Hallo Hendrik,
mit Kohlefaser- oder Glasgewebe kann man zwar ein Körperrohr oder Flossen bauen, aber für einen Drucktank braucht's eine grundlegend andere Technik: Wie schon mehrfach hier im Fred angesprochen, werden Drucktanks aus harzgetränkten Rovings angefertigt. Dabei wird der Tank von einer speziellen Maschine um einen Kern herum regelrecht gewickelt. Wichtig ist dabei auch, daß der Roving unter gleichmäßiger, genau berechneter, Vorspannung gehalten wird. Ansonsten wird der Tank hinterher keinen Druck aushalten. Ein von Hand gebasteltes Rohr wird also eher bei der kleinsten Belastung sofort platzen! Und sicher deutlich weniger Druck aushalten als jede simple Limoflasche
Leider ist so eine Spezialmaschine zum Drucktankwickeln viel zu aufwendig und teuer als daß wir Amateure da ran kommen könnten.
Das ist schade, schließlich wären auch die Hybridflieger an leichten Drucktanks für das N2O interessiert (die müssen dann aber auch gleich 80 bar und mehr aushalten!).
Vielleicht gibt es aber Firmen, die so etwas herstellen (Luft- und Raumfahrttechnik?) und einmal ein Exemplar für kleines Geld oder als Sponsor anfertigen. Das wäre sicher 'ne tolle Sache
Vielleicht wäre eine Alternative ein Alutank, wie er für CO2 verwendet wird (für die Sprudelgeräte in der Küche). Der ist zwar um einiges schwerer als ein PET-Flasche, hält aber locker Drücke bis einige zig bar aus. Ob das dann etwas für WaRas ist, kann ich aber nicht beurteilen.

Gruß,
Alexander

Hallo,
@AlexanderM

Das "Problem" liegt ja darin, dass ich so einen Tank mit irgendwelchen Maschinen will, sondern eine "ordentliche" Menge Kohlefaser vor mir liegen habe und damit etwas anfangen möchte.

Ich habe jetzt einen 2ten Versuch auf einer glatten Holzplatte mit Alufolie draufgespannt und mit Trennwachs eingestrichen und auf der anderen Seite Backpapier und da Obendrauf eine Glasplatte. Das habe ich mit Schraubklemmen draufgepresst, um das vergleichen zu können. Wenn das nicht schön wird, dann nehm ich denke ich 2 Glasplatten mit Trennmittel auf beiden und presse es dann zusammen.

Das mit dem vakuumisieren stelle ich mir sehr kompliziert vor. Außerdem soll das ja mal ein Drucktank werden und ich bin im Moment eher dabei mich mit dem Umgang mit Kohlefaser und Harz vertraut zu machen.

Viele Grüße

Hendrik

So, das ist aus meinem 2 ten Versuch geworden.
Ich bin sehr zufrieden mit der Seite, wo Trennwachs ist. Die Oberfläche glänzt sehr gut. Das Verziehen durch das Pinseln ist durch das Aufdrücken auch nicht mehr gegeben, ist mir allerdings passiert, weil ich das gGnze ausversehen verschoben habe. 3 Lagen eines Stücks von 10x10 cm wiegen 15 g.
Für ein Rohr von 60x5 cm wären das dann ungefähr 150 g, wobei ich denke 2 lagen, oder vielleicht auch eine genügen schon. Man muss nur sorgfältig einpinseln, sonst gibt es ein Leck ;-)



Viele Grüße

Hendrik

Hi,

hast du schon mal versucht den Druck zu berechnen den dein Tank aushalten kann bei n Lagen?
Das Ergebnis sieht sehr gut aus. Würde ich auf alle Fälle für Flossen verwenden.

Gruß

Neil

Ich weiß leider nicht, wie ich so etwas ausrechnen kann. Bin erst in der 10 ;-)
Wenn du mir weiterhelfen könntest, wäre das natürlich toll.

Viele Grüße

Hendrik

Hallo!

ich hab mich mal im Internet etwas umgeschaut und habe da Folgendes gefunden:
http://www.ikk.uni-essen.de/Pdf/kessel.pdf
http://de.wikipedia.org/wiki/Epoxidharz
http://de.wikipedia.org/wiki/Kohlenstofffaserverstärkter_Kunststoff
Wenn ich jetzt die Spannung in der Längsnaht ausgerechnet habe, bin ich doch schon einen Schritt weiter.
Dann muss ich aber irgendwie die Materialeigenschaften von Kohlefaser da reinbauen, aber wie?

