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Peter

alias James "Pond"


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Peter

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Beitrag 111438 [Alter Beitrag12. Januar 2007 um 19:44]

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Zitat:
Original geschrieben von Oliver Arend
"Besonders stabil" bedeutet ja großer Abstand zwischen Schwer- und Druckpunkt -> großer Hebelarm -> schnelles in den Wind drehen. Das Gegenteil bei wenig Stabilität.Oliver

Mein Verdacht nimmt zu, daß wir von zwei verschiedenen Stabilitäten reden. Ich versuche es jetzt mal anders rum und beschreibe, was ich unter unstabil verstehe.

Meine letzte instabile Rakete ist schon vor vielen Jahren gestartet, ich habe damals mit der Stabilität experimentiert. Übrigens bei weitgehend Windstille. Sie kam nur wenige Meter hoch, zuckte in wilden Kurven durch die Luft, mal links mal rechts, rauf runter bis der wilde "Veitstanz" am Boden endete. Das ist echt unstabil, und es ist auch logisch, wieso es dazu kommen kann.

Dank Barrowman bzw. Schattenrißmethode kann man solche Irrläufer verhindern. Man zahlt aber einen Preis dafür: Derselbe Mechanismus, der den "Veitstanz" -also die echte Unstabilität- verhindert, macht die Rakete seitenwindempfindlich. Und zwar direkt proportional: Je stabiler, desto anfälliger gegen Seitenwind. Auch das ist logisch.

Vielleicht habe ich ja unrecht, aber ich glaube, für euch ist "seitenwindempfindlich" = "instabil". Was ich als falsch bezeichnen würde. Ihr habt die Wahl: errettet mich von meinen Irrtümern, oder gebt mir einfach recht.. smile


Geändert von Peter am 12. Januar 2007 um 19:45

Oliver Arend

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Oliver Arend

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Beitrag 111450 [Alter Beitrag13. Januar 2007 um 04:03]

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Mmh, wir reden zumindest nicht aneinander vorbei, aber ich glaube Du verstehst mich, oder ich verstehe Dich, falsch. Instabil bedeutet für mich negatives Stabilitätsmaß (Druckpunkt vor Schwerpunkt), stabil ist positives Stabilitätsmaß (Schwerpunkt vor Druckpunkt), überstabil/sehr stabil ist ein sehr hoch positives Stabilitätsmaß (Schwerpunkt weit vor Druckpunkt).

Allerdings konnte ich bisher nichts anderes weder aus Deinen noch aus meinen Posts entnehmen, von daher weiß ich nicht genau was Du jetzt nicht verstehst.

Oliver
Andreas Mueller

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Beitrag 111451 [Alter Beitrag13. Januar 2007 um 08:56]

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Zitat:
Instabil bedeutet für mich negatives Stabilitätsmaß (Druckpunkt vor Schwerpunkt), stabil ist positives Stabilitätsmaß (Schwerpunkt vor Druckpunkt), überstabil/sehr stabil ist ein sehr hoch positives Stabilitätsmaß (Schwerpunkt weit vor Druckpunkt).


Damit verstehst Du unter Stabilität aber etwas anderes, als was in der Technik üblich ist (oder in der Mathematik, oder in der Wikipedia). In einem dynamischen System ist eine Trajektorie stabil, wenn nach einer kleinen Störung ein System wieder in die Nähe dieser Trajektorie zurückkehrt. In einem instabilen System kann sich die gestörte Bahn dagegen exponentiell schnell von der ursprünglichen Bahn entfernen. Kleine Unterschiede in Anfangsbedingungen führen später zu grossen Unterschieden.

Vielleicht sollte man auch das methodische Problem dieser Diskussion beachten: "Druckpunkt genau auf Schwerpunkt" ist nur als mathematisches Konzept sinnvoll (in der Realität ist der Druckpunkt eine Funktion der Anströmungsbedingungen), und sollte daher auch nur mit den mathematischen Hilfsmitteln diskutiert werden. Man soll sich weiter nicht wundern, wenn dabei Dinge rauskommen, die nichts mit der Realität zu tun zu haben scheinen, der Ausgangspunkt der Diskussion tut dies auch nicht.

