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Louis
Anmeldungsdatum: 19.02.2007 Beiträge: 765 Wohnort: Zeven
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Verfasst am: Di 01 Jun 2010, 15:57 Titel: Was muss eine Rampe aushalten? |
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Ich wollte mal versuchen eine neue Rampe in Inventor Stress Analysis zu simulieren.
Ich plane eine neue große Rampe die meine Saturn tragen kann, und evtl. das eine oder andere große Projekt was noch kommen mag.
Im Prinzip eine 4m langes 80x40 Profil, unten an einen 1x1m Rahmen aus 40x40mm Profil befestigt. Nach hinten hin abgestützt durch ein mit 2 Stahlkabel verspanntes Profil.
Das ganze wird mit 3 Erdanker an den Boden befestigt, die Bodenanker haben eine Ausreisskraft von ca. 3-4 KN, sollte also reichen, ergibt mindestens 9 KN Haltekraft, wohlgemerkt das Äquivalent zu ca. 800 Kg.
So wird das ganze kompakt und man kann es noch mitnehmen.
Die Frage ist jetzt, welche Kräfte wirken beim Start so einer Rakete.
Klar, bis zu 25 Kg hängen erst einmal daran. Das hält das problemlos aus.
Nur was passiert beim Start? Gibts da Anhaltswerte die man nehmen könnte?
Louis
_________________ Always keep the pointy side up!
TRA #11409 L3 TAP |
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Reinhard
Anmeldungsdatum: 18.04.2005 Beiträge: 346
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Verfasst am: Di 01 Jun 2010, 16:48 Titel: |
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Hi,
im theoretischen Extremfall trifft der gesamte Abgasstrahl auf die Rampe und wird um 180° gestreut. In diesem Fall wirkt die doppelte Schubkraft des Motors bzw. der Motoren auf die Rampe. Bei Peltonturbinen will man genau das erreichen, bei Startrampen eher nicht.
Etwas realistischer ist jedoch die Streuung um 90° was immer noch einer Kraft die 141% des Motorschubes in einem 45° Winkel von der Senkrechten entspricht (Anm: 141% entspricht einem Faktor Wurzel(2)).
Diese Abschätzungen setzen jetzt einen theoretischen "Wirkungsgrad" von 100% voraus. In der Praxis wird nur ein Teil des Abgasstrahls von der Rampe gestreut, und auch nicht einheitlich in die gleiche Richtung. Die Kräfte werden deshalb geringer sein.
Hier gibt es noch ein schönes Beispiel dafür was passieren kann wenn man Motoren wie den J1999N auf ungeeignete Rampen loslässt:
http://www.youtube.com/watch?v=8HuTKabj04o
http://www.alwaysreadyrocketry.com/j1999.jpg
Gruß
Reinhard
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Andreas Müller
Anmeldungsdatum: 28.02.2005 Beiträge: 2493 Wohnort: Altendorf
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Verfasst am: Di 01 Jun 2010, 17:04 Titel: Re: Was muss eine Rampe aushalten? |
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Louis hat folgendes geschrieben: | Das ganze wird mit 3 Erdanker an den Boden befestigt, die Bodenanker haben eine Ausreisskraft von ca. 3-4 KN, sollte also reichen, ergibt mindestens 9 KN Haltekraft, wohlgemerkt das Äquivalent zu ca. 800 Kg. |
Das scheint mir zu optimistisch. Du musst die Erdanker erst mal in den Boden kriegen. Das war eines der Probleme beim ALRS X!
Deine Beschreibung liefert uns kaum einen Anhaltspunkt über die Standfläche Deiner Konstruktion.
Ich glaube eher nicht, dass die Kräfte beim Start das Problem sind, sondern eher die Kräfte bis zum Start. Wenn die Rampe wirklich für grössere Dinge ist, dann muss man da eine Rakete mit 40kg dran hängen können, dazu noch eine Leiter anlehnen könnnen, und da muss sich dann ein 100kg Rocketeer (Designparameter, Ähnlichkeit mit real existierenden Rocketeers ist rein zufällig, ich will niemandem zu nahe treten, ganz zuletzt mir selbst ) drauf stellen können, ohne dass das zu fest wackelt. Dazu darf dann auch noch etwas Wind wehen. Bei einer grossen Rakete wie der Atlas-Centaur (die in diesem Fall länger als Deine Schiene wäre ), kommt da ein ganz beträchtlicher Hebelarm und eine anständige Querschnittfläche als Angriffsfläche für den Wind auf Dich zu.
