Hallöchen die Herrn Nachbarn.

Ich habe ein kleines Projekt im Hinterkopf.
Nämlcih eine Ferngesteuerte V1 in 1/8 mit elektroimpeller.

Dazu möchte ich auch eine zerlegbare Startrampe Basteln, die natürlich ebenfalls Funktional sein soll.

Ich hatte es mir so gedacht, das ich einfach eine CO2 oder N2O Kapsel als Schlittenantrieb verwende ( so ähnlich wie beim original.)

Jetzt muß ich halt erstmal die auftretenden kräfte durchrechnen, es soll ja sicher sein.

Die kapsel soll am ende der Rampe ausgestoßen werden, aber in einem fangnetz gefangen werden oder einfach nur zu Boden fallen.

GEhen wir mal von einem Anfangsdruck von 70Bar in der kapsel (Für die startschubberechnung aus. ich tendiere dazu, es mit 140 bar für die Auslegung des Fangnetzes durchzurechnen.

Die Startrampe soll ca 4m lang sein, ein oben geschlitztes Rohr, duch das die kartusche gleitet. ausgelöst wird durch einen Schlagbolzen, der ein ca 1,5mmØ loch in die kapselversiegelung schlägt.

Kann mir wer die Formeln nennen oder auch unter die arme Greifen.

Rechnen will ich es ansich alleine (will ja auch was lernen) , aber ich bräuchte nen Tip für die Formeln.

Hallo Thomas.
Eine interessante Sache, die du da vorhast.
Aber: ich bezweifle, dass es so funktionieren wird.
Denn:
Ein V1-Modell mit Elektroantrieb dürfte im Abfluggewicht unter 1Kg kaum zu bauen sein.
Impeller sind ein sehr verlustreicher Antrieb. Du brauchst also reichlich Leistung-damit schwerer Motor & Akku.
Mit den recht kleinen Flügeln erfordert das eine sehr hohe Fluggeschwindigkeit.
Diese musst du aber auf den 4m Länge schon erreichen.
Dazu braucht es eine wirklich starke Beschleunigung, und das bei der hohen Masse. Ich glaube nicht, dass eine CO2-Kartusche das schafft.
So gewaltig ist das nämlich nicht, was sie an Energie freisetzt.

Mein Vorschlag wäre ein Gummikatapult.
Leg in der Katapultschiene einen Gummischlauch, und baue dir eine Art Abzugssystem, damit ist es zu schaffen.
Ausserdem hätte das den Vorteil, dass kein harter Gegenstand (die Kartusche) beim Auslösen förmlich gegen den Mitnehmer des Modells schlägt, die Kräfte, die dabei auftreten, dürfen enorm sein.
Im Gegensatz zu deiner Variante (Kartusche hat anfangs sehr hohen Druck, der schnell nachlässt) hast du bei der Gummi-Lösung auch eine recht gleichmässige Beschleunigung.

Vielleicht solltest du dir zu Testzwecken (um die Leistung eines solchen Systems einschätzen zu können) mal eine Kaltgasrakete bauen?

Au contraire, mon ami...

Den gesamten Rumpf (flugfertig) bekomme ich unter 500 gramm hin (erfahrungswerte von kleineren modellen) , motorisierung ist 200gramm Schub...

Es wird ein Styrodurrumpf mit leichtem epoxidüberzug an kritischen stellen.

Daher brauche ich ansich garkeine starthilfe, wenn die runway lang genug ist, aber bei 4 meter oder so fehlen mir noch 2-3 meter zur startgeschwindigkeit, daher wäre ein kleiner "schubs" ideal und grade dafür will ich was was am anfang MÄCHTIG schiebt, und am ende hinter dem Modell zurückbleibt...

Den mitnehmer für die kapsel werde ich fix amRollenwagen befestigen, der Mitnehmer am modell ist ein gefederter haken, der ein wenig des peaks abfängt, und bei wegfall der Kapsel und des wagens wieder in den rumpf einklappt. Geplant ist auch eine biegung der Röhre am ende der Rampe, damit die kartusche gen boden gelenkt wird und das modell schon vor verlassen der Rampe freigibt (sonst knallt sie ev. gegen das modell)

Ausserdem senkt das das Risiko eines Irrläufers radikal. (aber Publikum sollte sich generell nicht in Startrichtung befinden, das versteht sich bei Modellflugzeugen von selbst.)

