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Apollo Rettungsturm

Apollo Rettungsturm

1965]] Der Apollo Rettungsturm (eng. Apollo Launch Escape System (LES)) war ein Rettungssystem für die Astronauten des Apollo-Projekts. Für den Fall, dass beim Start eine Notfallsituation eintrat, sollte das System die Apollo-Kapsel von der Spitze der Saturn Rakete aus dem Gefahrenbereich befördern. Saturn Rakete Der Turm wurde über dem Apollo Kommandomodul (CM) montiert und bildete die Spitze der Startkonfiguration. Bei der Saturn V war er 10,05 m hoch, hatte einen Durchmesser von max. 1,20 m und ein Gewicht von 3.63 t. Drei Feststoffraketen mit unterschiedlichen Aufgaben waren integriert.
- Die größte sorgte für den Antrieb und entwickelte für 3.2 Sekunden einen Schub von rund 670 kN (150.000 Pounds).
- Die zweite sorgte für die richtige Lage; kontrolliert durch ein Steuerungssystem namens Q-Ball.
- Die letzte war für die Trennung von CM und LES nach der erfolgreichen Flucht zuständig, wurde aber auch bei einem normal verlaufenden Start benötigt, um in 90 km Höhe den Turm vom Raumschiff zu entfernen. Um das Kommandomodul vor den Antriebsgasen des Rettungssystems, wie auch vor der Reibungshitze eines normalen Starts zu schützen, befand sich über der Kapsel noch eine Schutzhülle, der Boost Protective Cover (BPC). Das System konnte sich selbsttätig aktivieren oder manuell ausgelöst werden. Es wurde bei keinem der Apollo Starts benötigt. Kategorie:Apolloprogramm

Astronaut

Der Begriff Raumfahrer oder Weltraumfahrer bezeichnet den Teilnehmer an einer bemannten Expedition in den Weltraum. Der erste Raumfahrer war im Jahr 1961 der Russe Juri Gagarin. Je nach ihrer Herkunft bezeichnet man Raumfahrer als Astronauten (USA, Westeuropa), Kosmonauten (Russland, ehemalige DDR und Ostblock) und Taikonauten (Volksrepublik China) - Taikonaut ist allerdings nur eine Bezeichnung in der englischen Presse, die chinesische Bezeichnung ist yǔháng yuán (宇航員, wörtlich "Universum-Navigator"). Siehe Liste der Raumfahrer für eine Liste aller Raumfahrer aller Nationen der Erde.

Astronaut

Der Begriff Astronaut (v. griech.: astron = Stern + nauta = Seefahrer) wurde geprägt durch das Buch Les Astronautes (Die Astronauten) (1927) des französischen Science-Fiction-Autors J.-H. Rosny Aîne. Dies geschah in Anlehnung an den Begriff Aeronaut (Luftschiffer). Dieser Begriff hat sich durch die US-amerikanische Raumfahrt fest etabliert, so auch für den (west-)deutschen Begriff Raumfahrer. Durch die Teilung Deutschlands und der in dieser Zeit durch die Fortschritte in der Raumfahrt gebräuchlich gewordene Begriff entstand im deutschen Sprachraum eine Besonderheit. Während im westlichen Teil der Begriff „Astronaut“ benutzt wurde, wurde im östlichen Teil der Begriff „Kosmonaut“ verwendet. Die Bundesrepublik Deutschland als Teil des Westbündnisses war wirtschaftlich und wissenschaftlich zu den USA orientiert, die DDR hingegen in den beiden Bereichen zur Sowjetunion.

Kosmonaut

Der Begriff Kosmonaut (v. griech.: kosmos = Weltraum + nauta = Seefahrer) bezeichnet einen russischen Raumfahrer. Diese Prägung entstand während des Wettlaufs zum Weltall der 1950er Jahre, als der Begriff Astronaut der sowjetischen Raumfahrt bereits amerikanisch besetzt und möglicherweise auch zu hoch gegriffen und unpassend erschien („Astronauten“ fahren zu den Sternen oder wenigstens zu anderen Himmelskörpern). So entschied man sich für diese eigene Neuprägung. Diese Bezeichnung ist heute noch im gesamten ehemaligen Ostblock verbreitet.

Taikonaut

Taikonaut (v. chines.: tai (太) = universal + kong (空) = Himmel; zusammen: Weltraum + griech.: nautes (ναύτης) = Seefahrer) ist ein für die internationalen Medien erschaffenes Kunstwort für chinesische Raumfahrer. Chinesische Funktionäre und Medien bevorzugen das Wort Yuhangyuan (chines.: Weltraumfahrer, gesprochen: Jü-hang-jüän, geschrieben: 宇航員). Ob China bei dieser offiziellen Bezeichnung bleibt oder das für Ausländer leichter ausprechbare Taikonaut übernimmt, ist noch offen. In offiziellen Veröffentlichungen der chinesischen Regierung für die internationale Presse wird meist das Wort „Astronaut“ verwendet. Die chinesische Regierung startete am 15. Oktober 2003 mit dem Raumschiff Shenzhou 5 (siehe auch: Shenzhou–Reihe) und dem Taikonauten Yang Liwei den ersten bemannten chinesischen Weltraumflug (siehe auch: Chinesische Raumfahrt).

Spacionaut / Euronaut

Der Begriff Spacionaut bzw. Spationaut ist abgeleitet vom französischen Wort espace für (Welt-)Raum, dem englischen space entsprechend. Es ist also die französische Übersetzung für Raumfahrer – egal, ob dieser französische Raumfahrer nun zusammen mit russischen Kosmonauten oder amerikanischen Astronauten reist. Innerhalb der europäischen Raumfahrtagentur ESA ist zudem der Begriff Euronaut für alle ESA-Raumfahrer angeregt, aber noch nicht durchgesetzt worden, da die ESA bisher keine eigenen Missionen startet. Österreichiche Raumfahrer werden auch gerne als "Austronauten" bezeichnet.

Wann welche Bezeichnung für welchen Raumfahrer?

Die Bezeichnung hängt i. d. R. von der Nation ab, deren Raumfahrzeug für den Start in den Weltraum gewählt wird. Kosmonauten werden meist mit der Sojus in den Weltraum befördert, während Astronauten in jüngerer Zeit das Space Shuttle verwenden. Taikonauten (bzw. Yuhangyuan) sind bisher nur zwei mal mit Shenzhou gestartet. Es gibt auch „Astrokosmonauten“, die an russischen und amerikanischen Missionen beteiligt waren. Diese Wahl der Bezeichnungen hat einen rein nationalen, jedoch keinen sachbezogenen Hintergrund, ist ihr Nutzen fragwürdig. Sinnvoller wäre die Bezeichnung allein nach der Art des Raumfluges, z. B. Kosmonaut für mindestens erdnahe Umlaufbahnen, Astronaut für Flüge zu anderen Himmelskörpern (z. B. den Mond) und etwa „Exonaut“ für suborbitale Weltraumflüge wie SpaceShipOne.

Ausbildung

Körperliche Anforderungen

Belastungen

Ausbildungsstätten

In Russland werden die Kosmonauten im Juri-Gagarin-Kosmonautentrainingszentrum ausgebildet.

