Wurf/Schiess-mechanismus

[hoschi2]

hi
ich möchte einen Wurf/Schiessmechanismus zum Werfen einer Bier-Flasche(0,3kg 0.33l) bauen . (Ich weiss das macht keinen Sinn :-) )
Der Mechanismus sollte so einfach und klein wie möglich sein. Die Bierflasche sollte so ca 3-4 Meter weit fliegen
Nur bin ich mir noch nicht so sicher wie ich es realisieren soll.

Das ist mir bis jetzt eingefallen:


Wurfmechanismus:
-Katapultmechanismus bzw gespannter Hebelarm
Nachteil: nimmt zuviel Platz weg und ist zu sperrig


Schiessmechanismus:

- 2 drehende Scheiben wie in einer Tennisballmaschine
Nachteil: Bierflasche eindeutig zu schwer um es auf so kurzem weg arg zu beschleunigen. Bierflasche kann auch zerbrechen

- Abschusssrampe:
Objekt wird in einer Röhre auf einen Schlitten gelegt der mit hoher Geschwindigkeit bis ans Ende der Röhre fährt und somit das Geschoss abfeuert.
Nachteil: man braucht auch hier wohl eine zu hohe Geschwindigkeit die mit kleineren Komponenten nicht einfach zu realisieren ist

-Abschussrampe mit gespanntem Gummi
Gummi wird über eine angetriebene Seilwinde langsam gespannt. So lässt sich relativ leicht die nötige Energie für den Abschuss bereitstellen.
Nachteil: Spanngummi kann reissen


Weiss vielleicht jmd von euch wie man sowas einfach relaisieren könnte ?
Ich wäre über jeden Tip dankbar !

[PicNick]

Ich gebe zu, das ich bisher meine Bierflaschen bevorzugt mit der Hand geworfen habe. Daher null Erfahrung.

Ich würde als Energiespeicher an ein Schwungrad denken. Wenn man es langsam auf touren bringt, kann es dann auf einen Schlag eine menge Power abgeben.

[hoschi2]

wie meinst du das genau ?

[Vitis]

ne Treibladung währ noch so ne Sache ... eventuell gings ja
mit ner CO2-Patrone?

aber egel wie, so ne Flasche möcht ich nachher
nicht auf machen ... ne höllen Sauerei

[oberallgeier]

Hallo hoschi2,


... mechanismus zum Werfen einer Bier-Flasche(0,3kg 0.33l) bauen ...Ich bin ja leider etwas in Richtung Cola geprägt. Da gabs vor einiger Zeit so Juxmacher, die hatten Pfefferminzbonbons in Colaflaschen geworfen. Darauf gab es ziemlich hohe Springbrunnen.

Was meine ich damit: WENN Du statt Bier Cola nehmen könntest (vermutlich geht´s aber auch mit Bier): Pfefferminzbonbons in die Flasche werfen - Flasche mit MUNDstück, also da wo sonst der Kronkorken drauf sitzt, in eine ganz knapp anliegende Röhre stecken, die kurz, etwa Flaschenlänge und unten zu ist - abwarten was passiert. Wenn ich daran denke, was das für einen Rückstoss gibt, müsste dann eigentlich die Flasche aus der Röhre hüpfen, und das recht schnell. Für die 3 - 4 Meter will ich aber keine Garantie abgeben.

Nachteil: Du suchst einen Mechanismus - und eigentlich ist das dann eher physikalische Chemie.

[jeffrey]

hoi,
vielleicht ist es sinnvoll die flasche noch anzudrehen, das stabilisiert die flugbahn, ist vielleicht hilfreich, wenn das ding gefangen werden soll.
also als abwurfgeschwindigkeit wär dann glaub mal so 5,5 m/s gebraucht, wenn ich mich net verrechnet hab.
mfg jeffrey

[Vitis]

pressluft
und die flasche durch nen gezogenen lauf schießen

heftig

[radbruch]

So könnte das aussehen:
http://www.youtube.com/watch?v=5gnC0gHERbI

[hoschi2]

So könnte das aussehen:
http://www.youtube.com/watch?v=5gnC0gHERbI
genau so will ich es eben nicht haben.
Aber wie es scheint gehts wohl echt nicht anders

http://uk.youtube.com/watch?v=4PcL6-mjRNk
sowas in der Art wäre nicht schlecht, entweder wie hier durch einen Spanngummi angetrieben oder durch einen schnell beschleunigten Läufer.
Jedoch scheint beides am Gewicht der Bierflasche zu scheitern. Das ding ist wohl einfach zu schwer um es auf die nötige Geschwindigkeit zu bringen.
Obwohl das mit dem Spanngummi eher noch machbar wäre die entsprechende geschwindigkeit schnell zu erreichen.
weiss jmd wo es vernüftige Spanngummis für solche zwecke gibt ?

