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Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : An alle Genies unter euch: Brainstorming...



Maistaucher
05.05.2006, 09:38
Hallo an alle Konstrukteure, Bastler und Tüftler,
hat zufällig irgend jemand noch eine genial einfache Idee, die ich bisher noch übersehen habe ?

Die Aufgabe:
http://www.explore-science.de/Schneckenrennen.htm

Das Ganze sollte mit Bastelkeller-üblichen und Spielzeug-mäßigen Teilen machbar sein.

Ich weiß, ich bin hier nicht ganz richtig, da es im Forum eigentlich um RC-Modellbau geht, aber vielleicht kann man mal darüber hinwegsehen.

Lasst euren Ideen freien Lauf,
viele Grüße,
Maistaucher

Springbaumhasser
05.05.2006, 10:05
Hallo Maisbastler,

verfeuere doch einige Maiskolben und beheize damit eine Dampfmaschine:cool:

Nee, nee, Spaß bei Seite: Spontan würde mir als Antrieb eine aufgezogene Feder (Uhrwerk) einfallen. Vielleicht eine Spieluhr ausschlachten. Möglich wäre wohl auch ein Gewicht, welchels über ein Seil und Getriebe die Räder antreibt.
Wie Du die Geschwindigkeitsregelung mit "Bastelkellerequipment" hinkriegen willst kann ich mir jedoch nicht so ohne weiteres vorstellen. Aber wir sind ja noch ganz am Anfang:)

Gruß Frank

plastikmann
05.05.2006, 10:12
Ein Stepper rmit bekanntem Untersetzungsverhältnis gepaart ?
Kannste auf ner Europlatine aufbauen und einfach ein Rähmchen mit Reifen dran dazu.

Maistaucher
05.05.2006, 15:14
Stepper...

nee, komplett Elektrik- und Elektronik-frei !

Maistaucher

plastikmann
05.05.2006, 15:48
Asche auf mein Haupt, den Satz habe ich vollkommen überlesen.

Ich würde vorschlagen das Gefährt mit Hilfe eines Gewichtes anzutreiben, das gegen eine einstellbare Bremse arbeitet. Zeit hat man ja genug, nur genau treffen muss man sie.
Bremse für möglichst konstante Geschwindigkeit und damit halbwegs abstimmbare Zeit. Zudem bietet sich die Möglichkeit die Fallhöhe des Gewichtes abzustimmen und an einem bestimmten Streckenpunkt zu bremsen.

FamZim
05.05.2006, 23:28
Hi

Als Antrieb kann auch ein Gummimotor aus Haushaltsgummis oder Einweckgummis gebaut werden.
Als Bremse zwei Gewichte die in einer Dose gedreht schleifen, wie bei einem Grammofon von früher. Oder die dämpfung einer CD Klappe die mit Fett gefüllt ist. In Uhren mit Schlagwerk sind auch schnell drehende Luftbremsen drin, die brauchen aber ein gutes Getriebe.

Gruß Aloys.

Spunki
06.05.2006, 02:45
... wär ein kräftiger "Turbinenantrieb", Platte auf vier Rädern, senkrecht stehende Turbinenwelle, oben Turbinenschaufeln aus Blech, darunter einen (oder mehrere) kräftige und regelbare "Fondue-Brenner", Abtrieb von der senkrechten Turbinenwelle auf eine der waagrechten Achsen mittels einem um 90° "gekreuzten" Riemen, natürlich dementsprechend "untersetzt" ... über die "Flammenhöhe" der Brenner müsste sich die Fahrgeschwindigkeit einstellen lassen (1m/15sek = 6,6cm/sek) ...

siehe Foto: http://dc2.uni-bielefeld.de/dc2/grundsch/versuche/images/w-pyrami.jpg


Grüße Spunki

haschenk
06.05.2006, 03:14
Hallo,

einen Gummimotor würde ich nicht verwenden, da seine Kraft erheblich schwankt (ausgenommen man denkt sich eine trickreiche Mimik zur Kompensation aus, wie in alten Feder-Uhrwerken). Auch ist sie nur ungenau reproduzierbar (z.B. Temperatureinfluß, Alterung).

