Wie lang dauert Einschlag bei Unfall ? => Dimensîonierung Laminat, Träger

Es stellt sich bei mir grad die Frage, das Modell auf einen Einschlag ins Wasser auszulegen. Die Idee ist, daraus über den Impulssatz die Kraft auszurechnen, die dabei erzeugt wird das xx-schwere Modell auf Null abzubremsen.

Hab mal par Videos beim youtube angeschaut, so bei 150km/h, mit Unfall. Zum Beispiel hier: http://www.youtube.com/watch?v=K9ZC4...eature=related
Bei sekunde 35 ist der Unfall. Man kann das schwer einschätzen, wie lang der Abbremsvorgang dauert. Hat da jemand eine Idee wie man das einigermassen rauslesen kann ? Würde mal unter 1s schätzen, vielleicht 0,2s, wo die maximalen beschleunigungen wirken ? Was meint ihr ? Vielleicht hat jemand nen player,wo man auf sekundenbruchteilen die videosequenzen sehen kann. Hängt wohl an der Bildwiederholrate der Camera an sich.

Warum das ganze ? Da das neue Modell bei mir Flügel hat, ähnlich einem Flugzeug sind da ganz schöne Hebelarme, falls das ding einschlägt. Ein Träger wird eingebaut, der aus depron-balsa-sandwich ist imkern, aussen dann die Lasttragende Kohlefaser. Für deren Dickenauslegung bräuchte man die ungenau Einschlagszeit.

Wenn ich die 0.2 sekunden mal ansetze, bei 150km/h auf 0km/h, komm ich auf ne Laminatdicke von 2mm, mit einem Sicherheitsfaktor von 4, gegen Bruch. Gegen schaden vielleicht Faktor 2, also das keine bleibenden Schäden wären(ist wohl sinnvoller in die richtung zu dimensionieren, man hat ja kein Bock danâch zu laminieren:D)

Grüsse
Robert

P.s: Mir ist grad eingefallen, vielleicht könnnte man über den Sound die einschlagdauer rausbekommen. Oder wird die in der gleichen sequenz wie die bildwiedergaberate aufgenommen ?

dein vorhaben in ehren, aber die zeit kannst du dir sparen. Festigkeitsberechnung hat mit dem einfachen impulssatz schon nicht mehr zu tun. nur ein punkt, der dies klar machen sollte: du willst den impuls ausrechnen, das geht ja auch, wenn du masse,beschleunigung und zeit hast. aber von diesem gesamtimpuls gehen ja nicht 100% auf das boot über, sondern auch ein gewisser teil in das wasser, da hier auch masse beschleunigt wird (wellen,spritzen,krach)..... also weißt du eigentlich gar nicht, wie hoch die impulsbelastung für das boot ist. Raten und videos angucken hilft dir hier auch nicht wirklich weiter. also bringt dir das alles nichts. und das raten von sicherheitsfaktoren.........nur damit das errechnete lamininat in etwa so dick ist wie die "üblichen" laminate.......das bringt auch nichts.


eigentlich bringt dir nur ein FE analyse etwas (vergleichsspannung nach mieses), und ich denke nicht, das sich jemand die arbeit macht erstmal ein CAD modell zu erstellen und dann noch die FE rechnung durchlaufen läßt....

mfg der jens

vor allem wenn ich dann bedenke, was ich in der Realität schon alles gesehen habe, vermeintlich BulletProof Aramid Kohle Wabe Boote platzen bei einfachen Dachklatschern bei 80 km/h . Hingegen überleben einfache GFK Boote, vom Laien zusammengepappt extreme Frontaleinschläge mit leichten Kratzern...

Meine persönliche Meinung, wenn man in den Bereich über 150 km/h will, oder gar über 200 sollte man gedanklich mit dem Boot abgeschlossen haben, bevor man es auf dem Wasser setzt, die Warscheinlichkeit eines Totalverlustes in dem Extrembereich ist expotentionell höher als bei "vernünftigen " Booten,egal wie es aufgebaut ist.

mfg, Jörn

Zitat:

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Zitat von Jörn-Oliver

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Meine persönliche Meinung, wenn man in den Bereich über 150 km/h will, oder gar über 200 sollte man gedanklich mit dem Boot abgeschlossen haben, bevor man es auf dem Wasser setzt
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mfg, Jörn

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:D:D:D:Dso ist es.
die gefahr des verlustes ist immer gegeben. auch bei weniger speed.

mfg der jens

Jetzt seid doch nicht so :D

Ist doch eine interessante Betrachtung.