Berühmte Astronauten

- Alan Shepard, (1961) erster Amerikaner im Weltraum (ohne die Erde zu umkreisen), 5. Mensch auf dem Mond
- Neil Armstrong, erster Mensch auf dem Mond (1969)
- John Glenn, erster Amerikaner, der die Erde umkreiste, ältester Mensch im Weltraum (77 Jahre)
- Ulf Merbold, erster westdeutscher Astronaut im Weltraum (zweiter Deutscher im All nach Sigmund Jähn, zugleich erster Deutscher, der sowohl mit Amerikanern als auch Russen im Weltraum war)
- James A. Lovell, Kommandant von Apollo 13
- John W. Young, erster Kommandant des Space Shuttle Columbia (1981)
- Claude Nicollier, erster Schweizer Astronaut im Weltraum (1992)
- Sally Kristen Ride, erste US-amerikanische Frau im Weltraum (1983)
- Kathryn Sullivan, erste Amerikanerin, die einen Weltraumspaziergang machte
- Mae Carol Jemison, erste afroamerikanische Astronautin 1987
- Kathy Thornton, längster Spaziergang im Weltall (1992)
- Eileen Collins, erste US-amerikanische Raumfähren-Pilotin
- Shannon Lucid, längster Weltraumflug einer Frau (1996)
- Michael Melvill, erster Astronaut, der mit einem privaten Raumschiff den Weltraum erreichte (2004)

Berühmte Kosmonauten

- Juri Alexejewitsch Gagarin, erster Mensch im Weltraum (1961)
- German Stepanowitsch Titow, zweiter Mensch im Weltraum (1961) und bis heute jüngster Raumfahrer
- Walentina Wladimirowna Tereschkowa, erste Frau im Weltraum (1963)
- Alexei Archipowitsch Leonow, erster Weltraumspaziergang (1965)
- Wladimir Komarow, erster Mensch, der bei einer Weltraummission starb (1967)
- Sigmund Jähn, erster Deutscher im Weltraum (1978)
- Swetlana Sawizkaja, zweite Frau im Weltraum (1982), erster Weltraumspaziergang einer Frau (1984)
- Franz Viehböck, erster Österreicher („Austronaut“) im Weltraum (1991)
- Waleri Poljakow, längster Aufenthalt im All bzw. auf einer Raumstation (1994/95)
- Sergei Krikaljow, Start als letzter Sowjetbürger, Rückkehr als erster Bürger Russlands (1991), trägt den aktuellen Rekord der längsten Gesamtaufenthaltsdauer im Weltraum
- Vladimír Remek, erster Raumfahrer einer dritten Nation, als Tscheche Partner der Sowjets (1978)
- Jean-Loup Chrétien, erster Westeuropäer im All, als Franzose („Spationaut“) Gast der Sowjets (1982)
- Thomas Reiter, deutscher Raumfahrer an Bord der russischen Raumstation MIR (1995/96)

Berühmte Taikonauten

- Yang Liwei, chinesischer Staatsbürger und erster Taikonaut im Weltraum (2003)

Siehe auch

- Raumfahrt, Liste der Raumfahrer, Liste der Weltraumspaziergänge
- NASA, Mercury Projekt, Gemini Projekt, Apollo-Projekt, Skylab, Space Shuttle
- Russische Raumfahrtbehörde, Wostok, Woschod, Sojus, Mir, Saljut, Buran
- Internationale Raumstation
- Bilanzierte Nahrung
- Fliegerkosmonaut der UdSSR

Weblinks

- [http://www.raumfahrer.net/ Raumfahrer.net (deutsch)]
- [http://www.spacefacts.de/german/d_russia.htm Astronauten- und Kosmonauten-Kandidaten aus der UdSSR / Russland]
- [http://www.spacefacts.de/german/bio_cosm.htm Kosmonauten aus der UdSSR / Russland]
- [http://www.spacefacts.de/german/bio_taikonauts.htm Taikonauten]
- [http://www.astronautix.com/ Astronautix (englisch)]
- [http://www1.edspace.nasa.gov/text/what/whatis.html NASA’s Educator Astronaut], [http://edspace.nasa.gov/apply/educator_astronaut_blank.pdf Application package (PDF)] Raumfahrer ja:宇宙飛行士 simple:Astronaut th:นักบินอวกาศ

Apollo-Raumschiff

Das Apollo-Raumschiff wurde im Rahmen des Apollo-Projekts von North American Aviation entwickelt. Es besteht aus zwei Komponenten: dem Kommandomodul (CM) und dem Servicemodul (SM). Die Kombination (CSM) wurde erst kurz vor dem Wiedereintritt in die Erdatmosphäre getrennt. Nur das CM mit den drei Astronauten ist für eine Wasserung im Meer ausgerüstet.

Kommandomodul (CM)

Das CM hat eine Masse von 5.900 kg bei einer Höhe von 3,23 m und einen Durchmesser von 3,91 m.

Vorderteil

Im Vorderteil sind Stabilisierungsfallschirme sowie die drei großen Hauptfallschirme untergebracht. Letztere öffnen sich nach dem Wiedereintritt in einer Höhe von 2,5 km. Zwei Schirme sind ausreichend für eine sichere Wasserung. Bei Apollo 15 versagte einer der drei Schirme, ohne dass es zu Schäden oder Verletzungen gekommen wäre. Weiterhin sind im oberen Bereich zwei Steuerdüsen des Lagekontrollsystems für den Wiedereintritt sowie das Kopplungssystem und die Luke für die Mondlandefähre angebracht. Abschließend finden sich hier Antennen und Signalleuchten um die Bergung auf See zu erleichtern sowie die aufblasbaren Ballons des Aufrichtsystems falls die Kapsel nach der Wasserung mit der Spitze nach unten schwimmt.

Mittelteil

Antennen Hier befindet sich die druckfeste Kabine für die Astronauten. Darin ist die Hauptinstrumententafel zur Kontrolle und Steuerung des Raumschiffs, die Lebenserhaltungssysteme und einige Materialschränke untergebracht. Es gibt fünf kleine Fenster und seitlich die Luke für den Ein- und Ausstieg. Die Lebenserhaltungssysteme kontrollieren die Kabinenatmosphäre und halten die Temperatur bei 22 Grad. Während des Fluges besteht sie aus reinem Sauerstoff bei einem Drittel des Drucks auf der Erde. Nur in der Startphase wird, nach den leidvollen Erkenntnissen aus der Katastrophe mit Apollo 1, 40% Stickstoff hinzugefügt. An Bord befinden sich zudem Landkarten vom Mond wie auch von der Erde, Sternenkarten zur Navigation und Orbitkarten für jede der einzelnen Missionsphasen. Die Platzverhältnisse im CM sind mit 2 m³ pro Astronaut ausgesprochen beengt.

Heck

Im Heck des CM sind 10 weitere Steuerdüsen des Lagekontrollsystems für den Wiedereintritt, deren Treibstoff sowie Helium- und Wassertanks untergebracht.

Instrumente des CM

Der Hauptteil der Instrumente befindet sich auf der Hauptkontrolltafel, gegenüber den drei Liegen der Astronauten. Die Lebenserhaltungssysteme sind auf der linken Seite des Moduls angebracht. Die Entsorgungssysteme auf der rechten Seite. Die Astronauten können das Raumschiff mittels an zwei der drei Liegen angebrachten Handcontrollern (Flysticks) steuern und stabilisieren. Die Hauptkontrollkonsole unterteilt sich in drei Bereiche. Sie sind so konstruiert, dass sie von den Astronauten auch mit Handschuhen bedient werden können. Instrument
- Die Flugkontrolle befindet sich auf der linken Seite, dem Platz des Kommandanten. Dazu gehören Instrumente für Stabilisierung, Steuerung, Schub und Landung. Weiterhin die Notfallsysteme ebenso wie eines der Bedienteile (DSKY - Display & Keyboard) für den Steuerungs- und Navigationscomputer (AGC - Apollo Guidance Computer), ein weiteres baugleiches Bedienteil ist am Navigationstelekop angebracht.
- In der Mitte sitzt der Pilot des Kommandomoduls. In seinem Bereich befinden sich die Warnsysteme sowie die Kontrollinstrumente für Lebenserhaltung und die Tanks. Am Fußende des Sitzes befinden sich die optischen Navigationsinstrumente, die im Flug mehrfach benutzt werden, um vor Kurskorrekturen den Kreiselkompass zu justieren. Darunter ist auch ein fest eingebauter Sextant zur Positionsbestimmung sowie ein Teleskop. Die Bauform dieses Sextanten weicht allerdings von den gewöhnlichen Geräten ab. Ohne diesen Sextanten wäre Apollo 16 in ernste Schwierigkeiten geraten, da auf dieser Mission das elektronische Navigationssystem ausgefallen war. An diesem Arbeitsplatz befindet sich auch das andere Bedienteil für den Computer.
- Auf der rechten Seite sitzt der Pilot der Mondlandefähre. In seinem Segment sind die Kontrollsysteme für Kommunikation, Elektrik, Datenspeicher und Brennstoffzellen angebracht.

