Wie errechnet man die benötigte Federkraft für ein gefedertes starres Rad am Segler?

Steffen

User
Hi,

Jetzt sollte man nur noch darüber nachdenken, ob 0,5m/s nicht etwas wenig ist. immerhin ist die Sinkgeschwindigkeit bei der Landung doch deutlich größer (denn die Gleitzahl ist dann sicher nicht mehr 20)

Unter 1 m/s würde ich bestimmt nicht gehen.

Ciao, Steffen
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach Yeti, bist ja doch ein alter Schneefuchs :)

Aber sehr schoen, dann kommt man ja doch mit ganz passablen Federn aus, auch die dann noetige Vorspannung macht einen wichtigen Beitrag.

Gruss, Wolfgang, der demnächst wie Gerhard lieber nochmal nachdenken sollte :)
 

bie

Vereinsmitglied
Yeti,

hast ja Recht ...

Es ist übrigens auch noch ein Gedanke aufgetaucht - hat mir jemand per E-Mail mitgeteilt -, an den ich noch gar nicht gedacht hatte:

Soll das Modell im statischen Zustand von der Feder/Dämpfungskraft so gehalten werden, dass das Rad maximal ausgefahren ist oder soll es so gehalten werden, dass es etwa auf der Hälfte des Weges eingefedert ist.

Mann, oh Mann, das ist eine Materie, die zu Diskussionen a la "Ruderdruck"-Thread zu führen scheint.

Dabei wollte ich doch nur ... :D

Nochmal an alle, die hier Berechnungen anstellen:

Ich lese alles genau durch, verstehe es im Überblick auch etwa, kann aber meistens im Detail nicht folgen (da ich auch zu wenig Zeit und Verständnis habe, um mich mit Stift und Papier hinzusetzen, um das nachzuvollziehen). Wie gesagt: Danke für die Bemühungen. :)
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach Andy,

mit Steffens Anmerkung zu meiner Abschaetzung wurd ich dann eine Feder mit etwa 50N-80N Vorspannung und bis zu 50N/cm Steifigkeit nehmen, sofern ich genug darueber nachgedacht habe :)

Viele Gruesse, Wolfgang
 
Seid ihr sicher, dass die Sinkgeschwindigkeit so groß oder noch größer ist? Schließlich ist der Aufsetzpunkt doch das Ende des Abfangbogens und die Sinkgeschwindigkeit geht gegen Null, im Idealfall. Deshalb scheinen mir 50cm/s eher zu passen als 100cm/s.
 

Space

User
Andy, so wie du landest würde ich für die 400N Feder pledieren :D

Nein ganz im Ernst, wenn ich unsanft Lande, so das es ordentlich poltert, so behaupte ich mal wirken da deutlich mehr Beschleunigungskräfte als 2g. +1g heisst, der Lunak wiegt statt 7,5kg => 14kg. Wenn du den Lunak nun auf den Boden stellst und nochmal 7,5 KG Akkus reinlädst, so ist das noch keine wirkliche Belastung für das Modell im Vergleich zu der Polterlandung. Die senkrechte Bewegung des Modells wird innerhalb weniger cm vom weichen Rad und dem Untergrund auf 0 abgebremst. Ob man nun mit 80cm/s oder mit 100cm/s sinkt ist nicht so wesentlich, wie es hier diskutiert wird. Zu bedenke ist einfach der kurze Weg, in dem dies geschieht. diesen versucht man eben mit einer Federung zu verlängern und damit die G Belastung zu senken.

Da der Weg sehr kurz ist, den die Feder bei deinem Konstrukt vollziehen darf ( etwa 3cm schätze ich), würde ich eine ~300N Feder beschaffen.
Alternativ; die Empfehlungen von Fema analysieren und den Anteil des Hebelarm der Fema Fahrwerke herrausrechnen.

Beispielzeichnung :p :
O------O------O
Drehpunkt--Rad--Feder

in diesem Beispiel (wenn das überhaupt einer ausser mir deuten kann) ist die erfoderliche Kraft der Feder halb so gross wie an deiner Konstruktion. Gleiche Abstande zwischen den Punkten vorausgesetzt. Also wenn Fema hier für einen 7kg Segler 100N empfielt, dann brauchst du 200N. Wenn die Punkte Feder/Rad vertauscht sind, verhält es sich genau umgekehrt.
Sollte dir später die Federung zu hart sein, kannst du mit dem oberen Aufhängepunkt der Feder spielen. Wenn du hier aus der Senkrechten rausgehst, erhälst du eine weicher Federung.