Ausserdem muss die Rakete auch noch nach unten abgestützt werden können, was zum Beispiel bei der Atlas-Centaur nicht ganz trivial ist, sie muss auf dem Rail-Guide stehen, weil der Booster so leicht konstruiert ist, dass er das Gewicht der Rakete nicht tragen kann.
Diese ganze Konstruktion muss steif genug sein, dass das Zeug nicht schwankt, damit Du immer noch eine wohldefinierte Startrichtung hast.
Ach ja: wenn Du Dir schon Gedanken über die Konstruktion machst wäre es sicher zweckmässig, von Anfang an das Problem "Blast deflector" im Auge zu behalten. Die nachträglichen Lösungen sind nicht in allen Punkten befriedigend. Der Safety Code verlangt einen Blast deflector, der verhindert, dass die Flamme auf das Gras kommen kann. Wenn man nach dem Flugtag verbranntes Gras hat, heisst das, dass der Blast Deflector nicht Safety Code konform war (d.h. zum Beispiel, dass der Landschaden nicht versichert ist).
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alessio
Anmeldungsdatum: 05.09.2007 Beiträge: 1071 Wohnort: Carasso
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Verfasst am: Di 01 Jun 2010, 18:50 Titel: Re: Was muss eine Rampe aushalten? |
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Andreas Müller hat folgendes geschrieben: | da muss sich dann ein 100kg Rocketeer (Designparameter, Ähnlichkeit mit real existierenden Rocketeers ist rein zufällig, ich will niemandem zu nahe treten, ganz zuletzt mir selbst ) drauf stellen können, ohne dass das zu fest wackelt. |
30% reserve einkalkulieren
immer
ich wurde vorschlagen: auf die forums gehen, googlen, und schauen was die anderen machen
wie die andere rampe aufbauen..
dann die idee sammeln und etwas bauen!
_________________ alessio
MO13
TRA11158 |
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Juerg Site Admin
Anmeldungsdatum: 27.02.2005 Beiträge: 4545 Wohnort: Oberengstringen
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Verfasst am: Di 01 Jun 2010, 22:03 Titel: |
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Rechnel mal damit, dass auch die volle Schubkraft als Zug auftreten kann.
Ich habe am LDRS mal ne Rakete gesehen (N-Klasse), welche 56mm Schrauben der Railverschraubung einfach abgeschert und einen Teil des Rails mitgenommen hat.
Zweitens scheint mir 1*1 nicht genügend standfest, eine Rampe sollte inherent standfest sein. Die Anker helfen nur sie runterzuzurren.
Vergiss auch das Hebelgesetz nicht, wenn zum Beispiel mal ein Railguide fressen sollte.
Ich würde mindestens 2*2 nehmen, auch das ist bei 4m Höhenoch nicht massiv.
Gruss
Jürg
_________________ http://www.SpacetecRocketry.com |
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Louis
Anmeldungsdatum: 19.02.2007 Beiträge: 765 Wohnort: Zeven
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Verfasst am: Mi 02 Jun 2010, 12:21 Titel: |
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Ah, ich sehe schon, meine Idee war nix.
Der J1999 ist ja der Rampenkiller... Den wollte ich für ein neues Projekt vorsehen, nachdem ich den H999 schon 2x geflogen bin. Na mal schauen.
Gibts irgendwo ein Foto von der Rampe am X-Pad beim letzten ALRS?
(Nicht die Ariane-Rampe)
Es wird wohl nur mit 3/4-Bein gehen, 2m Ausleger verspannt und im Boden verankert, das Ariane-Pad zeigt da ja schön wie es geht, mit Spannern.
Muss ich wohl noch mal ans Reissbrett zurück.
Danke für die Hinweise,
Louis
_________________ Always keep the pointy side up!
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Louis
Anmeldungsdatum: 19.02.2007 Beiträge: 765 Wohnort: Zeven
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Verfasst am: Mi 02 Jun 2010, 15:49 Titel: |
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Gibts eigentlich irgendwo eine Quelle für diesen Kabelkanal den ihr als Rail verwendet?