[jeffrey]

hi,

ot: wie doof ist eigentlich so ein hund?!

aber so groß ist doch die benötigte energie nicht, ich denke, dass man die schon aufbringen kann, allerdings nicht mit gummis, sondern dann eher mit druckluft, oder so.

mfg jeffrey

[Manf]

sowas in der Art wäre nicht schlecht,
Ich bin mir nicht sicher, ob Du das Bier noch haben willst, wenn der Hund eine Weile damit gespielt hat.

Sicher gibt es Packfix oder Expander Gummis ein Fahrradschlauch oder eher ein Streifen davon sind auch von der Stärke, Gymnastikband.
Nur, die Spannvorrichtung kann doch gleich als Wurfmachanismus arbeiten.

[Peach303]

In Waffengeschäften gibt es Gummiseile für Steinschleudern. Die Lassen sich recht lang dehnen und haben im vergleich zu anderen Materialien eine gute Spannung usw.

[hoschi2]

ot: wie doof ist eigentlich so ein hund?!

den aller hellsten Eindurck macht er nicht gerade, schon alleine wie er immer die Schnauze versucht in den Lauf zu halten ](*,)



aber so groß ist doch die benötigte energie nicht, ich denke, dass man die schon aufbringen kann, allerdings nicht mit gummis, sondern dann eher mit druckluft, oder so.



Druckluft wäre zu aufwendig und teuer



ch bin mir nicht sicher, ob Du das Bier noch haben willst, wenn der Hund eine Weile damit gespielt hat.

Sicher gibt es Packfix oder Expander Gummis ein Fahrradschlauch oder eher ein Streifen davon sind auch von der Stärke, Gymnastikband.
Nur, die Spannvorrichtung kann doch gleich als Wurfmachanismus arbeiten.


ich dacht an das ganze ohne Hund natürlich :-)

Gymnastikband hört sich nicht schlecht an

[.:Sebastian:.]

Nur, die Spannvorrichtung kann doch gleich als Wurfmachanismus arbeiten.

Energetisch gesehen ja, die Energie die man zum Spannen braucht, d.h. die Arbeit die man dazu verrichten muss ist F*s, wobei s dein Spannweg und F die (durchschnittliche) Rückstellkraft der Feder ist.
Der Einfachheit nem ich an es wäre eine Feder weil bei einem Gummiband F/s (Federkonstante) nicht konstant ist.
Die Arbeit die beim Abschuss verrichtet wird ist also auch F*s.
Da die selbe Rückstellkraft auf unsere Dose entlang der Streck s wirkt.
D.h. ich (besser mein Motor) verrichte beim Spannen des Gummi die selbe Arbeit verrichte als wenn ich die Dose direkt beschleunigen würde.

Allerdings ist da nicht die Leistung berücksichtigt.
Unser Motor hat eine bestimmte Leitung P.
Jeder weiß (hoffentlich) P=W/t also Arbeit geteilt durch Zeit.
So oben haben wir nicht berücksichtigt, wie lange abschießen/spannen dauert, warum auch die Arbeit und damit auch Energie ist zeitunabhängig.
Allerdings brauchen wir beim Abschuss eine hohe Beschleunigung.
D.h. die Arbeit muss schnell verrichtet werden. t ist klein -> W/t wird groß.
=>Wir brauchen also um die Dose direkt zu beschleunigen einen Motor mit hoher Leistung.

Das Gummi können wir allerdings langsam Spannen.
D.h. wir haben ein größeres t -> w/t wird klein -> Wir benötigen weniger Leistung.
=> Wir brauchen weniger Leistung um das Gummi zu spannen,
als um die Dose direkt mit dem Spannmechanismus abzuschießen.

Sonst hätte ja auch eine Armbrust keine Vorteil gegen über einem Bogen. ;)

Sebastian (PhysikLK12)
Ps: An meinem Physiklehrer, wenn sie das lesen bitte net wieder über die schwammigen Formulierungen nörgeln.

[radbruch]

Volle Punktzahl von mir für diese tolle Erklärung :)

[hounter]

@sebastian

Deine Ausführungen stimmen schon, bloß den Vergleich mit Armbrust / Bogen versteh ich nicht so ganz. Die Energie wird bei beiden durch spannen des Bogens erbracht, lediglich gibt es bei der Armbrust noch einen Speichermechanismus. Wo ist da der Zusammenhang? (Bin selber Bogenschütze, deshalb die Nachfrage...)