Ich hatte den Fall mal bei einem Tuningteil, das durch Kraftschluss "eingerastet" war.
Die Berechnung ergab, dass sich der Verschluss (näherungsweise) ab einer Verzögerung von 15g löst.
Das ist natürlich ein abstrakter Wert und es kam die Frage was das nun in km/h bedeutet. Einschlag bei 50 oder 100hm/h?

Genau das Gleiche wie hier also....
Knalle ich gegen einen Betonfeiler oder in einen Sandhaufen?

Ab hier wurde es dann etwas "unwissenschaftlich", aber wir konnten das dann allgemeinverständlich in eine Geschwindigkeitsbereich fassen, damit wurde das dann verständlicher.
Tatsächlich ergab sich hier, dass sich der Verschluss zwar lösen kann, dass aber sicherlich in einem Bereich, bei dem auch sonst nix heile bleibt :o



Macht doch Spaß, sich mal mit sowas zu beschäftigen, vorallem wenn das schon 100 Jahre her ist, dass man das mal gelernt hat :rolleyes:


Gruß Lennart

Zitat:

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Zitat von Dropps

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eigentlich bringt dir nur ein FE analyse etwas (vergleichsspannung nach mieses), und ich denke nicht, das sich jemand die arbeit macht erstmal ein CAD modell zu erstellen und dann noch die FE rechnung durchlaufen läßt....

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Es hilft auch kein FEM etwas, wenn man die Belastungen nicht kennt. Mit CFD könnte man ja versuchen den Einschlag zu simulieren, dazu müsste man aber auch zuerst "ein Paar" Versuche fahren, um die Randbedingen/ Parameter/ wasweißich zu ermitteln...

Nehmen wir an, das Modell bleibt innerhalb von 0,xy Sekunden stehen. Dann weißt du ja trotzdem immer noch nicht, wie sich die "Bremskraft" auf dem Modell verteilt. (ausser du brings es mit CFD usw. hin)

Läuft also eher auf Versuch und Irrtum hinaus...

Gruß
Alex

kommt aber auch wiederrum darauf an wie das boot in 0,xy sec. stehen bleibt.
schlägt es mit dem deckel auf verteilt sich die kraft ja anderst als wenn es nur mit dem heck in leichter schräglage einschlägt. ;)

Ich würde den Ansatz überdenken.

Mach das "Lametta" nur so stabil, dass es bei normaler Belastung dranbleibt, aber für Extremsituationen eine Sollbruchstelle hat und dann wegfliegt. Nur der Kern muß so stabil sein, dass er möglichst intakt bleibt (und dann auch noch schwimmt).

Und wie schon oben geschrieben - wenn du dich in diese Geschwindigkeitsregionen vortasten willst, dann mußt du innerlich mit deinem Equippment abgeschlossen haben. Natürlich sollte man so viele Vorkehrungen treffen wie möglich, dass es nicht passiert. Aber wenn du am Ufer stehst und Angst um dein Boot hast, dann wirst du nie "den Hebel auf den Tisch legen". Denn "Bullet proof" wirst du kein konkurenzfähiges Boot für den Geschwindigkeistbereich bauen können - dazu sind die Kräfte zu hoch, wenn das Boot ungünstig ins Wasser taucht. Im schlimmsten Fall ist das fast wie frontal gegen eine Mauer aus Beton.

Jörg

Hallo zusammen,

nach einem Tag schon so ne Resonanz, super.

