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Thema: Mars Rover und ihre Räder

  1. #21
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    Hallo Wotan,

    danke für die Antwort, klingt vielversprechend. Ist doch recht frisch auf dem Mars, ja, wie war das denn bei dem Mondmobil?

    Gruß,
    Dgoe

  2. #22
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    Du meinst Yutu / Chang'e 3?
    Der Defekt trat wohl durch ein starkes Rütteln bei der Fahrt auf, der den Mechanismus beschädigte, mit dem die Solarpaneele den Hauptkörper in der Nacht bedecken.
    Als engagierter und faszinierter Laie freue ich mich über Hinweise, die meinen Horizont erweitern.

  3. #23
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    Zitat Zitat von SFF-TWRiker Beitrag anzeigen
    Du meinst Yutu / Chang'e 3?
    Der Defekt trat wohl durch ein starkes Rütteln bei der Fahrt auf, der den Mechanismus beschädigte, mit dem die Solarpaneele den Hauptkörper in der Nacht bedecken.
    Hallo SFF-TWRiker,

    ach ja, das gab es ja auch noch. Nein, ich meinte eigentlich das Mondauto der Apollo-Mission, was meiner Erinnerung nach eine Art Reifen hatte. Und auf dem Mond sollte man sich nachts auch warm anziehen *scherz*, ich habe jetzt nicht nachgeblättert, wie kalt genau.

    Dafür habe ich gerade folgendes gefunden:
    :Werkstoffhybride Bauteile bei kryogenen Bedingungen
    Besondere Anforderungen entstehen natürlich bei kryogenen Bedingungen (T < - 150°C), sei
    es in der Wasserstofftechnik, in der Raumfahrt, bei supraleitenden Bauteilen usw. Auch hier
    sind werkstoffhybride Strukturen, d.h. in CFK-Metallkombination oder anderen Werkstoffen,
    erforderlich. Grundsätzlich verhält sich CFK bei kryogenen Temperaturen makroskopisch (!)
    gesehen günstig. Steifigkeiten und Festigkeiten steigen mit abnehmender Temperatur leicht an
    (Abb. 7), Wärmedehnungskoeffizienten werden (noch) kleiner.
    Quelle
    und hier
    Faser-Kunststoff-Verbunde eignen sich aus mehreren Gründen gut für die Anwendung in der Tieftemperaturtechnik, d.h. im Satellitenbau, in der Supraleitungstechnologie, im Behälterbau für Flüssiggase usw.
    Gruß,
    Dgoe

  4. #24
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    Zitat Zitat von Dgoe Beitrag anzeigen
    ... wie war das denn bei dem Mondmobil?
    Beim Lunar Rover LRV
    waren die Felgen auch aus Aluminium und Titan die Reifen irgendwie ein Drahtgeflecht.

    Das ist aber verdammt lang her.

    Grüße
    Wotan

  5. #25
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    Hier: http://de.wikipedia.org/wiki/Lunar_Roving_Vehicle

    findet man den weblink zum kompletten LRV-Benutzerhandbuch (38 MB)

    Bei den Apollo Missionen war man ja nur "Mondtags" da und man musste sich nur gegen die Hitze wappnen. Damit war das Temperaturspektrum wesentlich kleiner als bei den Lunochods und Yutu.
    Als engagierter und faszinierter Laie freue ich mich über Hinweise, die meinen Horizont erweitern.

  6. #26
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    Standard Opportunity, Probleme der Räder und des Antriebs:

    Der Rover hat auch Probleme mit dem rechten Vorderrad, erhöhter Stromverbrauch wie bei Spirit. Die Lenkung des rechten Vorderrads ist blockiert und steht auf 8° nach links. Der Rover fährt überwiegen rückwärts, dabei ist der Drehwiderstand des rechten Vorderrads geringer.
    Alle Räder drehen sich, über 40 km und über 10 Jahre, Opportunity läuft und läuft und läuft...

    Opportunity und Spirit sind die Räder und die Radlaufflächen in Ortung, Probleme liegen im Antriebssystem Motor Getriebe Lager oder Steuerung.

    Grüße
    Wotan

    Inhaltsverzeichnis
    Mars Rover und ihre Räder, Spirit und Opportunity
    Fertigung
    Konstruktionsanalyse der Räder
    Konstruktionsanalyse der Räder, Schnitt B-B
    Spirit, Probleme der Räder und des Antriebs
    Opportunity, Probleme der Räder und des Antriebs
    Fortsetzung folgt:
    Curiosity und seine Räder
    Konstruktionsanalyse der Curiosity Räder

  7. #27
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    Standard Curiosity und seine Räder

    Curiosity besitzt sechs unabhängig voneinander angetriebene Aluminium Räder von jeweils 50 cm Durchmesser und 40 cm Breite. Zur Lenkung des Rovers können die vorderen und hinteren Räder einzeln auch noch um eine senkrechte Achse gedreht werden. So können Drehungen am Ort oder Kurven, leichter gefahren werden. Die Gewichtskraft und das Drehmoment der Antriebsmotoren wird über 6 Speichen in die Radlauffläche eingeleitet.