@hoschi2: Ich weiß nicht, ob ich ein Bier, dass bereits 4m durch die Luft geflogen ist und alles andere als gleichmäßig beschleunigt wurde (sprich ein wenig geschüttelt wurde), in aller Ruhe auf der Couch auf machen würde...

gruß hounter

[oberallgeier]

... @hoschi2: Ich weiß nicht, ob ich ein Bier, ... 4m durch die Luft ... in aller Ruhe auf der CouchENDLICH ! Ich als Weintrinker habe mich nicht getraut, diese Frage anzuschneiden. Ich hatte nur sooo gehofft, dass die kommt.

[.:Sebastian:.]

@hounter
Ja mirs is auch grad wieder eingefallen, das es ja Armbrüste gibt die man mit Hand spannt.
Aber als ich das geschrieben hatte, hatte ein Teil im Kopf was ich mal im Geschichtebuch gesehen hatte.
Die hatte einen mechanischen Spannmechanismuss der Sehne über nen Hebel oder Seilzug gespannt hat.
Ich guck mal ob ich da irgendein Bild find.

http://home.datacomm.ch/cyrill/mittelalter/armbrust.jpg

[oberallgeier]

... die Arbeit ... ist F*s ...Wenn schon, denn schon:

W = Integral (s1, s2) F(s) ds. Dann hättste nämlich Deine Abhängigkeit der F vom s. Denn

... nem ich an es wäre eine Feder weil bei einem Gummiband F/s nicht konstant ist ...Lass Dir von einem der nie in einem PhysikLK war sagen, dass auch praktisch keine Feder eine derartige Konstanz hat. Übrigens in LKDeutsch hättste gelernt, dass es "nehme" heisst - mit einem h und nach Möglichkeit noch mit einem zusätzlichen e.


... Sebastian (PhysikLK12) ...Zum Glück war ich nie in einem PhysikLK. Wer weiss, ob das nicht geschadet hätte.

[Manf]

Traust Du Dir auch zu die Motorleistung abzuschätzen, um die Dose so zu werfen, wie es im Film dargestellt ist?
Nur mal geschätzt mit 0,5m Beschleunigungsweg und einer Wurfweite von 3m auf gleiche Höhe.

[.:Sebastian:.]

W = Integral (s1, s2) F(s) ds

Okay ich hab vergessen zu sagen F die durchschnittliche Rückstellkraft verwende, und
davon ausgehe das F(s) einigermaßen linear (hooksches Gesetz) verläuft,den dann ist F*s eine ganz gute Näherung.
Das war eigentlich auch meine Idee dahinter, da ich das ganze mathematisch leicht verständlich halten wollte.
(Ich hab ja auch die Luftreibung und die Oberflächenreibung vernachlässigt, genauso wie die Haftreibung, die beim Spannen und Abschießen überwunden werden muss.)

Zum Thema D=F/s : Ich habe gelernt, dass man um auf Feder basierende System zu berechnen eine Direktionskonstante festlegt, nämlich delta F durch delta s, um einen linearen Zusammenhang zu haben mit dem man einigermaßen vernünftig rechnen kann.
Das nennt man dann eine ideale Feder.

Ich war einfach der Meinung das man mir soviel Vereinfachung zugestehen kann, zumal das am eigentlichen Problem nichts geändert hat.

Zum Thema Deutsch LK :
Schön das du den Rechtschreibfehler gefunden hast.
Druck ihn aus und heft ihn ab, ich brauch ihn nicht.

@manf Ich kann mal ein bischen rumrechnen und sehen wo es hinführt.
Ich meld mich hier dann wieder.

Sebastian

[hoschi2]

weiss jmd obe es im netz ne seite gibt wo die verschiedensten spannmechanismen technisch erklärt werden ?

[johns]

nachdem radbruch bereits den genialen bier-katapult-kühlschrank vorgestellt hat, fällt mir zu dem thema noch (leicht OT) http://www.phunland.com/ ein. damit kann man auch tolle abschussvorrichtungen bauen, und mehr :)

lg

[.:Sebastian:.]

Sooo .... ich hab mal ne Runde gerechnet.


Ich hab das ganze mal von hinten angefangen, also von der Wurfparabel.
Die hab ich mit zwei Bewegungsgleichungen festgelegt :

Ve ist unsere Endgeschwindigkeit nach dem Verlassen vom Abschussmechanismus.
Die muss man in eine X und eine Y-Komponente aufteilen, da ich die Bewegung zunächst für die beiden Richtungen getrennt betrachte.
Vx = cos(alpha) * Ve
Vy = sin(alpha) * Ve

Wobei alpha der Winkel von unsere Flugrichtung beim Verlassen vom Abschussmechanismus gegen die Horizontale ist.

