Raketen Suche physikalische Daten zu Silvesterraketen

Dieses Thema im Forum "Effekte, Feuerwerkskörper, Technik, Hilfsmittel" wurde erstellt von Pi(3,14159), 3. Dezember 2011.

Schlagworte:
  1. #1 Pi(3,14159), 3. Dezember 2011
    Hallo liebe Fuerwerker,

    ich bin Physik-Lehrkraft und unterrichte im Moment u. A. 2 10. Klassen eines humanistischen Gymnasiums, d. h. ihr Interesse an Physik, gerade auch An Rumfahrt etc. ist naturgemäß relativ gering.

    Dennoch muss ich mit ihnen ein paar Raketnen-Aufgaben rechnen.

    Ich denke, Silvesterraketen dürften für sie viel interessanter sein, außerdem passt das ja auch ganz gut zur Jahreszeit.

    Ich benötige dafür aber einige physikalische/technische Daten, nach denen ich bislang vergeblich gesucht habe:

    Anfangsmasse einer Rakete
    Schubkraft
    Masseverlust pro Sekunde
    "Leermasse" nach abbrennen des Treibsatzes
    zur Kontrolle: erreichte Maximalhöhe.

    Solltet Ihr einzellne Daten haben, kann ich daruas ggf. auch fehlende Daten berechnen.

    Vielen Dank einstweilen!

    gez. Pi
     
  2. #2 just4fun, 3. Dezember 2011
    Hi,

    schön, dass du versuchst deinen Schülern die Physik anschaulich näher zu bringen. Unsere Physiklehrerin hat das damals auch immer gemacht - es hat viel mehr gebracht als das Bücherwissen auswendig zu lernen :)

    Also bei ein paar Angaben kann ich dir weiterhelfen. Ich versuchs mal am Beispiel einer Zink-Rakete mit Quodlibet-Hülse, die ist relativ klein (und leicht) - hat aber trotzdem die maximale Satzmenge.

    Also die Satzmenge (Treiber + Effektfüllung) sind zusammen max. 20g, wobei etwa 10g auf den Treiber entfallen. Mehr ist im Moment in Deutschland in Kategorie II auch nicht zulässig. Leitstab + Papphülse würde ich zusammen auf etwa 30-40g schätzen (leider hab ich keine grammgenaue Waage), bei größeren Raketen (die Satzmenge bleibt aber gleich) wirds wohl etwas mehr sein.

    Der Aufstieg dürfte zwischen 3-4sek dauern, siehe dieses Video: http://www.youtube.com/watch?v=N44FRvzQwp4 Ob der Masseverlust pro Sekunde linear abläuft kann ich dir nicht sagen, ich würds aber vermuten. Wären also ca. 2,5g pro Sekunde. Die Maximalhöhe würde ich bei etwa 70m schätzen, bei Raketen mit größeren Hülsen niedriger.

    Es gab auch von Galileo mal so nen Beitrag, wo die versucht haben mit einigen hundert Raketen ein Auto oder sowas anzuschieben, ich find aber grad den Link nicht. Da haben die bestimmt was zur Schubkraft einer Rakete gesagt. Wenn ichs richtig in Erinnerung hab sollte die so zwischen 2 - 4N betragen.
     
  3. #3 powerfluse, 4. Dezember 2011
    Die Infos von just4fun sind schon mal ganz gut, aber mit Zahlen und Fakten kennt sich hier ein User meist sehr gut aus, da er selbst Physiker ist: Vesuvio.
    Am besten schreibst du Ihn mal per PN an, er ist auch immer sehr hilfsbereit!
     
  4. #4 mondfeuer, 4. Dezember 2011
    Ich rege zusätzlich an, sich auf Modellraketentreiber zu konzentrieren, deren Daten per Datenblatt einzusehen sind, in diesem Bereich gibt es auch reichlich Literatur (und Websites) mit weiterführenden Angaben. Genaue Daten über Schub, Start- und Endgewicht von Treibern von Silvesterraketen sind allenfalls schätzbar, werden aber in der Regel von den Herstellern nicht veröffentlicht.

    Zur Orientierung hier ein Link zu einem Onlineshop mit typischen Modellraketentreibern der Firma Weco: http://www.rocket-onlineshop.de/index.php?cat=c337_Weco-Motoren.html .
     
  5. #5 sureshot, 4. Dezember 2011
    Modellraketen eignen sich auch deshalb besser, weil man mit diesen auch unterm Jahr auf einem geeigneten Gelände anschauliche Versuche durchführen kann. Man muss sich aber vorher informieren, ob dies dort zulässig ist. In Einflugschneisen von Flughäfen ist dies z. B. streng untersagt.
     
  6. #6 Thaddäus, 4. Dezember 2011
    Ein Lehrer der versucht den Schülern mit dem "echten" Leben etwas beizubringen finde ich sehr lobenswert, da leider nicht selbstverständlich.
    Eine Frage meinerseits; wie sieht es denn mit der Abbrandgeschwindigkeitsverlauf / Schubverlauf einnes Treibers mit Seele im gegensatz zu einem Endbrenner aus? Sollte ja theoretisch schneller / höher werden, aber wie wirkt sich das auf die Geschwindigkeit der Rakete in der Realität aus, außer eines höheren Anfangschubs, wenn man bedenkt dass die in Kat.2 erlaubten 10g ja dann noch schneller verbrannt sind und der höhere Schub im Verlauf der Brennzeit kürzer einwirkt?
     
