Zur Druckpunkt-Berechnung nach "Schatten-Methode":
Nach meiner Formelsammlung hat ein quer angeblasenes Rohr einen Cw von 0,7. Wie an anderer Stelle in diesem Thread richtig bemerkt wurde, liefert das "einfache" Schattenmodell einen Druckpunkt zu weit vorne, bewirkt also "überstabile" Raketen.
Wenn man beim Schattenmodell das Rohr nun mit nur 70% Breite (Cw 0,7) zeichnet - bekommt man dann nicht einen hochgenauen Druckpunkt?
Hat jemand eine Idee, wie man die Flossen wichten soll? Bei 4 Flossen habe ich Originalgröße angesetzt (Cw 1,0), bei 3 Flossen bin ich auf 85% der Spannweite gegangen, weil ja nur jeweils eine Flosse voll angeblasen werden kann.
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Bei meiner Aerotech "Warthog" ist der Cp übrigens so weit hinten angegeben, daß ich es fast nicht glauben kann. War da der Barryman (oder wie er hieß) am Werk?
Hat jemand eine Rakete mit einem GEMESSENEN Druckpunkt und kann das mit einem Schattenmodell wie oben angegeben verifizieren - oder mir die Konfiguration durchgeben, damit ich es selber ausprobieren kann?
Danke im voraus
Bertram

Ich weiß nich, aber Deine Cw-Wert-Überlegungen behagen mir noch nicht so... wobei das eigentlich Sinn macht, das Rohr ist rund und die Flossen flach... Leider kann ich Dir nicht weiterhelfen, noch ist das Abi nicht vorbei...
Wobei, wie Ihr wisst, sich der Druckpunkt mit dem Anstellwinkel verschiebt, und ein Anstellwinkel von 90° nicht der Realität entspricht.
Oliver

Zitat:

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Original erstellt von Bertram Radelow:
Hat jemand eine Idee, wie man die Flossen wichten soll? Bei 4 Flossen habe ich Originalgröße angesetzt (Cw 1,0), bei 3 Flossen bin ich auf 85% der Spannweite gegangen, weil ja nur jeweils eine Flosse voll angeblasen werden kann.

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So würde ich das auch rechnen. Bei 4 Flossen die komplette Spannweite (2 Flossen) und bei 3 Flossen eine komplette Flosse und die zweite Flosse mit 70,7% (1/Wurzel2) was zusammengerechnet für 2 Flossen ca. 85% ergeben.

Zitat:

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Hat jemand eine Rakete mit einem GEMESSENEN Druckpunkt und kann das mit einem Schattenmodell wie oben angegeben verifizieren - oder mir die Konfiguration durchgeben, damit ich es selber ausprobieren kann?

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Messen könnte man den Druckmittelpunkt näherungsweise dadurch, daß man das Modell drehbar aufhängt (muß verschiebar sein!) und seitlich anpläst. In dem Punkt bei dem sich das Modell nicht mehr wegdreht ist der Druckmittelpunkt. (Leider bin ich im CAD nicht besonders gut, sonst könnte ich eine Skizze anfertigen wie ich das ganze meine.)
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Viele Grüße
Erwin
www.raketenmodellbautechnik.de

Nee, so einfach ist das mit den Winkeln nicht.
Folgende Betrachtung: Bei drei Flossen sieht man eine Flosse komplett, diese wirkt also mit dem Faktor eins. Die beiden anderen Flossen liegen dann 30° unterhalb der Horizontalen, allerdings wirkt davon nur eine, weil die andere gar nicht zu sehen ist, und zwar mit sin 30° = 0,5. Wir haben bei dieser Betrachtung effektiv 1,5 Flossen. Wenn man nun jedoch von oben auf diese Anordnung schaut, hat eine Flosse keine Wirkung, zwei Flossen haben jedoch jeweils cos 30° = Wurzel(3)/2 beide zusammen also Wurzel(3) und damit etwas mehr als in der anderen Betrachtung. Diese beiden Werte dürften Maximum und Minimum der Flossenwirksamkeit in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel darstellen.
Auch bei vier Flossen erhält man nicht immer die selbe Wirksamkeit. Und zwar haben bei zwei vollen Flossen die anderen beiden keine Wirksamkeit, insgesamt also 2. Bei einem Betrachtungswinkel von 45°, also der kleinstmöglichen Flossenfläche, sieht man 2 mal sin 45° der Flossenfläche, insgesamt also nur Wurzel(2), und damit sogar weniger als das Minimum bei drei Flossen. Aus diesem Grunde werden vierflossige Raketen teilweise 45° zum (starken) Wind gestartet, damit ihre Stabilität bei dem hohen Anstellwinkel nicht zu starkes Weathercocking verursacht.
Anhand dieser winkelabhängigen Betrachtung kann man auch zwei Flossen so anordnen, dass bei jedem Winkel zumindest ein Teil der Flossenfläche wirkt und die Rakete somit immernoch stabil ist bzw. sein kann. Leider ist es dann keine Axt mehr (Gruß an Johannes), sondern viel mehr eine Harke.
Oliver

