Hallo!

Ich habe mir einmal Gedanken darüber gemacht, wie man "große" Raketen(körper) mit wenig Material und dadurch sehr leicht realisieren kann. Der weitaus größte Teil des Körpers wird nicht genutzt und bleibt leer. Darüber hinaus bestehen Körper dieser Größe zum überwiegenden Teil aus - von Haus aus sehr stabilem - GFK oder CFK. Warum also nicht die "Einbauten" auf das Heck und den Kopfbereich beschränken. Und den übrigen Teil des Körpers unter Überdruck setzen?

Bis auf Druckschotts oben und unten werden keine zusätzlichen Teile benötigt. Dafür kann die Wandstärke evtl. geringer ausfallen und man kommt mit weniger, vielleicht garkeinen Spanten aus. Und dir zusätzliche Luft wiegt nur einige Gramm. Abhängig natürlich wie stark man das Teil "aufpumpt".

Der Druckverlust durch Diffusion und kleinste Lecks dürfte vernachlässigbar sein. Da der Druck ja nur kurze Zeit halten muss.

Ein großer Vorteil ist meines Erachtens nach, dass die Stabilität sich absolut gleichmäßig auf die gesamte Hülle verteilt. Das bekommt man mit Spanten o. ä. nicht hin.

Was meint Ihr dazu?

Gruß
Marcus

Klingt ganz ok, aber Zwischenfrage:

Fallschirmausstoß ?

Zitat:

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Original geschrieben von Marcus Dachsel
Ich habe mir einmal Gedanken darüber gemacht, wie man "große" Raketen(körper) mit wenig Material und dadurch sehr leicht realisieren kann. Der weitaus größte Teil des Körpers wird nicht genutzt und bleibt leer. Warum also nicht die "Einbauten" auf das Heck und den Kopfbereich beschränken. Und den übrigen Teil des Körpers unter Überdruck setzen?

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The Dude?

Gruss

Andi

Zitat:

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Dafür kann die Wandstärke evtl. geringer ausfallen und man kommt mit weniger, vielleicht garkeinen Spanten aus. Ein großer Vorteil ist, dass die Stabilität sich absolut gleichmäßig auf die gesamte Hülle verteilt

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Was sich verteilt ist der Druck aber nicht die Stabilität . Ich glaube du woltest sagen, dass ein zylindrischer Behälter mit leichtem Ueberdruck eine höhere Festigkeit hat als der selbe ohne Druck.

Dem möchte ich wiedersprechen. Der innere Druck bringt keine zusätzlich nutzbare Festigkeit. Einzig, wenn sich das Volumen bei einer Deformation verkleinern wird, wird der innere Druck progresiv entgegenwirken. Das ist der Prinzip der aufblasbaren Rakete.
Die eingeschlossene Luft ist komprimierbar. Man könnte also den Druch deutlich erhöhen. Aber wenn der Druck in die Grössenordnungen der auftretenden äusseren Kräfte kommt, wird die notwendige Wandstärke schon so dick sein müssen, dass der Druck keine Rolle mehr spielt. Der Körper der Rakete muss folgende Kräfte übertragen (in der Reihenfolge der Grössenordnungen):

1. Druckbelastung in der Längsachse
   Der innere Druck bringt hier wenig, weil nur die Stirnfläche des Zylinders zählt. Der Behälter wird sich wie ein Fass deformieren. Nur eine steife und harte Konstruktion bringt Abhilfe. Diese Kräfte sind um Faktoren grösser als alle anderen.
   
2. Knickbelastung
   Hier bringt es etwas, weil es eine Verkleinerung des Volumnes bedeutet. Allerdings müsste die Wand dünn und elastisch sein, was in Widerspruch zu 1) ist.
   
3. Druckbelastung in der Querachse
   Hier bringt es abhängig von dem Durchmesser etwas bis gar nichts. Grosser Durchmesser mehr als kleiner Durchmesser.
   
4. Torsionsbelastung
   Hier bringt überhaupt nichts. Allerdings sind diese Kräfte auch relativ klein. (Abgesehen von Raketen mit hohem Drall)
   

Die Wechselwirkung der Kräfte, Vibrationen, und Oscilationen kann man zuerst ausser Acht lassen.

Gruss /Jan

Hallo alle zusammen!

Zuerst einmal zu der Sache mit dem Fallschirm. Das Prinzip ist eh nur sinnvoll bei größeren Konstruktionen. Und hier bedient man sich ja in der Regel anderen Mechanismen als der Ausstoßladung. Diese kommt natürlich nicht in Frage.