Mit s(t) = V * t kommt man dann auf:
x(t) = Ve*cos(alpha)*t
y(t) = Ve*sin(alpha)*t

So jetzt müssen wir noch bei y(t) die Schwerkraft berücksichtigen.
y(t) = -0.5g*t^2 + Ve*sin(alpha)*t

Reibung lass ich einfach mal außer acht, die kann man bei so kleine Strecken und Geschwindigkeiten ruhig vernachlässigen.
(Wer nörgelt muss das Gegenteil beweisen)

Jetzt können wir x(t) nach t umformen und in y(t) einsetzen.
Dann erhalten wir eine Funktion y(x) unsere Wurfparabel.

y(x) = -0.5g*([x]/[Ve*cos(alpha)])^2 + [sin(alpha) * x]/[cos(alpha)]

Schön oder ?
Da können wir jetzt für x 4m und für y 0m einsetzen.
Wenn wir jetzt ein alpha hätten, könnten wir unser Ve berechnen.
Ich hab jetzt einfach mal für alpha 45° eingesetzt.
Das hat zwei Gründe:
Erstens ist das der optimale Kompromiss zwischen Wurfhöhe und Weite.
Zweitens vereinfacht das meine Gleichung immens, da cos(45) = sin(45).
Nach etwas umgeforme und gerechne kommt man auf Ve=6.26m/s

Dann bekommen wir eine so schöne Wurfparabel :
https://www.roboternetz.de/phpBB2/files/wurf.png

Jetzt wissen wir wie schnell das unsere Dose nach dem Abschuss sein muss und im welchen Winkel wir schießen müssen.

Daraus können wir schon mal die kinetische Energie berechnen, die wir
der Dose mitgeben müssen.
E = m/2 * v^2

Da ich selten Alkohol trinke hab ich grad keine Bierdose zu Hand.
Aber ich rechne einfach mal mit 0,5kg, also einer 0,5l Dose.
Bevor der erste nörgelt ich weiß das Bier dichter ist als Wasser und das um das Bier noch ne Dose ist. Aber 0,5 rechnet sich einfach.
E = 0,5kg/2 * 6,26^2 = 9.79J

Das ist auch gleich die Arbeit die wir beim Beschleunigen der Dose verrichten.

Unsere Leistung ist P = W/t.
Also müssen wir jetzt noch wissen wie lange wir Beschleunigen.

Ich geh einfach mal davon aus, dass die Dose linear beschleunigt wird.
Also dass sowohl a(t) und auch die Bahn auf der beschleunigt wird linear sind.
Eigentlich müsste ich jetzt noch das ganze auf einer Kreisbahn berechnen,
und den Katapultarm als Hebel berücksichtigen usw. aber da ich nur grob Abschätzen will.

v(t) = a*t
s(t) = 0.5a*t^2

v(t) nach a umstellen unten in s(t) einsetzen.
Dann können wir da die 0,5m von manf einsetzen und nach t auflösen, da kommt raus : t = 0.15s
Dann ist P = 9.79J/0.15s = 65W
Das wäre eine ganze Menge.
Wenn man das ganze jetzt über ein Gummiband macht, welches man in 1,5s spannt sinds schon mal nur noch 6,5W.

Ich hoff mal da sind keine Rechenfehler oder schlimmer semantische Fehler drin.
Es ist halt schon fast ein Jahr her, das ich sowas von Hand berechnet hab.
Wenn wir sowas in der Schule machen ham wir immer unser Computermodell.

Wenn es gewünscht wird rechne das ganze noch mit Hebel und Kreisbahn.
Also als Katapult.

Sebastian

[Manf]

Sehr schöne Rechenung. Das Schöne daran ist, dass man damit abschätzen kann in welcher Größenordnung man sich befindet.

Man kann nun noch die Leistung bei der Beschleunigung als konstant ansetzen und redzuiert damit den Wert für die Leistung etwas, die noch nicht eingerechten Verluste bringen das System dann auf etwas über 100W.

Bei der geringen Dauer kommt man bestimmt schon mit einem Motor mit viel geringerer Nennleistung hin (20W?). Beim Umspeichern der Energie in einen Gummi hat man sicher noch einmal einen Wirkungsgrad von unter 50%.

Wie gesagt, schön wenn man die Werte in etwa kennt.