zu den Fragen:

die Bauteilekosten inkl. LCD und Akkupack liegen vielleicht bei 100 EUR. Die Leiterplatte kommt bei einer Kleinserie vielleich auf 25 EUR.
Den Sensor habe ich im Moment noch leihweise von Ernst. Da weiß ich noch gar nicht was er kostet. Ich schätze mal so 150 - 200 EUR.
Aber das Geld ist nicht mit dem Zeitaufwand zu vergleichen, bis so ein Prüfstand komplett und funktionstüchtig vor einem steht.
Layout, Programmierung, HW-Design, Fertigung der Leiterplatte inkl. Filmerstellung, Bauteileauswahl, Einbau usw. waren der eigentliche Aufwand, der mit Geld nicht zu bezahlen ist.

Als uP benutze ich den AT89S8252 mit 2k EEPROM für die Speicherung der Parameter und einer SPI-Schnittstelle. Aber dazu sind uP mit RISC-Architektur eher noch besser geeigent. Aber 3 Byte vom ADC einzulesen und zu verarbeiten dauert bei mir exakt 25 us.

Ein Fehler ist mir bei den 16 Bit Auflösung passiert. Mit 16 bit ergibt sich natürlich eine Auflösung von 0,5g und nicht 0,25. Einen Bitschieber sollte man halt keine floatingpoint Operationen durchführen lassen.

Übrigens: der Prüfstand ist fertig, also nicht mehr im Bau.

Einen der nächsten Gags könnte jetzt noch der SALT-4 bringen - mit 32 MB ( nicht kB ! ) Datenspeicher. Da könnte man glatt noch einen MP-3 player implementieren.
Lautsprecher und Verstärker müßtet ihr aber schon noch selbst einbauen. Lift-off mit synchronem Donnergebrüll eines startenden Space Shuttles. Wär doch auch nicht schlecht :-). Für die dabei auftretende Dopplereffekt-Kompensation müßte man nur noch die Geschwindigkeit messen und .... jetzt hör ich aber lieber auf.

Winfried

Das hört sich alles sehr gut an. Aber ich als Laie kann damit nicht viel anfangen. Was wird eigentlich gemessen?

Zitat:

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Original geschrieben von Brzelinski
Das hört sich alles sehr gut an. Aber ich alDs Laie kann damit nicht viel anfangen. Was wird eigentlich gemessen?

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Der Raketenmotor steht kopfüber auf diesem Prüfstand, der eigentlich so etwas wie eine Waage ist. Dann zündet man den Motor, und während das gute Stück abbrennt drückt es mit seiner Schubkraft auf den Kraftsensor des Prüfstandes, der sich jeden Wackler genau "merkt".

Direktes Ergebnis ist dann ein Schub-Zeitdiagramm. Zum Beispiel dieses hier für den BC-125/4:


Folgende Datei wurde angehängt:

Wo liegt nun der Nutzen eines Schub-Zeitdiagramms? In mindestens zwei Richtungen:

Einerseits liefert es die Daten für die Flugbahnberechnung (auch "Simulation " genannt, den Begriff halte ich aber für eher falsch). Also: man baut eine Rakete und will wissen, wie schnell und hoch sie mit einem bestimmten Motor fliegt. Dazu muß das Programm die Leistungsdaten des Motors zumindest grob kennen. Und die kommen nun mal nicht aus der Steckdose, sondern aus einem Prüfstand.