@Jens
Das Modell existiert im CAD. ANSYS als FE-Programm hab ich auch auf dem Rechner, umgehen kann ich auch mit. Hab Bachelor-Thesis drinn gemacht, und im Master ists auch ein notwenidges übel. Die Mises Spannungen sind vollkommen irrelevant, wird sind ja nicht mit nem isotropen Material wie stahl untewegs. Wenn dann die Hauptspannungen, dann müsste man das Laminat simulieren(Hab ich schon mal für nen einfachen keil gemacht......arbeitszeit 2 Monate mit 3-d-elementen). Mal abgesehen davon das mein rechner das kaum mehr hinbekommt, und die studentversion eh eine Kntenbeschränkung hat....wie gesagt, es brigt eh nix.

Das Energie auch im Wasser verloren geht....ja klar, zur Auslegung ist das aber ziemlich egal, weil man so auf der sicheren seite ist, wenn alle Energie ins Boot geht. Die Sicherheitsfaktoren sind nicht willkürlich....nebenbei, da gibts Daten zu aus Messreihen.

Kann auch ne CFX-Rechnung machen, das mit FE und CAD koppeln....an sich kein Problem, nur......ich will das Teil auch irgendwann auf dem Wasser sehen. Konstruier und baue schon seit Januar drann....Wenn man das durchziehen würde könnte man nen doktor drauss machen für 3 Jahre. Nebenbei wäre der aufschlag volltubulent, und auch noch grenzschicht wasser luft.....viel Spass. Wennst das simulieren kannst, bekommst gleichzeitig noch den Nobelpreis für die Lösung der turbulenten Navier-stokes gleichungen. Sind 3 Milionen drauf angesetzt.....nebenbei.

Man muss solche Dinge praktischer angehen. Die Spannungen wirst du nie richtig ausrechnen können, mit keinem cfx, keinem FE. Denn wie schon angeregt, man kennt kaum die Eintauchmechanik an sich. Ist auch ne gewisse Statistik, wie der Rumpf einschlägt, wo zuerst, etc.

Meine Idee.....man nehme den schwächsten Bereich sich vor, legt den so aus, das er hält. Der schwächste bereich ist der mit dem grössten Moment, bei mir also in der mitte des rumpfes, weil die deckelöffnung den rumpf dort weich macht. Schub kann auch nicht übertragen werden, von oben nach unten, deswegen ein träger mit 45° Kohle als schubkasten.

Der satz, das gfk besser hält beim überschlag....das ist richtig. GFK kann mehr energie aufnehmen, ganz einfach weil es eine grössere dehnung hat, und...die festigkeit höher als bei Kohle ist. Die Kohle würde ich bei mir trotzdem nehmen, aus Steifigkeitsgründen. Der Rest ist auslegungssache. Der Rumpf selbst wird eh in sandwich hergestellt, Kohle, depron, kohle. So wird er drucksteif auch an der oberfläche, und trotzdem leicht, und hält mehr aus als ein volllaminat.

Wenn man sowas rechnet, meine Idee.....mit primitiver Mechanik. So gibts wenigstens eine sinnvolle Hausnummer für die Kräfte, womit man was anfangen kann. Mit einer grossen Sicherheit kann man gemachte Fehler validieren. Das ist übliches engineering, wenn man was neues macht, wo man noch gar nicht weis über die Physik dahinter.

Was meint ihr mit dem video, kann man die bildwiderholrate hochschrauben, um die einschlagzeit besser aufzulösen ? Oder akkustisch ? Oder noch ne andere Idee ?

@Jörg
Denke Gewichtsmässig ist das kein Problem. Hol das durch meinen Sandwichaufbau wieder rein, was ich an Kohle in den träger verbau. Erste abschätzung ergibt ein Rumpfgewicht von 2,5kg, für 1,2m x 1,2m, so das er die 150 ohne schaden bei unfall überlebt(theoretisch....). Der Motor kann 16kW angeben, bei einem endgewicht vielleicht von max.6 kg. Denke da ist leichtbau nicht mehr das Problem. Auserdem ist das gewicht eh weg....während der Fahrt, bei mir----g----Flugzeug halt.