Klar versuche ich es erstmal mit Gummi (sollte man grundsätzlich immer beim ersten Mal, aber ich schweife vom Thema ab ), aber ich will das ding unbedingt so starten. (Showeffects rule )

Der tipp mit der Kaltgasrakete ist gut, ich werde zum test warscheinlcih auch ein paar von den kartuschen einfach mal so aus der Röhre pusten, um eine ungefähre Vorraussage zu machen, was im Worst case (kapsel geht ohne Payload aus dem Rohr) für eine Flugbahn zu befürchten ist. die auslösung werde ich dabei auch gleich testen... eventuell muß ich ja auch für die kapsel einen Wagen bauen, um die Reibung zu verringern.

Trotzdem wären einige Formeln und berechnungen vorher recht hilfreich..

Danke für deinen Tip,
Thomas

Wenn du das ganze so leicht hinbekommst, könnte es vielleicht klappen. Ich würde dir dann trotzdem bei den Tests empfehlen, ein entsprechendes Gewicht (Dummy) zu benutzen. Eine leere Kapsel ist eine Sache, aber eine ruhende Masse von auch nur 500g zu beschleunigen eine ganz andere.
Ideal wäre dann vermutlich, das Modell mittels Jet bereits zu beschleunigen, und dann auf den letzen zwei, drei Metern die Kapsel dazuzunehmen. Das würde mit Sicherheit was bringen.
Die Auslösung könnte dann vom Startwagen aus erfolgen.

Die idee ist gut...einfach einen minitimer, der bei auslösung die halterung des wagens löst, und dann eine halbe sekunde später die kapsel anschlägt... Werde das mal im Hinterkopf behalten.

OK, habe einige Formeln zusammengetragen....

Auströmgeschwindigkeit(ideal ohne druckabfall,)
V² = (2x (Innendruck - Aussendruck)) / Dichte

Dichte CO2 : 1,977 g/l -> 1000l = 1m³ -> 1977g/m³ -> 1,977 kg/m³
Druck: 1Bar = 10^50 Pascal 69Bar überdruck = 69 x 10^5 Pascal

V²= 2x69x10^5/1,977
V = 2642 m/s


Dauer: 7gramm gas
7 x 10^-6
bei 2,25mm² austrittsöffnung -> 2,25 x 10^-4

Volumen / (Fläche x geschwindigkeit)
7 x 10^-6 / 2,25x 10^-4 x 2642 = 0,1177 sekunden

Bei einer so kurzen Brenndauer kannich dann wohl den abfallenden Druck ignorieren für berechnung

Kinetische Energie = 0,5xM x V²

(0,5x 0,007 x 2642² )= 1221 N

Bei 0,11quetsch sek dauer erhalte ich daher 143 N gesamtimpuls Das nenn ich nen "BUMS". WEnn wir jetzt die ineffizienz der düse und druckabfall und REibung einschätzen sag ich ma, das ich warscheinlich gradmal 70N verwertbar rausbekomme

laut raketengleichung : angenommen gesamtsystem wiegt 1000kg + 7g CO2 in der kapsel

v(t) = 2642 x ln( 1007/1000) = 18 m/s "schubs"... (bei 800 gesamtmasse sinds 23m/s)


Hoffe das stimmt so...

Stimmen meine Berechnungen wirklich?
Oder hat nur kein "Wissender" grad zeit?

wie gesagt, ich hoffe, das ich die hälfte der leistung auch wirklich aufs Modell bekomme, daher habe ich ca. einen 9m/s schubs für mein modell(plus Startwagen, etc) bei 1000gramm, das sollte locker reichen, beim Handstart ists auch nicht mehr. da ich aber warscheinlich gewichtsmäßig drunterbleibe, ist die idee schon irgendwie interessanter geworden

Hallo,

Ich bin leider auch kein "Wissender" aber zumindest ein Ungläubiger.

Erstens kann ich mir einfach nicht vorstellen, dass ein billigst erhältlicher (pyrofree also "T1" ) F-Treibsatz niemanden aufgefallen wäre.

Zweitens
Ich habe deine Formeln nur überflogen, aber es erscheinen mir, als wäre die "Kompressionsenergie" mit kinetischer Energie gleichgesetzt worden. Vom Standpunkt der Energieerhaltung ist das nicht ganz falsch, wenn man Reibung etc. vernachlässigt. Allerdings ist der Wirkungsgrad sehr schlecht. Es steckt einfach sehr viel Energie im Abgasstrahl.