Louis
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Marxi
Anmeldungsdatum: 15.04.2005 Beiträge: 200 Wohnort: Passau
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Verfasst am: Mi 02 Jun 2010, 22:32 Titel: |
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Hey Louis,
ich weiß nicht, in wie weit du schon auf ein Design 'eingeschossen' bist, hier noch eines, welches einen einfach realisierbaren, praktischen und dennoch stabilen Eindruck macht:
http://www.jcrocket.com/prorailbase.shtml
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Louis
Anmeldungsdatum: 19.02.2007 Beiträge: 765 Wohnort: Zeven
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Verfasst am: Do 03 Jun 2010, 8:24 Titel: |
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Hallo,
danke für den Link, ich bin da noch ganz offen Wichtig ist nur, dass es stabil ist und transportabel ist in meinem Auto, wobei lange Teile auch aufs Dach könnten.
Die Rampe ist aber so zu instabil, da kann man auch in vergrößerter Ausführung keine 25 Kg dran hängen. Die Railhalterung dürfte schwingen wie ein Kuhschwanz wenn man da 4m Rail dranhängt. Aber im Prinzip nicht schlecht, das könnte ein Kandidat werden, aber mit ein paar Änderungen.
Mit Inventor kann man ja in gewissen Grenzen Konstruktionen auf Last testen und sich die Deformation anschauen, oder gar ein Bruch des Materials.
Die Kraft einzuschätzen ist da wohl das Problem, was muss so eine Rampe aushalten.
Wenn man ein 80x40 Aluprofil nimmt und das auf 4 m Länge am Ende mit 500N belastet biegt es z.B. um ca. 200 mm durch, es dürfte also ordentlich schwingen.
Ein 80x40 mm Stahl-Vierkant aber nur um 127 mm, also etwas mehr als die Hälfte. Das überlastet dann aber wieder die Halterung am Fuss der Rampe, wenn man das nicht gerade aus 6mm Stahl macht, der Hebel ist da schon gewaltig. Leider lassen sich da keine ganzen Rampen simulieren, da meckert er immer, es wäre zu komplex.
Louis
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Andy
Anmeldungsdatum: 05.03.2005 Beiträge: 285 Wohnort: Russikon
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Verfasst am: Do 03 Jun 2010, 11:46 Titel: |
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Zitat: | Gibts irgendwo ein Foto von der Rampe am X-Pad beim letzten ALRS |
Die gibts, irgendwer (ich kannte ihn nicht) hat am ALRS einige Fotos von der noch leeren Rampe gemacht... wohl zum selben Zweck.
Am nächsten Flugtag (diesen Samstag, wenn das Wetter endlich mal mitmacht) wollten wir sowieso für eine Aufbauanleitung Fotos machen.
Gruss Andy
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Andreas Müller
Anmeldungsdatum: 28.02.2005 Beiträge: 2493 Wohnort: Altendorf
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Verfasst am: Do 03 Jun 2010, 11:52 Titel: |
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Andy hat folgendes geschrieben: | Die gibts, irgendwer (ich kannte ihn nicht) hat am ALRS einige Fotos von der noch leeren Rampe gemacht... wohl zum selben Zweck.
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vyger von der ACME (Tripoli Italien) hat alles fotographiert. Er war von Stefano, dem Präfekten der ACME, zu dieser "Spionage" beauftragt worden...
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alessio
Anmeldungsdatum: 05.09.2007 Beiträge: 1071 Wohnort: Carasso
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Verfasst am: Do 03 Jun 2010, 12:15 Titel: |
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Andy hat folgendes geschrieben: |
Am nächsten Flugtag (diesen Samstag, wenn das Wetter endlich mal mitmacht) wollten wir sowieso für eine Aufbauanleitung Fotos machen.
Gruss Andy |
_________________ alessio
MO13
TRA11158 |
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Louis
Anmeldungsdatum: 19.02.2007 Beiträge: 765 Wohnort: Zeven
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Verfasst am: Do 03 Jun 2010, 12:34 Titel: |
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Ich habe da jetzt mal ein wenig gerechnet und konstruiert, und heraus gekommen ist dies:
Mit 4 gelaserten 6mm-Stahplatten lässt sich schnell ein Kreuz zusammenstecken. Darin kommt ein 50x50 mm Stahl-Vierkantrohr, wird mit 4 10mm-Bolzen gehalten.
