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Flori

Anzündhilfe

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Beitrag 95047 , noch eine Facharbeit [Alter Beitrag06. Februar 2006 um 12:56]

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Also wenn alle ihre Facharbeit über Raketen schreiben dann muß ich das natürlich auch tun. angel Dafür habe ich auch schon eine weile hier im Forum gestöbert und mir ein paar Ideen geholt. Ich selbst habe noch nie eine Rakete zusammengebaut aber dafür gibt es ja immer ein erstes mal. Solche kleinen Raketen mit kleinen Feststoffantrieb habe ich aber schonmal steigen lassen. cool
Für meine Rakete habe ich mir folgendes überlegt. Sie sollte einen Microhybrid, D-Mag und einen elektronischen Höhenmesser haben, da diese Komponenten sich sehr gut für den theoretischen Teil einer Facharbeit anbieten. Ein paar Fragen habe ich aber auch noch.
Z.B. 1.) Wie baut man einen elektronischen Höhenmesser? Gibt es dafür eine Anleitung?
2.) Woher weiß ich das der MH für meine Rakete als Antrieb ausreichend ist?
3.) Reichen Teile aus dem Baumarkt für die Rakete? (Chassis)

Ich würde mich über ein paar Tips, Trick, Hinweise oder Ratschläge freuen.

Auf, auf und davon...
Oliver Arend

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Oliver Arend

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Beitrag 95051 [Alter Beitrag06. Februar 2006 um 13:39]

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1. Du nimmst einen Beschleunigungssensor oder einen Luftdrucksensor und wertest die Signale aus. Bei ersterem musst Du sogar integrieren. Das ganze ist nicht ganz einfach, wenn Du nicht grade sehr viel Ahnung von Elektronik hast. Und da wir schon fast Mitte Februar haben wirst Du wohl auch nur wenige Wochen für Deine Facharbeit haben, oder? Von daher bietet es sich an, einen Höhenmesser zu kaufen, der günstigste müsste der von Perfectflite sein. Ansonsten gibts aber auch noch welche von GWiz, den Altacc, den SALT (Linkliste müsste was hergeben)... vielleicht findet sich auch jemand in Deiner Nähe, der Dir seinen leihen kann.

2. Du findest die Kenndaten des MH heraus (Masse, Treibstoffmasse, Schub, Brenndauer). Der Startschub sollte rund fünfmal so groß sein wie das Gesamtgewicht der Rakete beim Start (also inkl. Treibsatz usw.). Des weiteren solltest Du aber auch eine Simulation des gesamten Fluges erstellen. Dafür gibt es sowohl Programme (wRASP, RockSim, SpaceCAD) als auch die Möglichkeit, so etwas in Näherung selbst zu machen (ist recht einfach, brauchst nur zwei oder drei Formeln kennen).

3. Das wird sehr schwer. Ich würde Dir empfehlen, die Teile bei einem Raketenhändler (Linkliste) zu bestellen. Da kannst Du sicher sein, dass die Teile leicht genug sind und zueinander passen. Die Flossen kannst Du natürlich aus Balsaholz vom Modellflughändler oder sehr dünnem Sperrholz (<= 2 mm) selbst machen. Teuer is das auch nicht.

Recherchier mal in die angegeben Richtungen und falls Du noch Fragen hast immer her damit.

Oliver
Kai.D

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Beitrag 95056 [Alter Beitrag06. Februar 2006 um 14:15]

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Sorry Flori, wenn ich hier n bisschen Quer schieße, aber die Formulierung von Oliver:

"die Möglichkeit, so etwas in Näherung selbst zu machen (ist recht einfach, brauchst nur zwei oder drei Formeln kennen)."

Hat mich ein BIsschen schockiert ^^
Kannst du das nochmal genau erklären, unter umständen auch in meinem Thread wenn das besser ist, oder über icq ?
Ich bin gerade ertieft in das Thema : Schiefer wurf mit Luftwiderstand, und ich verzweifel gerade son bisschen, wo das einfach ist kann ich nicht ganz verstehen big grin


mfg Kai
Robert Werner

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Robert Werner

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Beitrag 95058 [Alter Beitrag06. Februar 2006 um 14:30]

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Hi,

Zu 2) Also die Rakete sollte mit dem Motor nicht mehr als 250g wiegen,
denn der MH ist für sein Gewicht sehr Schub schwach (wiegt geladen ca. 100g).
Da ist es schwer noch einen Höhenmesser mitfliegen zu lassen.


Ciao
Robert
Reinhard

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Reinhard

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Beitrag 95060 [Alter Beitrag06. Februar 2006 um 15:54]

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Hi,

das geht wirklich ganz einfach. Man unterteilt dazu den Flug in diskrete Zeitschritte. Wenn man die klein genug macht, ist der Fehler durch die Quantisierung vernachlässigbar klein.

Dazu braucht man nur ein paar einfache Formeln:
h=v*t
v=a*t
a=(T-Fw)/m-9,81
Fw=1/2*rho*cw*A*v2

die ersten beiden Formeln werden differenziell betrachtet:
dh=v*dt
dv=a*dt

Am Anfang gilt t=0, v=0, h=0 und T=T(t=0):

danach erhöht man iterativ t um den Betrag dt (z.B. 0,01s) und es gilt:

{
t'=t+dt
h'=h+v*dt
v'=v+a*dt
a'=(T(t)-Fw(v))/m-9,81
}

t' ist dabei die Zeit im "aktuellen" Schritt, während t die Zeit im vorhergegangenen Schritt war. Analoges gilt für h, v, und a. T ist der Schub in Abhängigkeit von der Brenndauer, wie man ihn aus der Schubkurve bekommt. Fw ist die Luftwiderstandskraft die sich aus cw-Wert, Querschnittsfläche, Luftdichte und Geschwindigkeit ergibt. Die Luftdichte und den cw-Wert kann man hierbei als konstant betrachten (so lange man nicht mehrere km hoch fliegt oder in den transsonischen Bereich kommt).

