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Neil

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Neil

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Beitrag 7165900 , Shearpin Berechnung [Alter Beitrag19. Februar 2010 um 10:00]

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Hi,

angeregt von der Diskussion mit Ralf über seine Verschraubung die auf Scherung belastet wird, hier mal die Frage wie man den Shearpins am besten berechnen kann?

Ich würde wie folgt vorgehen.
1. Belastung durch Flug berechnen. Also wie stark wird da an dem Kuppler gezogen.
2. Festigkeit der Pins ermitteln. Material und Geometrie bestimmen die Stärke.
3. Mit der Querschnittsfläche des Kupplers den benötigten Druck für das öffnen berechnen.

Ein Punkt der mir etwas Kopfzerbrechen bereitet. Die Pins sollen in Messinghülsen gesteckt werden. Wie stark wirkt sich die Hülsengeometrie auf das Sherverhalten aus? Wenn die Hülse sehr scharfkantig ist, würde die ja den Pin eher verletzten und quasi abschneiden. Bei einer stumpfen Kante würde der Pin irgendwann durchgequetscht oder abgerissen werden. Es gibt da auch bei der Berechnung von Bolzenverbindungen die auf Scherung beansprucht werden den Punkt das der Bolzen gekippt wird und somit neben Scherung auch eine Zugkomponente bekommt.
Was sagt das allwissende Forum dazu?

Gruß

Neil

Die Erde ist eine Scheibe. Egal in welche Richtung sich die Menschheit bewegt, sie geht immer auf einen Abgrund zu.


Galumbo

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Galumbo

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Beitrag 7165907 [Alter Beitrag19. Februar 2010 um 12:47]

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Ich würde es mit Schneidladungen probieren, die trennen sauber und diskret big grin
Lightning_Man

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Beitrag 7168903 [Alter Beitrag27. Februar 2010 um 15:09]

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Hi Neil,


Ich habe selber noch nie Shearpins benutzt. Werde wohl
aber bei meinem L2 Projekt nicht drumherum kommen sie
zu benutzen. Meine Bedenken bei den Shearpins geht in
eine etwas andere Richtung und zwar wie dimensioniert
man die Shearpins so daß sie beim Öffnungsshock des
Drogue eben nicht abscheren. Meine Rock teilt sich oberhalb
des Motorrohres (Drogue) und an der Spitze (Main). Am
unteren Ende plane ich entweder mit Klebeband oder
Shearpins zu arbeiten. Mehr oder weniger nur als Sicherheit,
das die Rock sich in Coastphase nicht trennt (K1275-R).
Wenn die Rock Apogee erreicht, soll sie sich oberhalb
vom Motor trennen (no zipper design). Jetzt fällt die Rock
aber erstmal ein Stück durch, bevor sich der Drogue komplett
geöffnet hat. Die Shearpins an der Nosecone (sie hängt
ja jetzt nach unten) dürfen aber durch den Öffnungsshock
(Rakete ca 14-15kg) des Drogues aber nicht abscheren oder
gar verklemmen. Wie man daß berechen kann ist mir z.Z.
absolut schleierhaft.

@Heiko: Du wirst lachen, aber es gibt tatsächlich im Modellbau
als auch im "echten" Leben Sprengbolzen für so etwas.


viele internette Grüße,

Reinhard

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Galumbo

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Beitrag 7170900 [Alter Beitrag04. März 2010 um 12:04]

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Zitat:
Original geschrieben von Lightning_Man


@Heiko: Du wirst lachen, aber es gibt tatsächlich im Modellbau
als auch im "echten" Leben Sprengbolzen für so etwas.





Diese werden aber zum Befestigen verwendet, oder nicht?
Ich geb ja zu das mein Beitrag sehr unqualifiziert war...
RalfB

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RalfB

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Beitrag 7170921 [Alter Beitrag06. März 2010 um 00:01]

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Hallo Neil,

nach Deiner Frage hatte ich eigendlich gehofft, dass irgend jemand sagt, man nehme....und multipliziere mit..

Scheint aber doch nicht so einfach zu sein.Wie wäre es, wenn Du Deinen Teststand um funktionierst um die auftretenden Kräfte zu messen.Alternativ würde ich das experimentell ermitteln. Sonst fällt mir auch nichts eine.

Gruß Ralf

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Oliver Arend

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Oliver Arend

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Beitrag 7170922 [Alter Beitrag06. März 2010 um 00:29]

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Wenn Du es so haben willst, Ralf:

1. Öffnungsstoß des Drogue bestimmen (siehe ARGOS-Seite)
2. Lastvielfaches auf den Rumpf bestimmen
3. Trägheitskraft der zu sichernden Spitze berechnen
4. Scherfestigkeit vom Shearpin-Material herausfinden
5. Notwendige Anzahl an Shearpins bestimmen
6. Hoffen dass der von der Ausstoßladung aufgebaute Druck eine größere Kraft erzeugt (da mache ich mir nun aber die wenigsten Sorgen)

Oliver
Lightning_Man

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Beitrag 7170934 [Alter Beitrag06. März 2010 um 12:22]

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Hi Oliver,

Zitat:
Original geschrieben von Oliver Arend

Wenn Du es so haben willst, Ralf:

1. Öffnungsstoß des Drogue bestimmen (siehe ARGOS-Seite)
2. Lastvielfaches auf den Rumpf bestimmen
3. Trägheitskraft der zu sichernden Spitze berechnen
4. Scherfestigkeit vom Shearpin-Material herausfinden
5. Notwendige Anzahl an Shearpins bestimmen
6. Hoffen dass der von der Ausstoßladung aufgebaute Druck eine größere Kraft erzeugt (da mache ich mir nun aber die wenigsten Sorgen)

Oliver




Punkt 1 ist sicherlich leicht zu machen.

