Hi,

betreibt man einen Hybridraketenmotor ist es wichtig zu wissen wann er voll ist. Meist wird es durch das Venthole erledigt. Sobald dort flüssige Phase austritt sollte der Tank voll sein. Das ist aber etwas ungenau weil es evtl. dazu kommen kann das es aus dem Loch heraus dampft obwohl der Tank nicht so voll ist wie er sein sollte. Daher macht z.B. das wiegen der Rakete Sinn. Man kennt das Volumen des Tank und die Dichte der Flüssigkeit die getankt wird. Daraus läst sich ein Gewichtszuwachs ableiten. So eine Tankwaage muss also das Raketengewicht + Tankinhalt wiegen können. Das möglichst in einer Auflösung die eine gute Aussage zu läst. Wenn ich z.B. nur auf 0,1kg genau messen kann und mein Tank hat 0,15kg Inhalt so wird das nichts.
Kommen wir zu meinem konkreten Problem. Ich rüste gerade mein GSE auf eine Betankung per Lanze um. Ich wollte den Kraftsensor so anbringen das die Rakete auf der Lanze steht und die Lanze über den Sensor an der Rampe befestigt wird. Das ganze soll in einer Drehbank zu fertigen sein. Es bietet sich also eine Art Rohr an für den Sensor. DMS Streifen habe ich hier liegen. Das Material für das Rohr soll Alu sein. Rechne ich das ganze für eine 20kg Rakete durch, so komme ich gerade mal auf 0,1mm Wandstärke Das ist mir etwas zu dünn. Ich könnte jetzt hin gehen und die Wandstärke auf ein Maß erhöhen wo ich mir sicher bin das es stabiler wird. Dann werde ich aber den DMS nicht mehr bei maximal Last maximal dehnen sondern nur ein Teil davon. Das führt zu einem Verlust der Auflösung da die Signalspannung kleiner wird. Das kann ich durch eine größere Verstärkung in der Elektronik wieder ausgleichen doch hole ich mir da auch ein stärkeres Rauschen rein. Ich hätte schon gerne 0,5m Wandstärke. Das würde aber das Signal von 2mV/V auf ca:0,35mV/V verschlechtern.
Hat irgendeiner eine Idee wie ich das Problem elegant lösen kann? Oder ist es evtl. gar nicht so groß wie ich glaube?
Eine Idee wäre an der Stelle der DMS das Rohr seitlich so aufzubohren das ich die Querschnittsfläche halbiere. Dann könnte ich dort die Wandstärke verdoppeln um die gleiche Dehnung zu bekommen.
Oder ich habe irgendwo noch einen Rechenfehler der mir die Querschnittsfläche so klein macht. Ich komme gerade mal auf 1,7mm² für Aluminium bei 200N Last.

Gruß

Neil

Geändert von Neil am 09. Februar 2009 um 15:48

Hi,

ich habe jetzt eine Tankwaage mit 6,5mm Innendruchmesser und 8,5mm Außendurchmesser gebaut. Laut Berechnung packt die jetzt 2450N. Das ist ca. 10 mal mehr als ich wollte, aber besser etwas stabiler als kaputt. Das Ergebnis sieht so aus:



Man kann hier die DMS sehen. Die Anschlußdrähte sind gerade mal 0,2mm dick. Das war ein Krampf bis alles verlötet war. Ein Test hat gezeigt das alles funktioniert. Ich werde natürlich nicht den Kraftaufnehmer so blank an die Rampe montieren. Oben kann man eine Gewindebohrung sehen. Da wrid das Schutzrohr mit montiert. Das Rohr schützt zu einem die feine Elektronik und zum anderem sorgt es dafür das das etwaige Biegemomente abgefangen werden. Auf Beigung reagiert der Bolzen auch sehr gut was ich nicht so toll finde.
Ich habe so ein Design gewählt weil ich es sehr leicht nur durch drehen herstellen kann. Ich denke aber fast das ein S-förmiger Kraftaufnehmer besser wäre. So muss ich jetzt die Verstärkung um den Faktor 10 aufdrehen um den Bereich des AD-Wandlers voll aus zu nutzen. Das wird natürlich auch rauschen. Da Tanken sehr langsam ist wird wohl ein Filter das Rauschen klein halten müssen.

Gruß

Neil

Also ich würde da nen fertig kalibrierten Sensor nehmen, damit gehts auf jeden fall einfacher. gruß

Hi,

hatte ich erst vor, doch leider paßt er von der Konstruktion her sehr ungünstig in das spätere Startgerät. So muss durch den Krafteinleitungspunkt eine Bohrung gehen um die Tanklanze aufnehmen zu können.
Wenn es mit einem käuflich zu erwerbenden Sensor gehen würde hätte ich lieber so einen genommen. Leider ging das nicht. Wäre auch preiswerter geworden.

