Raketenmodelle - einfach genial
Da uns ja so ziemlich alles interessiert was sich in der Luft bewegt, werden auch Modellraketen gebaut und betrieben.
Für Anfänger ist es Sinnvoll sich ein fertiges "Starterset" zu besorgen.
Das "Pan Starterset" von Raketenmodellbau Klima kann ich sehr empfehlen!
Hier findest Du alles um mit dem Raketenmodellbau zu beginnen!
Hier ein perfekter Start mit Landung vom 22.11.2020
Modell: Pan von Raketenmodellbau Klima mit einer Länge von 495mm einem DM von 35mm und ca. 80g Gewicht
Motor: B4-4 von Raketenmodellbau Klima mit folgenden Daten: Gesamtimpuls ca. 5,0 Ns,
Schub ca. 4 N, Schubdauer ca. 1,2 s und einer Verzögerung von 4 s
In dieser Konfiguration flieg die Pan auf ca. 90m Höhe
Da mich Raketen immer mehr faszinieren, ist es Zeit ein eigenes Projekt zu starten!
Die Gravity refugee wird meine erste komplett selbst entwickelte Rakete.
Ausgestattet mit einer TVC (Schubvektorsteuerung)
und einem Flight Computer auf Arduino Basis, wo sogar die Platine für diesen von uns hergestellt wird.
Werde hier berichten sobald die ersten Tests erfolgreich waren.
Ein weiteres geniales Projekt entsteht...
...bald wird eine TVC (Schubvektorsteuerung) welche den Antrieb in 2 Achsen bewegen lässt getestet. Durch diese TVC ist es möglich, die Rakete langsamer und deshalb realistischer zu starten. Die TVC wird komplett im 3D-Druck hergestellt. X und Y Achsen werden mit Servos angesteuert. Die Stabilisierung erfolgt durch ein "Stabi" ähnlich wie bei Flächenmodellen. Jedoch hat dieser "Flight Computer" noch weitere Aufgaben, wie z.B die Speed und Höhe zu messen um den richtigen Zeitpunkt für die Öffnung des Bergesystems zu finden. Landen ohne Fallschirm ist auch ein Thema. Aber alles zu seiner Zeit! SpaceX hat ja auch ein paar Jahre dafür benötigt ;-)
Sobald es was neues gibt, werde ich hier berichten.
Hier die erste 3D Skizze meiner ROCKETRYCS TVC V1.0 (Schubvektorsteuerung)
für Modellraketen.
Zur Funktion: Der Aussenring (rosa) wird fix mit dem Körperrohr der Rakete verbunden.
Auf diesem Ring sitzt das Servo für die X-Achse, die wir hier am Innenring (gelb) gelagert am Aussenring sehen. Das Servo für die Y-Achse ist am Innenring verbaut. Dieses Servo
bewegt das Motorrohr (grau) welches am Innenring gelagert ist.
Klingt komisch, is aber so :-)
die fertig lackierten Flossen warten auf die Montage im Körperrohr. Hier ist es wichtig genau zu arbeiten!
Mit einer eigens dafür gebauten Vorrichtung ist eine rechtwinkelige Montage der Finnen kein Problem
und macht sogar richtig Spass!
Redy to fly! Die "Sagitta" eine 2-stufige Rakete von Raketenmodellbau Klima wartet auf den Countdown.
Raketengleiter "Twister" auch von Raketenmodellbau Klima.
Angetrieben mit einem Treibsatz ohne Ausstoßladung wird er auf Höhe gebracht um
anschließend im Gleitflugzurück zurück zu kommen.
Ausgestattet ist der Twister mit 2 Stk. 8g. Servos, einen 5 Kanal Multiplex Empfänger, 2S Lipo Akku mit 200mAh und
einem Spannungsregler auf 5V.