Hitzeschild der Kapsel

Während des Wiedereintritts in die Erdatmosphäre treten, bedingt durch die hohe Geschwindigkeit des Kommandomoduls, Reibungskräfte auf. Die Reibung bremst das Modul ab. Dadurch treten jedoch auch extrem hohe Temperaturen von bis zu 3.000 Grad auf. Deshalb ist ein Hitzeschild erforderlich, der diese Hitze von den empfindlichen Systemen fernhält. Als Hitzeschild kommt bei der Apollo-Kapsel ein Epoxidharz zum Einsatz. Dieser wird bei hohen Temperaturen weißglühend, verkohlt dann, bis er zum Schluss wegschmilzt. Durch das Schmelzen wird die Hitze abgeleitet und der Schild gekühlt.

Servicemodul (SM)

Epoxid Epoxid Das SM ist eine zylinderförmige, 7,50 m lange und 4 m durchmessende Konstruktion. Es enthält die Elektrischen-, Lebenserhaltungs- und Kommunikationssysteme. Unterteilt ist es in eine Mittel- sowie weitere 6 Außensektionen. Darin befinden sich Tanks für den Antrieb, die Lageregelung, die Stromerzeugung und die Lebenserhaltungssysteme; die Steuertriebwerke und das Haupttriebwerk. An der Außenseite befinden sich vier Baugruppen mit je vier Steuerdüsen, Positionslichter, drei Antennen und vier Parabolantennen für die Kommunikation und die Radar-Transponder.

Struktur

Radar] Die Struktur des Servicemoduls besteht aus einem inneren Zylinder mit einem Durchmesser von etwa einem Meter, umgeben von einem äußeren Zylinder von 4 m Durchmesser. Trennwände teilen den Raum zwischen innerem und äußerem Zylinder in sechs Sektoren auf. Vorne und hinten werden die Zylinder durch Schotts abgeschlossen. Der innere Zylinder enthält zwei kugelförmige Tanks mit Helium unter hohem Druck. Die sechs Sektoren sind wie folgt belegt:
- Sektor 1 ist ein 50°-Segment und anfangs unbenutzt. Nach dem Unglück von Apollo 13 wurde hier im oberen Teil ein dritter Sauerstofftank eingebaut. Bei den Flügen von Apollo 15, Apollo 16 und Apollo 17 befanden sich hier zusätzlich noch wissenschaftliche Instrumente zur Erforschung der Mondoberfläche aus der Mondumlaufbahn, wie Kameras, Höhenmesser und Strahlungsdetektoren.
- Sektor 2 umfasst 70° und wird für den Oxidator-Sammeltank verwendet.
- Sektor 3 ist ein 60°-Segment und enthält den Oxidator-Lagertank.
- Sektor 4 ist wieder ein 50°-Segment. Im oberen Teil sind die drei Brennstoffzellen untergebracht, darunter die zwei Tanks mit superkritischem Sauerstoff für die Brennstoffzellen und die Lebenserhaltungssysteme. Ganz unten befinden sich zwei Tanks mit superkritischem Wasserstoff für die Brennstoffzellen.
- Sektor 5, ein 70° Segment enthält den Brennstoff-Sammeltank.
- Sektor 6 ist ein weiteres 60°-Segment für den Brennstoff-Lagertank.

Triebwerk

Apollo 17 Das Triebwerk des SM, das AJ10-137 entwickelt von der Aerojet-General Corporation, erzeugt einen Schub von 97,5 kN und ist für maximal 50 Zündvorgänge ausgelegt. Als Brennstoff wird Aerozine 50 verwendet, eine Mischung aus 50% Hydrazin und 50% Unsymmetrischem Dimethylhydrazin, als Oxidator kommt Distickstofftetroxid zum Einsatz, lagerfähige hypergole Treibstoffe. Das Triebwerk hat keine Pumpe. Vielmehr wird der Brennstoff und der Oxidator durch Helium als Treibgas aus ihren Tanks in die Brennkammer gepresst. Das gesamte Triebwerk und die Triebwerksdüse haben eine Länge von 3,90 m und wiegen zusammen 293 kg. Allein die Düse ist 2,80 m lang und hat einen Durchmesser von 2,10 m.

Tanks

Zwei Brennstofftanks mit einem Fassungsvermögen von jeweils 7 t, und zwei Oxidatortanks mit einem Fassungsvermögen von jeweils 11,3 t versorgen das Triebwerk. Die zwei kugelförmigen Heliumtanks befinden sich im Mittelteil des Moduls. Zwei weitere Tanks mit einem Volumen von jeweils 144 l liefern den Sauerstoff für die Brennstoffzellen und die Lebenserhaltung. Zudem gibt es für die Brennstoffzellen zwei Wasserstofftanks mit einem Volumen von jeweils 13 l. Das Unglück bei Apollo 13 war auf ein defektes Heizungselement in einem der Sauerstofftanks zurückzuführen, welches bereits früher in einer Kapsel eingesetzt, vor dem Start der früheren Kapsel jedoch wieder entfernt und trotz des Defektes bei Apollo 13 verwendet wurde.

Stromversorgung des CSM

3 Brennstoffzellen sind für die Stromerzeugung und Versorgung des Raumschiffs verantwortlich. Sie produzieren neben dem Strom noch Wärme und Trinkwasser. Weiterhin liefern Silber-Zinkoxid-Batterien 1,5 kW Strom und gewährleisten die Versorgung während des Wiedereintritts und der Landung. Zwei weitere Silber-Zinkoxid-Batterien im CM liefern 28 Watt und lösen die Explosionen in den Sprengbolzen für die Trennung der dritten Raketenstufe, für die Trennung von CM und SM sowie die des Fluchtturms aus. Sie sind auch für die Auslösung der Fallschirme zuständig. Insgesamt benötigt das CSM nur eine elektrische Leistung von 2000 W.

Die einzelnen Apollo-Raumschiffe

Kategorie:Apolloprogramm

Feststoffrakete

Bei einer Feststoffrakete besteht der Antriebssatz aus fester Materie; der Sauerstoff für die Verbrennung wird gebunden als fester Stoff mitgeführt. Im Gegensatz dazu gibt es die Flüssigkeitsrakete, bei der sowohl der Sauerstoff als auch der Treibstoff in flüssiger Form mitgeführt und in einem Raketentriebwerk, nachdem sie gemischt wurden, verbrannt werden; oder als Kombination aus beiden Typen die Hybridrakete.

Geschichte

Die ersten Feststoffraketen waren vermutlich von den Byzantinern im siebten nachchristlichen Jahrhundert gebaut worden. Sie bestanden aus Bambus als Raketenkörper und einer Mischung aus Salpeter und Schwefel als Treibstoff. Vermutlich unabhängig davon wurden von den Chinesen im 13. Jahrhundert Raketen entwickelt, welche mit Schwarzpulver angetrieben worden. Dort wurden sie u.a. auch für militärische Zwecke verwendet. In Europa wurden sie später bekannt, ihre Hauptbedeutung hatten sie hier aber erst nur als Feuerwerkskörper. Der britische Offizier William Congreve entwickelte Anfang des 19. Jahrhunderts eine Rakete für den militärischen Gebrauch. Durch den Fortschritt bei der Artillerie erlebte die Rakete aber eher ein Schattendasein. Erst zum Ende des 19. Jahrhundert wurde wieder verstärkt in diesem Bereich geforscht und entwickelt.

Heute

Feststoffraketen werden heute unterschiedlich genutzt, sowohl für militärische als auch zivile Zwecke wie die Luft- und Raumfahrt. Militärisch hat die Feststoffrakete mehrere Vorteile gegenüber einer Flüssigkeitsrakete. Feststoffraketen sind immer einsatzbereit, brauchen nicht erst aufgetankt zu werden und können in dieser Phase dementsprechend auch nicht vom Gegner vorzeitig zerstört werden. Sie erreichen eine höhere Endgeschwindigkeit und sind damit von Abwehrssystemen schwer zu treffen. Sie sollen auch eine größere Treffgenauigkeit aufweisen. Der Bau einer Feststoffrakete ist verglichen mit einer Flüssigkeitsrakete einfacher und preisgünstiger. Allerdings ist nach dem Start einer solchen Rakete weder eine Einflussnahme auf den Schub, noch eine Beeinflussung der Brenndauer möglich. Die Risiken auch ziviler Raketen dürfen hierbei nicht unterschätzt werden. Die Challenger Katastrophe 1986 war aufgrund eines fehlerhaften Dichtungsringes in einem der Booster entstanden.

