Menge in Aquarium für max. Schwappkraft

[Jaecko]

Moin.

Eine kleine Kopfnuss (leider noch ohne Lösung) die mir beim Zusammenbauen eines Regals eingefallen ist. Evtl. hat jemand den passenden Nussknacker dazu:

Situation: Ein Aquarium steht auf einem wackeligen Tisch und kann sich damit seitlich bewegen. Die Bewegung wird durch Hin- und Herschwappen des Wassers ausgelöst. Ob das jetzt schwappt, weil jemand dagegenrumpelt oder die Fische ne Party feiern soll mal egal sein. Das Wasser darf sich dabei bis zur Oberkante des Beckens bewegen, aber nicht drüber hinaus.

Wie könnte man jetzt die Füllhöhe des Aquariums ermitteln, bei der die maximale Kraft beim Hin- und Herschwappen auf den Tisch übertragen wird?

Wenn das Becken bis zu nem Finger breit unter die Kante gefüllt ist, bewegt sich da nicht sonderlich viel, ohne dass es überlaufen würde.
Ist andersrum nur ein Fingerbreit Wasser im Becken, fehlt einfach die Masse, die was ausrichten könnte.

Kann man das irgendwie berechnen, oder gibts da sogar eine Art konstanten Füllgrad für ein gegebenes Verhältnis von Beckenbreite zu Höhe?
(Wie z.B. die Bessel-Punkte, auf die ein Brett gelagert werden muss um bei gleichmässiger Belastung eine minimale Durchbiegung zu haben (ca. bei 22% der Brettlänge von der Aussenkante her))

MfG
Jaecko

[Peter(TOO)]

Hallo Jaecko,

Bei geschlossenen Tanks ist es das halbe Volumen, an diesem Punkt hat man die maximale Masse mit der maximalen Bewegungsfreiheit.

Beim Aquarium dürfte es um die halbe Füllhöhe sein.
Die beiden Extrempositionen liegen dann entsprechend den Diagonalen, wenn das Aquarium +/- 45° gekippt wird. Dabei ist aber die Wasseroberfläche gerade.

Beim Schwappen ergibt sich aber normal keine gerade Oberfläche des Wasserspiegels. Diese Krümmung müsste man zuerst berechnen.

MfG Peter(TOO)

[i_make_it]

Ausgehend von Wasserwellen, ist im Flachwasser der Wellenberg bis zu 3/4 der Wellenhöhe über dem Ruhewasserspiegel und das Wellental 1/4 unter dem Ruhewaserspiegel.
Die Beckenlänge wird bei Lambda/2; 2-Lambda/2; 3-Lambda/2 etc. zuz Resonanz führen, was zur Ausbildung eines maximalen Wellenbergs beiträgt.

https://de.wikipedia.org/wiki/Wasserwelle
https://de.wikipedia.org/wiki/Beckenschwingung

Bei 50% Füllgrad kann es also noch zum Überschwappen kommen. (Abhängig von der Geometrie und der Dimension des Beckens sowie der Wellenlänge und Periode der Wellen)

Übrigens wenn die Welle bricht dann wird es spritzen, und die Spritzer haben deutlich mehr kinetische Energie, was auch ohne Überlaufen zum Austritt von Wasser führen kann. Muß das auch berücksichtigt werden?

[oberallgeier]

Hi Jaecko, Mannohh - was für ne Nuss war denn bei Dir im Nikolausteller. Schrecklich *gg*.

.. Aquarium steht auf einem wackeligen Tisch und kann sich damit seitlich bewegen .. maximale Kraft beim Hin- und Herschwappen ..
Also ich habs nie gerechnet, hatte aber mal eine vergleichbare Aufgabe : Wieviel Unterfüllung ist bei konkreten Vorgaben "problemlos" wenn ein Hubschrauber Löschwasser für eine Berghütte (deltaH ca. 1500 m) mit einem zu großen Behälter anliefern muss. Es war nämlich ein sehr gut geeigneter Behälter verfügbar, der zusammen mit einer 100%igen Füllung die Tragkraft des Hubschraubers überstieg. Wir waren schnell draufgekommen, dass wir nicht sehr viel mehr als 50% schaffen können. Der Hubschrauberpilot wusste aber aus "tradierter?" Erfahrung, dass bei 50% Füllgrad chaotisches Pendeln mit Absturzgefahr seine höchste Wahrscheinlichkeit hat. Das war dann das schnelle Ende der Berechnungssession - nun wird im Brandfall erst der leere Behälter raufgeflogen der dann mit Wassersäcken gefüllt wird.
Ist aber, glaub ich, kein sinnvoller Hinweis zu Deiner Frage. Zumal unsere ersten, viel zu knappen Berechnungsansätze nie wirklich glaubhaft aussahen.

[Jaecko]

Tjaa, da hat der Nikolaus ne Nuss aus Stahl gegossen.

Also kann man quasi grob gesagt sagen, dass bei ca. halber Füllung die grösste Kraft wirkt. Das Überlaufen/Rausspritzen von Wasser stellt kein Problem dar; die Wassertropfen sind ja dann weg und tragen dann nicht mehr zur Bewegung des Beckens bei. Zudem sind die auch schnell aufgewischt.
Die Situation im Gedankengang war einfach nur, wo in etwa der Punkt liegt, an dem es maximal wird. Und da ich keine halb gefüllten Aquarien hab (bis auf nen Nano-Cube nur mit Pflanzen, den säuft die Miez immer leer), sind die auftretenden Kräfte wohl vernachlässigbar gegenüber dem normalen Gewicht bei nem anständig konstruierten Tisch.

Ein ähnliches Problem fällt mir auch grad aus dem Löschwesen ein. Ich bin ja auch bei der FFW. Und wenn wir z.B. unser Tanklöschfahrzeug mit nicht vollem und nicht leerem Tank zurückfahren, ist da in Kurven schon ein deutlicher Seegang spürbar. Waren wieder 2,5m³ drin, war wieder Ruhe. Bei den neueren Fahrzeugen sind mittlerweile Trennwände in den Tanks, die das Problem zumindest in Kurven recht gut beseitigen können.

[Peter(TOO)]

Hallo,

Ein ähnliches Problem fällt mir auch grad aus dem Löschwesen ein. Ich bin ja auch bei der FFW. Und wenn wir z.B. unser Tanklöschfahrzeug mit nicht vollem und nicht leerem Tank zurückfahren, ist da in Kurven schon ein deutlicher Seegang spürbar. Waren wieder 2,5m³ drin, war wieder Ruhe. Bei den neueren Fahrzeugen sind mittlerweile Trennwände in den Tanks, die das Problem zumindest in Kurven recht gut beseitigen können.
Das war in den Anfängen der NASA mal ein Projekt.
Daher wusste ich das mit dem halbvollen Tank. Die Lösung sind Trennwände mit Löchern.

MfG Peter(TOO)