Thomas

[ 15. Oktober 2003, 23:35: Beitrag editiert von: Space ]
 

Yeti

User
Original erstellt von Holofernes:
Seid ihr sicher, dass die Sinkgeschwindigkeit so groß oder noch größer ist? Schließlich ist der Aufsetzpunkt doch das Ende des Abfangbogens und die Sinkgeschwindigkeit geht gegen Null, im Idealfall. Deshalb scheinen mir 50cm/s eher zu passen als 100cm/s.
Ihr könnt ja toll landen (im Idealfall) ;) Nur noch mal zum nachdenken: eine Sinkgeschwindigkeit von 1,5 m/s erreicht man bereits beim freien Fall aus nur 11,5 cm Höhe!

Gruß Yeti
 

jwl

User †
hab zwar noch nicht über ein fahrwerk nach gedacht
aber folgen dinge sind mir aufgefallen

wenn die feder lang genug ist reicht es wenn sie bei eingefahren zustand die modellmasse im gleichgewicht hält. eine feder kann nicht dämpfen sonst waere es keine feder. eine feder kann man vorspannen um andere federeigenschaften zu erziehlen. bei einem fahrwerk will man ja nicht nur federeigenschaft sondern eine dämpfung. hätten wir nur eine dämpfung könnten wir den landestoss in waerme umwandeln.hätten wir nur ein feder hopps das teil davon montag dienstag..... das einfachste ist ein gasdrückdämpfer wie schon beschreibeben in autoheckklappen hätten wir keine dämpfung würde bei öffnen des schlosses die zähne in der heckklappe stecken. der gasdrückdämpfer hat noch einen andern vorteil er ist progressiv mit zunehmen einfahren des zylinders wird der gegendruck höher bzw die federkraft höher. auf der gegenseite ist das gleiche spiel nur das da der konstrukeur ein kleines loch reingedacht hat das kann man wenn man will kleiner oder grösser machen. wenn jetzt ein schlag kommt muss durch das kleine loch die luft und weil diese loch sehr eng ist wird es ihr ganz heiss. wo kommt die hitze wohl her.
bei autos sind die dämpfer unsymetrisch dh. sie tauchen leichter aus als ein, dass das rad besser den unhebenheiten folgen kann. man braucht also für ein gefedert und gedämpftes rad eine progressive feder. den wenn sie zu hart waere würden kleine stösse an die zelle abgegeben und genau diese will man ja nicht. die g belastung hängt also davon ab welche geschwindikeit auf welchem weg gebremst wird. wenn wir keine dämpfung und federung haben ist g unendlich weil eine endliche masse in 0meter gebremst wird.

das ganze zusammenspiel von feder und dämpfung scheint recht kompliziert zu sein.

gruss jwl

ps: die dämpfung durch die flächen wurde nicht berücksichtig.
 

Hans Rupp

Vereinsmitglied
HAllo,

Schließlich ist der Aufsetzpunkt doch das Ende des Abfangbogens...
welcher Abfangbogen :D

..und die Sinkgeschwindigkeit geht gegen Null, im Idealfall. Deshalb scheinen mir 50cm/s eher zu passen als 100cm/s.
0,5m/s = Landung mit normaler Sinkgeschindigkeit = butterweich
1,0m/s = normal z.B. mit Einsatz von Störklappen
1,5m/s = "positive" Landung bei Leewirbel
2,0m/s = immer noch ne Landung, wozu baue ich stabil :D
>2,0m/s = nur noch ne Landung wenn alles heil bleibt :D :D

Hans
 

bie

Vereinsmitglied
Nach Harus Auflistung würde ich meine Landungen in der 1 m/sec. - 2 m/sec.-Klasse ansiedeln ... :D
 
...eine Sinkgeschwindigkeit von 1,5 m/s erreicht man bereits beim freien Fall aus nur 11,5 cm Höhe!
Welcher Aviatiker nähert sich schon dem Festland im freien Fall? (Wenn wir mal von Möllemann absehen) Pfui, ich weiß, das war nich schön... :D :D
 

Jan

Moderator
...an diesem Thread stört mich nur eins: Wie kann man eigentlich dieses einzig wirklich köstliche "Fernsehbier" Jever und dieses süßliche Bit in einem Atemzug - pardon - ähhh: Tippen nennen?? :confused:
 

nikolaus

User
Hi Jungs,

Mal was aus der PRAXIS beim Modell.