Noch eine Bemerkung zum Windkanal: man muss nicht einmal den Heisenberg bemühen, um einzusehen, dass es die perfekte Anströmung mit Anstellwinkel 0 dort nicht gibt. Ich habe noch keinen geräuschlosen Windkanal gesehen, immer sind dort mehr oder weniger starke Wellen vorhanden (im Ackeret-Windkanal der ETHZ haben wir sogar eine stehende Infraschallwelle gefunden, ich vermute, die gibt es in vielen anderen Kanälen auch, aber die Messrate ist meist zu gering, so dass man sie nicht sieht), die kreuz und quer im Kanal herumreflektiert werden (schliesslich gibt es da viel Querschnittänderungen). Bei einem instabilen System reichen diese bereits, um eine chaotische Bewegung hervorzurufen. Wenn man bei der praktischen Durchführung des Experimentes nichts sieht heisst das nur, dass das System eben doch nicht instabil war, sondern gerade noch stabil genug, diese Schwankungen zu ertragen.
J.Boegel

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J.Boegel

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Beitrag 111456 [Alter Beitrag13. Januar 2007 um 11:52]

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Moin, ich glaube das man schnell zwei Arten zur Stabilisierung verwechselt oder einfach ein gemeines Konklumerat bildet.

Zwei Raketen:
a) ein Zylinder, nicht sonderlich aerodynamisch, Motor im Heck, keine Flossen, dafür aber das doppelte gewicht des Motors unter der flachen Spitze. Auf "Innereien" wird verzichtet, bzw. wir unterstellen das sie Nullgewicht haben.

Fliegt stabil den der Zyl hat den Dp in der mitte, den Sp aber davor, ergo: Paßt.

b) ein Federball mit 1/2 A Antrieb (oder Upscale mit BC1800 3er Cluster big grin)
Fliegt auch stabil weil wir jetzt zwar auch einen Schattenriß haben aber auch gerade weil man hinten eine Bremswirkung hat welche triangulierend auf die Spitze(Richtungsgeber) einwirkt.
Bei einer Richtungsänderung würde sich die eine Angriffsfläche, von vorne betrachtet, verkleinern, die Andere vergrößern--> hebel, die roc dreht bis die Blance zwischen den Hebeln wieder hergestellt ist. Das geht aber nur weil die "Flächen" gewinkelt sind; in 90° würden sie um das gleiche Maß schwinden, bzw. hätten schon ihre volle Spw.*
Das geht schon eher in Richtung Spuli, was man als C einordnen könnte.

c) wäre dann Spuli, wo der Dp vor dem Sp liegt...fliegt aber auch.


Daher denke ich dass die eigentliche Lösung nicht genau da liegt wo wir suchen, wer hat eigentlich den "1 Kaliber" festgelegt und warum.

Ich denke das die Bremswirkung von Vorne betrachtet, einen wesentlichen Einfluß auf die Flugstabilität hat. Das wir unterschätzt oder nur wenig beachtet. Federballprinziep.
Eine roc mit cal. -5 wird im Windkanal stabil sein wenn man sie genau an der Spitze aufhängt weil dann ja da der Drehpunkt ist. Da hat Peter recht wenn er sagt das ein Antrieb und ein Windkanal nicht gleich ist.

Die Frage wäre aber ob eine Rakete mit "Federballröckchen" genauso stabil fliegt wie der o.A. Zylinder wenn rechnerisch CP/CP gleich eingestellt sind.
*womit die Frage beantwortet ist, beim Federball ist der "Hebel" größer.
Ergo: es hängt nicht nur am CP/CG.
..sach ich mal so

Gruß Jens

Geändert von J.Boegel am 13. Januar 2007 um 12:00


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Peter

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Beitrag 111472 [Alter Beitrag13. Januar 2007 um 18:09]

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Zitat:
Original geschrieben von Oliver Arend
Allerdings konnte ich bisher nichts anderes weder aus Deinen noch aus meinen Posts entnehmen, von daher weiß ich nicht genau was Du jetzt nicht verstehst.

Es geht mir im Moment um eine Begriffsklärung. Was bedeutet es, wenn eine Rakete "stabil" bzw. "instabil" ist? Geht es nur um ihr Verhalten dem Seitenwind gegenüber? Wenn sich eine Rakete in den Seitenwind legt, ist sie dann Deiner Meinung nach stabil oder instabil? Was hat der Seitenwind überhaupt mit der Stabilität zu tun?