Das Prinzip ist also wirklich einfach, wenn ich Geschwindigkeit, Schub, und Höhe der Rakete zu einem bestimmten Zeitpunkt kenne, kann ich daraus die Werte der Rakete berechnen, die sie einen Sekundenbruchteil später hat. Das wiederholt man so lange bis man am Ziel ist. Da man für den Zeitpunkt t=0 alle Daten der Rakete hat (sie steht ja auf der Rampe) kann man damit alle folgenden Werte bestimmen.

Ein paar Anmerkungen noch dazu:
Wie macht man das am einfachten? Entweder man wendet sich an die Programmiersprache seines Vertrauens, oder man nimmt einfach Excel. Eine Spalte für t,h,v und a. In der ersten Zeile steht überall 0. In der Zeile darunter stehen dann die aus der vorhergehenden Zeile berechneten Werte.
Das Verfahren in dieser Form hat einen kleinen Schönheitsfehler. Es berücksichtigt nicht, dass die Rakete so lange von der Rampe gehalten wird, bis der Motor mindestens so viel Schub aufgebaut hat, dass er das Gewicht der Rakete halten kann. In der Simulation fällt deshalb die Rakete in diesem Zeitraum ein klein wenig nach unten. Der Fehler ist nicht sehr groß, man kann aber für die erste Sekunde nur Werte von a>=0 zulassen und das Problem ist erledigt.
Die Simulation wird genauer, wenn man dt klein wählt. Wenn dt eine ganze Sekunde beträgt, ist es ganz offensichtlich dass dadurch viele Details verloren gehen. Man soll dt aber nicht unnötig klein machen. Wenn dt zu klein wird, entstehen bei der Berechnung Rundungsfehler und man braucht nur unnötig viel Rechenzeit. Man kann ganz einfach rausfinden wie klein dt für eine vernünftige Genauigkeit sein muss. Dazu macht man dt einfach Schritt für Schritt kleiner, bis sich am Endergebnis nichts Wesentliches mehr ändert. 10ms sind ein guter Ausgangswert.
Es gibt noch ausgefeiltere Methoden, um dieses Gleichungssystem besser zu simulieren (Verfahren höherer Ordnung wie z.B. Runge-Kutta), die machen das Beispiel aber nur unübersichtlicher.

Gruß
Reinhard

Die Macht des Wassers ist so gewaltig, daß selbst der stärkste Mann es nicht halten kann.
aus einem Kinderaufsatz
Oliver Arend

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Oliver Arend

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Beitrag 95067 [Alter Beitrag06. Februar 2006 um 17:33]

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Zumal wir m.E. den c_x, den Motorschub und den Windeinfluss viel weniger genau kennen als wir simulieren können. Einen Runge-Kutta braucht es da sowieso nicht, wenn man dt klein genug macht. Eine Genauigkeit von 1 m Flughöhe ist mehr als ausreichend.

Oliver

PS: Ich sachte doch es ist ganz einfach, es sei denn Du willst das analytisch lösen ;-)

Geändert von Oliver Arend am 06. Februar 2006 um 17:34

Flori

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Beitrag 95148 [Alter Beitrag07. Februar 2006 um 20:02]

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Vielen Dank für die Antworten. Ich habe mir schon mal die neue Version von SpaceCad installiert aber die ist leider gleich abgeschmiert. Ich hoffe jedoch das ich sie bald zum laufen bringen kann.
Meine Facharbeit muß ich Ende März abgeben, also habe ich noch 2 Monate Zeit. Den Höhenmesser kann ich auch weglassen wenn er die Rakete zu schwer macht. Ich habe mich auch schon einmal bei einem Webstore (http://www.cavemanrocketry.nl) umgesehen wegen der Einzelteile. Jedoch brauche ich noch eine Art Bauanleitung damit ich genau weiß was für Teile ich da bestellen muß. Kennt jemand dafür einen guten Link? Welchen Raketenhändler benutzt ihr so?

Auf, auf und davon...
Neil

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Neil

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Beitrag 95150 [Alter Beitrag07. Februar 2006 um 20:04]

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Hi,

ich empfehle dir einen kompletten Baukasten zu holen. Da sind alle Teile drin nud du findest auch eine Anleitung. In der Kürze macht das mehr Sinn als erstmal eine zu konstruieren und zu bauen.

Gruß

Neil

Die Erde ist eine Scheibe. Egal in welche Richtung sich die Menschheit bewegt, sie geht immer auf einen Abgrund zu.


martin H.

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Beitrag 95159 [Alter Beitrag07. Februar 2006 um 21:01]

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hier habe ich mal 3 gründe warum ein kit besser ist (für anfännger)

1. sind alle teile drinn dir su brauchst, ausser leim und so

2. viel günstiger

3. fliegt sicher, ev. noch startrampe dabei

drei vorteile sind doch schon was oder?


gruss Martin
Flori

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Beitrag 95161 [Alter Beitrag07. Februar 2006 um 22:13]

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Kann man den in diese Kits auch dann noch einen MH, D-Mag und vielleicht Höhenmesser einbauen?

Auf, auf und davon...
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