreibung zur Bestimmung der Ausströmgeschwindigkeit und der Düsenform benötigt.

Vielleicht könntest Du, Genius, als Aufhänger bzw. groben Fahrplan Deiner Arbeit die Frage erörtern, warum man mit nur einer Raketenstufe (zumindest aus heutiger Sicht) keine Umlaufbahn erreichen kann und deshalb das Stufenprinzip angewandt wird. An diesem Beispiel wäre es doch bestimmt sehr schön, alle bereits angesprochenen Formeln und ihre Auswirkungen zu erläutern.

Cheers,
Sebastian
Andi Wirth

Überflieger

Andi Wirth

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Beitrag 24052 [Alter Beitrag02. Januar 2003 um 18:03]

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Hallo miteinander

Ich bin mir nicht sicher, ob Barrowman wirklich nicht gebraucht wird.
@Sebastian: Dein Aerodynamik-Beispiel hat meiner Ansicht nach mit Barrowm nichts zu tun, da diese Formeln nur für kleine Anstellwinkel Gültigkeit haben (siehe auch die Diskussion über die Barrowman-Stabilität vs. Schattenriss). Meines Wissens kann man sie bis etwa +/- 5° zuverlässig anwenden. Seitenwind bei einer stehenden Rakete hat einen Winkel von ca. 90° zur Flugrichtung, angel

Für jeden Regelkreis muss ich zuerst die Parameter kennen, innerhalb derer ich mich bewege. Die zu erwartenden äusseren Einflüsse werden mit Sicherheit mit einbezogen werden müssen, sonst reagiert meine Regelung mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht sinnvoll (Abweichung vom Kurs -> welche Flughöhe? Welcher Triebwerkszustand? Welcher Anstellwinkel? Welche Geschwindigkeit? -> Wie verhält sich die Rakete in dieser Höhe, dieser Geschwindigkeit, diesem Anstellwinkel, diesem Schub? –> welche Reaktion ist erforderlich?). Ich kann mir durchaus vorstellen, dass da die Barrowman-Gleichungen mit einbezogen werden. Auf jeden Fall bin ich überzeugt, dass die Aerodynamik für alle zu erwartenden Zustände überprüft und in die Regelung mit einbezogen wurde.

Gruss

Andi

Lebenserfahrung ist die Summe der Fehler, die zu machen sich kein anderer gefunden hat. (Jules Romains)
Sebastian

Raketenbauer

Sebastian

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Beitrag 24063 [Alter Beitrag02. Januar 2003 um 20:31]

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Hi Andi,

Barrowman ist nur für kleine Anstellwinkel anwendbar, da nur die Normalkraftbeiwerte berücksichtigt werden, also die genaue Richtung von Auftrieb und Widerstand vernachlässigt wird. Zudem ist er für eine Trägerrakete, die alle Fluggeschwindigkeitsbereiche von Mach Null bis wohin-auch-immer durchfliegt, aufgrund seinen Vereinfachungen denkbar ungeeignet.
Hier kommt die Abhängigkeit der einzelnen Beiwerte und Druckpunkte von der Machzahl hinzu, Grenzschicht- und ganz andere "schweinische Effekte". wink Dafür hat man, wie sollte es heutzutage auch anders sein, numerische Rechenmethoden entwickelt. Diese brauchen eine Rakete nicht mehr in einzelne Bauteile wie Spitze, Flügel und konische Sektionen trennen, um sie am Ende wieder zusammenzusetzen. Denn dadurch werden ja bestimmte Interaktionen zwischen den Bauteilen vernachlässigt. Das ändert aber nichts an den Grundlagen, die ja auch zum Teil in Barrowman stecken. Nur vereinfacht er sehr weit (eben gerade auf den Raketenmodellbau zugeschnitten), und deshalb wird man eine Stabilitätsrechung nicht mehr einfach nach Barrowman durchführen sondern vielleicht mit speziellen Navier-Stokes- oder Panelverfahren, um überhaupt an einzelne Beiwerte zu kommen und diese mit Windkanaluntersuchungen zu vergleichen.

Auf der anderen Seite denke ich werden Anstellwinkel im ersten Flugabschnitt bei den "Großen" tunlichst vermieden und auf ein Mindestmaß reduziert. Die Biegebelastungen, die dabei auftreten, führen in den dichten Schichten der Atmosphäre und bei den Geschwindigkeiten meist zur sofortigen Zerstörung, siehe z.B. Erstflug der ARIANE 5.
Zitat:
Auf jeden Fall bin ich überzeugt, dass die Aerodynamik für alle zu erwartenden Zustände überprüft und in die Regelung mit einbezogen wurde.


da stimme ich Dir voll und ganz zu! smile

Cheers,
Sebastian
sergej

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Beitrag 43149 , Raketengleichung [Alter Beitrag27. Januar 2004 um 14:49]

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Hallo,
seit etwa einer Woche bin ich auf der Suche nach einer Raketengleichung zur Berechnung der maximalen Höhe.
Ich bin auf einiges Brauchbares gestoßen, vorallem bei http://www.execpc.com/~culp/rockets/rckt_eqn.html gab es einiges Wissenswertes.
Mir fehlt jedoch der erste Schritt. Ich weiß zum Teil garnicht woher und wie man auf die Formeln kommt.
Zum Beispiel weiß ich nicht wie man auf die folgenden Koordinaten kommt:

y=-m/2*k*ln((T-m*g-k*v^2)/(T-m*g))

oder

x=2*k*q/m

Was bedeutet q?

Ich brauche eine möglichst detailierte Herleitung dieser Raketengleichung oder einer anderen.
Was meint ihr, gibt es vielleicht bessere Gleichungen, die man besser versteht?
Bitte hilft mir!
Danke im Vorraus!
Hendrik

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Hendrik

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Beitrag 43155 [Alter Beitrag27. Januar 2004 um 15:47]

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Hallo Sergej,

die von Dir zitierte Seine enthält doch eigentlich alles! Unter Method sind alle Größen motiviert, da steht auch explizit, dass die Größen x und q einfach zur vereinfachten Schreibweise substituiert und nicht hergeleitet wurden.

Viele Grüße,

Hendrik

SOL-2

Die Wissenschaft hat keine moralische Dimension. Sie ist wie ein Messer.
Wenn man es einem Chirurgen und einem Mörder gibt, gebraucht es jeder auf seine Weise.

Wernher von Braun (1912 - 1977), deutsch-US-amerikanischer Raketenforscher

http://solaris.raketenmodellbau.org
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Hendrik

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Beitrag 43157 , Re: Raketengleichung [Alter Beitrag27. Januar 2004 um 15:49]

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Zitat:
Original geschrieben von sergej
Ich brauche eine möglichst detailierte Herleitung dieser Raketengleichung oder einer anderen.
Was meint ihr, gibt es vielleicht bessere Gleichungen, die man besser versteht?
Bitte hilft mir!




Es gibt keine guten oder schlechten Gleichungen. Eine Gleichung steht.
Es gibt nur z.B. einfachere unter Vernachlässigung des Luftwiderstandes.

SOL-2

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