Der Gewichtsantrieb ergibt eine gleichförmige, reproduzierbare Kraftabgabe. Den kann man dann als Zusatzfunktion auch noch so gestalten, daß nach Zurücklegen der geforderten Strecke das Gewicht eine Bremse auslöst.

Um die Zeitforderung gut zu erfüllen, wäre eine möglichst gleichförmige Geschwindigkeit wünschenswert. Die von Aloys schon erwähnte "Luftbremse" (bei den Uhrmachern heißt das "Windflügel") ergibt sehr gut reproduzierbare Ergebnisse. Vor vielen Jahren wurde sie deswegen z.B. in Telegraphenapparaten verwendet.

Das Flügelrädchen muß nicht unbedingt so klein sein wie damals in den Telegraphen oder in Uhr-Schlagwerken. Man kann es hier größer bauen, dann dreht es langsamer und man braucht keine so große Übersetzung ins Schnelle.
Mal in alte mechanische Uhren reinschauen (Flohmarkt u.ä.) könnte sich lohnen.


Gruß,
Helmut

plastikmann
06.05.2006, 10:20
p.s.: hatte ich im Rahmen eines Konstruktionswettbewerbes während dem Studium schon gemacht, funktioniert recht gut, man muss nur einmal sauber einstellen.

Maistaucher
06.05.2006, 10:46
Zwischendurch schon mal vielen Dank für euren Einsatz.
Gerne weiter so.

Viele Grüße,
Maistaucher

Christian Lucas
07.05.2006, 00:19
Hi,
schau mal nach alten Telefonen mit Wählscheibe auschau.Der Antrieb ist eine Feder und eine Fliehkraftbremse regelt die Drehzahl.Daraus kann man die Bauteile verwenden.
Oder bei Graupner gab es einen Termikzeitschalter für Freiflieger der sich für die kurze Zeit einstellen läst.
Es steht nichts von gleichmäsiger bewegung da.Es kann also auch gewartet werden und dann ganz schnell die 1 m abgefahren werden.

Experimentalhans
07.05.2006, 10:58
Der Ansatz mit dem Uhrwerk oder einer Spieluhr wäre auch meiner gewesen.
Die Zeit einzuhalten dürfte nicht zu schwierig sein, wenn es gelingt, die Rollreibung konstant zu halten. Man muß natürlich darauf setzen, daß der Untergrund, auf dem das Rennen stattfindet, hart und eben ist.

Dann kann man dem Uhrwerk die Hemmung wegnehmen und bei einer geeigneten Stufe (z.B. beim Stundenrad) die Räder anbringen.
Die Zeit für die Strecke muß durch Variation der Fahrzeugmasse eingestellt werden.
Allerdings muß der Apparat recht robust sein, weil er nach 1m eine bestimmt Geschwindigkeit draufhat und wahrscheinlich auch noch weiter beschleunigt. Irgendwo ist aber die Rennstrecke zuende :eek:


Das Schlagwerk eines Wandregulators würde sich auch eignen. Die Dinger dürfen ja auch nicht losrattern wie die Nähmaschine. Deshalb hat das Räderwerk über die eigentliche Schlagwelle hinaus noch ein oder zwei Übersetzungsstufen, auf deren letzter Welle ein sog. Windfang hockt. Manchmal sind die Dinger recht ausgeklügelt mit Flügeln, die sich bei höhrerer Drehtzahl per Fleihkraft spreizen. Damit nimmt der Luftwiderstand überproportional mit der Drehzahl zu. Das läuft recht gleichmäßig ab. Die Vorlaufstrecke von 10 cm sollte ausreichen, auf gleichmäßige Reisegeschwindigkeit zu kommen.


Die Dampfturbine ist auch nicht schlecht. Der Dampfkessel sollte ein Sicherheitsventil haben, das in der Lage ist, den Druck auf einen festen Wert zu limitieren. Der Brenner muß stark genug sein, zusätzlich zum Nutzdampf einen gewissen Überschuß konstant zu liefern (der nach oben! abgeblasen wird). Dann kann man wieder eine definierte Antriebskraft erzeugen (direkter Rückstoß oder per Turbine auf die Räder) und über die Masse die Beschleunigung einstellen. Nachteilig ist nur, daß für die Startvorbereitung schon Wasser und Brennstoff verbraucht werden bis stationäre Verhältnisse herrschen. Das verändert aber die Fahrzeugmasse und damit die eff. Beschleunigung.