Zitat:

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Was sich verteilt ist der Druck aber nicht die Stabilität . Ich glaube du woltest sagen, dass ein zylindrischer Behälter mit leichtem Ueberdruck eine höhere Festigkeit hat als der selbe ohne Druck.

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Da habe ich mich blöd ausgedrückt. Längsspanten bilden doch sozusagen "Stabilitätsschwerpunkte", gerade was die Längsachse angeht. Das ist nicht so, wenn die Kräfte gleichmäßig vom gesamten Körperrohr aufgenommen werden können. Auch nicht viel besser beschrieben, ich weiß.....

Zitat:

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Dem möchte ich wiedersprechen. Der innere Druck bringt keine zusätzlich nutzbare Festigkeit. Einzig, wenn sich das Volumen bei einer Deformation verkleinern wird, wird der innere Druck progresiv entgegenwirken.

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Aber genau DAS meine ich ja! Ein Körper unter Überdruck hat stets sein größtmögliches Volumen. Der Innendruck hält den Körper -praktisch automatisch- in der optimalen Form. Das heißt, JEDE Deformation bewirkt eine Volumenverkleinerung.

Zitat:

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Die eingeschlossene Luft ist komprimierbar. Man könnte also den Druch deutlich erhöhen. Aber wenn der Druck in die Grössenordnungen der auftretenden äusseren Kräfte kommt, wird die notwendige Wandstärke schon so dick sein müssen, dass der Druck keine Rolle mehr spielt.

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Und genau DAS ist der Knackpunkt. Ist das wirklich so? Wenn ja ist die Idee natürlich hinfällig. Aber das glaube ich nicht. Hallo......Physiker?.....Mathematiker?.....wo seid ihr, es wird Zeit, den Taschenrechner anzuwerfen.....;-)

Das Ganze muss natürlich immer im Zusammenspiel mit der mechanischen Konstruktion gesehen werden.

Gruß
Marcus

Dazu ein Beispiel aus der "echten" Raumfahrt.
Raketen wie früher die Saturn V oder die Ariane 4 konnten nur deshalb unbetankt aufrecht stehen, weil ihre Tanks mit Stickstoff unter Druck beaufschlagt waren. Ohne diesen Druck wären sie einfach zusammengesackt.

HTH.

Viele Grüße
Michael

Innerer Druck der Tanks bringt ein verbessertes Verhalten bei sehr dünnwandigen (Blech) Konstruktionen. Der Druck sorgt dafür, dass der Blechtank schön "rund" bleibt und damit in der Form in welcher er maximale Festigkeit hat.
Grundsätzlich lässt sich dieses Konzept durchaus auf Modellbau umsetzen, denke ich. Es dürfte aber nicht ganz einfach sein, die nötige Luftdichtheit zu erreichen, GFK ist nämlich in der Regel alles andere als Luftundurchlässig (Pinholes!)

Gruss

Jürg

Hi,

das Prinzip funktioniert. Man muss aber auch hier ein Optimum finden, wo Wandstärkenreduktion am größten ist. Bei höheren Drücken brauche ich ja auch eine größere Wandstärke.
Das ganze kann aber auch zu Problemen führen wenn wie gesagt die Rakete geknickt wird. Es gibt doch da diese Luftballonschlangen. Die kann man schlecht stauchen, aber dafür gut knicken.

Gruß

Neil

Zitat:

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Raketen wie früher die Saturn V oder die Ariane 4 konnten nur deshalb unbetankt aufrecht stehen, weil ihre Tanks mit Stickstoff unter Druck beaufschlagt waren. Ohne diesen Druck wären sie einfach zusammengesackt.

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...nur die Stirnfläche des Zylinders zählt... Bei einem Durchmesser von mehreren Metern ist die Stirnfläche entsprechend gross. Die damit erzielte Kraft geht schon bei einem kleinen Druck in den Tonnen-Bereich. Der Hält die Konstruktion aufrecht und entlastet die Aussenwand. Der Tank ist sicher so konstruiert ist, dass er sich seitlich nicht ausdehnen kann = radiale Verstärkung durch Spanten oder Schellen.

/Jan

Mann könnte mehrere Eigenschaften kombinieren. Z.b. eine dünne aber steife Wand aus CFK und ein aufgeblasenes mylar Ballon in der Kammer. Die radiale Ausdehnung kann man mit Bändern auf ein minimum beschränken. Das würde dann dem grossen Vorbild sehr nahe kommen.

Wie gesagt ist die Wirkung von dem Durchmesser abhängig. Zunehmende Höhe der Kammer bringt nur Probleme.

/Jan