Finde ich sehr interessant Eure akademischen Betrachtungen! Die Realität hat gemeiner Weise immer noch eine weitere Überraschung in der Hinterhand :) , sprich, die Rahmenbedingungen sind häufig nicht ausreichend berücksichtigt (auch im Ruderkräfte-Thread war das schon so).

Hier fehlt mir der Aspekt Dämpfung des UNtergrundes oder vor allem UNEBENHEITEN der Piste. Nehmt die perfekte Landung mit butterweichem Aufsetzpunkt an. Und dann kommt plötzlich eine ziemlich unebebene Unebenheit :D vor den Bug. Jetzt wird das gesamte Modell allein über das Fahrwerk auf dem es rollt nach oben beschleunigt - nicht viel, sagen wir 5cm, aber der Impuls wirkt nur 1/50 Sekunde. Ich mag das nicht ausrechnen (steht ja alles schon oben :o ), aber die knackige Amplitude (Kraftspitze) ist der Grund für die (Über-) Dimensionierung der Dämpfer.

Alle meine Segler (Masstab 1/3) sind nach der Formel Dämpferkraft = 4 x Modellgewicht ausgelegt, also mindestens 400N Dämpfer bei 1:1 Hebelverhältnissen. Ich muß sagen, das ist auf einer Wiese mit Maulwurfshinterlassenschaften (Unebenheiten, Vertiefungen im Grund) das Minimum! Meine ASH26 schlägt da auch bei einer sanften Landung unter Umständen hörbar durch.

Wer nur auf Asphalt oder Golfplätzen landet, kann sich bei garantiert sanftem Touchdown sicherlich eine weichere Dämpfung leisten. Wenn ich butterweich auf dem Golfrasen lande, brauche ich ja eigentlich auch gar keine Dämpfung, gell? Aber mit obiger Faustformel bin ich bisher immer sehr gut gefahren.

Gruß,
Nikolaus
 

Yeti

User
Original erstellt von nikolaus:
Hi Jungs,

Mal was aus der PRAXIS beim Modell.

Finde ich sehr interessant Eure akademischen Betrachtungen! ...

...Alle meine Segler (Masstab 1/3) sind nach der Formel Dämpferkraft = 4 x Modellgewicht ausgelegt, also mindestens 400N Dämpfer bei 1:1 Hebelverhältnissen.
Hallo PRAKTIKER!

Schon interessant, dass man trotz einer völlig theoretischen Herangehensweise auf ähnliche Werte kommt (4 * 7,5 kg -> 300 N Federkraft) :p

Yeti
 

bie

Vereinsmitglied
Hi,

lese alles mit unvermindertem Interesse durch, auch wenn ich mich nicht immer gleich mit unmaßgeblichen Äußerungen zu Wort melde. :D

Die Ausführungen von Nikolaus haben da einen interessanten Aspekt neu in die Diskussion eingeführt bzw. ihn noch mal deutlich herausgestellt: Was soll der Dämpfer eigentlich bewirken - darüber bin ich mir im Verlaufe dieses Threads ja auch immer weniger klar gewesen und weiß es eigentlich auch immer noch nicht so ganz genau.

Ich versuchs mal so: Nehmen wir an, ich lande ordentlich - das wäre die 1 m/s-Klasse, wie sie Hans eingeführt hat. Dann soll der Flieger nicht anfangen zu hüpfen, sondern quasi am Boden kleben, was dadurch erreicht wird, dass der Dämpfer eventuelle Bodenunebenheiten aufnimmt.

Aus Nikolaus’ Worten und Yetis Ausführungen scheint ein 300-N-Dämpfer (ich habe aus Konstruktionsgründen ja das 1:1-Hebelverhältnis) angebracht. Deren theoretische Ausführungen und praktische Erfahrungen lassen darauf schließen.

Jetzt überlege ich natürlich: Kann ich nicht eigentlich weicher landen :rolleyes: und versuche es erst mal mit 200 N!?!