Oliver,
bei der Flossenbrechnung hast du natürlich recht. Ich hab diesmal nicht lange genug nachgedacht (nicht 45 Grad sondern 30 Grad bei 3 Flossen). Ich würde aber nach wie vor bei 4 Flossen mit 2 Flossen rechnen und bei 3 Flossen dann mit 1,5 Flossen.
Wie stellt sich eigentlich Barrowman zu diesem Problem?
Die Begründung für einen Startwinkel für 45 Grad gefällt mir aber nicht. Es kommt nicht darauf an ob die Rakete 3 oder 4 Flossen hat sondern eher darauf wie überstabil die Rakete ist und wie langsam das Modell abhebt. Wobei ich einem Winkel von 45 Grad (übrigens immer mit dem Wind starten!!!) doch für reichlich übertrieben halte.

Ich war auch blöd, immer von quer angeblasenen Flächen auszugehen... Gut, das haben wir geklärt.
Wie verschiebt sich der Druckpunkt, wenn man von vorne anbläst?
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by the way - ist nicht die ganze Betrachtung von der Seite mit 90° (wie im Schattenmodell) nicht Schrott? Sollte man nicht einmal von 1° ausgehen, also einen Schattenwurf von fast ganz vorne zeichnen?
Landen wir dann wieder doch bei der rohrlosen barrowman-Rakete?
Bertram

Du hast es erfasst. Anblasen von der Seite is Kappes. Nur der Theorie halber.
Deshalb kratzt sich Barrowman auch nich darum, er erwartet halt nur gleichmäßig verteilte 3 oder 4 oder 5 oder 6 Flossen. Und ja, bei Anstellwinkeln kleiner 15° sind wir bei Barrowman, was meinste warum die Formeln nur in dem Bereich gelten.
Oliver

Zitat:

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Original erstellt von Oliver Arend:
Deshalb kratzt sich Barrowman auch nich darum, er erwartet halt nur gleichmäßig verteilte 3 oder 4 oder 5 oder 6 Flossen. Und ja, bei Anstellwinkeln kleiner 15° sind wir bei Barrowman, was meinste warum die Formeln nur in dem Bereich gelten.

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Irgendwie komm ich da nicht mehr mit. Ihr führt mich in Versuchung, den Startwinkel und den Anstellwinkel durcheinanderzubringen. Die haben aber m.E. wenig miteinander zu tun.
Was Barrowman unter "Angle of Attack" meint (jedenfalls verstehe ich das so) ist ein plötzlicher Schwenk, mit dem die Rakete ihren bisherigen Bahnvektor verläßt. Damit hat sie gegenüber der bisherigen "Gegenströmung" einen Anstellwinkel, jenen halt. Und damit drückt die Luft in Gestalt dieser Gegenströmung auf die gesamte Rakete, die sich nach der Logik des Pfeiles wieder in die alte Richtung zurückbewegen soll.
Daß der für die Rechnung auf 15 Grad oder so beschränkt ist, liegt natürlich an den Grenzen des Algorithmus, ist aber auch so sinnvoll. Beispiel: eine schnelle Rakete, die sich blitzartig um viele Grad dreht, wird von den dabei auftretenden Kräften geschrottet.
Der Seitenwind funktioniert ganz anders, bilde ich mir ein. Das ist ein Kraftvektor, so wie Schub und Erdanziehung, und er bewegt in stetiger Anstrengung eine kontrollierte Drehung.
Übrigens: auch Barrowman gewichtet die Leitflächen gemäß ihrer Anzahl.

