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Guten Tag,

kann mir bitte jemand auf die Sprünge helfen bei folgender Frage:

Wir haben ein Werkstück, welches durch ein Wasserbecken befördert wird. Der Klotz liegt in einem Gehänge, dieses läuft an einem Wagen (kugelgelagert) auf einer Schiene. Das Teil wiegt 2000 kg; Querschnittsfläche 1,135 m^2; Geschwindikeit 0,085 m/s^2.
Die  Kraft, welche aufgewendet werden muss, um das Werkstück auf freier Strecke zu bewegen ist uns bekannt. Wie sieht es mit dem zus. Strömungswiderstand im Wasserbecken aus.

Ich habe eine Formel aus dem www verwendet. Da war ich froh, dass ich bei den Einheiten am Ende Newton heraus bekam. Leider war der Wert mit 4 N unglaublich gering.

Hab ich da ein Fehler gemacht (wenn ja, welchen???), oder ist das wirklich so wenig?.

Die Breite des Beckens spielt doch auch eine Rolle, oder?

Gruß Devastator

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und davon 2 krank sind.

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Moin!

Masse ist erst mal egal, wichtig sind zunächst nur Querschnittsfläche (hast Du ja) und cw-Wert (fehlt) und Geschwindigkeit.

0,085 m/s^2 ist aber keine Geschwindigkeit!!!

Und ohne cw-Wert (also Form: Fisch oder Fallschirm?) nützt alles Rechnen wenig.

0,085 m/s (könnte ja gemeint sein) wäre relativ wenig Geschwindigkeit, und da die Geschwindigkeit quadratisch in den Staudruck eingeht, kann die resultierende Kraft durchaus gering sein.

Zus. Strömungswiderstand im Wasserbecken hängt natürlich sehr vom Wasserbecken ab!

Formel aus dem www ist problematisch, wenn man gar nicht weiß, was man da eigentlich rechnet!

Wie groß war denn der Vergleichswert im freien Wasser?

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Roli  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

[Diese Nachricht wurde von Doc Snyder am 02. Mrz. 2011 editiert.]

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Stellst du mal den Link zur Formel hier rein.

Rein gefühlt müssten folgende Parameter in der Formel vorkommen:

Strömungswiderstand des Teils (Eine rechteckige Fläche hat einen anderen Strömungswiderstand als ein tropfenförmiger mit gleicher Querschnittsfläche)
Viskosität von Wasser
Querschnitt der freien Strömungsfläche (pratisch der Abstand deines Teils zum Beckenrand)
möglicherweise die Masse von Wasser und die Temperatur

Mal von einer pragmatischen Betrachtung ausgehend:

Dein Werkstück besitzt eine Fläche von 1,135m² und eine Geschwindigkeit von 0,085m/s (ohne Quadrat, sonst wäre es eine Beschleunigung) Damit verdrängt dein Werkstück ca. 96,5 Liter Wasser pro Sekunde, die entweder am Werkstück vorbeifließen können, oder um den sich der Wasserstand vor deinem Werkstück erhöht. Das heißt, deine worst-case Rechnung müsste IMHO lauten, dass du ca. 950N (entspricht 96,5 kg Wassermasse * 9,81 1/s²) aufbringen musst. Ich nehme an, dass der Antrieb, den du brauchst, um deine 2 Tonnen Masse überhaupt in Schwung zu bekommen, das Kilonewton auch noch bereitstellt. 

Nur mal so laut nachgedacht ....

Günter

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Hallo,

bin lieder schon daheim, also die Werte aus dem Kopf:
Dichte Wasser (20° C) = 998,20 kg/m^3
Fläche (BxH)= 1,667 m x 0,68 m

Mit dem cw-Wert hapert es ein wenig. Bei Wiki gab es 1,1 für ne quadratische Platte. Also hab ich den genommen. Das Teil ist aber eher dreimal breiter als hoch.

Bei der Formel habe ich diese genommen: http://de.wikipedia.org/wiki/Strömungswiderstandskoeffizient
(im Bereich "Anwendung")
F=(Dichte x cw x A x v^^2)/2

@Doc Snyder:
Welcher vergleichswert?
Das mit der Beckengröße ist mir erst beim schreiben vom Beitrag eingefallen und nicht weiter berechnet.

Gruß Devastator

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Zitat:

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Original erstellt von Devastator:
Bei der Formel habe ich diese genommen: http://de.wikipedia.org/wiki/Strömungswiderstandskoeffizient
(im Bereich "Anwendung")
F=(Dichte x cw x A x v^^2)/2

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Ui Ui, das gilt wohl für Luft aber für alle anderen Fluide geht mir noch der Einfluss der Viskosität ab, weil die bei Wasser eine deutlich andere ist, wie bei Luft. Die 4 N gelten wohl für Luft und einem idealen (unendlich großem) Luft-Becken.

Aber ich kann jetzt auf die Schnelle auch nicht mit einer Besseren Formel dienen    Die Leute, die Wasserkraftwerksbau machen und da gibt es welche auf CAD.DE und zumindest einen im SWX-Forum - ich weiß aber nicht mehr wer - sollte das Thema einfach zu lösen sein.

