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Neil

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Neil

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Beitrag 10380 , Berechnung und Auslegung von CFK-Drucktanks [Alter Beitrag25. Februar 2002 um 18:53]

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Hallo,

hier also mal der Versuch einer Erklärung:

Der Druck im Tank erzeugt in der Tankwand Spannungen.
Diese wirken in Axial Richtung (Längs des Tanks) und Tangentialer Richtung (um den Tank).
Diese sind nicht gleich groß.
Der Tangentiale wird über das Verhältnis innendurchmesser und zweifacher Wandstärke errechnet.
Der Axiale durch die Tankinnenquerschnittsfläche und Querschnittsfläche Tankwand.
Tangentiale Spannung sind immer größer als Axiale. Das ist auch der Grund warum Würstchen immer der Länge nach beim kochen platzen.

Um jetzt zu wissen, wieviel Fasern ich brauche, benötigen wir die Zugfestigkeit der Faser in N/mm^2 und den Tankdruck sowie die Geometrie des Tanks.
Da Fasern nur auf zug belaster werden sollten, müssen wir zwei lagen wicklen. Eine für die Axialen Kräfte, und eine für die Tangentialen Kräfte.
Daraus ergeben sich dann zwei Wandstärken

Wanddicke Axial = Druck / Zugfestigkeit Faser * Innendurchmesser * pi

Wanddicke Tangential = Druck * Innendurchmesser / Zugfestgkeit Faser * 2

Da in die Rechnung eigentlich noch die hier errechnete Wanddicke wieder mit eingehen muß, sind die Wanddicken etwas zu klein. Diese Problem kann man lösen indem man mit einem etwas zu großen Tank rechnet, oder nachher ordentlich Sicherheitbeiwert gibt.
woher weiß ich aber wieviel Faser ich da jetzt herumwickeln muß? Mein weiß ja nicht wie groß die Querschnittsfläche eines Rowing ist. Deswegen würde ich über das Volumen der des Tankmantels gehen und der Dichte von der Faser. Daraus ergibt sich dann das Gewicht des Mantels. Man holt sich dann nicht die Faser nach Länge sondern nach Gewicht.
Das Harz geht nicht in die Festigkeitsrechnung mit ein, da die Festigkeit des Harzes gegenüber der Faser zu vernachlässingen ist. Man könnte theoretisch so einen Tank auch trocken wickeln.

Das Wickeln

Allgemein muß erst der Rowing mit Harz getränkt werden. Man kann sich dafür ein kleines Bad mehreren Umlenkrollen basteln wo der Rowing nur noch durchgezogen werden muß. Ein tränken mit Pinsel dauert zu lange (da gehen ein paar hundert Meter Rowing drauf).
Der Rowing wird über einen Liner gewickelt. Das sit der unverstärkte Tank. Das einzigste was stabil ausgeführt werden muß, sind die Flansche, da an deren Stelle die Faserverstärkung nicht gewickelt werden kann.

Als erstes wird die Lage für die Axiale Zugspannung gewickelt.
Diese geht parallel zur Längsachse des Tanks. Auf der Druckkalotte wird dann der Rowing dicht am Flansch vorbei geführt. auf keinen Fall den rowing eher ablenken, da er sonst nicht mehr parallel zu der zugspannung liegt.
Der Rowind darf auf der Kalotte auch nie mehr als 10 Grad abgelenkt werden.
Man wickelt so die gesamte Menge Rowing die man für die Axiale zugspannung errechent hat herum. Dies möglichst gleichmässig. ohne Lücken.

Als zweite Lage wird die Tangentiale Lage gewickelt.
Diese ist bedeutend einfacher, da diese nur auf dem geraden Stück des Tanks gewickelt werden muß, und dazu noch so wie eine Magnetspule. Auch hier darauf achten, das der Rowing möglichst parallel zum Umfang gewickelt wird, und es keine Lücken gibt. Leider muß man den Rowing leicht schräg wickeln damit man das ganze Rohr umwickeln kann.

Für weitere Fragen und Anregungen bin ich schon sehr gespannt.

Gruß

Neil

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