Lukas' Blog - von Lukas Graber

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28.02.2013 Aufrufe

50 61. Blogeintrag (So, 07.12.08) Und was messe ich? Erst ab 5 A beginnt der Motor zu drehen (wenn ich ihn anstosse). Die Spannung beträgt dann 0.78 V. Bis 25 A kann ich mit meiner Speisung gehen, doch auch dann beträgt die Spannung erst gerade 5.04 V. Trage ich die Messpunkte in ein Diagramm ein, zeigt sich ein völlig unerwartetes Bild: Vom ersten bis zum letzten Messpunkt eine absolut lineare Charakteristik (siehe Bild). Das kann eigentlich nicht sein! Vielleicht sind die Ströme noch immer zu gering und ich bewege mich im Bereich, der von der Rollreibung dominiert wird? Mehr Strom muss her! Doch woher? Ich werde mal eine Autobatterie anschaffen, dann sehen wir weiter. Den Motor darf ich bis etwa 50 A belasten (kurzzeitig). Mit einer solchen Messung kann ich natürlich unmöglich das Getriebe berechnen. Eine weitere Messung ergab folgendes: Ohne Lüfterrad, also nur der Motor mit der 20 mm-Achse und dem Kugellager beträgt der Strom 10 A bei einer Spannung von 12 V. 120 W Reibungsverluste (und ohmsche im Motor) führen zu einer ziemlich signifikanten Erwärmung des Lagers. Fluchtfehler kann ich mehr oder weniger ausschliessen, also ist das Lager einfach für diese Drehzahlen nicht so gut geeignet. Trotzdem erklärt mir das jetzt nicht die oben beschriebene Messung, denn bei diesem zweiten Versuch ist die Drehzahl viel höher. Hat jemand eine bessere Hypothese, woran das liegen könnte? Wenn ich diese Zeilen so schreibe, frage ich mich, ob vielleicht die ohmschen Verluste des Motors überwiegen... auch eine Hypothese. 128

51 62. Blogeintrag (Do, 11.12.08) Hypotetische Methan-Ariane Immer wieder liest man in ”http://www.aiaa.org” AIAA-Publikationen oder in ”http://www.cnes.fr/automne-modules-files/standard/public/p5898ce2996a707aac899e51a4609497cd45ePreparation-des-lanceurs-futurs-3.pdf” CNES-Powerpoint-Präsentationen von Methan-Triebwerken. Was hat es denn damit auf sich? Nun, obwohl die Idee alt ist und sich bis jetzt nicht durchgesetzt hat, ist es gar nicht so abwegig. Besserer (Massen-) spezifischer Impuls als Kerosin, höhere Dichte als Wasserstoff (= höherer volumenspezifischer Impuls) und weniger Diffusionsprobleme, Materialversprödung, Isolationsaufwand als Wasserstoff. Der ”http://www.enbw.com/content/de/privatkunden/media/pdf/2008-08-14-Sicherheitsdatenblatt-Erdgas–tiefgek–hlt–fl–s—.pdf” Umgang mit flüssigem Erdgas wird technisch gut beherrscht - beispielsweise wird es zu Transportzwecken verflüssigt (Stichwort LNG). Völlig hypothetisch: Was würde passieren, wenn man die Ariane-5- Erststufe (EPC) mit Methan füllen würde? Die Tankaufteilung müsste man ändern, denn es muss jetzt auch mehr Sauerstoff mitgeführt werden. Nehmen wir eine stöchiometrische Verbrennung an, dann beträgt das Massenverhältnis O2:CH4 = 4:1. Da es sich um einen Nebenstrommotor handelt und dieser insbesondere im Gasgenerator ein fettes Gemisch möchte, nehmen wir 3.5:1 an (sehr, sehr grob geschätzt - aber es geht mir mehr um das Prinzip). Bei einer O2-Dichte von 1140 kg/m 3 und einer CH4-Dichte von 430 kg/m 3 erhalten wir eine mittlere Dichte von 588 kg/m 3 . Dies muss der mittleren Dichte von 221 kg/m 3 bei O2:H2 = 6.8:1 gegenübergestellt werden (H2 hat eine Dichte von 86 kg/m 3 ). Das heisst also, dass die mittlere Dichte mehr als doppelt so gross ist, im gleichen Gesamttankvolumen also mehr als doppelt so viel Treibstoff Platz findet. Damit die Rakete überhaupt abheben kann, ist ein viel stärkeres Triebwerk erforderlich. Die Vollmasse der neuen EPC-Stufe betrüge 484 t entsprechend wäre ein Triebwerk der 4000 kN Klasse angebracht. Zufälligerweise untersucht Snecma ein zukünftiges Methantriebwerk der 4000 129

50 61. <strong>Blog</strong>eintrag (So, 07.12.08)<br />

Und was messe ich? Erst ab 5 A beginnt der Motor zu drehen (wenn<br />

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mit meiner Speisung gehen, doch auch dann beträgt die Spannung erst<br />

gerade 5.04 V. Trage ich die Messpunkte in ein Diagramm ein, zeigt sich<br />

ein völlig unerwartetes Bild: Vom ersten bis zum letzten Messpunkt eine<br />

absolut lineare Charakteristik (siehe Bild). Das kann eigentlich nicht sein!<br />

Vielleicht sind die Ströme noch immer zu gering und ich bewege mich im<br />

Bereich, der <strong>von</strong> der Rollreibung dominiert wird? Mehr Strom muss her!<br />

Doch woher? Ich werde mal eine Autobatterie anschaffen, dann sehen wir<br />

weiter. Den Motor darf ich bis etwa 50 A belasten (kurzzeitig). Mit einer<br />

solchen Messung kann ich natürlich unmöglich das Getriebe berechnen.<br />

Eine weitere Messung ergab folgendes: Ohne Lüfterrad, also nur der<br />

Motor mit der 20 mm-Achse und dem Kugellager beträgt der Strom 10<br />

A bei einer Spannung <strong>von</strong> 12 V. 120 W Reibungsverluste (und ohmsche<br />

im Motor) führen zu einer ziemlich signifikanten Erwärmung des Lagers.<br />

Fluchtfehler kann ich mehr oder weniger ausschliessen, also ist das Lager<br />

einfach für diese Drehzahlen nicht so gut geeignet. Trotzdem erklärt mir<br />

das jetzt nicht die oben beschriebene Messung, denn bei diesem zweiten<br />

Versuch ist die Drehzahl viel höher.<br />

Hat jemand eine bessere Hypothese, woran das liegen könnte? Wenn ich<br />

diese Zeilen so schreibe, frage ich mich, ob vielleicht die ohmschen Verluste<br />

des Motors überwiegen... auch eine Hypothese.<br />

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