Also, der Startwinkel ist der Winkel des Startstabes zur Senkrechten über Grund. Der Anstellwinkel ist der Winkel zur Längsachse der Rakete, mit dem der Wind die Rakete anströmt. Anstellen passt bei Raketen nicht ganz, ist aber aus der Tragflächenaerodynamik übernommen und bedeutet da das gleiche (zur Längsachse der Tragfläche), deshalb.
Raketen haben normalerweise eine sichere Startgeschwindigkeit von mindestens 10 m/s. Diese hohe Geschwindigkeit, im Verhältnis zum Wind, resultiert in einem niedrigen Anstellwinkel. Bei 10 m/s und 2,7 m/s Wind ergeben sich diese 15° (nach Tangens), für eine marginal stabile Rakete nach Barrowman ist dies also der stärkste Wind, bei dem die Rakete noch stabil ist, bei stärkerem Wind würde die Rakete seitlicher angeblasen, der Druckpunkt bewegt sich nach vorne und die Rakete wird instabil. Überstabile Raketen können natürlich auch mit kleineren Geschwindigkeiten starten, allerdings ist bei diesen der starke Weathercocking-Effekt (wie ein Wetterhahn in den Wind drehen) unschön - besonders gut bei mehrstufigen Flügen der extrem überstabilen Estes Comanche zu beobachten.
Was Du bei "Was Barrowman unter 'Angle of Attack' " schreibst, ist zwar n bisschen komisch beschrieben, scheint aber zu stimmen, nach meinem Verständnis. Allerdings würde ich mit den 15° nicht übereinstimmen. Natürlich liegen hier die Grenzen der Formeln, da bei größeren Anstellwinkeln der Druckpunkt woanders liegt, allerdings sollte eine Rakete durchaus in der Lage sein, sich auch aus einem Winkel von 20° oder mehr selbst zu korrigieren. Denn: Die Korrektur ist keine ruckartige Bewegung, wie sie uns vorkommen mag, sondern vielmehr eine Oszillation. Durch die Trägheit der Rakete führt diese die Korrekturbewegung über die Idealfluglage (Anstellwinkel Null) hinaus aus, und muss dann wieder zurückkorrigieren. Bei marginal stabilen Raketen wie meinem Räucherkerzelmännchen ist dies auch vom Boden im Flug zu beobachten, denn hier sind die korrigierenden Kräfte sehr niedrig (auch bedingt durch Kegelform, Flossen fehlen), die Raketen "schwingt" also weit und langsam. Auch gut zu beobachten ist dies bei der Porthos der Gates Brothers, ein On-Board-Video gibt es bei http://www.gbrocketry.com unter Movie Theater. Für einen wirklich geraden Flug braucht man also null Seitenwind, sobald Seitenwind auftritt muss die Rakete sich selbst stabilisieren, es treten also Korrekturschwingungen auf. Dies kann man durch aktive Steuerungssysteme und überstabile Raketen natürlich reduzieren, aber nicht komplett eliminieren.
Schon klar, dass Barrowman nach Anzahl der Flossen geht. Weil bei 6 Flossen bei einem niedrigen Anstellwinkel viel mehr korrigierende Fläche zeigen als 3 Stück. Bei der Projektionsmethode, die für 90° Anstellwinkel selbstverständlich angebracht ist, sieht es jedoch schon ganz anders aus. Im Technical Report #33, der die Barrowman-Formeln behandelt, wenn auch nur oberflächlich (Formeln und deren Anwendung), wird auch angesprochen, dass besonders bei 6 Flächen die Luftströmungen interferieren können und die Effizienz dadurch verloren geht.
Möchte das jemand verlegen? ;-)
Oliver

Zitat:

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Original erstellt von Bertram Radelow:
by the way - ist nicht die ganze Betrachtung von der Seite mit 90° (wie im Schattenmodell) nicht Schrott?

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Ist halt einfacher zu rechnen und den Fehler den man macht ist positiv, d.h. tatsächlich ist das Modell eher stabiler.

Zitat:

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Sollte man nicht einmal von 1° ausgehen, also einen Schattenwurf von fast ganz vorne zeichnen?

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1° finde ich ein bischen wenig. Ich würde zumindes 10 oder 15° nehmen.

Zitat:

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Landen wir dann wieder doch bei der rohrlosen barrowman-Rakete?

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Puh. Bin ich im Moment überfragt. Wäre doch mal eine Interessante Aufgabe für eine Diplomarbeit oder dergleichen. Oder?