Beispielsweise ist eine der wichtigsten Kennziffern für den Raketenmotor sein Gesamtimpuls. Der ist "zufällig" mathematisch genau die Fläche unter der Kurve. Das auswertende Computerprogramm hat natürlich keine Probleme, den vom Prüfstand kommenden Datenstrom geduldig auszuzählen und solche Werte zu ermitteln. Bei diesem Motor hier beträgt der Impuls übrigens 176 Ns. Und wenn man soweit kommt, dann ist es vollends ein Klacks, die Ausströmgeschwindigkeit der Verbrennungsgase aus den Daten des Prüfstandes zu berechnen. Hier bei diesem Motor waren das durchschnittlich 2257 m/s. Finde ich übrigens genauso faszinierend wie einen Raketenstart, daß man sowas mit "einfachen" Mitteln berechnen kann. Diese Ausströmgeschwindigkeit ist das zentrale Maß für die Energeiausbeute der Treibstoff/Motor Kombination. Wenn man sie kennt, kann man unterschiedliche Treibstoffe leistungsmäßig miteinander vergleichen. Ein hochwertiger Compositmotor bringt z.B. dreimal soviel wie ein handelsüblicher Schwarzpulvermotor.

Andererseits kann man damit die Qualität des Motors beurteilen. Das hier ist ein qualitativ sehr hochwertiger Motor, was man u.a. an der überaus stetig verlaufenden Kurve sehen kann. Die meisten Motoren liefern unruhige Zappelkurven, und bei Schwarzpulverpreßlingen kann man in der Regel exakt sehen, wo die Grenze zwischen den einzelnen Preßsegmenten verläuft. Die Entwickler und Hersteller von Motoren müßten "blind" arbeiten, wenn sie bei der Anpassung von Verbrennungsgeometrien, Düsen und derlei nicht immer wieder Prüfstandversuche auswerten könnten.

Dann gibt es auch noch den Sport: Bei internationalen Wettbewerben ist es durchaus üblich, daß Teilnehmer mit Motoren antreten, die im gastgebenden Land keine Zulassung haben. Da niemand diese Motoren kennt, wäre dem Betrug Tür und Tor geöffnet. Also müssen die Teilnehmer eine Anzahl dieser Motoren beim Veranstalter abgeben, der zufällig ausgewählte Exemplare auf seinem Prüfstand testet. Liegen alle Motoren innerhalb der zulässigen Impulsgrenze und funktionieren auch sonst tadellos, darf dann der Sportler die restlichen für den Wettbewerb verwenden.

Supi!!

Da komme ich als Elektronik-Legastheniker ja drumherum, mir solch ein Teil selbst löten zu müssen...

Wenn der jetzt genau so gut bedienbar wie der SALT-3 ist, dann bleiben keine Wünsche mehr offen, und ich möchte bitte auf die Warteliste für einen solchen Prüfstand.

200 Euronen (selbst 300) sind da wirklich zivil, wenn Ihr mal vergleicht, was ein fertiger Prüfstand sonst kostet (225 $US für dieses Baby hier zum Beispiel - bestimmt nicht schlecht, aber wenn ich für das Geld was Besseres haben kann ).

Gruß,

Tom aus Gö

Danke, Peter, für die guten Erklärungen. Jetzt ist mir alles klar. Und an Winfried noch meinen herzlichen Glückwunsch.

(Wie man von dem Gesamtimpuls zur Ausströmgeschwindigkei kommt versuche ich erstmal selbst.)

Hallo Gerd,

diese Berechnungen sind im Grunde ganz einfach.
Gehen wir mal ein Beispiel durch, sagen wir mal den BC-125, nur so ungefähr!

Er brennt ca. 1 Sekunde und drücke dabei 180 N an Schubkraft. Das Produkt hieraus ist der Gesamtimpuls, also 180 Ns.
Nun holt der BC-125 diese 180 Ns aus ca. 75 g Treibstoff. Nun skalieren wir dies mal hoch und errechnen mal, was der BC-Motor leisten würde, wenn er 1 kg Treibstoff in sich hätte.... simpler Dreisatz bringt dann: 2400 Ns.
Also, er würde aus einem kg dieses Treibstoffes mit seiner Düsen-Performance 2400 Ns herausholen.
Hier sind wir schon beim spezifischen Impuls ISP! Denn der spezifisch Impuls ist nichts anderes als Gesamtimpuls pro 1 kg Treibstoff!