Was würde/könnte passieren? :confused:

Der Segler wurde jetzt übrigens bereits mit starr montiertem Rad geflogen und gelandet - beim ersten Mal übrigens von Montag bis Freitag . Das lag (dies zu meiner Entlastung) aber auch daran, dass ich es erst einmal ohne Bremsklappen- bzw. Butterfly-Unterstützung probiert habe und dies zu einem (zu) schnellen Anflug mit langem Ausrollweg führte.
 
So, ich lese ja schon ein Weile mit jetzt. Ähm ich würde diese ganze Diskussion erweitern wollen. Ich denke das der Landestoß sowieso nur abschätzbar ist. Zusätzlich sind Unebenheiten im Boden, Grasbüschel und so weiter, zu beachten. Die Kraft komplett durch eine Feder zu leiten führt ja wohl direkt zur starren Lagerung.
Man muss die Dämpferkraft mit einbeziehen. Wie alle ständig feststellen ist die Landung nicht statisch. Also müssen wir dynamisch rechnen.

Es gilt eine Differentialgleichung zu lösen.
d²x(t)/dt²*m+dx(t)/dt*b+x(t)*c=I(t)

Ich habe mal angefangen mich mit verschiedenen Fremderregungen eines Ein-Massensystems, wie oben mathematisch beschrieben, auseinanderzusetzen. Ich bin aber drüber abgebrochen und habe es nicht weiterverfolgt. Wenn mal jemand Zeit hat, ein kleines Programmchen der unterschiedlichen Ansätze für Wegerregung, Kraftsprung und so weiter zu programmieren kann man mit geschickten Eingangswerten sicher was brauchbares raussuchen. Zusätzlich erhält man ein wenig Einblick in die Mechanik eines solchen Systems.
Ich könnte mir vorstellen, das eine sinusförmige Wegerregung ganz gut eine Rasenpiste abbilden kann. Numerisch könnte man sogar eine beliebiges Rauschen mal Progammieren. Wenns dann mit der Landung klappt.... wäre mal einen Aufwand wert denke ich.

Werde mich bei Gelegenheit selbst drum kümmern.

vanKoch
 

Gast_2222

User gesperrt
Tach zusammen,

zunaechst freu ich mich mit Yeti, dass die Rechnungen, die eigentlich alle nur Abschaetzungen der Groessenordnung sind und nichts anderes sein sollten, vom Praktiker mit dem grossen Schlitten :) bestaetigt wurden.

Ich fuerchte jedoch, einige Schwierigkeiten bestehen in der Terminologie. Federn und daempfen sind 2 verschiedene Dinge:

Die Federkraft ist eine Kraft, die einer Auslenkung aus einer Gleichgewichtslage (zB Vorspannung gleich Gewicht) entgegen wirkt und oft proportional zur Auslenkung ist.

Die Dämpfung ist eine reine Widerstandskraft gegen die aktuelle Auslenkungsgeschwindigkeit. Daempfer werden meist so gebaut, dass sie dem Einfedern wenig, dem Ausfedern viel Widerstand entgegenbringen.

Beides zusammen ist dann der Stossdämpfer.

Die hier gemachten Abschätzungen beziehen sich (soweit verfolgt) nur auf die Federkraft. Die Daempfung bewirkt, dass der Flieger nicht anfaengt zu hüpfen. Bei voller Einfederung sollte der Stossdämpfer so in vielleicht 2 sec wieder ausfedern.

Viele Grüße, Wolfgang, fragend ob Bie was zusammengestellt bekommt, bevor die Sonne wieder lacht :)
 

bie

Vereinsmitglied
Hallo Wolfgang (und alle anderen),

ich lese hier staunend mit, wenn es um die wissenschaftlich-theoretische Annäherung an das Problem geht. Wow! :eek:

Da sieht man, wieviel Know-how hier bei RC-N versammelt ist und wie ausgeprägt die Hilfsbereitschaft ist. Danke dafür!!! :)

Was die praktische Anwendbarkeit angeht, da wurden ja auch schon viel versprechende Tipps gegeben. :)

Insofern bin ich sicher, dass die bzw. eine Lösung realisiert ist, bevor die Sonne wieder scheint ... :) :) :) - und sie wird in etwa so aussehen:

Einbau eines Gasdruckdämpfers mit 200 oder 300 N

Wie das dann funktioniert hat, werde ich natürlich nach erster Erprobung posten.
 
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