Von der Fa. KLIMA haben wir 2 Stück "Pan" 1 Stk. "Solar Flare" mit 4er Motorkonfiguration,
1 Stk. "Proxima" mit 6er Motorkonfiguration, 1 Stk. "Sagitta" und eine "Delphinus" im Einsatz.
"Sagitta" und "Delphinus" sind Zweistufige Raketen!
Alle dafür benötigten Raketenmotoren der Fa. Klima sind immer ausreichend lagernd!
Leider sind wir in der Flughöhe (max. 150m über Grund) sehr eingeschränkt und können das volle potenzial dieser Modelle nicht ausschöpfen. Zum Glück gibt es jedoch Veranstaltungen wo keine Höhenlimits bestehen.
Hier wird dann die "EXPERT-Series" mit 4, 6 und sogar bis 18 Motoren gestartet. Der sog. "Cluster" Antrieb wo mehrere Motoren eingesetzt werden
ist wirklich genial! Der Sound, die Rauchentwicklung sowie die über 1,5m hohe Rakete machen richtig Spaß.
Hier wird bis 500m Höhe geflogen. Durch eine Ausstoßladung welche sich im Raketenmotor befindet und je nach Verzögerung zwischen 2-7 Sekunden abhängig von Modell und Motor gezündet wird, kommt es zur Abtrennung der Raketenspitze oder Teilung in der Mitte der Rakete und der Bergefallschirm öffnet sich. Nach der Landung einfach einen neuen Raketenmotor einbauen, Fallschirm zusammenfalten, Elektrozünder oder Zündschnur in den Motor und der nächste Countdown kann beginnen.
Es gibt bereits tolle Programme wo man eine Rakete designen und testen kann. Der Schwerpunkt sowie der Druckpunkt sind das wichtigste für einen sicheren Flug.
Diese Programme helfen dabei diese wichtigen Faktoren zu berechnen.
*Open Roket* z.B. ist eine free Software und relativ einfach zu bedienen. Leider nur in Englischer Version verfügbar. Eine Vollversion welche einmalig € 79,- kostet und die entworfene Rakete sogar in 3D darstellen, die Flugbahn berechnen, Druck- u. Schwerpunkt genau berechnen kann und über eine aktuelle Motor-Datenbank verfügt bekommt man hier.
So sieht ein Raketenmodell mit SpaceCAD aus
Und nun ein wenig Theorie
Bauanleitung für Raketen
1. Allgemeines 1.1. Einwirkende Kräfte auf ein Raketenmodell Auf das durch die Luft fliegende Raketenmodell wirken verschiedene Kräfte ein – Abb.1.
Der vom Raketenmotor erzeugte Schub(kraft), die Strömung (Luftwiderstand des Raketenkörpers, der der über den Körper streichenden Luft entgegengebracht wird) und
die Schwerkraft der Erde wirken alle in der Längsrichtung (der langen Achse) des Modells und werden lineare Kräfte genannt. Das Modell ist jedoch auch Drehkräften ausgesetzt (Gieren, Nicken und
Rollen), die auf die Drehachse wirken. Der Schnittpunkt dieser Achsen wird Schwerpunkt genannt (CG engl.) bzw. SP (deutsch).
Der Schwerpunkt (Balancepunkt) läßt sich an einem fertigen Modell einfach durch balancieren ermitteln. Man nimmt dazu einen Faden mit einer Schlinge, durch die man
das Modell solange verschiebt, bis es in der Waage bleibt (Abb.2). Dieser Punkt sollte markiert werden. Man kann diesen Punkt auch finden, indem man
das Modell auf einer Kante (z.B. Lineal) solange verschiebt, bis es in der Waage ist (Abb.3).
