Pressluftmotor für Gleitschirme?

[nikolaus]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Doch, die Idee hat Potential... Beim Düsenantrieb müsste man den Schirm auch nicht vorher aufziehen und könnte den Luftstrom gleichzeitig nutzen, um die Aufziehphase zu erleichtern.
Wieviel Energie ist denn nun nötig, um 2 Kubikmeter Luft in eine 10-Liter-Flasche zu quetschen? Wenn ich das anhaltende Gedröhn des Tauchflaschen-Kompressors mit dem des Windenmotors vergleiche, scheint sich das zumindest akkustisch halbwegs zu entsprechen.
Die Ausströhmende Luft wird übrigens auch ziemlichen Radau machen...

[MuhTiger]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

So, habe bei diesem Sauwetter die Zeit genutzt meine Physik etwas aufzufrischen.
Also: U = 3/2 x p*V wenn man nun U mit 300kJ (siehe vorheriges Post = Pot Energie bei 100kg und 300m) und für den Druck 200Bar(willkürlicher Wert) = 2 MPascale einsetzt, gibt dies ein Volumen von 1/100 m3 = 10 Liter

==> Es ist absolut realistisch einen Pressluftantrieb zu konstruieren, welcher uns als Starthilfe einige Dutzend Höhenmeter gibt.

Welches Volumen haben "normale" Taucherflaschen, mit wieviel Druck werden die befüllt, wie schwer sind sie?

[paraglider07]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Beim Düsenantrieb müsste man den Schirm auch nicht vorher aufziehen und könnte den Luftstrom gleichzeitig nutzen, um die Aufziehphase zu erleichtern.

Das kannst fast vergessen, also wenn man beim Motorfliegen schon beim Aufziehen gas gibt geht der Schirm nicht wircklich leichter hoch wegen den verwirbelungen. Also man darf wenn dann nur wenig Luft am Anfang ausströmen lassen, und ich kann mir fast nicht vorstellen das man damit so viel Schub erzeugen kann wie ich brauch um abzuheben. Weil da brauchts schon ordentlich Power

[MuhTiger]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Nun, statt bloss Luft rauszublasen könnte ja noch ein Wassertank dazwischen eine Idee sein?

(Vielleicht ist auch einfach das bei 1:16 abgebildete Pflänzchen entscheidend..? )

[Konrad Lüders]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Hallo MuhTiger,
wie kommst Du auf die Formel U = 3/2 x p*V?
Wenn Luft mit p1; V1 adiabatisch expandiert, wobei p2<<p1, gilt für die verrichtete Arbeit näherungsweise W=p1*V1/(k-1) mit dem Adiabatenexponenten k=1,4 für Luft. Folglich W=p1*V1/0,4 oder W=5/2xp*V.
Beste Grüße
Konrad

[Segelohr]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

ich hab mal gehört, das wenn an einer vollen Sauerstoffflasche (Schweißen) das Ventil abgeschlagen wird, die Flasche durchaus genügend Durchschlagkraft für eine 30cm Betonwand hat.

Die alte Spinne in der Yukapalme :O) Die Flasche geht nie und nimmer durch 30 cm armierten Beton.
Auch die Mythbusters haben nur publikumswirksamen Schlackenbeton verwendet, naturgemäß ohne Armierung,
da lauf ich ja fast durch ;-)

[Bernd Makowski]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Hallo,

also mal ganz unadiabatisch und stark vereinfacht, ich gehe mal von 10 Liter und 200 bar = 200 kp/Quadratcentimeter aus: Mit einem Liter Pressluft bei 1 bar kann ich 1 kg 10 Meter hoch heben, mit 10 Litern also 100 Meter hoch. Mit 200 bar also 200 kg 100 Meter hoch bzw. 100 kg 200 Meter hoch. Da es sich allerdings nicht um Pressluft aus der Leitung, sondern aus der Flasche handelt ist nach der Entnahme von der halben Luftmenge bestenfalls noch der halbe Druck (wenn ich den Temperaturverlust der Luft irgendwie ausgleichen kann) vorhanden, also 100 kg 100 Meter hoch. Wenn der Hebungsvorgang 50 Sekunden dauert, wäre der Gleitschirm in der Zeit rund 50 Meter gesunken, bleiben also noch 50 Meter. Das ganze bei einem Wirkungsgrad von 100 Prozent für Motor und Propeller über den gesamten Druckbereich von 200 bis 0 bar. Rechnen wir mit 50 Prozent, bleiben noch 25 Meter übrig. Vieleicht habe ich noch irgendetwas übersehen oder mich verrechnet, aber doch erst mal etwas entmutigend.