Gruß

Neil

Geändert von Neil am 19. Februar 2009 um 09:27

Also, die Sensoren die wir verwenden haben ne Bohrung mit Gewinde im Krafteinleitungspunkt.

Gruß

Hi,

kannst du mal ein Foto hochladen damit ich mir das anschauen kann?

Gruß

Neil

Hallo Neil,
tolle Sache die du da baust aber ich frage mich gerade warum der ganze Aufwand wenn du doch eigendlich den Füllstand im Tank wissen wilst bzw. ja nur die binaere Entscheidung ob voll oder nicht.
Warum nicht direkt im Tank messen ob der Füllstand / Gasdruck oder eine andere physikalische Größe direkt zu messen ist.
Gruß
Andreas

Hi,

im Tank messen bedeutet immer das du den Sensor mit fliegen lassen mußt. Man könnte wie in einem Spühlkasten einen Schwimmer anbringen der dann sagt das es voll ist. Dann mußt du das Signal aus dem Tank heraus bekommen was bei den hohen Drücken auch nicht so leicht ist. Zum Schluß dann noch das Signal aus der Rakete heraus führen so das die Rakete nicht an der Rampe hängen bleibt und der Stecker auch nicht verkohlt. Ich frage mich auch ob man im Tank überhaupt einen sauberen Übergang der Phasen hat. Da strömt ja von unten das N2O ein udn verwirbelt den Tankinhalt. Da der Tank warm ist und eine Entlüftungsbohrung hat kann es sein das die flüssige Phase kocht. Das alles kann den Sensor verwirren. Dazu kommt dann noch das der Sensor sich mit dem N2O vertragen muss. Da kann ich nicht beliebige Materialien nehmen.
Gasdruck messen geht nicht. Sobald einmal flüssige Phase im Tank ist wird sich ein Gleichgewicht einstellen zwischen austetendem Gas durch das Lüftungsloch und nachdampfenden Gas aus der flüssigen Phase. Das egal wie voll der Tank ist.
Könnte man den Tank von außen sehen wäre es möglich anhand der Eisschicht zu sagen wie voll der ist?

Auf der anderen Seite haben ich einen Sensor an der Rampe der dann verschiedene Motoren messen kann und das ohne Mehraufwand. Ich habe auch nicht die Probleme mit dem Druck und dem Abreißkontakt zur Rakete. Die Waage liefert mir einen Füllstand wobei ein Schwimmer nur sagen kann das der Füllstand erreicht ist.
Außerdem will ich keinen Start verschieben weil ich Probleme mit den Sensoren im Tank habe so wie es beim Shuttle immer üblich ist Echte Raketen werden ja auch auf der Rampe noch gewogen. Meine mal gehört zu haben das die dadurch festgestellt haben das bei einem Saturn V Start ca. 13t Eis am Tank hafteten.
Zusätzlich zu dem Sensor habe ich ja noch das übliche Entlüftungsloch welches mir durch eine Nebelschwade anzeigt das flüssige Phase austritt.

Gruß

Neil

Geändert von Neil am 20. Februar 2009 um 09:44

Hallo Neil,
das du mit einem Sensor viele Raketen vermessen kannst ist sicher in großer Vorteil. Die Füllstandsmessung sollte auch keinen Kontakt nach außen haben wie Abreißkontakte oder ähnliches, ich dachte eher an einen simplen Messverstärker der über LED o.Ä. in der Rakete signalisiert das der Tank voll ist. Konkrete Messmethoden wie Schwimmer, Leitfähigkeit oder Temperaturdiff. dürften auch an einem Drucktank realisierbar sein.
Oder denke ich hier zu simpel
Gruß
Andreas

Hi,

nein ganz und gar nicht. Die Idee hinter der Waage ist, das man dem Startgerät was man in der Hand hält mit teilt wieviel N2O da in den Tank rein gehen. Wenn der Tank dann voll gemacht wird zeigt das Startgerät den Füllstand in % an. Man kann einen Grenzwert festlegen worunter man nicht zünden kann.
Der Motor soll so simpel wie möglich gehalten werden. Also so das er einfach nur in die Rakete geschoben werden muss. Dann müßte der Sensor oben auf dem Deckel montiert sein und man müßte durch die Rakete die LED leuchten sehen. Dazu kommt, das man schlecht seitlich am Tank Sensoren montieren kann weil man das ja heraus ziehen muss. Also muss es in den Tank rein und ich befürchte das die Sensoren zu groß dafür werden.

Gruß

Neil