Teilweise mögen die Fragezeichen daher kommen, daß wir "echt instabile" Raketen in der Praxis garnicht mehr kennen. Kein Wunder. Wer in den letzten 10 Jahren zum Hobby gekommen ist, "konstruiert" seine Raketen mit Software wie RockSim und SpaceCad. Irgendwann sagt dann die blecherne Automatenstimme: "GRATULIERE SIE IST STABIL." Das klingt gut, das wird gebaut, und natürlich funktioniert das auch. Auf diese Weise kann man kann ein Leben lang Raketen bauen, ohne je verstanden zu haben, was Flugbahnstabilität eigentlich genau ist.

Da wäre es doch spannend, das sterile Softwarelabor gelegentlich zu verlassen und mal zu experimentieren. Jens glaubt an den stabil fliegenden Zylinder. Bau ihn! Da wollen wir alle zuschauen, genauso wie beim fliegenden Federball. Oder wie wäre es, mal einen Held 1000 und eine Papprakete zu spendieren, wo der Schwerpunkt auf der falschen Seite des Druckpunktes liegt? Dann wird sich zeigen, wie "echt instabil" aussieht.

Das funktioniert übrigens auch mit Wasserraketen, nach dem Motto: "Nur duschen ist schöner".

Übrigens: Wäre das ganze Thema nicht auch ein ergiebiges "Jugend forscht" Projekt?

Geändert von Peter am 13. Januar 2007 um 18:10

J.Boegel

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Beitrag 111481 [Alter Beitrag13. Januar 2007 um 19:06]

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Zitat:
Original geschrieben von Peter
Jens glaubt an den stabil fliegenden Zylinder. Bau ihn! Da wollen wir alle zuschauen, genauso wie beim fliegenden Federball.




Was man sich hier in 5min. alles aus den Rippen schneiden soll... wink

...isses so recht?

Ich würde nacher aber gerne dann doch noch Flossen und ne Spitze draufmachen, ich mag halt kleine Raketen die knubbelig sind.
Federball könnt ihr Euch selber schnitzen...oder sponsort mir große Truthanfedern(60cent/Stück, Bogenzubehör), ein Korken drechsel ich mal eben.

5 sek Brennzeit in einer unstabilen Rakete? Ohne mich! H1K vor der Platte macht aua!!!
Potential ist in den Thema, jep!

Gruß Jens

Geändert von J.Boegel am 13. Januar 2007 um 19:09


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Beitrag 111487 [Alter Beitrag13. Januar 2007 um 19:33]

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@Oliver
Anströmung aufgrund der Fallbeschleunigung
Verstehe ich das Problem richtig, wenn ich davon ausgehe, dass die vertikale
Bewegungskomponete, die durch die Schwerkraft bewirkt wird, am Heck der Rakete gebremst
wird. Damit fällt der Kopf schneller als das Heck, was eine Anströmung in
der horizontalen Bewegungsrichtung zur Folge hat?

@All
Um die Aussage von Andreas noch einmal von einer anderen Seite zu unterstützen:
Die statisch stabile Rakete kann als Regler verstanden werden, der versucht,
eine Abweichung zwischen Bahn- und Kurswinkel zu minimieren. Die Art und Weise
wie dieser Vorgang abläuft, hängt vom u.a. Abstand zwischen DP und SP ab. Um
einen abklingenden Vorgang zu bekommen, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein.
Diese lassen sich aber erst aus der Führungsübertragungsfunktion ablesen, in
die auch das Trägheitsmoment und die Dämpfung eingehen.

Der Seitenwind ist eine dem System zusätzlich aufgeprägte Störgröße, die die
Rakete aber nicht davon abhält, die Regelabweichung zwischen Bahn- und Kurswinkel
durchzuführen.

@Peter
Der Seitenwind hat also keine Bedeutung im Sinne der Rakete als Regler (ohne
Hilfsenergie).

Die Frage von Jens:
Zitat:
... wer hat eigentlich den "1 Kaliber" festgelegt und warum.

habe ich mir auch gestellt, da die Zusammenhänge doch etwas kompliziert sind.
Und dabei habe ich ein weiteres Designkriterium gefunden.