Wenn Originalität eine Rolle spielt, dann könnte man auf die ultimative Zeittreue verzichten und eine Kugelschleuder als Antrieb nehemen. In einem großen (vorzugsweise waagerecht liegenden) Rad sind Kugellagerkugeln aufbewahrt, die an einer Stelle nach hinten entkommen können. Das Rad wird mit Federwerk auf Touren gebracht und das ganze Fuhrwerk wird vom Rückstoß vorwärtsbewegt.


Was genial einfaches ist die Wasserrakete. Ein Druckbehälter (PET-Flasche) wird zu 1/3 mit Wasser gefüllt, der restliche Raum wird mit Luft aufgepumpt.
Für die horizontale Fahrt muß natürlich ein Röhrchen bis ganz unten ins Wasser eintauchen.
Über die Düsengröße und den Luftdruck kann die Zeit recht genau erpröbelt werden.
Interessant ist der Auslöser für den Raketenmotor. Der sollte durch leichten Zug zur Seite z.B. per Zwirnsfaden betätigt werden können. Es muß also sowas wie eine Mausefalle eingebaut werden, die den Düsenverschluß öffnet (großer Kraftbedarf) aber auf kleine Auslösekräfte reagiert. Sonst wird der Starvorgang zum die Laufzeit bestimmenden Faktor.
Vielleicht tut es ein alter mechanischer Selbstauslöser für eine Kamera. Die Dinger gibt es ab und an noch auf Flohmärkten.
Oder man benutuzt Pyrotechnik zum auslösen. Der Verschluß wird von etwas gehalten, das mittels der Masse von vielen Streichholzköpfen festgekittet ist. Das Zeug läßt sich mit etwas Wasser zu einer Paste anrühren, die nach Trocknung steinhart ist und ganz normal als Streichholzkopf funktioniert.
Eine Spur aus der Masse dient als Verzögerungsstrecke. Gestartet wird per anzünden am entfernten Ende.
Beim Befüllen der Rakete ist natürlich darauf zu achten, daß die Pampe nicht naß wird, sonst gibt es einen Frühstart (Kitt wird weich) oder eine tagelange Startverzögerung (bis das Zeug wieder brennfähig ist).

Das sind so auf die Schnelle meine Ideen dazu.
Mir fällt bestimmt noch was ein.

hangfraese
07.05.2006, 11:08
fingerübung für uhrmachergesellen:-)

ich würde versuchen, das ganze mit einem uhrwerk zu realisieren:
einen alten wecker nehmen. durch die integrierte "unruhe" (dieses ding wirkt ja wie ein pendel) ist die drehzahl der zahnräder definiert.
nun irgendwo in diesem getriebe einen abtrieb einbauen, der auf die antriebschse wirkt.
drehzahl x 15 sekunden x umfang des rades = 1000 mm
damit das ganze exakt stoppt, würde ich eine lose im gehäuse liegende schnur auf die abtriebswelle aufwickeln, so dass sich die mechanik nach der gewünschten strecke blockiert.

gruss

christoph

ps. wenn du dich für kinetische maschinen interssierst: http://www.kugelbahn.ch

Experimentalhans
07.05.2006, 18:00
Das mit der Uhr und dem Direktantrieb ist eine spontan einleuchtende Idee.
Aber in der Praxis tritt folgende Komplikation auf:

In einem Uhrwerk gibt es nach dem Minutenrad (da sitzt der Sekundenzeiger drauf, ein Antreibsrad müßte hier einen Durchmesser von 1273,24 mm haben :eek: ) nur noch eine Welle. Die mit dem Ankerrad. Die dürfte sich in 15 sec ungefähr einmal um sich selbst drehen, vielleicht auch zweimal.
Auf diese Welle müssen nun die Antriebsräder bzw. das Antriebsrad gepflanzt werden, auf dem ein ordentlicher Anteil der Fahrzeugmasse ruht (weil sonst keine Kraftübertragung auf den Boden).
Ein Uhrwerk, das sich auch unter einer so massiven Störung noch bewegt, hat die Qualität einer großen Standuhr. Damit verbunden ist auch das Gewicht eines solchen Uhrwerkes. Das bemißt sich nach kg.
Ob das Uhrwerk dann noch läuft, ist zweifelhaft.
Es ist ja zu beachten, daß diese Welle sich nicht gleichförmig, sondern ruckartig intermittierend bewegt. So muß das ganze Fahrzeug vorwärtsrucken, mit all seiner Masse.

hangfraese
07.05.2006, 18:54
keinen wecker auseinander genommen. ev. müsste man ihn halt "frisieren", damit die zahnräder schneller drehen :-)
schau mal das krabbelding auf dem bild: bewegt sich in ca. 10 sek. 1.00 m weit.
die stop-funktion könnte man auch mit einer zahnstange machen, die nach einer bestimmten anzahl umdrehungen blockiert (schnur ist ev. zu elastisch und daher unpräzis.
wie die drehzahlregulierung beim krabbelding funktioniert habe ich noch nicht ganz begriffen - eine unruhe hat's jedenfalls nicht. aber so etwas wie 3 lose unterlagsscheiben, die auf einer achse rumrutschen. sind aber leider zu klein zum fotografieren.

schade sind wir (?) nicht mehr 15, wäre doch eine nette herausforderung

christoph

24390

haschenk
09.05.2006, 03:07
Hallo,

erstmal noch 2 Ideen zur Energiespeicherung:

a)
Schwungrad-Speicher
Das Schwungrad wird mit einem (am besten in der Nabe integrierten) E-Motorchen auf Drehzahl gebracht, so ab 10.000 Upm an aufwärts...

Vorteil: Hohe Energiedichte, "Hi Tech", dürfte die Jury beeindrucken

Nachteil: Große Untersetzung nötig (aber machbar), ungleichförmige Drehzahlabgabe. Letztere könnte man aber (auf niederer Drehzahlebene) durch ein "automatisches Getriebe" kompensieren. Z.B. Schnur auf kegeligen Walzen auf- bzw. abwickeln.

Schwungradspeicher wurden vor ca. 60-70 Jahren u.a. benützt als Starthilfe für Flugzeuge ("Seilschlepp"), oder zum Anlassen von Flugmotoren.

b)
Wasserrad
Oberschlächtige Wasserräder können (unerwartet) hohe Wirkungsgrade erreichen, ab 70% an aufwärts...
Auf dem Fahrzeug müsste man einen Wasserbehälter (0,5 bis.... Liter) möglichst hoch anordnen; Wasserrad mit großem Durchmesser, unten Auffangwanne. Durch besondere Ausbildung des Wasserbehälters kann man sehr gleichmäßigen Wasserabfluß erreichen.

Vorteil: Langsamläufer, nur wenig Untersetzung nötig, gut dimensionierbar, "Low Tech", dürfte die Jury auch beeindrucken...
Nachteil: Optimale Schaufelform ist wichtig, damit das Gefälle gut ausgenützt wird und die Wasserverluste gering bleiben. Alles muß spritzwasserfest sein...



Jetzt noch ein paar Abschätzungen zu Energie- und Leistungsbedarf, damit man etwas Vorstellung davon bekommt:

Angenommene Fahrzeugmasse 0,8 kg.
Rollreibungs-Beiwert 0,02

Dann ist die notwendige Vortriebskraft F = 0,8*9,81*0,02 = 0,16 N

Bei einer (aufgerundet) Geschwindigkeit von 7 cm/s wird die Antriebleistung P = 0,07*0,16 = 0,011 W = 11 mW.

Über 15 s ist die aufzuwendende Energie E = 0,011*15 = 0,17 Ws

Das ist natürlich ideal, und man muß noch Verluste durch Lagerreibung usw. berücksichtigen. Die o.g. Werte mal 2 oder vielleicht sogar mal 3 könnte hinkommen.