  7. #7 Pi(3,14159), 4. Dezember 2011
    Hallo, zunächst Danke an Euch alle für Euere Hinweise und Tipps.

    Zu den modell-Raketen: Natürlich ist die Verfügbarkeit der Daten hier natürlich bestechend, aber für meine Schüler haben die - anders als für Euch Feuerwerkfans - einfach keinen Alltagbezug. Aber es wäre natürlich denkbar, hier ein bischen zu be******en und einfach mal anzunehmen, eine Feuerwerksrakete von Weco hätte einen solchen Raketenmotor verbaut.

    Bzgl. eines Teibers mit Seele oder eines Endbrenners:

    Bei einem Treiber mit Endbrenner ist davon auszugehen, dass es sich beim Raketenaufstieg um eine Beschleunigung mit konstanter Kraft handelt. Grundsätzlich gilt für den Raketenantrieb ja das Funktionsprinzip der Impulserhaltung, d. h. der Impuls der Rakete ist gleich dem Impuls des ausströmenden Verbrennungsproduktes.
    Insbesondere ist die beschläunigende Kraft F gleich der zeitlichen Änderung des Impulses der Rakete bzw. dadurch gleich der zeitlichen Änderung der Raketenmasse mal der Ausstoßgeschwindigkeit, d. h.

    F= dm(t)/dt*va wenn va gleich der Ausströmgeschwindigkeit (Nebenfrage: Euer Forum kann nicht zufällig Tex, oder?)

    Das zeigt schon, dass insbesondere, dass die beschleunigende Kraft bei unterschiedlichen Auströmgeschwindigkeiten bzw. Masseänderungen nicht gleich ist.

    Zu Berücksichtigen ist noch, dass sich die Raketenmasse ja verringert. Dadurch ergibt sich insbesondere auch eine nicht konstante Beschleunigung (im Gegensatz z. B. zu einer herunterfallenden, ausgebrannten Rakete, die etwa eine Beschleunigung von 9,81 m/s² erfährt), insb. wird bei konstanter Ausströmgeschwindigkeit und Masseänderung, heißt konstanter beschleunigender Kraft die Beschleunigung a(t)=m(t)/F anfangs geringer sein und gegen Ende stärker.

    So gesehen könnte eine Rakete mit Seelenantrieb eher eine konstante Beschleunigung erfahren, da hier die Beschleunigung zu dem Zeitpunkt groß ist, wenn die Maße groß ist bzw., mit sinkender Masse auch die Schubkraft sinkt.

    Letztenendes zeigt sich aber, dass das Problem beim Einsatz eines Seelenbrenners und insbesondere noch sich zeitlich ändernder Kraft für den Unterricht zu kompliziert wäre (sodass ich auch hier wieder be******en würde und einfach mal von einem Endbrenner bzw. konstanter Schubkraft ausgehen würde).

    Nochmal zurück zu den von Weco verkauften Rakentenmotoren: Weiß zufällig jemand, welcher dieser Raketenmotoren in Wecos eigenen Raketen verbaut wird? Weiß Jemand vielleicht sogar in welcher?

    Nochmals vielen Dank!
     
  8. #8 Knaller!, 4. Dezember 2011
    In normalen Silvesterraketen werden diese nicht verbaut, wenn du das meinst. Dies sind andere Produktionsprozesse und Zulassungen, der Preis spielt da auch noch eine Rolle.
     
  9. #9 mondfeuer, 4. Dezember 2011
    Ich denke auch, daß es der richtige Weg wäre, A- und B-Modellraketenmotoren als Datenbasis zu verwenden, das Ganze aber als Silvesterrakete im Unterricht zu verkaufen, um die Sache interessanter zu machen.

    Die Weco-Modellraketentreiber werden nicht in Silvesterraketen verbaut, dafür wird ein anderer Treibertyp mit weniger Satz und Schub verwendet, der ein Mittelding zwischen Seelen- und Stirnbrenner darstellt. Eine gute Steighöhe ist bei Modellraketen wichtig, daher wären die eher schwachen Treiber der Silvesterraketen von Weco (ich spreche hier von den sog. "Made in Germany"-Raketen) für Modellflugzwecke ungeeignet. Diese Treiber bzw. die damit ausgestatteten Raketen sind bewußt so angelegt, daß durch Zerlegung in relativ geringer Höhe der Effekt optisch größer erscheint, als dies bei einem ordentlichen Aufstieg mit versetztem Ausstoß der Ladung der Fall wäre.
     
  10. #10 Bodo B., 4. Dezember 2011
    Moin !

    Denke ich auch.
    Hier mal ein Film über die Funktionsweise von Silvesterraketen.
    Kann man vielleicht in den Unterricht mit einbauen.
    http://www.youtube.com/watch?gl=DE&hl=de&hd=1&v=eq3Qp65L1pY

    MfG
    Bodo B.
     
  11. #11 Pyro, 5. Dezember 2011
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