Hi,

ich arbeite derzeit an meiner Facharbeit und habe mir dafür in Python einen kleinen Simulator geschrieben. Das ganze basiert auf dem Prinzip der Iteration, also es werden immer definierte Zeitabschritte berechnet, also 0,0001s, 0,0002s, 0,0003s etc. pp., was ziemlich exakt ist.
Die Berechnung der Beschleunigung beim Wasserausstoß ist mir denke ich ganz gut gelungen. Jeder einzelne Zeitschritt wird dann gespeichert und zum Schluss in eine CSV-Datei geschrieben.

Meine Frage wäre jetzt ob ich die Phase, wo kein Wasser mehr im Drucktank ist, aber noch Druck vorhanden ist, richtig beschrieben habe.

Folgenden Code habe ich verwendet:

Zitat:

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while mL > 0:
mL = roL * Vl * P / 100000
v = a * dt + v
# Berechnung der Geschwindigkeit mit Beschleunigung aus dem letzten Schritt
h = v * dt + h
# Berechnung der neuen Höhe mit Geschwindigkeit aus dem letzten Schritt
a = (2 * P * Fd - ( m * g + k * v * v)) / m
# Berechnung der neuen Beschleunigung mit Geschwindigkeit und Druck aus letztem Schritt
m = m - math.sqrt(2 * P * roL) * Fd * dt
# Berechnung der neuen Gesamtmasse durch abziehen des Ausstosses vom letzten Schritt
mL = mL - math.sqrt(2 * P * roL) * Fd * dt
# Berechnung der neuen Wassermasse durch ABziehen des Austosses vom letzten SChritt
t = t + dt
# Zeitänderung
P = P * ((Vl / ( Vl + math.sqrt(2 * P / roL) * Fd * dt )) ** K)
# Berechnung des neuen Drucks
liste.append( )
# Ende Phase 2

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Ich erkläre kurz was gemacht wird. Als erstes wird die veränderte Masse der Luft im Drucktank nach Ausstoß sämtlichen Wassers berechnet. Dann die Momentangeschwindigkeit mit der Beschleunigung aus dem vorherigen Schritt. Die Höhenberechnung erfolgt analog. Es wird dann eine neue Beschleunigung errechnet (die Formel stammt aus einer Quelle, hab gerade nicht im Kopf welche). Danach verringert sich die Masse der Rakete (m) auf Grund der Druckänderung in der Rakete. Ebenso ändert sich die Masse der Luft (ist ja ein Teil der Raketenmasse). Dann wird zum Zeitzähler wieder ein Zeitschritt addiert und der Druck neu berechnet. Das Volumen Vl (Volumen der Luft) ist jetzt immer konstant gleich dem Volumen des Drucktanks. Dieser Schritt wird solange wiederholt bis die Masse der Luft im Drucktank = 0 ist und somit kein Überdruck mehr vorherrscht.

Meine Frage: Darf ich das so machen?

Falls das alles nicht verständlich ist, könnt ihr euch den kompletten Code hier ansehen.

Wäre klasse wenn ihr mir da weiterhelfen könntet!

Vielen Dank im Voraus,
Jonas

Hi,

hat immer noch keiner einen blassen Schimmer ob das stimmt?

Habe außerdem das Script noch aktualisiert, macht jetzt einen schöneren csv-Export und es werden während der Ausführung nicht mehr soviele Informationen geprinted.

Ist unter der gleichen URL verfügbar: http://woerlein.net/Iteration2.txt

Grüße,
Jonas

EDIT: Ich ändere meine Frage mal etwas... Wenn in der Flasche nur noch Luft mit einem Überdruck von P ist. Wie berechne ich dann den Luftausstoss und die Druckänderung für einen Zeitschritt delta t?

Geändert von jwoe am 02. Januar 2009 um 15:36

wer soll dieses zahlengewirr eigendlich verstehen mir reicht das meine rakete fliegt ich will ja nicht auf den tausendstel millimeter wissen wie hoch bzw wie schnell meine rakete geflogen ist....

Die Berechnung der Flughöhe dient z.B. der Sicherheitsabschätzung. Bei einer Flughöhe von 100metern sollte auch in 100meter Umkreis kein Haus, Stromleitungen, usw. stehen. Zudem lässt sich so die Leistungsfähigkeit der Rakete ermitteln. Und mathematisch ist eine genaue Berechnung auch eine Interressante Herrausforderung. Du musst ja nicht rechnen, aber es gibt Leute die möchten es.

Gruß Fabian

BTW: Auf deiner Tastatur sollte dieses Symbol sein: Das hilft ungemein bei der Lesbarkeit von Beiträgen, genau so wie Punkt und Komma.

Hallo Jonas

Um Deine Frage mal am praktischen Beispiel zu beantworten:

Am Ende der Schubphase (Wasserausstoßphase, Flugphase 1 laut Deiner Einteilung) kann man in guten Flugvideos, am Ende des Wasserstrahls eine Sprühnebelwolke erkennen.
Hier zerstäubt die aus der Rakete nunmehr frei und blitzartig entweichende Luft, das obere Ende des Wasserstrahls.
Diese Erscheinung ist nicht nur optisch wahrzunehmen sondern auch akustisch.
Das ist das zweite peitschende Geräusch, das erste entsteht beim Öffnen der Startkupplung.

Eigentlich gehört der Ausstoß der Restluft ja noch zur Schubphase, ist also genaugenommen Flugphase 1.2

Sicherlich addiert sich der Schub der ausströmenden Luft zum Gesamtimpuls, aber macht schätzungsweise nur einen Bruchteil dessen aus.

Nach flüchtigem Überlegen scheinst Du doch somit auf dem richtigen Weg zu sein, kann jetzt nicht genau erkennen wo Deine Überlegung hakt. Der Luftausstoß wird sich nicht großartig anders berechnen als der Wasserausstoß.
Immerhin ändert sich nur ein Parameter, die Dichte des Mediums. Düsendurchmesser und andere Parameter sind gegeben und verändern sich nicht.

Massenänderung der Rakete von Zeitschritt zu Zeitschritt während dieser Phase halte ich als Praktiker für vernachlässigbar, aber ist sicherlich existent.

Gruß Jan

Da wir die Frage nach dem Isentropenexponenten auch grad bei den Experimentalraketenbauern diskutieren: Rechnen die Wara-Simulatoren eigentlich mit isothermer oder mit adiabater Ausdehnung der Luft im Tank? Oder irgendwo dazwischen?

Oliver

Hi,

@ Oliver: ich glaub, das führt wirklich zu weit!

@ Jonas:

"bis die Masse der Luft im Drucktank = 0 ist und somit kein Überdruck mehr vorherrscht." Das stimmt nicht ganz: Die Masse der Luft wird am Ende nicht 0 sein! sondern Volumen mal Dichte der Luft in der aktuellen Höhe und Temperatur.
Rein theoretisch dürfte der Druck im Tank nie den Außendruck erreichen oder? Exponentielle Abnahme? Obwohl die Luft natürlich eine gewisse Massenträgheit besitzt und den Rest mit rausaugt, dann schon

"Wie berechne ich dann den Luftausstoss und die Druckänderung für einen Zeitschritt delta t?"
Hier kommt es vor allem auf den Düsenquerschnitt an! Je größer der Durchmesser, desto mehr Druck verlierst Du pro Zeit. Da kommst Du wieder in den Bereich der Strömungsphysik mit Reibungskoeffizient und so....

Ich kann dir da leider auch keine konkreten Lösungen anbieten, hoffe aber, dir geholfen zu haben.

Gruß
Olli