Bernd

[MuhTiger]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Konrad Lüders
Hallo MuhTiger,
wie kommst Du auf die Formel U = 3/2 x p*V?
Wenn Luft mit p1; V1 adiabatisch expandiert, wobei p2<<p1, gilt für die verrichtete Arbeit näherungsweise W=p1*V1/(k-1) mit dem Adiabatenexponenten k=1,4 für Luft. Folglich W=p1*V1/0,4 oder W=5/2xp*V.
Beste Grüße
Konrad

Physik als Hobby hat halt so seine Grenzen , die Formel ist ein Zusammensetzten von
1. pxV=nxRxT und 2. U=3/2xnxRxT (http://de.wikipedia.org/wiki/Ideales...ndsgleichungen)
Danke für die Erläuterung, damit würde es ja noch besser aussehen.
Bernds Abschätzung mit 200m wäre dann aber wiederum darunter?
Wie auch immer, die Grössenordnung bleibt und die Einwände von Bernd sind wohl schwerwiegender.
Meine Überlegung geht ohne Motor, der Schub durch den Austritt der Pressluft soll direkt den Antrieb erzeugen, "Rakete". Ich habe null Ahnung, welcher Wirkungsgrad so realistisch ist.
Die Rechnung des abnehmenden Drucks brauchts (noch) nicht, zur Zeit sinds nur energetische Überlegungen.
Die Wasserrakete postete ich weil sie
a) veranschaulichen soll was mit sowenig Druck und Volumen geht plus
b) einbringen, wenn mit der Druckluft noch zusätzlich 10 kg Wasser rausgepustet werden?
Werde mal eine modifizierte Rakete bauen (separate Behälter für Druckluft und Wasser) und die Ergebnisse hier rapportieren.
Bastel und Physiksupport jederzeit willkommen!

[Konrad Lüders]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Hallo MuhTiger,
der Faktor 3/2 gilt für das Ideale Gas, also Punktmassen, die 3 Bewegungsfreiheitsgrade aufweisen (Translationen in x-, y- und z-Richtung). Je Freiheitsgrad beträgt die mittlere kinetische Energie eines Teilchens laut statistischer Thermodynamik 1/2 * kB*T, mit kB der Boltzmannkonstante. Luft besteht aus 2-atomigen Molekülen. Jedes Luftteilchen hat also neben den 3 Translationsfreiheitsgraden noch 2 Rotationsfreiheitsgrade um die beiden senkrecht zur Verbindungslinie der beiden Atome orientierten Achsen. Somit sind es also insgesamt 5 Freiheitsgrade, was zum Faktor 5/2 führt. Bei sehr hohen Temperaturen wird auch die Schwingung angeregt und nimmt Energie auf, dann sind es 6 Freiheitsgrade, der Faktor nähert sich dementsprechend dem Wert 3 an.
Beste Grüße
Konrad

[Konrad Lüders]

Wieviel Wasser wird benötigt?

Bevor man mit Basteln beginnt, sollte man es mal durchrechnen:
Wir nehmen folgenden (für die Praxis günstigen Fall an), daß Preßluft in einem Druckbehälter zur Verfügung steht und damit Wasser aus einem zweiten Behälter herausgedrückt wird. Die Volumenverhältnisse mögen so sein, daß sich während der Antriebsphase der Druck im (vergleichsweise großvolumigen) Preßluftbehälter nur wenig ändert. Das erleichtert die formale Behandlung. Weiterhin möge die Antriebsphase vergleichsweise kurz sein, hierbei erhält das Fluggerät eine hohe Anfangsgeschwindigkeit, die dann in Steighöhe umgesetzt wird. Unter Vernachlässigung von Reibungswiderständen jeglicher Art gilt dann für die Ausströmgeschwindigkeit des Wassers vw=sqrt(2p/rho) mit rho - Dichte von Wasser, p - Druck im Druckgefäß. Aus der vereinfachten Ziolkowski-Formel v=vw*ln((m0 + mw)/m0) kann man die Endgeschwindigkeit für einen Raketenschuß berechnen. Hierbei ist m0 die Masse von Drachen+Pilot+Raketenmotor, mw die Masse des "Treibstoffs". Wenn die Steighöhe bei Brennschluß deutlich kleiner ist als die Endhöhe, kann man mit einem vereinfachten Energiesatz rechnen, quasi wie beim senkrechten Wurf. Mit ein paar einfachen Umformungen ergibt sich für die benötigte Wassermenge mw bei einer angestrebten Steighöhe von h folgende hübsche Formel:

mw=m0(exp(sqrt(rho*g*h/p))-1)

Anzumerken ist, daß bei Erreichen von h die Geschwindigkeit gleich 0 ist, also mindestens 5m müßte man wieder von h subtrahieren, um weiterfliegen zu können.
Bei einem gemittelten Druck von 300Bar, einer Masse m0=120kg und einer angestrebten Flughöhe von 300m benötigt man eine Wassermenge von mw=44,6kg.
Wenn man einen gemütlicheren Steigflug vorzieht, also nicht so den Katapultstart mag mit hohen g-Werten während der Beschleunigungsphase und danach Parabelflug, wird ein Teil der Rückstoßkraft durch die Gewichtskraft aufgezehrt und die erreichbare Höhe sinkt. Dafür gibt Ziolkowski auch Auskunft. Wer Lust hat, kann sich darin weiter verlustieren.
Und dann sind wir gespannt darauf, was die Bastler zu Wege bringen.
Beste Grüße
Konrad

[seidenschwan]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Wie sieht das eigentlich aus wenn man versuchen würde den Gasdruck mittels eines festen und eines flüssigen Stoffes zu erzeugen Siehe Backpulverrakete.

http://www.youtube.com/watch?v=QD-yvPweik4&NR=1

Dann wäre vielleicht weniger Vollumen und weniger Gewicht nötig?
Gibt womöglich noch effektivere Materialien.