Ausblick

Es gibt unter den Raketenbauern die Fraktion der "Big Dump Booster" Theorie, die schlicht und ergreifend besagt, daß ein hoher Wirkungsgrad nicht unbedingt wirtschaftlich sein muß. Geringe Nutzlasten mit hoher Startmasse zu befördern kann sogar wirtschaftlich sein, wenn die Rakete entsprechend billig ist. Dies wäre bei Feststoffraketen der Fall. Werden nur geringe Verbesserungen an ihnen und ihrem Brennstoff vorgenommen, dann könnte diese Rechnung aufgehen. Siehe auch: Rakete, Brennkammer, Raketentriebwerk, Raketenmotor

Weblinks

- http://www.gm.shuttle.de/gm/ge-waldbroel/projekte/moderne/pages/moeller.htm Kategorie:Raketentechnik

Schub

Schub bezeichnet die Vortriebskraft eines Triebwerks, angegeben in Newton als SI basierte Einheit. Speziell in englischsprachigen Ländern bzw. Dokumentationen findet sich hingegen sehr häufig die Einheit lbs bzw. lbf als Abkürzung für Kraft (Force) in Pfund. Speziell in älterer Literatur findet sich auch noch die Angabe in Kilo-Pond. Dem Schub entgegen wirkt der Luftwiderstand, der mit wachsender Geschwindigkeit zunimmt. Da Propellertriebwerke eine von der Geschwindigkeit relativ unabhängige Leistung abgeben, nimmt deren Schub mit zunehmender Geschwindigkeit ab. Für Propellertriebwerke wird daher ihre Leistung angegeben. Auf dem Weg zu höheren Geschwindigkeiten wurden die nach dem Rückstoßprinzip arbeitenden Strahltriebwerke entwickelt, deren Schub über den Geschwindigkeitsbereich relativ konstant bleibt, die abgegebene Leistung also mit zunehmender Geschwindigkeit ansteigt. Es ist daher sinnvoll, für den Vergleich von Strahltriebwerken den Schub als Kenngröße anzugeben. 110 Tonnen Schub, ungefähr entsprechend einer Kraft von 1100 Kilo-Newton (kN), bedeuten beispielsweise (soviel bringen die vier Triebwerke einer Boeing 747 auf), dass die Triebwerke einen Druck von 1100 kN auf das Flugzeug ausüben. Das kann man sich so vorstellen, als ob an einer Schnur diese 110.000 Kilogramm hingen und über eine Umlenkrolle mit dem Flugzeug verbunden wären. Würde man diese 110 Tonnen fallen lassen, zögen sie mit ihrem Gewicht und der Erdbeschleunigung das Flugzeug nach vorne. Obiges Beispiel ist basierend auf einer Boeing 747-400 mit GE CF6-80C2B5F Triebwerken, von denen jedes einzelne Triebwerk einen Maximalschub von ca. 62.100 lbf bzw. 276 kN während der Take-Off-Phase erzeugt. Um diese Schubkraft (Leistung) zu erreichen, werden in jedem Triebwerk ca. 3 Liter Kerosin pro Sekunde verbrannt. Den Nachweis, dass ein Triebwerk diesen Schub auch tatsächlich erzeugt, wird nach Produktion oder Reparatur auf einem Teststand demonstriert und zertifiziert. Ein Senkrechtstarter kann auch dann erst senkrecht abheben, wenn der Schub größer als das Gewicht des Flugzeugs ist. Bei einem 17 Tonnen schweren Hawker Siddeley Harrier z.B. reichen die 200 KN aus seinem Triebwerk aus, um ihn einfach hochzudrücken. Das leistungsstärkste Zivil-Triebwerke, das je gebaut wurde, ist das General Electric Triebwerk Typ GE90-115B mit 519 kN. Bei Testläufen erreichte es eine max. Schubkraft von 589 kN. Es wird für die Boeing 777-300ER verwendet. Der Antrieb für den neuen Super-Airbus A380 besteht aus vier Triebwerken. Sie liefern jeweils bis zu 380 kN Schubkraft - das entspricht vier Mal 100.000 PS. 2006 sollen die ersten Exemplare abheben, einige davon mit Triebwerken von Rolls-Royce. Bei Großprojekten in der Luftfahrt entscheidet aber nicht der Flugzeugbauer, welche Maschine er für den Antrieb wählt, sondern der Kunde. Neben den Trent 900-Antrieben von Rolls-Royce, mit denen die Lufthansa den Riesenjet ordert, kommen auch Triebwerke der Konkurrenz zum Einsatz. Air France zum Beispiel bestellt das Antriebsaggregat GP-7000, das der US-amerikanische Marktführer General Electric in einem Joint Venture mit dem auf Militärjets spezialisierten Konzern Pratt & Whitney entwickelt hat.

Physikalische Grundlagen für den Schub am Strahltriebwerk

Der Schub entsteht dadurch, dass dem eingesaugten Luftstrahl kinetische Energie zugeführt wird. Wenn der Druckverlust, der durch die Schubdüse entsteht vernachlässigt werden kann, nennt man die Düse angepasst. Für den Netto-Schub eines Triebwerkes gilt dann:

F_ = \dot m_\cdot c_- \dot m_ \cdot c_

wobei sich der Massenstrom deswegen verändert, weil beispielsweise Treibstoff zugeführt wird, oder der Luftstrom in einen Haupt- und Nebenstrom geteilt wird; c steht für die Geschwindigkeit des Luftstroms. Da die Triebwerksgondel einen Luftwiderstand D erzeugt (Der Luftwiderstand des Flugzeuges kann vernachlässigt werden), muss dieser vom Nettoschub abgezogen werden. Das bedeutet, dass zwei Flugzeuge unterschiedlichen Schub haben können, obwohl sie mit den gleichen Triebwerken ausgestattet sind (z.B. A350 und Boeing 787). Es gilt also

F = F_ - D

Da Luft aber dünner wird, je höher man fliegt, nimmt auch der Massenstrom mit zunehmender Höhe ab. Man definiert also einen Triebwerksschub bei ISA-Bedingungen und sagt dann

F = F_ \cdot \left( \frac \right)^

wobei die Luftdichte beispielsweise duch die Barometrische Höhenformel abgeschätzt werden kann. Kategorie:Luftfahrttechnik

Newton (Einheit)

Das Newton ist die SI-Einheit der Kraft. Sie wurde nach dem britischen Wissenschaftler Isaac Newton benannt. ;1 N := 1 kg·m/s² Ein Newton ist somit die Kraft, die benötigt wird, einen Körper der Masse 1 kg in 1 s auf die Geschwindigkeit 1 m/s zu beschleunigen. Das entspricht ungefähr der Gewichtskraft eines Körpers der Masse 102 g auf Meereshöhe. Die mittlere Erdbeschleunigung ist g_N = 9,80665 m/s². Das Einheitenzeichen kann mit den üblichen Vorsilben für Maßeinheiten kombiniert werden. Kategorie:SI-Einheit ja:ニュートン ko:뉴턴 ms:Newton

Steuerungssystem

Steuerungstechnik ist die Technik von Einrichtungen, die nach einem vorgegebenen Plan technologische Prozesse beeinflussen. Wenn deren Zweck durch Steuerung selbsttätig erfüllt wird, handelt es sich um Automatisierung.