Also hat der BC-180 einen spezifischen Impuls von : ISP=2400 Ns/kg

Nun machen wir mal ein wenig Einheitenrechnung:
Die Einheit Newton N ist nichts anderes als kg*m/s^2.
Setzen wir dies mal in die Einheit vom ISP ein...

N s
---- =
kg

kg m s
--------- =
ss kg

m
-
s

Siehe da, der spezifische Impuls ISP mit der Einheit Ns/kg ist gleichsam auch eine Geschwindigkeit, wenn man die Einheiten kürzt... nämlich m/s.

Das bringt uns dazu, der BC-125 hat eine spezifische Geschwindigkeit ISP von 2400 m/s, jaaaaaa und dies ist gleichsam die Ausströmgeschwindigkeit der Gase beim verlassen der Düse!
Wir haben also die Düsenaustrittsgeschwindigkeit berechnet!!!

Joooht, bei den Einheiten spielen die Amerikaner ja immer gerne eine Sonderrolle. Die geben nämlich den spezifischen Impuls nicht in m/s an sondern in s. WIE DAS????

Ganz einfach, sie teilen unsere im Standard-International-Einheitensystem berechneten ISP einmal durch die Gravitationsbeschleunigung g von 9,81 m/s^2.

Also, ISP / g = ISP

Einheitenrechnung:

m ss
------= s ! Wunderbar!
s m


Demnach hätte der BC-125 nach amerikanischen Maßstäben einen ISP von 245 s.


Das ist alles! Mehr steckt da nicht hinter!

Aus Schubdauer mal Schub gibbet den Gesamtimpuls. Den skalierst Du auf eine Treibstoffmase von 1 kg hoch und und hast sofort den spezifischen Impuls in m/s und gleichzeitig auch die Düsenaustrittsgeschwindigkeit der Gase. Teilst Du dies durch g, kommst Du auf die ISP-Werte der Amis und kannst schööön vergleichen!

Viele Grüße,

Hendrik

Das habe selbst ich verstanden. Prima Henni. Forum in R(h)einkultur!

Hubahopp
Boris

Das war das erste mal, dass ich Physik Stoff (7. oder 8. Klasse...) "praktisch" angewendet habe! Danke!

Hendriks Beitrag könnt man doch eigentlich in das "Anfänger" Forum verschieben/kopieren oder?

Zitat:

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Original geschrieben von Tom Engelhardt
200 Euronen (selbst 300) sind da wirklich zivil, wenn Ihr mal vergleicht, was ein fertiger Prüfstand sonst kostet (225 $US für dieses Baby hier zum Beispiel - bestimmt nicht schlecht, aber wenn ich für das Geld was Besseres haben kann ).

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Besser ist gar kein Ausdruck! Ich hab die Seite zugegeben nur überflogen, meine aber, daß dieses angebotene Gerät nur der rohe Kraftaufnehmer ist ohne Elektronik. Zitat: plug in your data acquisition unit. Und als solche bieten sie ein Gerät an namens DAQ1 - Only $160.00. Die technischen Daten: 10 Bit Auflösung, 240 Messungen pro Sekunde.

Das wollen wir uns doch mal auf der Zunge zergehen lassen:

US-Gerät: 240 Messungen pro Sekunde, Winfrieds Elektronik: vierzigtausend!

Die US-Auflösung von 10 Bit bedeutet, daß der Meßbereich in 1024 Stücke aufgeteilt wird. Winfrieds 16 Bit bedeuten dagegen eine Auflösung in fünfundsechzigtausend Schritte. Nehmen wir an, der Meßbereich wäre 65 kg (mal als Waage betrachtet). Dann wäre beim US-Teil aus dem sonnigen Kalifornien jeder Wackler am AD-Wandler gleich eine Abweichung von 65 Gramm. Bei Winfried wäre es gerade mal 1 Gramm.

Jetzt muß ich mal in einer ruhigen Minute hochrechnen, wieviel Winfried wirklich für diesen Prüfstand verlangen sollte