Viele Grüße

Hendrik

Hi,

die Spannungen in der Kesselwand werden in N/mm^2 angegeben.
Die Zugfestigkeit der Kohlefaser ist auch in N/mm^2 angegeben. Wenn du von einem Harzanteil von 50% aus gehst, kannst du grob sagen, das die halbe Wandstärke von deiner Kohlefaser gestellt wird. Wenn du aber ein Gewebe nimmst, dann nur ein viertel der Wandstärke. Somit solltest du jetzt ausrechnen können, was für ein Druck dein Tank aushalten kann. Wenn du wissen willst, wie dick dein Gewebe ist, so mußt du die Gewichtsangabe g/m^2 mit der Dichte umrechnen. Aber immer daran denken, das bei einem Gewebe zwei Achsen gleichzeitig vorhanden sind. Also die Hälfte immer für eine Achse nehmen.
Du hast geschrieben, das du die Längsspannung kennst. Bei einem Rohr ist die Querspannung, also die um den Tank herum geht, immer größer als die Spannung längs im Tank. Daher würde ich nach dieser Spannung auslegen.

Gruß

Neil

Sei es das die Rakete 80 cm lang ist und 5 cm Durchmesser hat und das Laminat 1 mm Dick.
Meine Faser hat eine Zugfestigkeit von 4300MPa
Ein Viertel davon sind 1075 MPa (N/mm2)

nach der Formel:
Spannung in der Längsnaht = (P*D)/(2*t)
=(1075 N/mm2*5cm)/(2*80cm)
=33,4 N/mm2
=3340N/cm2
=334 bar!??

t=tiefe des Rohres?
Ist das richtig, oder habe ich jetzt nicht berücksichtigt (wenn das relevant ist), dass die einzelne Faser nicht ein mm2 Querschnittsfläche hat?
Das mit der Dicke des des Gewebes verstehe ich leider nicht so ganz.
Meines erachtens ist die Längsspannung doppelt so groß wie die Querspannung (siehe dieses kessel.pdf im letzten Beitrag)
Viele Grüße

Hendrik

Geändert von Highflyer am 05. Dezember 2006 um 13:21

Aha,

alles klar. In dem Dokument wird die Spannung in der Längsnaht angegeben. Das ist die Spannung die ich meinte.
Du hast geschrieben:

Spannung in der Längsnaht = (P*D)/(2*t)
=(1075 N/mm2*5cm)/(2*80cm)
=33,4 N/mm2
=3340N/cm2
=334 bar!??

Wichtig bei solchen Rechnungen sind die Einheiten. Du hast einmal mm^2 und einmal cm. Besser wäre immer alles in einer Einheit rechnen. Hier würde ich mm nehmen.
Dann hast du die Tiefe des Rohres mit 80cm angegeben. Das ist so falsch. Mit Tiefe meint man die Wandstärke. Wenn du in einer technischen Zeichung eine Platte haast, werden die Außemasse mit den Maßpfeilen angegeben. Die Dicke des Bleches mit t=xx. Das kommt von thickness. Du mußt also nicht die Länge deines Tankes angeben, sondern die Wandstärke, und dafür brauchst du die dicke deines Gewebes.
Rechnen wir erstmal so mit 2mm Wandstärke weiter. Ich nehme jetzt mal einen Druck von 100bar.
1bar = 100.000 N/m^2
100bar = 10.000.000 N/m^2
100bar = 10N/mm^2 (1m^2 = 1.000.000mm^2)

Spannung in der Längsnaht = (Druck*Durchmesser)/(2*Wandstärke)
=(10N/mm2*^50mm)/(2*2mm)
=125 N/mm2

Du hast also eine Spannung von 125N/mm^2 in deiner Wand mit 2mm Wandstärke. Die Frage ist jetzt, wieviel Lagen Kohlefaser entspricht das? Da kommen wir jetzt zu der Dichte und dem Flächengewicht.
Gewebe werden immer in g/m^3 angegeben. Bei Wikipedia finden wir eine Dichte von 1,8g/cm^3.
Nehmen wir weiter an, das dein Gewebe 65g/m^3 wiegt. Das wären
65/1,8 = 36,1cm/3.
Diese sind aber auf einem Qaudratmeter verteilt. Rechnen wir das auf Dicke aus
36,1cm^3/(100cm*100cm)=0,00361cm = 0,0361mm
Wir wissen also, das bei diesem Beispiel das Gewebe 0,0361mm dick ist.
Wenn du das Rohr wickelst, gehen wir davon aus, das du ca. 50% Gewebeanteil hast, der Rest ist Harz. Dann ergibt das eine effektive Wandstärke von 1mm. Oder 27,7 Lagen ~ 27Lagen.
Diese Wandstärke hätte jetzt eine Zugfestigkeit von 1075 N/mm^2. Das teilen wir durch die Spannugn in der Wand
1075/125 = 8,6
Das Rohr könnte also 100bar mit einer 17,2 fachen Sicherheit aushalten.
Das zu der Theorie. Da aber du nie die Faser ideal ausrichten kannst, mußt du da abschnitte machen.
Was wir noch garnicht besprochen haben, ist das Ende deines Rohres. Wenn das nicht so rund ist wie in dem PDf Dokument, dann wird es dort viel eher versagen, weil du da eine Ecke drin hast.

Gruß

Neil

Ich frage mich nach wie vor, wo die 4300 MPa Zugfestigkeit herkommen.

Oliver