Gesteuerte Prozesse

Der generelle Zweck technologischer Prozesse ist das Umformen und Transportieren von Material, Energie und Information, wozu über geeignete technische Einrichtungen Energie eingesetzt und gewandelt wird. Steuerungstechnische Einrichtungen, auch Steuerungen genannt, beeinflussen die Wandler mit Hilfe von Informationen, die sie im Sinne des Prozessziels verarbeitet haben. :Beispiele: Einrichtungen wie Heizung, Wasserzufluss und Elektromotor von einer Steuerung durch Verarbeitung von Informationen beispielsweise über Zeit, Wasserstand und Temperatur so in Gang gesetzt und angehalten, dass saubere vorgetrocknete Wäsche entsteht, wobei auch diverse Regelkreise der Gesamtsteuerung untergeordnet sind, in denen es eine Rückkopplung über den derzeitigen Zustand gibt. Der Prozess beginnt dabei mit dem Zustand Wasser einlassen, gibt der Wasserstandsmelder das Signal das genügend Wasser eingelassen ist, ändert sich der Zustand der Waschmaschinen in den Zustand Heizen und Trommel drehen. Diese Signalrückgabe gehört in den Bereich der Steuerungstechnik wohin gegen das Halten der Wassertemperatur auf dem eingestellten Wert eine Regelungsaufgabe darstellt. Beim Beispiel der Waschmaschine setzt sich das Zusammenwirken von Maschinenzuständen in den Aktoren auf den Prozess einwirken und den über Sensoren ausgelösten Zustandsänderungen solange fort bis das gewünschte Prozeßziel erreicht ist. :Der technologische Prozess einer Ampelanlage für Fußgänger hat zum Ziel, über farbiges Licht sich querenden Fußgängern und Fahrzeugen Passageinformationen für kollisionsfreien Verkehr zu geben. Die freie Passage für Fußgänger und die gesperrte für Fahrzeuge ist die zeitlich befristete Ausnahme, die von Fußgängern bedarfsweise bei der Steuerung angefordert wird.

Aktoren und Sensoren

Die Bindeglieder zwischen steuerungstechnischen und prozesstechnischen Einrichtungen sind Sensoren und Aktoren (auch Aktuatoren genannt). Sensoren wandeln Prozesszustände in Informationen um und sind dadurch Informationsquellen. Dagegen sind Aktoren Informationssenken. Sie wandeln informationstragende Energie in Prozessenergie um. (In dieser Betrachtungsweise wird der Informationscharakter der eingesetzten Energie betont, um den Aktor als funktionales Gegenstück zum Sensor erscheinen zu lassen.) Die von Sensoren abgegebenen Informationen werden so oft gewandelt bis sie die Darstellungsform haben, die vom informationsverarbeitenden Gerät (Steuergerät) akzeptiert wird. Ebenso wird eine vom Steuergerät ausgegebene Information gewandelt bis sie die Form hat, die ein Aktor akzeptiert. Prozesszustände sind zweiwertig (binär), wenn sie sich durch eine Aussage, wie Gegenstand vorhanden/nicht vorhanden, angeben lassen. Dagegen sind sie kontinuierlich, wenn sie durch eine reelle Zahl abgebildet werden können, z.B. Temperatur = 65,5°C. Binäre Prozesszustände werden von Sensoren in binäre Informationen verwandelt. Ein kontinuierlicher Prozesszustand wird vom Sensor in eine analoge Information umgesetzt. Wenn das Steuergerät den Zahlenwert der analogen Information benötigt, ist eine Analog/Digitalwandlung erforderlich. Das umgekehrte gilt für Aktoren. :Beispiele: :Dem Aktor Elektromotor am Förderband einer Ladenkasse wird ein Signal zugeführt, das so verstärkt ist, das es den Motor treiben kann. (Das bedeutet: die Antriebsenergie trägt die Information, die das Steuergerät ausgibt, während die mechanische Energie, die der Motor erzeugt, dem Prozesszweck dient und als Informationsträger keine Bedeutung hat.) Damit das Steuergerät entscheiden kann, ob der Elektomotor ein- oder auszuschalten ist, braucht es die Information eines Sensors über die Anwesenheit von Waren im Griffbereich des Kassenpersonals, beispielsweise einer Lichtschranke. :Der Aktor Glühlampe einer Außenleuchte erhält das Signal zum Leuchten in Form ausreichend starker elektrischer Energie. Es wird von der Steuerung aus den Informationen gewonnen und verstärkt, die ein Sensor für die Tageslichtstärke und ein Sensor für die Bewegung einer Wärmequelle liefern. :Das Steuergerät eines Automotors beeinflusst kontinuierlich die Kraftstoffzufuhr und den Zündzeitpunkt über analoge Aktoren. Es erhält analoge Informationen über Sensoren für die Gaspedalstellung, die Motortemperatur und die Drehzahl, um den Motor unter verschiedensten äußeren Umständen optimal zu betreiben.

Sonderfall Regelung

Wenn die Aufgabe besteht, einen bestimmten Wert einer physikalischen Größe wie Druck oder Temperatur herzustellen, wird in vielen Fällen ein Istwert entstehen, der vom Sollwert abweicht, weil störende Einflüsse am Werk sind. Das Problem wird gelöst, indem die physikalische Größe mit einem Sensor erfasst wird. Das Steuergerät kann die Abweichung des Istwerts vom Sollwert erkennen und so auf den Aktor einwirken, dass die Störeinflüsse kompensiert werden. Die Wirkung des Aktors über die physikalische Größe und den Sensor auf das Steuergerät ist eine Rückkopplung. Solche Anordnungen gehören zum technischen Wissensgebiet der Regelungstechnik. Das Kennzeichen geregelter Prozesse ist die geschlossene Wirkungskette, der Regelkreis. Damit der Istwert mit der geforderten Genauigkeit und Charakteristik dem Sollwert folgt, muss das Steuer- (Regel-)gerät die angemessene Regelantwort geben, die maßgeblich auch von der Trägheit beeinflusst wird, mit der der Istwert auf den Aktor reagiert (Zeitverhalten der Regelstrecke). Manchmal genügt es, wenn grobe Istwertschwankungen im zeitlichen Mittel dem Sollwert entsprechen. In anderen Fällen ist höchste Regelgüte gefordert. Trotz ihrer großen technischen Bedeutung und ihrer anspruchsvollen mathematischen Behandlung sind Regelkreise eine Spezialität der Steuerungstechnik. Während Regelungen nur den einen Zweck erfüllen, unter Einsatz je eines Sensors und Aktors den Istwert einer physikalischen Größe zu regeln, lösen Steuerungen die unterschiedlichsten Aufgaben, wobei eine Vielzahl von Sensoren und Aktoren zum Einsatz kommen können. :Beispiele: :Die konstante Geschwindigkeit eines Autos vermindert sich bei einfachem Festhalten des Gaspedals an einer Steigung, die eine Störgröße des Vorgangs ist. Die Steuergeräte moderner Fahrzeugmotoren können die notwendige Regelung nebenbei erledigen. Der Regelkreis für konstante Fahrgeschwindigkeit schließt sich auf Wunsch des Fahrers im Steuergerät, indem die Kraftstoffzufuhr dem Einfluss des zurückgehenden Gaspedals entzogen und dafür dem Einfluss von Motordrehzahlveränderungen unterworfen wird. :Von einem Labornetzgerät wird verlangt, dass es eine eingestellte Spannung trotz Belastungs- und Netzspannungsschwankungen konstant hält. Um die abgegebene Spannung zu erhöhen, vermindert ein Aktor einen internen Spannungsabfall im Laststromkreis und umgekehrt. Der Regelkreis entsteht dadurch, dass die vom Aktor erzeugte Spannung auf sich selbst einwirkt.

Methoden

Steuerungen übertragen und verarbeiten Informationen. Überwiegend ist der Informationsträger elektrische Spannung, seltener hydraulischer oder pneumatischer Druck. Die Information über einen binären Prozesszustand kann wahr sein oder falsch. Eine wahre Information wird mit 1 und eine falsche mit 0 bezeichnet, z.B. Taste gedrückt = 0 bedeutet: Taste ist nicht gedrückt, die Information ist also falsch. Die beiden Wahrheitswerte 0 und 1 von binären Informationen werden durch definierte Zustände eines Informationsträgers abgebildet, z.B. 0 entspricht 0 V, 1 entspricht 24 V. Ein Wahrheitswert wird vereinfacht auch als Zustand (des Informationsträgers) bezeichnet. Analoge Informationen aus kontinuierlichen Prozesszuständen werden zur Regelung, zur Anzeige oder zur Überprüfung von Grenzwerten benötigt. Eine Grenzwertprüfung von physikalischen Größen führt zu der binären Information: Grenzwert erreicht/nicht erreicht.