Ins Kreuz kommen 60x60 mm 4-Kantrohre, 1500 mm lang. Ans Ende dieser Stützen kann man noch ein U-Profil anklemmen, das verlängert den Ausleger auf ca. 230 cm. Insgesamt hat der Fuss dann also ca. 500 cm Länge! Das sollte Kippsicher sein
Diese Teile lassen sich sehr platzsparend zusammenlegen, insgesamt gibts
4 Rohre 60x60 1500 mm lang
1 Rohr 50x50 1000 mm lang
und 3-4 Profile 80x40 / 40x40
dazu 4 6mm-Stahlplatten und ein paar Gewindestange mit Spanner.
Das gibt ein Bündel von ca. 180x160 mm, 1500 mm lang, das passt in den Kofferraum.
Die Rail lässt sich umlegen und wird durch ein Scharnier oben und einen Bolzen unten gehalten.
Die Säule in der Mitte wird mit 3 Gewindestangen verspannt, evtl. lässt sich die Rail noch um 45° drehen, dann kann ich 4 Gewindestangen nehmen, dürfte machbar sein, dann müsste man das Scharnier nur verdreht anschweissen.
Siehe Bilder, was haltet ihr davon?
Beschreibung: |
Die Verlängerung mit U-Stahl, einklappbar und platzsparend zu verstauen. |
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4872 mal |
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Beschreibung: |
Haltebolzen für die Rail, nach dem zurückklappen müsste man diesen Bolzen einstecken um die Rail wieder fest zu machen. |
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4872 mal |
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Beschreibung: |
Das Scharnier an der Oberseite der 50x50 m mStahlsäule |
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4871 mal |
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Beschreibung: |
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Andy
Anmeldungsdatum: 05.03.2005 Beiträge: 285 Wohnort: Russikon
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Verfasst am: Do 03 Jun 2010, 13:15 Titel: |
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Was mir auffällt:
- wenn ich das richtig sehe sind die Bleche des Fusses zum Zusammenstecken auf die halbe Breite ausgeklinkt. Das Moment aus der gesamten horizontalen Last (wie Andreas schrieb: Leiter mit Rocketeer nicht vergessen) bei Belastung in einer der Fussrichtungen müsste somit von zwei vertikalen Stahlblechen mit 30x6mm aufgenommen werden! Mit einem normalen Baustahl mit 235N/mm2 Fliessspannung ist das max. Biegemoment bei 2 St. 6x30mm gerade mal 0.6kNm.
- weiter muss das Moment mit einem einzigen Schraubenpaar des Beines mit kleinem Abstand/Hebelarm aufgenommen werden. Das gibt entsprechend grosse Scherkräfte auf die Schrauben resp. einen grossen Lochleibungsdruck auf den Steg des Vierkants und des Stahlbleches des Fusses.
Beide Probleme kannst du umgehen, wenn du wie beim X-Pad 2 horizontale Stahlplatten nimmst und die Beine dazwischen schraubst.
Edit: hab überlesen dass du weitere Gewindestangen vorsiehst, nicht nur die eine im Bild. Ändert aber beim 4. Bein nichts an obigen Problemen.
Edit 2: wie willst/kannst du die Railneigung ändern?
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Louis
Anmeldungsdatum: 19.02.2007 Beiträge: 765 Wohnort: Zeven
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Verfasst am: Do 03 Jun 2010, 13:57 Titel: |
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Hallo Andy,
danke für die Bewertung, es sollen an allen vier Beinen M12 Gewindestangen mit Spannern angeschraubt werden, das dürfte die Situation verbessern.
Die Rail wird dann um 45° verdreht an die Säule befestigt. Bin gerade dabei das zu zeichnen, Inventor will nicht so wie ich, grmpf..
Neigung einstellen ist relativ leicht möglich, die untere Halterung der Säule könnte man variabel gestalten, ein Blech mit verschiedenen Lochpositionen zum befestigen, je nach gewünschtem Winkel den Bolzen dann in ein anderes Loch stecken.
Die Idee mit den beiden Platten wäre auch möglich, nur würden diese doch recht groß werden, ca. 60x60 cm sind da wohl notwendig. Das wird zu groß für meine Transportmöglichkeiten.
Louis
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