Die Frage woher das eine Kaliber kommt, ist aber nocht offen.

Christoph
J.Boegel

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Beitrag 111488 [Alter Beitrag13. Januar 2007 um 19:37]

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Zitat:
Original geschrieben von tr0815



Ich schlußfolgere mal einfach: Das man man gesagt weil eine Rakete damit unter den meisten Umständen einfach idiotensicher fliegt, quasi als Fausformel!

Ist aber nur eine Vermutung.

Zitat:
Original geschrieben von Peter

Wer in den letzten 10 Jahren zum Hobby gekommen ist, "konstruiert" seine Raketen mit Software wie RockSim und SpaceCad. Irgendwann sagt dann die blecherne Automatenstimme: "GRATULIERE SIE IST STABIL

Yo!, woher soll es denn wer wissen? Wir sind uns als alte Haasen doch selber net einig woran was genau liegt!?

Ich habe da ein recht einfaches Weltbild (als Hauptschüler, Achtung: jetzt kommts):
Die Rakete wird immer versuchen sich mit der Spitze in den Wind zu drehen, ist keiner da dann halt der Fahrtwind- das Teil steigt eben gerade auf.
Dabei hilft die Bremswirkung der Stirnseiten der Flossen.

Kommt nu noch Seitenwind dazu teilen sich die Kräfte auf, Wind kommt nicht nur von oben als Fahrtwin sondern auch von der Seite. Die jeweiligen Stärken resultieren in der Ablenkung. Die wird also immer in die Richtung fliegen wo der stärkere Wind herkommt.
Da ja von oben gar keiner kommt( Fallwind oder was??!!) sondern wenn dann seitlich wird sie sich immer mehr darein drehen weil dieser ja Wind+ Fahrtwind ist. Eben mehr als nur Fahrtwind.
Wie schnell sie sich darein dreht hängt davon ab wie weit CP/CG auseinanderliegen...Hebelkraft und ablenkende momente und so...fertig!

Unwissenheit ist ein Segen und bescheert ruhige Nächte fg

Gruß Jens

Geändert von J.Boegel am 13. Januar 2007 um 19:49


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Brzelinski

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Beitrag 111528 [Alter Beitrag14. Januar 2007 um 12:15]

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Druckbunkt vor Schwerpunkt bedeutet instabil fliegende Rakete. Schwerpunkt vor Druchpunkt bedeutet stabil fliegende Rakete.

Wo bei eurer Rakete der Schwerbunkt und der Druckpunkt liegen, das bestimmt ihr.

( Liegt der Schwerpunkt nur wenig vor dem Druchpunkt könnten Kräfte auftreten, die die Rakete instabilisieren. Daher Schwerpunkt ein Kalieber vor Druckpunkt.)


Geändert von Brzelinski am 14. Januar 2007 um 12:35

Peter

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Beitrag 111539 [Alter Beitrag14. Januar 2007 um 14:32]

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Zitat:
Original geschrieben von Brzelinski
Liegt der Schwerpunkt nur wenig vor dem Druchpunkt könnten Kräfte auftreten, die die Rakete instabilisieren. Daher Schwerpunkt ein Kalieber vor Druckpunkt.

Nein, wirklich instabil wird die Rakete dabei nicht. Sobald der Druckpunkt hinter den Schwerpunkt rutscht, fliegt die Rakete "stabil". (Eine ganz andere Frage ist allerdings, wie man den Druckpunkt korrekt ermittelt).

Nur die Rückstellkraft, mit der die Rakete nach einer auftretenden Bahnstörung wieder auf den alten Kurs zurückdreht, ist schwächer, weil der Hebelarm kürzer ist. Aber auch das ist relativ. Eine sehr schnell fliegende Rakete entwickelt eine größere Rückstellkraft als eine langsam fliegende mit demselben "Kaliberabstand".

Woher "1 Kaliber" kommt, weiß ich nicht. Es riecht aber förmlich nach einer dieser leicht faßlichen Pi-mal-Daumen Regeln, die für den DAU definiert wurden, damit der nicht soviel denken und rechnen muß. Dieselbe "fürsorgliche" Denke steckt z.B. hinter den Motorklassen A, B, C bis sonstwas.
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