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. Hier gibts alles! 

https://www.raketenmodellbau-klima.de

Von der Fa. KLIMA haben wir 2 Stück "Pan" im Einsatz. 

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!!! 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 2-5 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. 

 https://www.spacecad.de

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.