Schönen Freitag euch allen
Grüsse
Robert

Ist ja ein interessantes Thema. Zum theoretischen optimieren sind praxistests aber auch gut so dass dann die errechneten Werte überprüft werden können. Dazu kann man ein g-Kraft Sensor an einen Eagletreelogger anschließen. Was hälst du davon um richtige Werte der Belastungen zu bekommen um später weiter rechnen zu können?
http://shop.rc-electronic.com/e-vend...&t=7&c=22&p=22

und hier verkauft jemand das Loggerzeugs gerade
http://www.rc-raceboats.de/forum/sho...6440-Mein-Shop-)


Gruß
Achim

HiRobert,
Jörgs ansatz ist schon richtig,die Anbauten müssen nur soviel halten wie es für die Fahranvorderung genügt.Ich habe mir für einen Canard ein CFK Rohr wickeln lassen mit 1mm Wandstärke bei 70mm Rohrdurchmesser und 1Meter länge.Da ist nur eine kleine Luke drin sonst geht alles von Vorn und von Hinten reingeschoben.

Und die 6 kg sind zwar irgendwann Gewichtslos aber beim Beschleunigen stehen sie dir voll im Weg.Positiv wie Negative Beschleunigung,zum stehen soll die Fuhre ja auch mal kommen.Ich suche mit schon die Leistungsdichtesten Komponenten aus um das zu Optimieren.

Zitat:

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Zitat von Robert

@Jörg
Denke Gewichtsmässig ist das kein Problem. Hol das durch meinen Sandwichaufbau wieder rein, was ich an Kohle in den träger verbau. Erste abschätzung ergibt ein Rumpfgewicht von 2,5kg, für 1,2m x 1,2m, so das er die 150 ohne schaden bei unfall überlebt(theoretisch....). Der Motor kann 16kW angeben, bei einem endgewicht vielleicht von max.6 kg. Denke da ist leichtbau nicht mehr das Problem. Auserdem ist das gewicht eh weg....während der Fahrt, bei mir----g----Flugzeug halt.

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Ok, mit 16kW auf 6kg spielt das nun wirklich keine Rolle. Mir war nicht klar, dass der Ansatz so radikal sein würde. Für 200 würden es auch 4s1p tun.

Jörg

Hallo Robert,

hab hier auch noch ein Blow Over Video von meiner Mystic bei 161 Km/h (angepeilt waren ca. 180 Km/h). Sieht zwar harmlos aus hat aber trotzdem für Schäden an dem Rumpf gereicht (7Kg Fahrgewicht). Habe auch extra einen verstärkten Rumpf laminieren lassen ( Leergewicht ca. 2,6Kg). Die Praxis hat gezeigt, du kannst 10x abfliegen ohne Schaden bei höheren Geschwindigkeiten und es passiert nichts. Dann ein unspektakulärer Abflug mit weniger Speed und blöden Einschlagwinkel und das Boot ist am Arsch.
Will damit nur sagen da nützt die ganze Rechnerei nichts, sonst könnte ja jeder ganz entspannt am Ufer stehen und mal nebenbei einen neuen Record fahren ohne das er Angst haben muss um sein Boot.

www.youtube.com/watch?v=wQTCCNDi_Ug

Gruß
Klaus

Das stimmt. Es ist sicher nicht einfach da an sinnvolle Werte zu kommen. Das es beim 10ten mal grad kaput geht....ist schon komisch. Vielleicht sind bei den vorherigen die Fasern schon stark verletzt worden, und am ende wars das halt dann, weil zu viel Vorschäden sind. Problem sind auch die CFK-Aramid-Lagen. Wird ja viel verwendet. Hab zuletzt auch mit jemand drüber diskutiert. Eigentlich hat die cfk Faser ja die höhere steifigkeit, und nimmt so alle Last auf, falls was passiert. Die Aramid liegt nur faul rum, sozusagen, weil sie viel weniger Steif ist. Der Typ meinte, diese Mischgewebe würden trotzdem verwendet, weil die Aramidfaser als Rissstopper fungiert. Also wenn die Kohle bricht, was man von aussen kaum sieht, trägt die Aramidfaser den Rest weiter.

Die Aussage hat sich bestätigt, als ich mit einem Freund zuletzt sprach, der Kajak fährt, diese Kamikatzeleute im Wildwasser, mit umdrehen, heck unter wasser, steine von unten etc. Der ihren Rümpfe sind häufig auch aus kohle-aramid, und er meinte, nach einem Jahr fahrt seien sie einfach nurnoch weich. Das passt gut zur aussage mit der gebrochenen kohlefaser.