Beispiel einer Verknüpfungssteuerung

:Ein Patient kann durch Drücken einer Ruftaste über eine Leuchtanzeige die Krankenschwester rufen. Anders als bei einer Türglocke muss der Tastendruck zu einer dauerhaften Meldung führen, um auch dann noch bemerkt zu werden, wenn die Ruftaste nicht mehr gedrückt ist. Die Leuchtanzeige wird von der Krankenschwester mit einer Rückstelltaste gelöscht. :Beim Entwurf von binären Steuerungen mit Hilfe einer Funktionstabelle, wird jeder möglichen Kombination der von Sensoren gelieferten Wahrheitswerte (Eingänge) der Wahrheitswert eines Aktors (Ausgang) entsprechend dem Steuerungszweck zugeordnet. Nach einer möglichen Vereinfachung kann das Ergebnis direkt zur Konstruktion des Steuergerätes dienen. :Die Problemstellung des Beispiels verlangt Speicherverhalten, so dass in der Funktionstabelle neben den Sensoren (E1 und E2) auch der Aktorzustand selbst als Eingang hinzugefügt werden muss (E3). Dadurch erhält die Tabelle 2^3 = 8 Zeilen. : :Aus den Zeilen 1 bis 4 ist zu erkennen, dass bei gedrückter Ruftaste (E1 = 1) immer die Anzeige leuchtet (A1 = 1), die beiden Eingänge E2 und E3 also keine Rolle spielen. Die Zeilen 5 und 6 zeigen, dass die Rückstellung (A1 = 0) von Eingang E3 unabhängig ist. In den Zeilen 7 und 8 steckt das Speicherverhalten der Steuerung: Die Leuchtanzeige behält ihren (alten) Zustand bei (A1 = E3), wenn beide Taster über eine der Zeilen 3, 4, 5, 6 in den Zustand 0 kommen. :Daraus ergibt sich: Die Leuchtanzeige leuchtet nur, wenn die Ruftaste gedrückt ist, oder wenn die Rückstelltaste nicht gedrückt ist und die Leuchtanzeige leuchtet. (Diese intuitiv gefundene Vereinfachung hätte auch durch mathematische Verfahren ermittelt werden können.) :Üblich sind die folgenden Darstellungen dieser Aussage:
- Ausdruck der Bool'schen Algebra (Schaltalgebra): ::(v für ODER, & für UND, hier ausnahmsweise ' ' für NICHT)

A1 = E1 v ( 'E2' & E3)

- Funktionsplan: ::( >=1 für ODER, & für UND, O für NICHT)

               ____________________________
              |     ______                 |
           E3 |____|      |       ______   |
                   |  &   |______|      |  |
           E2-----O|      |      |      |  |
                   |______|      | >=1  |__|____A1
                                 |      |
           E1____________________|      |
                                 |______|

- Kontaktplan: ::( Parallelschaltung für ODER, Reihenschaltung für UND, Öffner für NICHT) _________________________ | |__ /---E1 /---E2----------------------e0 / / | | ---- ------------------------- E7 | | | /---- E3 | / | |________| | __|__ | |_____|--------A1 | ____________|____________ :Während der Funktionsplan an eine Schaltung aus elektronischen Schaltgliedern angelehnt ist, unterstützt der Kontaktplan den Aufbau der Steuerung mit Hilfe von Relais. Computer sind universelle Geräte der Informationsverarbeitung, die sich hervorragend als Steuergerät eignen. Man findet sie je nach Aufgabe als Controller, als speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) oder als Industrie-PC (IPC). Während der SPS-Programmierer Funktions- und Kontaktpläne oder auch spezifische Anweisungen eingeben kann, werden Controller und IPC mit üblichen Programmiersprachen programmiert. IPCs können mit geringstem Aufwand umfangreiche Zusatzfunktionen wie Visualisierungen, Protokollierungen und Statistiken bereitstellen. Als weiteren Möglichkeit, für Anwendungen deren Realisierung mit einer reinen schaltungtechnischen Lösung zu komplex sind die aber andererseits für den Einsatz eines kostenaufwendigen Computers zu einfach sind, bietet sich die Entwicklung nach der Theorie der endlichen Automaten an.

Beispiel einer vereinfachten Heizungssteuerung

:Eine Heizungsanlage besteht aus je einem Heizkreis mit Umwälzpumpe für Raumheizung und Warmwasserspeicher sowie einem Kessel mit Ölbrenner. :Der Kessel hält seine Isttemperatur auf der vom jeweiligen Heizkreis vorgegebenen Solltemperatur, indem der Brenner eingeschaltet wird, wenn die Isttemperatur die Solltemperatur unterschreitet. Ausgeschaltet wird der Brenner, wenn die Isttemperatur 5° C höher als der Sollwert ist (Zweipunkt-Regelung). Ein Heizkreis, der keine Temperatur benötigt, fordert vom Kessel 0°C. :Unterhalb von 16°C Außentemperatur läuft die Pumpe des Raumheizkreises und der Kessel muss im Mittel eine Temperatur liefern, die nach einer Heizkurve von der Außentemperatur abhängt. Die Pumpe schaltet ab, solange der Heizkreis für Warmwasser vom Kessel eine Temperatur > 0°C fordert. Oberhalb von 17°C Außentemperatur ist die Pumpe ebenfalls abgeschaltet (Heizung aus). :Der Betrieb des Heizkreises für Warmwasser hat Priorität. Er wird eingeleitet, wenn die Warmwasser-Isttemperatur die Solltemperatur unterschreitet, und beendet, wenn die Isttemperatur 5° C über dem Sollwert liegt (Zweipunktregelung). Während der Warmwasserbereitung läuft die Pumpe, und vom Kessel wird die maximal mögliche Temperatur gefordert. :Die Problemstellung enthält drei Funktionszyklen, die nahezu voneinander unabhängig sind. Jeder der Zyklen wird durch ein endloses Programm realisiert. Die drei Programme laufen parallel, was durch das Multitasking von Betriebssystemen und Programmiersprachen unterstützt wird. Untereinander kommunizieren sie über die global sichtbaren Temperaturanforderungen T1 und T2 der beiden Heizkreise. :Die folgenden Struktogramme zeigen die Programmkonzeption:

Kessel 
 ________________________________________________
|               Brenner aus               _______|
|                                                |           
|                                         ___    |
|          Solltemp. = max (T1, T2)          |   |
|            Isttemp. < Solltemp. ?          |   |
|     ja      |            nein              |   |
| Brenner ein |  Isttemp. < Solltemp. + 5 ?  |   |    
|             | nein |          ja           |   |
|             |      |      Brenner aus      |   |
|            Warte 10 s                   ___|   |
|                                  Wiederhole    |
|________________________________________________|

Heizkreis Raumheizung         Globale Variable T1
 ________________________________________________
|          Pumpe aus, T1 = 0              _______|
|                                                |           
|                                         ___    |
|          Außentemp. > 17 °C ?              |   |
|    ja   |            nein                  |   |
|Pumpe aus|     Außentemp. < 16 °C?          |   |    
| T1 = 0  | nein |           ja              |   |
|         |      |         T2 > 0 ?          |   |
|         |      |       nein      |    ja   |   |
|         |      |T1= f(Außentemp.)|Pumpe aus|   |
|         |      |   Pumpe ein     |         |   |
|            Warte 10 s                   ___|   |
|                                  Wiederhole    |
|________________________________________________|

Heizkreis Warmwasser         Globale Variable T2
 ________________________________________________
|          Pumpe aus, T2 = 0              _______|
|                                                |           
|                                         ___    |
|          Isttemp. < Solltemp. ?            |   |
|    ja   |            nein                  |   |
|Pumpe ein|     Isttemp. > Solltemp + 5 ?    |   |    
| T2 = Max| nein |           ja              |   |
|         |      |     Pumpe aus, T2 = 0     |   |
|            Warte 10 s                   ___|   |
|                                  Wiederhole    |
|________________________________________________|

Ebenso wie die meisten technologischen Prozesse sind ausgeführte Programme Abläufe. Abläufe benötigen Zeit. Nur Hard- und Software, die auch im ungünstigsten Fall synchron zum Prozess arbeiten kann, ist als Steuergerät geeignet und wird als echtzeitfähig bezeichnet. Im engeren Sinn bedeutet Echtzeit jedoch, dass Hard- und Software eines Rechners für diesen Zweck besonders ausgelegt sind. Rechner, die steuern, dürfen nie überlastet sein.