Seidenschwan

[erni]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Man könnte doch auch gleich so fliegen, ohne Schirm,.....



finde ich extrem cool. Haben will......

[koordinatenmartin]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Ich denke dass dieser Druckluftmotor als Aufstiegshilfe funktionieren könnte!
Man nehme eine Carbonpressluftflasche wie bei der Feuerwehr, verbinde die Druckleitung mit der Propellernabe (drehbarer Durchlass), die Druckluft wird dann durch den Propeller bis ans Blattende geführt und dort durch eine Injektordüse nach hinten (in Drehrichtung) ausgelassen.
Weil der Propeller jetzt nicht mehr aus der Nabe her angetrieben wird sondern von der Blattspitze entsteht kein Gegendrehmoment es würde einen gewaltigen Schub erzeugen mit einer relativ geringen Luftmenge die austritt.
Es gab in den Anfängen der Hubschrauber solche Antriebe die auf diesem Prinzip funktionierten, im Fliegermuseum Dübendorf CH ist ein solches Teil ausgestellt,
wie gesagt auf den Heckrotor konnte man verzichten weil kein Gegendrehmoment entsteht.
Mit den heutigen Materialien müsste man diese Antriebstechnologie durchrechnen und ausprobieren!
Ich habe leider für diese Arbeit im Moment keine Zeit, ich könnte mir aber vorstellen dass ich mit diesem Vorschlag dem Einen oder Andern eine Initialzündung gegeben habe um wieder mit rechnen zu beginnen.
Auf den teuren Akku beim E-Antrieb könnte man auf diese Weise verzichten.

Mit freundlichem Gruss
Martin

[nikolaus]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

Hallo Martin, ich glaube ja immernoch, dass es bei gleichem Wirkungsgrat möglich sein müsste, auf einen Rotor zu verzichten. Die Luft einfach nur durch eine Düse rückwärts "rauszupusten" wird`s nicht bringen, weil die ganze Energie vermutlich nur in einer Unmenge sinnloser Verwirbelungen "verbraten" werden wird, aber es muss doch möglich sein, eine Art großflächiges Strahlentriebwerk ohne bewegliche Teile zu konstruieren, in dem die Pressluft ohne den Umweg über mechanische Teile direkt die Umgebungsluft antreibt (mitreißt). Das technische Problem scheint mir darin zu liegen, mit mehreren Düsen insgesamt Druck auf einer größeren Fläche aufzubauen, wie es die üblichen Rotoren tun und gleichzeitig dafür zu sorgen, das die gesamte Kraft gebündelt nach hinten wirkt. Was passiert z.B. wenn eine Düse in einem beidseitig offenes Rohr in Richtung einer der Öffnungen "bläst"? Entweicht der Überdruck nach beiden Seiten, oder entsteht auf der der Blasrichtung abgewandten Seite ein nennenswerter Unterdruck?

Mit einem Liter Pressluft bei 1 bar kann ich 1 kg 10 Meter hoch hebenBernd

Ich versuche noch immer, mir eine Versuchsanordnung vorzustellen, anhand derer man diese Aussage überprüfen könnte (eine leicht verständliche Formel würde mir auch weiterhelfen). Leider ist es mit der Physik bei mir nicht mehr weit her: Wieviel kWh entspricht ein Höhengewinn von 100kg um 300m und wieviele sind nötig, um 2000l Luft auf 1/200 zu komprimieren? Für ersteres würde ich die Formeln vielleicht noch selber finden, aber mit dem Kompressor bin ich völlig überfordert.
Die 100kg den Berg hochzuschleppen ist Arbeit (Kraft x Weg), der Druck dagegen Kraft pro Fläche (demnach entspräche Volumen pro Fläche also dem Weg - Kubikmeter/Quadratmeter=Meter?)

[ekke]

AW: Pressluftmotor für Gleitschirme?

http://de.wikipedia.org/wiki/Druckluftauto

Die Energiedichte des Antriebssystems ist bereits im Vergleich mit einfachen Bleibatterien ungünstig.

Druckluft ist einer der teuersten Energieträger. Ihre Erzeugung ist energetisch mit sehr großen Verlusten behaftet. Wenn die bei der Kompression entstehende Wärme nicht genutzt werden kann, ist sie für die Energiebilanz verloren. Ein effizienter Druckluftmotor benötigt eine mehrstufige Entspannung mit Zwischenerwärmung und ist daher aufwendig ...

...

In den Punkten ..., Treibstoffkosten und Tankvolumen schnitt das Druckluftauto deutlich schlechter als das Benzin- oder das Batterieauto ab. Lediglich im Punkt Primärenergieverbrauch ergab sich ein Vorteil gegenüber dem Benzinauto, aber nur beim Betrieb mit erneuerbarer Energie. Das Batterieauto schnitt in allen Punkten deutlich besser als das Druckluftauto ab.