Denke ein reiner Aramidrumpf wäre schon das sinnvollste für so crashsachen. Glas ist auch gutgeeignet, aber nicht ganz so zäh. Problem ist halt so bisl die verabeitung von dem Zeug.

Die Idee mit dem G-sensor find ich super. Das echt ne überlegung wert. Hab ja so nen eagle tree schon, da müsste man das kleine gerät doch einfach anschliessen können. Wette wenn ich das kauf, das ding überschlägt sich nie:D...
Aber wäre schon mal sehr interessant, auch die Beschleunigungskräfte, Kurvenkräfte. Blöde ist nur, das das eagle tree nur 100A kann. Bräuchte bisl mehr, und gleichzeitig ne möglichkeit für g-beschleunigungen. Gibts da was auf dem Markt ?

Mit dem rechnen....habs halt jetzt mal versucht zu überschlagen, und baus nun auch so. Werd gucken ob man das ganze auch messen kann. Gibt ja so dehnmessstreifen, die könnte man auch auf dem Träger anbringen, und so messen während der fahrt und bei unfällen, was für spannungen wirklich an verschiedenen stellen wirken.
Weis jemand wo man so kleine autonome datenrecorder mit dehnmesstreifen bekommt vielleicht ?

Stell die Tage Bilder rein vom auszulegenden Träger und dem Laminataufbau zum gucken.

Schönen Abend
Grüsse
Robert

Das Problem bei Kohle ist, dass sie nur höchste Festigkeit in Faserrichtung hat. Quer hält die gar nichts.
Deinen Laminataufbau kannst Du bei R&G berechnen. Gibt da einen Laminatrechner. Ich befürchte nur, Du kriegst da einen Gewichtspanzer. Entscheidend bei so einem Teil ist der Faserverlauf und die Krafteinleitung in andere Bauteile.

Heiko

Zitat:

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Zitat von Robert

Es stellt sich bei mir grad die Frage, das Modell auf einen Einschlag ins Wasser auszulegen. Die Idee ist, daraus über den Impulssatz die Kraft auszurechnen, die dabei erzeugt wird das xx-schwere Modell auf Null abzubremsen.

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Hallo Robert,
das Problem ist nicht der Impuls sondern der einseitige Druck und die daraus resultierenden Verformungen, es bricht meist da wo man Kerbstellen hat.
Daher sollte man bei der Konstruktion nicht nur die Laminatstärke sondern auch das Design bei der Auslegung berücksichtigen.

Zitat:

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Hab mal par Videos beim youtube angeschaut, so bei 150km/h, mit Unfall. Zum Beispiel hier: http://www.youtube.com/watch?v=K9ZC4...eature=related
Bei sekunde 35 ist der Unfall. Man kann das schwer einschätzen, wie lang der Abbremsvorgang dauert. Hat da jemand eine Idee wie man das einigermassen rauslesen kann ? Würde mal unter 1s schätzen, vielleicht 0,2s, wo die maximalen beschleunigungen wirken ? Was meint ihr ? Vielleicht hat jemand nen player,wo man auf sekundenbruchteilen die videosequenzen sehen kann. Hängt wohl an der Bildwiederholrate der Camera an sich.

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Reche es andersrum: Das Boot wird auf ca 2m auf 0 verzögert und dürfte noch gut 100km/h draufgehabt haben, der Einfachheit halber rechne ich mal 30m/s
d.h. in 1/15sek 30m/s / 1/15sek = 450m/s^2, also ca 45g.
Das deckt sich damit dass der Einschlag nach 2 Frames eigentich schon "fertig" ist
Bei einem Gewicht 6kg entspricht das einer Kraft ca. 2.8kN im Mittel, allerdings dürfte die Verzögerung eher exponentiell abnehmend als linear verlaufen, d.h. beim Eintachen kann eine noch wesentlich größere Verzögerung entstehen.

