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Windlast(?) an der Satellitenschüssel

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  #1  
Old 08-26-2009, 07:45 PM
Franz Müller
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Default Windlast(?) an der Satellitenschüssel



Hallo liebe NG,

ich habe auf meinem Dach eine 80er Satellitenschüssel. Die Fläche ist
ungefähr 0,5m². Wie kann ich ausrechnen, welche Laste (in kg oder t) auf die
Schüssel wirken wenn sie von eine Windböe mit sagen wir mal 80km/h getroffen
wird. Unter der Annahme, daß die Böe die Schüssel im rechten Winkel zur
Fläche trifft. Ist das Verhältnis zwischen Windgeschwindigkeit linear oder
exponentiell?

MfG
Franz


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  #2  
Old 08-26-2009, 09:45 PM
Roland Damm
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Moin,

Franz Müller schrub:


Luftwiderstandskraft = A*c_w*rho/2*v^2

A: Fläche.
c_w: Luftwiderstandsbeiwert, geschätzt rund 1
rho: Dichte der Luft, rund 1,2kg/m^3
v: Windgeschwindigkeit.

Macht bei deinen Daten also:
0,5m^2 * 1 * 1,2kg/m^3 / 2 * 22,2^2m^2/s^2 = 148N

Also in etwa so viel wie die Gewichtskraft von 15kg.

Aber: Schlimmer könnte es kommen, wenn der Wind nicht direkt in
die Schüssel reinbläst, sondern dran entlang streicht. Dann
kommen Auftriebskräfte dazu und die können viel mehr ausmachen.
Nicht umsonst können Segelschiffe mit Seitenwind schneller
fahren als mit Rückenwind.

Aber diese Rechnungen sind eh' alles nur akademischer Kram, deine
Frage müsste ein Bauing beantworten (und können).

CU Rollo
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  #3  
Old 08-27-2009, 07:33 AM
Stefan Sprungk
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Default Windlast(?) an der Satellitenschüssel

Franz Müller schrieb:

So geht man dieses Problem in der Statik nicht an. Es gibt Normen, die
vorschreiben, mit welchen Windlasten zu rechnen ist. Diese hängen
wiederum von der Höhe über dem Erdboden ab. Nach DIN 1055 Teil 5,
Tabelle 1 wird z.B. bei Höhen von mehr als 8 Metern bis 20 Meter über
Gelände mit einer Windgeschwindigkeit von 35,8 m/s gerechnet. Das
entspricht einem Staudruck von 0,8 kN/m². Um die Wirksame Kraft zu
ermitteln multipliziert man den Staudruck mit einem formabhängigen
Faktor und der Stirnfläche. Dieser ist bei Satellitenschüsseln 1,5.
Somit ergibt sich eine Windkraft von 0,5*1,5*0,8 kN=0,6 kN. Das
entspricht einer Gewichtskraft von ca. 62 Kilogramm Masse. Was ist nun
mit dieser Kraft zu tun? In Abhängigkeit von der
Befestigungskonstruktion ist zu ermitteln welche Kräfte und Spannungen
in den Bauteilen aufträten. Danach sind die Bauteile entsprechend zu
dimensionieren. Je länger z.B. der Befestigungsmast ist, desto größer
werden die Biegemomente im Bereich der Mastverankerung usw.

Bemerkung!
Diese Angaben dienen nur als Beispiel und ersetzen keine Beratung durch
einen Statiker! Jede Gewähr für die oben angegebenen Daten ist
ausgeschlossen!

MFG Stefan
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  #4  
Old 08-27-2009, 09:00 AM
Manfred Ullrich
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Default Windlast(?) an der Satellitenschüssel


"Roland Damm" <[Only registered users see links. ]> schrieb im Newsbeitrag news:4a95ad12$0$31334$[Only registered users see links. ]...
Ich glaube, das ist ein Missverständnis. Die Segelschiffe fahren nicht
deshalb schneller, weil die Kräfte höher sind bei "entlang streichen",
sondern wenn das Segelschiff so schnell wie der Wind wäre - bei Rückenwind -,
würde überhaupt keine Windkraft am Segel anstehen können.

Gruß
Manfred

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  #5  
Old 08-27-2009, 09:28 PM
Roland Damm
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Default Windlast(?) an der Satellitenschüssel

Moin,

Manfred Ullrich schrub:


Gut, da magst du recht haben. Aber ist es so, dass c_a generell
nicht größer als c_w sein kann? Ich meine, das geht eben doch.