An einem Raketenmodell gibt es einen zweiten, für die Flugstabilität wichtigen Punkt: den Druckpunkt (CP engl.) bzw. DP (deutsch). Dieser Punkt stellt die Summe aller auf das Modell einwirkenden Kräfte dar. Ein Raketenmodell soll möglichst gerade in der, von der Leitstange der Startrampe vorgegebenen Richtung fliegen. Dazu muß das Modell aerodynamisch stabil sein. Unter aerodynamischer Stabilität versteht man das Bestreben eines Flugkörpers, trotz äußerer Störungen, wie z.B. Windböen, seine vorgegebene Richtung beizubehalten. Solange die auf die Flossen einwirkende Kraft (Druck) groß genug ist, die die Rakete in Drehung versetzende Störkräfte aufzuheben, wird sie stabil fliegen. Da sich ein Körper immer nur um den
Schwerpunkt dreht, wird der Flugkörper umso stabiler fliegen, je weiter der Schwerpunkt zur Nase hin liegt und je weiter der Druckpunkt hinten liegt. Der Druckpunkt wird in vorwiegendem Maße von der Flossenfläche bestimmt. Wird der Schwerpunkt jedoch zu weit nach vorne verlagert, wird das Modell Überstabil; die Flugbahn wird dann von äußeren Kräften bestimmt, was ebenfalls nicht erwünscht ist. Der Druckpunkt läßt sich auf ähnliche Weise experimentell ermitteln, wie der Schwerpunkt. Dazu wird der Umriß des Modells einschließlich Flossen auf einen festen Karton übertragen und ausgeschnitten. Der Balancepunkt des ausgeschnittenen Umrisses ist der Druckpunkt! Wenn Sie jetzt den vom Modell ermittelten Schwerpunkt auf den Umriß übertragen, haben Sie die beiden wichtigsten Punkte für Ihre Stabilitätsprüfung. Damit die Rakete stabil fliegt, muß der Schwerpunkt mindestens eine Durchmesserbreite (größer, falls mehrere) vor dem Druckpunkt liegen. Damit hätte die Rakete eine Stabilität von einem Kaliber (Abb.4). Für Wettbewerbe wird diese „Kaliber“ Stabilität angestrebt. Bausätze haben im allgemeinen eine Stabilität von 2½ Kaliber, um das Modell auf jeden Fall stabil zu machen. Nachträgliche Änderungen von Schwer- und Druckpunkten lassen sich durch zusätzliches Gewicht am (im) Nasenkonus bzw. durch Vergrößerung der Flossen erreichen.
1.2. Regeln für den Eigenentwurf - Die Länge des Körpers sollte etwa 8 bis 10mal Durchmesser betragen - Die Flossen sollten nicht zu klein gewählt werden. Die Basis
der Flossen (Klebekante) sollte etwa doppeltem Körperdurchmesser entsprechen, die Vorderkante dem eineinhalbfachen und die Spitze dem einfachen. - Die Flossen sollten so weit wie möglich am Heck
der Rakete angebracht werden. Niemals vor dem Schwerpunkt! - Der Schwerpunkt sollte mindestens 1/8 der Körperlänge vor den Flossen liegen.
Bei Berücksichtigung dieser Punkte wird Ihr Selbstentwickeltes Modell „von Zuhause aus“ stabil fliegen. Vor dem ersten Start sollten Sie jedoch auch immer einen
dynamischen Stabilitätstest mit dem startbereiten Modell durchführen. Für diesen Test befestigen Sie an Ihrem Raketenmodell im Schwerpunkt eine etwa 2m lange Schnur (Abb.5 mit Tesafilm fixieren). Beginnen Sie jetzt, das Modell an verkürztem Band, mit der Nase in Flugrichtung über Ihrem Kopf zu schwingen und lassen dabei
langsam Schnur nach, bis es einen Kreis von ca. 4m beschreibt. Bleibt dabei die Nase in Flugrichtung, ist das Modell stabil. Dreht es sich jedoch während des Fluges, ist es instabil und muß neu
überdacht werden. Korrekturen lassen sich in diesem Fall am einfachsten durch zusätzliches Gewicht am/im Nasenkonus ausgleichen.