Ein kleines Rechenbeispiel:
Wenn man einen N-Treibsatz mit 20.000Ns in ein Auto mit einem Gewicht von einer Tonne steckt, gilt unter Vernächlässigung von Luftwiderstand, Rollreibung, etc...

p=20.000Ns=20.000 kg*m/s ==> v=p/m=20m/s
Das Auto wird also 72km/h schnell

In so einem N-Treibsatz stecken (glaube ich) ca. 8 kg Treibstoff.
Wenn man ganz grob schätzt, die Hälfte davon wäre Brennstoff, die andere Hälfte wäre Oxidator kommt man auf 4kg Brennstoff die nötig sind, um das Auto auf diese Geschwindigkeit zu beschleunigen.
Mindestens ebenso grob geschätzt hat der Brennstoff des Raketentreibstoffes den gleichen Brennwert wie Benzin oder Diesel. (Selbst wenn ich hier um einen Faktor 5 daneben liege, solllte das Beispiel noch illustrativ genug sein).

Nur braucht kein Auto 4kg Sprit um von 0 auf 72 km/h zu kommen. Dabei haben Automotoren einen Wirkungsgrad von bestenfalls 35% (Diesel), der trotzdem noch um Welten über dem eines Raketenmotors liegt.
Der Großteil der Energie bewegt sich einfach mit über 2000 m/s in die andere Richtung (und ist doch nur heisse Luft )

Doch um noch etwas konstruktives anzuregen:

Du könntest statt der Kohlendioxidpatrone eine Lachgaspatrone (weil flüssiges Gas) wie eine Wasserrakete rechnen. Entsprechendes Softwarewerkzeug findest du im WARA-Subforum.


Allerdings würde ich noch den Einspruch eines "Wissenden" abwarten, falls ich mit meiner Meinung daneben liege.


Gruß vom anderem Ende der A1
Reinhard

PS: Der Wirkungsgrad wäre natürlich ungleich höher, wenn du damit einen Druckkolben antreiben würdest.

Kolben geht leider nicht, da ich dann keine möglichkeit zur kraftübertragung habe ( die V1 passt nunmal nicht in ein rohr, und ein schlitz im rohr würde den kolben wirkungslos machen...)

Ich glaube, ein fehler ist, das ich das CO2 versehentlich mit dem Mengen/Druckdaten von N2O kapseln berechnet habe, da kommt natürlich einiges zusammen.

Ausserdem habe ich hier ja nur den Maximalen impuls, durch die lochdüse verschenke ich warscheinlich noch viel mehr energie wegen der fehlenden entspannung... ein wirkungsgrad von 50% ist also eher utopisch, aber als sicherheitsauslegung auch angemessen.

Die "brenndauer" ist auch falsch, wie ich grad sehe, habe die Werte verwechselt (masse statt volumen) und die Austrittsöffnung ist auch falsch.

eigentlich hab ich alles Falsch gerechnet!!! wo war ich nur mit meinem Kopf?

Oder vielleicht bin ich mittlerweile klüger, nachdem ich mich den ganzen abend mit den Formeln beschäftigt habe...


Habs nochmal mit N2O durchgerechnet, da weiß ich genaue daten...

Dichte 1,25kg/m³
70 bar Druck in der Kapsel

habe ein loch mit 2mm² ( 2x10^-6) angenommen, zum einfacheren rechnen.

V² = 2 x69 x 10^5 /1,25 = 3322,65 m/s
ist sicher viel, aber es herrschen ja auch 70 Bar überdruck, die expansion ist sicher enorm schnell Wasserraketen (~10bar) haben ja auch einen enormen schub, aber nur sehr kurz.

Dauer:
8 gramm = 6,4 liter gas = 6,4 x 10^-3 m³

6,4 x 10^-3 / 2x 10^-6 x 3322 = 0, 96 sek ausströmdauer

Kraft: ist das nun masse x geschwindigkeit ( 26 N)

Demnach schließe ich draus, das einfach die beschleunigte masse zu gering ist, um genug schub zu erzeugen... mit einer wasserrakete oder einer großen flasche luft mit einigen bar ist sicher mehr zu machen, aber dann brauch ich wieder nen kolben... Mist.

V bei Brennschluß = 3322 x ln (1008/1000) = 26 m/s

Die raketengleichung sagt aber, das ich trotzdem im idealfall 26m/s endgeschwindigkeit haben werde...

Kann sich bitte einer der Physiker dazu äussern?

In der Pneumatik gibt es Aktoren, bei denen der Kolben mit dem bewegten äusseren Teil magnetisch gekoppelt ist. SMC baut so etwas zum Beispiel.
Die Preise sind aber eine andere Sache...

Reinhard