Punkt 2 ist schon kniffliger, da der (nicht wirklich zu bestimmende) Winkel
von Fallschirm zum geteilten Rumpf hinzukommt. Man kann aber natürlich
mit einer Sicherheitsmargin rechnen. Also auch machbar.

Punkt 3 sehe ich ähnlich wie Punkt 2, weil man nicht genau bestimmen kann,
in welchen Winkel die Spitze der Maximalkraft ausgesetzt wird (z.B. Ausstoß
vor, genau am, oder nach dem Apogeeraum und wie weit sie beschleunigt, bevor
der Fallschirm seine Maximalkraft entfalltet)

Punkt 4 sehe ich am kritischsten. Wie Neil schon oben sagte, die nötige
Scherkraft hängt von vielen Faktoren ab (wie z.B. die Beschaffenheit der
Scherkante). Die einzigste Möglichkeit, die mir zum Testen einfällt, wäre
die Rakete am Boden mit der Spitze nach unten mehrfach kräftig zu
schüttlen, um zu schauen, ob die Spitze drinbleibt. Wie "genau" ein solcher
Test ist, läßt sich aber nicht wirklich sagen. big grin

Punkt 5: Es gibt Philiosophien über die Anzahl und vor allem, ob es eine gerade
oder ungerade Anzahl an Shearpins sein soll. Die Logik dieser Überlegungen ist
mir noch nicht wirklich klar. Es geht da scheinbar um ein mögliches Verkanten.
Wobei ich nicht sehen kann, wie so etwas passieren kann, da der Druck der
Ausstoßgase ja Flächig auf die Unterseitel der Spitze wirkt.

Punkt 6 sehe ich eher unkritisch, da man dieses ja mehrfach am Boden testen
kann.

Was mir außerdem an Shearpins nicht so wirklich gefällt, ist das die "Haltefläche"
der Messinghülsen sehr klein ist. Selbst mit Verglasung reden wir hier von << 4-5mm
worin sich die Messinghülse "festkrallen" muß. Gerade bei großen Projekten, wo
der Mainframe 8" oder noch größer ist, ist die wirkende Kraft der Außstoßladung
wegen der großen Fläche an der Spitze recht hoch.

viele internette Grüße,

Reinhard

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Beitrag 7170938 [Alter Beitrag06. März 2010 um 13:01]

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@ Reinhard,

ich empfehle die mehrfach erprobte
"Holland Methode" für von Dir beschriebene schwerere Modelle:

Rakete hoch heben, an der Spitze ( oder dem was sich trennen soll )
festhalten, rütteln. Fällt das Rohr dann nicht von der Spitze ab, ist schon mal gut.

Rakete wieder hinstellen. Rumpfrohr nicht anfassen,
Spitze mit zwei Händen umfassen, kräftig nach oben rucken.
Löst sie sich und der Rest der Rakete bleibt am Boden = zu locker.

Hebt die Rakete mit ab und löst sich ganz allmählich kriechend wie Honig von der
gehaltenen Spitze = alles bestens. Den Urheber der Methode verrate ich lieber nicht,
ist ein TAP.
angel

Viele Grüße
Rainer

edit:
Zu beachten ist, was sich bei Shear Pins besonders negativ bemerkbar machen könnte,
Temperatur und Witterung. Bei der Holland Methode kann man da mit ein bisschen Tesa
strammer einstellen, bei Shear Pins regelst du da vor Ort kaum noch was, wenn es plötzlich zu locker sitzt; dann klemmts im Schnitt ;-)).

Geändert von Lavalle am 06. März 2010 um 13:41


Wer Wahrheit in Tücher wickelt
wird sie irgendwann nicht mehr erkennen.

Lightning_Man

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Beitrag 7170947 [Alter Beitrag06. März 2010 um 15:54]

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Hallo Rainer,


Ich weiß nicht, ob die Methode bei größeren Projekten wirklich funzt. Die
komplette Rock wird so um die 14-15 kg wiegen und ist ein Doppeltrenner.
1x an der Spitze (Main) und 1x vor dem Booster (Drogue). Die Spitze wird
so zwischen 2kg (1,1kg wiegt die Spitze schon OHNE Zusätze ;o)) und max
4kg (eher weniger) wiegen.

Die Seperation alleine durch Klebeband zu machen, halte ich nicht für
wirklich sicher big grin Zwischen Booster und Rest werde ich es wahrscheinlich
so oder ähnlich machen, da hier nur eine Coastsepartion verhindert werden
soll. Aber bei der Spitze? Wäre schlecht, wenn die Mains in 1000m Höhe
aus versehen rauskommen würden......

viele internette Grüße,

Reinhard

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Oliver Arend

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Beitrag 7171900 [Alter Beitrag06. März 2010 um 20:27]

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Bei 3 Shearpins ist eben sichergestellt, dass alle drei gleichzeitig abscheren. Bei 4 oder mehr schon nicht mehr ... das könnte evtl. zu Problemen führen.

Aber Du hast Recht, Punkt 4 ist sicher nicht ganz trivial und vor allem von der Baugenauigkeit abhängig. Aber einen Tod muss man sterben mit einer "Faustformel", die am Ende bei rauskommen soll.

Oliver
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