Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- projekte:picoflights:phys:start [2015/03/15 14:47] – angelegt thasti
+++ projekte:picoflights:phys:start [2015/03/17 09:36] – [Float-Vorgang] thasti
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 ==== Float-Vorgang ====
+Das Einstellen des Floats ist keine einfache Angelegenheit - es liegt ein komplexes dynamisches System vor, viele Variablen sind im Prozess vorhanden. Im Modell sollen die vorliegenden Verhältnisse dargestellt werden, um die tatsächlichen Zusammenhänge zu verstehen.
+Download {{:projekte:picoflights:phys:floating.m|MATLAB-Modell}}
+Kausalitätskette:
+  * Gewichtskraft abhängig von
+    * Nutzlastgewicht, Ballongewicht (fix)
+    * Gasgewicht
+  * Gasgewicht abhängig von
+    * eingestellter Auftriebskraft
+  * Auftrieb abhängig von
+    * Ballonvolumen
+    * Dichte der Umgebungsluft
+  * Ballonvolumen abhängig von
+    * Gasmenge
+    * Temperatur (vor Erreichen des max. Volumens), $p \cdot V / T = const$, p im Ballon = p außerhalb
+    * Nichtlinearität der Hülle (prall werden)
+  * Dichte der Umgebungsluft abhängig von
+    * Temperatur (wärmer - geringere Dichte)
+    * Luftdruck (höherer Druck - größere Dichte)
+Vorgehen:
+  * gegeben: Ziel-Auftrieb, Massen der Nutzlast und Hülle
+  * notwendiges Helium-Volumen berechnet werden - bestimmt Anfangsvolumen und Gasgewicht
+    * Gasmenge konstant -> Gewicht konstant -> Gewichtskraft gesamt konstant
+  * Berechnen der Konstante in $p \cdot V / T = const$
+    * Volumenänderung kann beim Aufstieg simuliert werden (p und T aus Standardathmosphäre bekannt)
+  * Gasvolumen-Berechnung
+    * Außendruckänderung verändert Volumen
+    * Temperaturänderung verändert Volumen
+    * Volumen: Nichtlinearität durch Hülle, Begrenzung des Volumens
+      * Maximalfüllvolumen aus Datenblatt (0.125m^3)
+  * Luftdichte abhängig von Höhe
+    * Abhängigkeit vom Luftdruck, Temperatur - Daten aus Standardathmosphäre
+  * Auftrieb über die Höhe kann nun vollständig berechnet werden
+Beschränkungen / Fragen:
+  * Innendruck steigt bei Erreichen der Nichtlinearität (wann platzt der Ballon - Druck berechnen)
+  * Wie sieht die Kennlinie der Nichtlinearität aus (Druck/Volumen)
+    * eventuell experimentell über Drucksensoren ermitteln - Volumenmessung??
+    * aktuell einfach als harte Limitierung angenommen, daher Float-Punkt womögl. zu hoch
+  * Erwärmung des Gases durch Sonne ist nicht einberechnet - schwer abschätzbar
+  * Ergebnisse liegen höher als Leo Bodnars Berechnungen und die Erfahrungen, warum?
+Schlussfolgerungen / Ergebnisse:
+  * Float-Höhe ist unabhängig vom eingestellten Auftrieb
+    * D.h. Vor allem die Gasmenge hat praktisch keinen Einfluss darauf!
+    * Auftrieb ist ausschließlich nach zwei Kriterien einzustellen:
+      * Nicht platzen, weil zu viel
+      * Nicht wieder runterkommen, weil Anlagerungen wie Feuchtigkeit ihn kompensieren
+  * Float-Höhe hängt nur von Nutzlastgewicht und Ballonmasse ab!
+    * ist also nach oben durch die Ballonmasse begrenzt
+  * Die Auftriebskraft bleibt über die gesamte Steigzeit sehr konstant
+    * passt zur Beobachtung der gleichbleibenden Steigrate (~1m/s)
 ==== Befüllung in Räumen mit anderer Lufttemperatur ====