Anfahren:
Die notwendige Energie ist gering:
E = 1/2*m*v^2 = 0,5*0,8*0,07^2 = 0,002 Ws

Wenn man eine konstante Vortriebskraft von 0,16 N hat, dann wird die Beschleunigung 0,16 N /0,8 kg = 0,2 m/s^2

und die Zeit, um auf 7 cm/s zu kommen : 0,07/0,2 = 0,35 s.
Um das Anfahren braucht man sich also keine Sorgen zu machen.

Energiespeicher:
Annahme eines Fallgewichts; es soll 0,4 kg Masse haben (die Hälfte des Fahrzeuggewichts). Über eine Höhendifferenz von 15 cm kann es an Energie liefern: E = 0,4*9,81*0,15 = 0,59 Ws.
Das ist knapp das 3,5-fache des o.e. Ideal-Energiebedarfs, sollte also schon reichen.

Ansonsten wäre ratsam:
Fahrzeug selbst leicht bauen, große Räder, Lager reibungsarm (Kugellager), Getriebe einfach und verlustarm.


Grüße,
Helmut

Gast_9574
05.06.2006, 04:29
Hallo, hab nur mal kurz reingeschaut....

Wie waere es mit einer Kombination aus Feder und Oelueberlaueferbremse....montiert an einer Exzenter-Konstruktion?

Der Energiespeicher ist die Feder die ja nach 7ter Klasse Physik in 80% des Federweges einen konstanten Kraftverlauf erzeugt und der Regulator ist das Oel im Ueberlaufer als viskose Bremse, damit die Beschleunigung nicht Ueberhand nimmt... Das ganze sollte dann durch einfaches Verduennen sogar wunderbar zu "timen" sein um die 15sec einzuhalten ....


...nur so eine spontane Idee

Servus Buckeye

Lunovis
07.06.2006, 20:28
Bei gleichbleibenden Bedingungen (Untergrund, neigung) wird sich ein Konstrukt aus einer Feder, an welcher ein Faden befestigt ist welcher widerum um eine spindel am anfang eines Getriebes (z.B. Lego) gewickelt ist wohl am meisten bewähren. Wenn man als Feder ein Newotonmeter nimmt kann man die Kraft relativ genau einstellen mit welcher das Gefährt gezogen werden muss um das Ziel in der gewünschten Zeit zu erreichen.

Mit Hilfe des Energieerhaltungssatzes (D/2*x = m/2*v^2 + μR*m*g) und ein bisschen Austesten wird man auf die Zehntelssekunde genau eintreffen.

Elektroralf
20.06.2006, 08:30
In den Regeln steht nichts gegen einen Verbrenner oder?
Ich bin für die brutale Lösung.
Ein Gerät das die Räder mit großer Kraft gleichmäßig bewegt.
Das kann natürlich auch mit überdimensionierter Lageenergie oder Federkraft erzeugt werden.
Das Schwungrad finde ich dabei voll cool. Das könnte mit einer vorher genau definierten Drehzahl auf Schwung gebracht werden. Mit Löchern drinn hätte es auch noch den richtigen Sound. 30000 U/ min wäre gut
Bei genügend Kraft ist dann der Untergrund oder sonstiges völlig egal.
Es wird alles überrollt :D

Maistaucher
26.06.2006, 18:53
Vielen Dank noch mal an alle, die diesen Thread mit ihren Ideen gefüllt haben.
Da das Ganze weder eine Diplom- noch eine Doktor-Arbeit, sondern von einem Schüler "erfunden" werden sollte,
ist dabei ein Gefährt nach dem Prinzip der Wasser-Rakete herausgekommen.
Ein Fahrgestell aus Lego trug dabei eine Wasserflasche,
die mit einem Fahrrad-Ventil zum Druck-Aufbau und einer Austrittsöffnung versehen war.
Ein kleines Schleif-Gewicht hat das Bremsen übernommen.
Leider funktionierte die Sache mit der Zeit nur auf der Arbeitsplatte in der Küche.
Auf anderem Untergrund veränderten sich die Zeiten natürlich.

Viele Grüße,
Wassertaucher