Zitat:

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Warum das ganze ? Da das neue Modell bei mir Flügel hat, ähnlich einem Flugzeug sind da ganz schöne Hebelarme, falls das ding einschlägt. Ein Träger wird eingebaut, der aus depron-balsa-sandwich ist imkern, aussen dann die Lasttragende Kohlefaser. Für deren Dickenauslegung bräuchte man die ungenau Einschlagszeit.

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Wie schon einige zuvor geschrieben haben, das ist unrealistisch.
Wie bei einem Formel 1 Wagen muss das Lametta wegfliegen, nur der Kern sollte "unzerstörbar" sein

Zitat:

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Wenn ich die 0.2 sekunden mal ansetze, bei 150km/h auf 0km/h, komm ich auf ne Laminatdicke von 2mm, mit einem Sicherheitsfaktor von 4, gegen Bruch. Gegen schaden vielleicht Faktor 2, also das keine bleibenden Schäden wären(ist wohl sinnvoller in die richtung zu dimensionieren, man hat ja kein Bock danâch zu laminieren:D)

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S.o. du musst eher mit 0.1sek rechnen, ich hab schon härtere Einschläge als den gesehen.

Zitat:

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P.s: Mir ist grad eingefallen, vielleicht könnnte man über den Sound die einschlagdauer rausbekommen. Oder wird die in der gleichen sequenz wie die bildwiedergaberate aufgenommen ?

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Da wird die zeitliche Auflösung kaum reichen, bei 30FPs ist das in spätestens 3Frames durch.
Frag mal den Filmer ob er das als .mov oder mp4 Datei hat, da kannst du mit dem Quicktime Player mit den Pfeiltasten Frame für Frame duchgehen.
Aber jeder Crash ist anders, manchmal werden Boote bei Abflügen mit 100km/h schwer beschädigt und Abflüge mit 160km/h bleiben folgenlos

hallo
und du gehst immer von einem perfekt homogenen material aus. wie sieht es denn bei der nahstelle von ober und unterdeck aus??
die nahtstelle ist mit sicherheit einer der schwachpunkte.
mfg der jens

Die Nahtstelle ist ein Problem. Allerdings wirkt dort wenig Last, wenn das Deck an sich steif ist. Die nahstelle muss nur Schub übertragen. Die grossen Kräfte laufen über die Biegung des Rumpfes, und da ist die nahtstelle in der Neutralen Faser.
Denk wenn die Schale selbst beulgefährdet ist, zu wenig steif(wie bei den mesiten unserer Boote, da die wenigsten mit sandwich arbeiten aufwandsbedingt), dann wird die Naht noch kritischer, da grosse Verformungen an diese Naht kommen. Durch den Eibau von Spanten kann man da ein wenig was veringern, da sie ober und unterschale zusätzlich verbinden. Wird bei meinem jetzigen Projekt auch so gemacht.

Problem ist denk auch, das die meisten rümpfe keinen träger haben. Sobald also ne belastung kommt auf schub, wirken alle schubkräfte von ober zu unterschale nur über den Aussenrand, der schwachstelle. Mit trägern wird diese Last übernommen, und die Naht entlastet.

Versuche bei mir den motorträger voll über die ganze breite als spant laufen zu lassen, und den einen extra-hauptspant weiter in richtung heck. Eine feinere unterteilung wäre natürlich das beste....aber irgendwie muss man ja grenzen setzen, was man alles bauen möchte.

Schönen Sonntag noch
Gruss
Robert

Vorsicht, so ein Spant wirkt auch ganz schnell mal als Sollbruchstelle, weil da nichts mehr nachgeben kann

Heiko

Zitat:

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Zitat von Larger

Vorsicht, so ein Spant wirkt auch ganz schnell mal als Sollbruchstelle, weil da nichts mehr nachgeben kann

Heiko

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wollte ich auch gerade sagen. kann mich an einen ct erinnern, der war mittig durchgebrochen..... genau am spant.nur erklär mir mal, warum auch die nahtstelle kaum last wirkt???. warum sind dann viele rümpfe genau an der nahtstelle aufgerissen??? wenn das boot mit der boarswand auf das wasser schlägt, wird gerade die nath stark belastet. nix mit neutraler faser......mfg der jens