Siehe auch

- Portal:Elektrotechnik
- Elektrotechnik
- Regelungstechnik
- Hedonistische Steuerung
- Speicherprogrammierbare Steuerung
- Verbindungsprogrammierte Steuerung

Weblinks

- [http://wiki.buildingcontrols.de Das deutschsprachige Wiki der Gebäudeautomation und MSR-Technik]
- [http://www.system-maker.de Ein einfaches Echtzeit-Multitasking-Programmiersystem] Kategorie:Automatisierungstechnik Kategorie:Steuerungs- und Regelungstechnik

Apollo-Raumschiff

Kommandomodul (CM)

Das CM hat eine Masse von 5.900 kg bei einer Höhe von 3,23 m und einen Durchmesser von 3,91 m.

Vorderteil

Mittelteil

Heck

Im Heck des CM sind 10 weitere Steuerdüsen des Lagekontrollsystems für den Wiedereintritt, deren Treibstoff sowie Helium- und Wassertanks untergebracht.

Instrumente des CM

Hitzeschild der Kapsel

Servicemodul (SM)

Struktur

Triebwerk

Tanks

Stromversorgung des CSM

Die einzelnen Apollo-Raumschiffe

Kategorie:Apolloprogramm

Reibung

Reibung ist eine physikalische Kraft, die einer Relativbewegung zwischen zwei sich berührenden Körpern entgegenwirkt. Im weiteren Sinne erfahren auch bewegte Flüssigkeiten und Gase Reibungskräfte. Reibung gehört zu den unzähligen physikalischen Begriffen, die metaphorisch auch in der Alltagssprache gebraucht werden (es hat eine Reiberei zwischen ihnen gegeben; die Verwaltungsabläufe bringen Reibungsverluste mit sich). In der Technik schmiert (siehe Schmierung) man Lager, um die Reibung herabzusetzen. Das Fachgebiet heißt Tribologie, ein Teilgebiet des Maschinenbaus.

Überblick

Reibung hängt von Materialeigenschaften der sich reibenden Körper ab; physikalische Aussagen über Reibung sind deshalb weniger allgemein und ungenauer, als man es von anderen physikalischen Gesetzmäßigkeiten gewohnt ist. Die Herleitung der Grundgesetze der Mechanik ist überhaupt nur möglich gewesen, indem man Reibung vernachlässigt hat. Nichtsdestoweniger ist Reibung eine Grundtatsache unserer Welt: ohne Reibung könnte man sich weder die Schuhe zuknoten, noch Gegenstände mit Nägeln oder Schrauben befestigen. Schraube Aussagen zur Reibung können nie für einen Körper oder Stoff allein gemacht werden, dazu betrachtet die Tribologie immer ein sog. Tribosystem, bestehend aus Grundkörper, Gegenkörper, Zwischenstoff und Umgebungsmedium. Bei einem Kugellager ist die Lagerschale der Grundkörper, die Kugeln sind Gegenkörper, das Öl ist der Zwischenstoff und Luft ist das Umgebungsmedium. Es werden die Stoffeigenschaften der Medien, die Stoff- und Formeigenschaften der Körper und die Oberflächeneigenschaften der Körper betrachtet. Grundlegend ist die Unterscheidung zwischen der Haftreibung und allen übrigen Formen der Reibung; es wird die Meinung vertreten, dass Haftreibung besser gar nicht Reibung genannt werden sollte. Mit Ausnahme der Haftreibung bewirkt jede Reibung Dissipation: sie bremst die Relativbewegung der beteiligten Körper, wandelt mechanische Energie in Wärme um und erzeugt dadurch Entropie. Bei der Reibung zwischen Festkörperoberflächen unterscheidet man je nach Geometrie zwischen Gleitreibung, Rollreibung, Wälzreibung und Bohrreibung (siehe unten im Artikel). In der Technik verwendet man Schmierung, um die Reibung herabzusetzen; je nachdem, ob die gegeneinander bewegten Flächen durch einen vollständigen oder unvollständigen Flüssigkeitsfilm getrennt sind, kann Flüssigkeitsreibung oder Mischreibung vorliegen. Wenn ein Schmierstofffilm, eine andere Flüssigkeit oder ein Gas (verallgemeinert: ein Fluid) an einer Festkörperoberfläche entlang strömt, wird diese Strömung durch Reibung behindert: das Fluid wird abgebremst, sofern die Strömung nicht durch eine Druckdifferenz aufrecht erhalten wird. Diese Reibung hängt weniger von der Beschaffenheit der Wand, als vielmehr vom Querschnitt der Strömung ab, denn die Dissipation ist nicht auf die Grenzfläche zwischen Fluid und Wand beschränkt, sondern erfolgt als innere Reibung (Rheologie) zwischen verschiedenen Schichten des Fluids, die je nach Nähe zur Wand unterschiedlich schnell strömen. Ein relativ zu einem Fluid bewegter Körper erfährt diese Reibung als Strömungswiderstand (eigener Artikel; für Formeln und ausführlichere Information siehe dort). Er erfährt eine Kraft, die seiner Geschwindigkeit v entgegengerichtet ist und die bei laminarer Strömung (Stokesreibung) proportional zu v, bei turbulenter Strömung (Newtonreibung) proportional zu v² ist. Ein Körper kann gleichzeitig Strömungswiderstand und Festkörperreibung erfahren: zum Energieverbrauch von Autos tragen sowohl die Luftverwirbelung als auch die Rollreibung der Reifen bei. Durch Reibung entsteht Verschleiß. Es wirken die Verschleißmechanismen Adhäsion, Abrasion, Deformation und Triboxidation.

Reibung zwischen Festkörpern

Das Gleiten eines Festkörpers entlang einem anderen kann einerseits durch molekulare Anziehungskräfte (Adhäsion) der Kontaktflächen oder ihre mechanische Verklammerung (ähnlich dem Feilen) behindert werden.

Allgemeines

Wenn die Relativgeschwindigkeit

\vec_ = \vec_1 - \vec_2

zwischen Körper 1 und Körper 2 am Kontaktpunkt ungleich Null ist, reiben die Körper an diesem Kontaktpunkt. Für die auf Körper 1 wirkende Reibkraft

\vec_

gilt nach Coulomb

\vec_ = - \mu_ |\vec_| \frac,

wobei

\vec_

die Normalkraft (senkrecht zur Berührebene am Kontaktpunkt) ist und

\mu_

als Reibbeiwert bezeichnet wird. Für die auf Körper zwei wirkende Reibkraft gilt entsprechend

\vec_ = -\vec_ = \mu_ |\vec_| \frac.

Die Modellierung der Reibung nach diesem Gesetz ist eine grobe Näherung, wird aber bei technischen Problemen häufig verwendet.

Rollreibung

Rollreibung (oder Rollwiderstand) entsteht, wenn ein Körper auf einer Unterlage rollt. Wenn die Haftreibung zwischen Körper und Unterlage größer ist als die Summe der übrigen im Auflagepunkt auf den Körper wirkenden Kräfte, dann rollt der Körper ohne Schlupf, und es wirkt auf ihn reine Rollreibung; bei Gleitschlupf kommen Gleitreibungsanteile dazu. Näheres im Artikel Rollwiderstand.

Wälzreibung

Treten Gleit- und Rollreibung gleichzeitig auf, bezeichnet man diese Mischform als Wälzreibung (siehe auch wälzen).

Bohrreibung

Bohrreibung entsteht, wenn sich eine Kugel um die vertikale Achse auf einer horizontalen Ebene dreht. Sie ist ein Gleichgewichtszustand zwischen Reibungswiderstand und Drehmoment T.
Koeffizient der Bohrreibung : :

N_ = \frac

in cm

Reibung in der Schmierungsstechnik

Festkörperreibung

Bei der Festkörperreibung berühren sich die aufeinander gleitenden Flächen. Dabei werden Oberflächenerhöhungen eingeebnet (Abrieb oder Verschleiß). Bei ungünstiger Werkstoffpaarung und großer Flächenpressung verschweißen die Oberflächen miteinander (Adhäsion). Festkörperreibung tritt beispielsweise auf, wenn kein Schmierstoff verwendet wird, oder die Schmierung versagt.