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Moin,

nur noch als Zusatz. Das Becken ist mit BxH 2,6m x 1,5m geplant. Der Entwurf kommt aber von einer anderen Firma.

Gruß Devastator

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Hat niemand den ollen Willi zur Hand? Da müßte das eigentlich drin stehen. Meiner ist noch irgendwo tief in einer Umzugskiste verpackt, ich kann daher leider nicht selbst nachlesen.

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Cheers,
    Jochen

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Zitat:

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Original erstellt von Devastator:
Welcher Vergleichswert?

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Jener: "Die  Kraft, welche aufgewendet werden muss, um das Werkstück auf freier Strecke zu bewegen ist uns bekannt." Aber das habe ich wohl falsch verstanden. Ich dachte, Ihr hättet schon Schleppversuche im Hafenbecken gemacht (ich wohne halt in Hamburg  ), aber Du meintest wohl eher den Rollwiderstand auf der Führungsbahn.

cw 1,1 für flache Platte halte ich für angemessen; das veränderte Seitenverhältnis macht IMHO relativ wenig aus. Formel ist zunächst mal OK (nur wieder mit Tippfehler); ich komme mit den gegebenen Werten auch auf 4,5 N.

Zähigkeit wird IMHO erst bei der seitlichen Strömung in Längsrichtung wichtig, aber da nennst Du keine Maße.

Nahe der Wasseroberfläche kommt noch der zusätzliche Widerstand durch die Bugwelle dazu.

Das Becken ist auch relativ eng; das wird in jedem Fall die Umströmung einengen und durch die seitliche beschleunigte Kanalströmung erhöhten Widerstand bewirken.

Zusätzlich wird sich auf der Stauseite ein höherer Wasserstand bzw. eine höhere Bugwelle also eine Erhöhung des Drucks einstellen und so den Widerstand weiter erhöhen!

Aber bei 85 mm/s ist das wohl insgesamt weniger aufregend.

Was soll das überhaupt werden, und wozu müsst Ihr den Widerstand so genau wissen?

So ohne weiteres Wissen um die Anwendung und mit immer nur einzelnen Wissensbröckchen macht das hier nur begrenzt Spaß.

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Roli  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

[Diese Nachricht wurde höchstwahrscheinlich nach ihrer Erstellung von Doc Snyder noch ein Mal editiert.]

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Guen Abend Doco.,

die Blöcke werden durch das Tauchbecken gezogen, um die Temperautr von 150° C zu reduzieren. Das Becken kommt nicht von uns, wir liefern nur die Fördermaschine. Da das Becken 100m hat, und somit recht viele Blöcke rein passen (L=700mm), war mein Gedanke, dass die zus. Kraft durch Strömung bestimmt auch einen Einfluss hat. Leider sind Messungen vorher nicht möglich.

Es wird alles von einer bestimmten Kette gezogen und die hat ne Bruchkraft. Es werden auch nicht immer alle Blöcke gleichzeitig gezogen. Wenn aber die Zusatzkraft pro Block bekannt wäre, könnten wir erkennen, ob die Kette hält oder wir nur eine bestimmnte Anzahl von Blöcken immer ziehen.
Hab mir nicht gedacht, dass das so schwer zu rechnen ist   

Bis denn dann.

Devastator

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Ah ja, eine interessante Aufgabe, und tatsächlich nicht leicht!

Von freier Anströmung kann man hier nicht mehr ausgehen, denke ich. Da ist dann wohl eher der Ansatz zu machen, dass sich im Restquerschnitt des Kanals eine Gegenströmung ausbildet, die erstens eine Wandreibung hat, die man auf die Seitenflächen des Klotzes anwenden muss, und zweitens einen Druckverlust hat, den man auf die Stirnfläche des Klotzes anwenden muss.

Und was ist mit der Wärmemenge? Muss denn da nicht auch eine zusätzliche Kühlung rein? Und würde die, wenn man das sinnvoll macht, nicht auch eine zusätzliche Gegenströmung bedeuten?

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Roli  
www.Das-Entwicklungsbuero.de

[Diese Nachricht wurde höchstwahrscheinlich nach ihrer Erstellung von Doc Snyder noch ein Mal editiert.]

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Hallo Doc.,   

die Beckentemp. soll wohl so auf 30° C ansteigen. Das Wasser im Becken wird in unbekannter Art und Weise umgewälzt/gekühlt.

Ich glaub ich schlaf erst mal drüber......    

Devastator

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Zitat:

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Original erstellt von Doc Snyder:
Von freier Anströmung kann man hier nicht mehr ausgehen, denke ich.

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Sehe ich auch so wie Roland.
Gerade, wenn die Blöcke relativ nah hintereinander hergezogen werden, dann fahren die hinteren Blöcke ja quasi im Windschatten der vorderen. Das Wasser zwischen den Blöcken dürfte größtenteils die Reise mit derselben Geschwindigkeit mitmachen wie die Blöcke selbst. Je nach Größe des Beckens sollte sich an den Seiten dann eine mehr oder weniger schnelle Gegenströmung bilden, die dann auch mehr oder weniger turbulent sein kann.
Schleppversuche in kleinerem Maßstab?

Gruß, Torsten

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