Frage an alle Physik-Bewanderten:
Wir Alle wissen inzwischen, dass eine frei fliegende Rakete sich um ihren Schwerpunkt dreht, und eine stabile Fluglage durch den Windfahnen-Effekt per aerodynamischer Rückstellkraft erreicht wird, in dem deren Angriffspunkt (Druckpunkt, CP) in Flugrichtung hinter dem Schwerpunkt liegt.
Das gilt auch für Raketen an Stäben (Silvesterraketen), obwohl dort oft irrtümlich das Gewicht des Stabes als stabilisierender Faktor angesehen wird.
Tatsächlich trägt die Masse des Stabes AUCH zur Flugstabilität bei, in dem sie das Trägheitsmoment der Rakete um die Querachsen erhöht, aber das spielt eine untergeordnete Rolle, - oder evtl. doch nicht...?
Es gibt da nämlich einen Faktor, über dessen Einfluss ich mir unsicher bin:

Der Stab befindet sich während der gesamten Brennzeit im Abgasstrahl der Rakete, das dürfte klar sein.
Eine Rückstellkraft durch eine schräge Anströmung bei einer Drehung der Rakete um eine Querachse kann den Stab also kaum erreichen, denn die Anströmung durch das Triebwerk erfolgt ja immer parallel zu seiner Längsachse, womit ein stabilisierender Effekt ausbliebe...?

Oder, als alternativer Ansatz:
Die austretenden Gase erhalten vom Triebwerk zwar im dem Moment, wo sie die Düse verlassen, eine Richtung, sind dann jedoch von der weiteren Bewegung der Rakete unabhängig, d.h. eine beginnende Drehung um eine Querachse würde zu einer schrägen Anströmung der etwas früher ausgestoßenen Abgase am Stab, also zu einer Rückstellkraft führen. Dabei ist der Winkel zwar minimal, da die Strömungsgeschwindigkeit sehr hoch ist, andererseits ist die Rückstellkraft ja auch von der Anströmungsgeschwindigkeit abhängig, also entsprechend groß.

Es stehen hier also zwei Thesen zur Wahl:

1.Eine Stab-stabilisierte Silvesterrakete wird während der Brennzeit nicht durch den klassischen Windfahneneffekt stabilisiert, sondern kippt nur nicht durch die Kombination aus relativ großer Trägheit um die Querachsen, kurzer Brenndauer und hoher Anfangsbeschleunigung.

2.Eine Stab-stabilisierte Rakete erzeugt sich ihre stabilisierende Strömung entlang des Stabes selbst, würde also auch mit geringer Anfangsbeschleunigung stabil fliegen.

Oder stimmt beides nicht? Wo liegt dann jeweils der Fehler?

Gruß

Dino

2. ist m. E. richtig, allerdings brauchst Du aufgrund der geringen Fläche des Stabs deutlich höhere Geschwindigkeiten für eine vernünftige Stabilisierung.

Der Stab befindet sich außerdem kaum innerhalb des Abgasstrahls. Sobald der soweit aufgeweitet ist, dass er den Stab erreicht, dürfte er auch schon relativ langsam sein. Außerdem hat eine schräge Anströmung natürlich auch einen Einfluss auf den Strahl und damit ggf. indirekt auf den Stab.

Oliver

Ich glaube auch daß 2. stimmt. Stab-Raketen mit lange oder kurze Brenndauer können stabil sein. Mein Modell der Congreve Rakete fliegt stabil mit der kurzer Brenndauer eines Estes Treibsatzes; vor zwei Jahrhunderte flug die echte Rakete mit langer Brenndauer auch stabil.

Die Rakete muß wie andere Raketen genug schnell fliegen daß der Stab den CP beeinflussen kann. Deshalb braucht die Silvesterrakete eine Flasche, die echte Congreve eine Rampe, und mein Modell ein Rohr.

Congreve Rakete bei Völkerschlachtsdenkmal, Leipzig


Modell Congreve Rakete über Rote Jahne

These 2 entspricht auch meinen eigenen "Jugenderlebnissen", - damals flogen Raketen mit progressiver Schubkurve, also extrem geringer Startbeschleunigung, mit einem Stab fast immer, und mit Flossen nur selten stabil.
Die hatten zwar auch eine Startführung von ca. 1m, danach aber gerade erst Joggergeschwindigkeit...

Gruß

Dino

Zitat:

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Original geschrieben von adrian

... vor zwei Jahrhunderte flug die echte Rakete mit langer Brenndauer auch stabil.

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Das Flugverhalten und die abschreckende Wirkung dieser von Adrian beschriebenen historischen Congreve Raketen ist schon überwältigend
Kein Wunder, das damals 1813 bei der Völkerschlacht hier in Leipzig, die kleine britische Raketenbrigade mit gerade mal 200 Mann unter Kapitän Richard Bogue, fünf französische Bataillone zur Kapitulation
zwang!
Wer diese Stabraketen mal live in Aktion sehen möchte, dem kann ich nur die recht realistischen Gefechtsnachstellungen jedes Jahr im Oktober hier in Leipzig empfehlen. Es lohnt sich wirklich.
Dieser historische britische Raketenverein lässt es wirklich ordentlich krachen, mir ist immer
noch rätzelhaft wie sie heutzutage die Genehmigung erhalten haben ihre ca. 500g schweren Congreve Raketen horizontal über das Gefechtsfeld zu schießen....

Andreas

Geändert von Andreas B. am 12. Januar 2010 um 20:30

Diese Modellvarianten waren damals die gängingsten.
Unter anderem auch mit dabei eine Brandrakete, heutzutage vielleicht "Vorfeldbeleuchtungsrakete"
genannt, mit Fallschirm.
Unser "Hobby" ist also garnicht mehr so ganz neu.....

Andreas

Mein erste Congreve Modell habe ich auf der "32 Pounder" aus diesem Bild gegründet; dann habe ich die in Leipzig ausgestellte Rakete gesehen und ein besseres Modell gebaut.

Aber Raketenbau ist wirklich nicht so neu, weiter darüber kannst Du hier lesen. (Noch eine alte Stabrakete ist da zu sehen...)

Hier steht wieder eine Congreve bei Waltham Abbey wo sie im Vergangenheit herstellt wurde. Durchgeschnitten so daß man die Teile sehen kann.

Geändert von adrian am 13. Januar 2010 um 10:23

Hi,

interessant ist auch der Fallschirm für den "Leuchtkörper" in der einen Grafik. Die Idee wurde also schon vor den Flugzeugen umgesetzt.

Gruß

Neil