CU Rollo
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  #6  
Old 08-27-2009, 11:55 PM
Kai-Martin Knaak
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Default Windlast(?) an der Satellitenschüssel

On Thu, 27 Aug 2009 23:28:50 +0200, Roland Damm wrote:


Sicher kann c_a größer als c_w werden. Bei jedem halbwegs vernünftigen
Tragflächenprofil ist das so. Es wäre auch dumm, wenn nicht. Der Quotient
c_a/c_w fürs ganze Flugzeug gibt schließlich die Gleitzahl an, also das
Verhältnis von Gleitweite zu Höhenverluist ohne Motorantrieb. Und das
hätte man schon ganz gern größer als 1.

Allerdings wird das Verhältnis hauptsächlich deswegen groß, weil c_w für
bestimmte Winkel recht klein ist, während c_a noch einen ernsthaften
Betrag hat. Für den Vergleich der Kräfte an einer Satellitenschüssel
interessiert aber der Betrag der gesamte Luftkraft F_L. Also der Betrag
der die vektorielle Summe aus Auftrieb und Reibung. Da die beiden Kräfte
senkrecht aufeinander stehen, ist das
|F_L| = \sqrt( c_w^2 + c_a^2 ) * A * v * p

Dabei ist A die Fläche der Schüssel und v die Windgeschwindigkeit und p
eine nicht von Anströmwinkel, Fläche und Windgeschwindigkeit abhängige
Konstante.

---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak
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  #7  
Old 08-28-2009, 02:42 PM
Manfred Ullrich
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"Roland Damm" <[Only registered users see links. ]> schrieb im Newsbeitrag news:4a96fa92$0$32673$[Only registered users see links. ]...
Ja, c_a ist generell größer als c_w - bei einem Flügel, aber da ist
das c_w gemeint, welches sich ergibt, wenn die Luft "entlang streicht"
und nicht senkrecht auf den Flügel prallt.

Gruß
Manfred

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  #8  
Old 08-29-2009, 09:20 PM
Roland Damm
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Moin,

Manfred Ullrich schrub:


Gut genauer gefragt: Man drehe den Anstellwinkel des Flügel
komplett durch 360° durch und messe. Oder sonst ein Objekt
anstelle eines Flügels.
Kann der maximale Auftrieb (egal bei welchem Anströmwinkel)
größer sein als der maximale Widerstand (bei einem anderen
Winkel)?

CU Rollo
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  #9  
Old 08-29-2009, 11:39 PM
Kai-Martin Knaak
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On Sat, 29 Aug 2009 23:20:33 +0200, Roland Damm wrote:


Wenn ich die Koeffizientendefinitionene, die man für Flugzeugprofile
angibt, richtig verstehe, ist die Antwort ein knappes "Ja".

Eine Halbkugelschale, die mit der hohlen Seite im Wind steht, ist mit
einem Cw-Wert von 1.33 so ziemlich die windunschlüpfrigste Form. Selbst
eine flache Platte senkrecht zum Wind hat da mit einem Cw von 1.1 noch
weniger Windwiderstand. Eine Kugel Ein Flugzeugflügel quer zum Wind wird
seinen Maximalwert irgendwo dazwischen haben.

Der Ca-Wert eines Flugzeugprofils wird üblicherweise nicht auf die in den
Wind projezierte Fläche bezogen, sondern auf die Fläche der Tragfläche.
Für besonders Auftriebsstarke Profile liegt der maximalwert von Ca bei
2.3 . Zum Beispiel E423 ( [Only registered users see links. ] )

Das ist allerdings schon ein recht ungewöhnliches Profil. Cessnas fliegen
zum Beispiel mit NACA-2412. Das hat ein maximales Ca von 1.17 . Man
könnte denken, dass Segelflugzeug besonders viel Auftrieb bräuchten und
deswegen Profile mit großem Ca eingebaut hätten. Tatsächlich kommt es
immer auf das maximale Verhältnis von Ca/Cw an. Die AFH22 der Akafllieg
Hannover hat zum Beispiel ein Eppler-603 mit einem maximalem Ca von 0.46

Diese Werte beziehen sich außerdem auf einen unendlich langen Flügel. Am
Ende des Flügels verliert man an Auftrieb, weil ein Teil der Luft die
Abkürzung nehmen kann und einen Randwirbel bildet.

Fazit: Für einen langen, schlanker Flügel mit einem für hohes Ca
optimierten Profil wird die Antwort Ja sein. Bei anderen Objekten wird
der maximale Auftrieb kleiner als der maximale Windwiderstand sein.

---<(kaimartin)>---
--
Kai-Martin Knaak
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  #10  
Old 08-30-2009, 07:07 AM
Manfred Ullrich
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"Roland Damm" <[Only registered users see links. ]> schrieb im Newsbeitrag news:4a999ba0$0$32682$[Only registered users see links. ]...
Das ist eine gute Frage, die werde ich mir durch den Kopf gehen lassen.

Gruß
Manfred

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Tags
der , satellitenschüssel , windlast


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