    Gewichtsverteilung
    Mit seinen 6 Rädern ist der Rover ein statisch unbestimmtes, ein überbestimmtes, System, je nach Untergrund und Schräglage kann man die Gewichtsverteilung nur schlecht vorhersagen. Idealisiert man das System zum statisch bestimmten starren Körper mit 3 Punkt Auflage, verteilt sich die Masse von 900 kg auf drei Räder also 300 kg/Rad, bei waagerechten Standorten. Das ist statisch die größte mögliche Belastung pro Rad, dynamisch und bei Schräglagen sind höhere Belastungen denkbar aber aufgrund der geringen Geschwindigkeit würde ich diese erst mal vernachlässigen. Im Idealfall, Verteilung auf alle 6 Räder, stellt sich eine Belastung von 150 kg/Rad ein. Zum Vergleich bei Opportunity & Spirit entspräche das eine Belastung von 30 kg/Rad. Bei Opportunity entspricht die Radbelastung die eines Tretrollers mit Kind und bei Curiosity die eines Motorrades mit 2 Personen.

    Die Belastung auf dem Mars:
    Die Masse m ist überall gleich 900 kg auf der Erde sind auch auf dem Mars 900 kg. Erst die Gewichtskraft FG unterscheidet sich:
    FG = m * g
    mit: FG = Gewichtskraft in N
    m = Masse in kg
    g = Fallbeschleunigung oder auf der Erde Erdbeschleunigung in m/s2
    gErde = 9,81 m/s2
    gMars = 3,71 m/s2


    also: FGErde = 900kg * 9,81 m/s2 = 8829 N
    FGMars = 900kg * 3,71 m/s2 = 3339 N


    Curiosity erzeugt eine Gewichtskraft von 3,3 kN auf dem Mars und je nach Belastungsfall zwischen 0,6 und 1,1 kN pro Rad., dazu später mehr.

    Grüße
    Wotan

    Inhaltsverzeichnis
    Mars Rover und ihre Räder, Spirit und Opportunity
    Fertigung
    Konstruktionsanalyse der Räder
    Konstruktionsanalyse der Räder, Schnitt B-B
    Spirit, Probleme der Räder und des Antriebs
    Opportunity, Probleme der Räder und des Antriebs
    Curiosity
    Curiosity und seine Räder, Gewichtsverteilung
    Fortsetzung folgt:
    Konstruktionsanalyse der Curiosity Räder

  8. #28
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    Hallo Wotan,

    ich freue mich über Deine Fortsetzungen.

    Eine kleine Idee zum letzten Beitrag:
    Man könnte anstatt kN-Angaben auch einen Umrechnungsfaktor einsetzen
    (gErde = 9,81 m/s2) geteilt durch (gMars = 3,71 m/s2) = 2,64
    150 kg / 2,64 = 56,73 kg

    Auf dem Mars würde also jedes Rad einer Belastung von rund 57 kg ausgesetzt sein, in irdische Verhältnisse umgerechnet.
    Die Belastung wäre dort also nicht anders, wie 57 kg hier.

    Gruß,
    Dgoe
    Geändert von Dgoe (20.09.2014 um 13:08 Uhr) Grund: gerundet auf 2 Stellen nach dem Komma, wie in der Vorgabe

  9. #29
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    Zitat Zitat von Dgoe Beitrag anzeigen
    ... Auf dem Mars würde also jedes Rad einer Belastung von rund 57 kg ausgesetzt sein, in irdische Verhältnisse umgerechnet. Die Belastung wäre dort also nicht anders, wie 57 kg hier.
    Hallo Dgoe,
    nie die Masse umrechnen das ist eine typische Fehlerquelle. Ich verstehe den Hintergrund, aufgrund der geringeren Gravitation auf dem Mars wirken dort andere Belastungen, um das zu veranschaulichen berechnest Du eine neue Masse und zwar die Masse die auf der Erde die gleichen Belastung hervorruft wie auf dem Mars. Jetzt berechnen wir einmal Kräfte für eine waagerechte Beschleunigung für den Rover oder eine Zentrifugalbeschleunigung bei Kurvenfahrten und das ganze einmal auf der Erde und einmal auf dem Mars. Die Formel ist F=m*a welche Masse setzen wir denn auf der Erde ein und welche auf dem Mars?
    Merkst Du die Fehlerquelle? Wenn man unterschiedliche Massen berechnet hat neigt man dazu diese einzusetzen, das ist aber falsch. Deshalb hier noch einmal ganz deutlich: Ein Körper hat immer die selbe Masse egal wo er sich befindet Erde, Mars, Venus oder sonst wo ganz egal die Masse verändert sich nicht. Die Gewichtskraft die die Masse aufgrund von Gravitationsbeschleunigung erzeugt die ist unterschiedlich.
    In der Altgassprache unterscheiden wir nicht zwischen Gewicht, Gewichtskraft und Masse oder versuche es einmal gehe einkaufen und verlange so viele Kartoffeln das eine Gewichtskraft von 10N auf die Waage einwirkt.

    Grüße
    Wotan

  10. #30
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    Zitat Zitat von Wotan Beitrag anzeigen
    Jetzt berechnen wir einmal Kräfte für eine waagerechte Beschleunigung für den Rover oder eine Zentrifugalbeschleunigung bei Kurvenfahrten und das ganze einmal auf der Erde und einmal auf dem Mars.
    Hallo Wotan,

    da hast Du wohl recht, die Trägheit, bzw. Masse bleibt die Selbe. Bei Beschleunigungen wäre es natürlich fatal den Umrechnungsfaktor zu benutzen*, dieser ist ausschließlich für das Gewicht geeignet.

    Gruß,
    Dgoe

    P.S.:
    Zitat Zitat von Wotan Beitrag anzeigen
    ... gehe einkaufen und verlange so viele Kartoffeln das eine Gewichtskraft von 10N auf die Waage einwirkt.
    Auf marsianischen Wochenmärkten vielleicht irgendwann mal Standard.

    *: auch indirekt
    Geändert von Dgoe (20.09.2014 um 20:26 Uhr)

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