Mischreibung

Die Mischreibung kann bei unzureichender Schmierung oder zu Beginn der Bewegung zweier Reibpartner mit Schmierung auftreten. Dabei berühren sich die Gleitflächen punktuell. Reibungskraft und Verschleiß sind geringer als bei der Festkörperreibung. Dieser Zustand sollte im Dauerbetrieb vermieden werden, wird aber in der Technik gelegentlich geduldet.

Flüssigkeitsreibung

Die Flüssigkeitsreibung tritt dann auf, wenn sich zwischen den Gleitflächen ein permanenter Schmierfilm bildet. Typische Schmierstoffe sind Öle, Wasser aber auch Gase (siehe Luftlager). Die Gleitflächen sind vollständig voneinander getrennt. Die entstehende Reibung beruht darauf, dass die Schmierstoffmoleküle aufeinander gleiten. Diese Scherkräfte führen zu einer Temperaturerhöhung des Schmierstoffes. Diese muß auf geeignete Weise abgeführt werden. Flüssigkeitsreibung ist der gewünschte Zustand in Lagern und Führungen, wenn Dauerhaltbarkeit, hohe Gleitgeschwindigkeit und hohe Belastung benötigt werden. Der Übergang von der Mischreibung zur Flüssigkeitsreibung wird durch die Stribeck-Kurve dargestellt. Die Flüssigkeitsreibung ist bei laminarer Strömung proportional zur Geschwindigkeit v, bei turbulenter Strömung proportional zu v².

Innere Reibung

Innere Reibung ist ein Energieverzehr bei Bewegung der Atome bzw. Moleküle eines Stoffes gegeneinander, zum Beispiel bei Strömungen innerhalb eines Öles. Es können äußere Kräfte wie die Schwerkraft auf jedes Flüssigkeitsteilchen wirken und Druckdifferenzen können Beschleunigungen hervorrufen. Reibungskräfte bewirken die Zähigkeit von Materialien bzw. die Viskosität in Flüssigkeiten. Für jedes Flüssigkeitsteilchen müssen sich die äußeren Kräfte, die Druckkräfte, die Reibungskräfte und die Trägheitskräfte das Gleichgewicht halten. Die innere Reibung ist mit den Mitteln der statistischen Physik einer ganz anderen und ungleich präziseren Beschreibung zugänglich als die Reibung zwischen unsauberen Festkörperoberflächen. Anders als in der Mechanik, in der Reibung so lange wie möglich vernachlässigt wird, ist innere Reibung in der Standardtheorie der Hydrodynamik - den Navier-Stokes-Gleichungen - fest enthalten. Die Rheologie befasst sich mit Reibung in komplexen Flüssigkeiten, zum Beispiel Polymeren und Dispersionen, zu deren Beschreibung die linearen Navier-Stokes-Gleichungen nicht ausreichen. Nichtlinear ist auch die Reibung, die bei Verformung in Festkörpern auftritt.

Gasreibung

Bei der Gasreibung handelt es sich beispielsweise um den Luftwiderstand eines Fahrzeuges. Gasreibung wird in einigen Fällen speziell genutzt:
- Fallschirme, damit aus dem freien Fall ein kontrolliertes Sinken wird
- Luftbremsen am Flugzeug, um den Abriss der Strömung zu erzwingen
- Drosseln in Gasleitungen zur Begrenzung der Durchflussmenge
- Erzeugen von Verdichtungswärme, z.B. zur Selbstzündung in Dieselmotoren und Turbinen (untergeordneter Effekt, da die Temperaturerhöhung bei Verdichtung durch Verringerung der Wärmekapazität des Gases entsteht.) Die Gasreibung ist annähernd proportional zum Quadrat der Strömungsgeschwindigkeit v des Gases.

Siehe auch

- Stick-Slip-Effekt

Literatur

- Gerd Fleischer (Hsg.): Grundlagen zu Reibung und Verschleiß. Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, 1983

Weblinks

- [http://www.physik.uni-muenchen.de/leifiphysik/web_ph09/materialseiten/03_reibung.htm Versuche und Aufgaben zur Reibung] Kategorie:Technik Kategorie:Tribologie Kategorie:Physik ja:摩擦 ko:마찰력

J.O.B. Records discography

This is a list of many of J.O.B. Records releases beginning in 1949

- 100 - Stick Horse Hammond - Gamblin' Man / Alberta
- 101 - Snooky Pryor - Raisin' Sand / Boogey Fool
- 102 - Sunnyland Slim - Down Home Child / Sunnyland Special
- 103 - The Fat Man - You Gotta Stop This Mess / Glad I Don't Worry No More
- 105 - Stick Horse Hammond - Highway 51 / Too Late Baby
- 110 - John Brim - Trouble In The Morning / Humming Blues
- 112 - J.B. Lenoir - People Are Meddlin' In Our Affairs / Let's Roll
- 114 - John Lee - Rhythm Rockin Boogie / Knockin' On Lula Mae's Door
- 115 - Snooky Pryor - Going Back On The Road / I'm Getting Tired
- 116 - Johnny Shines - Ramblin' / Cool Driver
- 117 - Grace Brim - Hospitality Blues / Man Around My Door

In early 1952 the label went to a 1000 numbering system

- 1001 - Floyd Jones - Big World / Dark Road
- 1002 - Baby Face Leroy w Sunnyland Slim - Pet Rabbit / Louella
- 1003 - Sunnyland Slim - Leaving Your Town / Mary Lee
- 1005 - Eddie Boyd - It's Miserable To Be Alone / I'm Pleading
- 1007 - Eddie Boyd - Five Long Years / Blue Coat Man
- 1008 - J.B. Lenoir (JB & His Bayou Boys) - The Mountain / How Much More
- 1010 - Johnny Shines - Evening Sun / Brutal Hearted Woman
- 1011 - John Brim - Drinkin' Woman
- 1012 - J.B. Lenoir - The Mojo / How Can I Live
- 1013 - Floyd Jones - On The Road Again / Skinny Mama
- 1015 - Little Hudson's Red Devil Trio - Rough Tesyament / Lookin' For A Woman
- 1016 - J.B. Lenoir - I'll Die Trying / I Want My Baby
- 1101 - Memphis Minnie - Kissing In The Dark / A World Of Trouble
- 1102 - J.B. Lenoir - Louise / Play A Little While
- 1107 - Robert Junior Lockwood - Sweet Woman From maine / Aw baby
- 1111 - Heavenly Kings - Lord Free My Soul / Any Way You Bless Me Lord
- 1113 - Earl N. Pugh - Never Had A Dream / Jealous Of My Shadow
- 1114 - Eddie Boyd - Save Her Doctor / I Love You
- 1122 - Eddie King - Shaking Inside / Love You Baby
- 1126 - Snooky Pryor - Boogie Twist / Uncle Sam Don't Take My Man
- 1127 - Willie Cobbs - Too Sad / Come On Home

Weblinks

- [http://vulcan.wr.usgs.gov/Volcanoes/JuanDeFucaRidge/framework.html Informationen zum Juan-de-Fuca-Rücken und d

Neustift am Walde
Neustift am Walde war bis 1892 eine eigenständige Gemeinde und ist heute ein Stadtteil Wiens im 19. Wiener Gemeindebezirk Döbling.

Geographie

Lage

Neustift liegt nordwestlich von Pötzleinsdorf, westlich von Sievering und s

Feuerthalen
Feuerthalen ist eine politische Gemeinde im Bezirk Andelfingen des Kantons Zürich in der Schweiz. Zu der Gemeinde gehört auch der Ort Langwiesen.

Geographie

Feuerthalen liegt nördlich des stark bewaldeten Cholfirsts in einer durch den Rhein gebildeten F

Zweiblatt
Zweiblatt bildet die Listera in der der Orchideen (Orchidaceae). Die Gattung wurde 1813 von dem englischen Botaniker Robert Brown (1773 -1858) aufgestellt und nach dem englischen Arzt und Naturforscher Dr. Martin Lister (1638 - 1711) benannt. Die über 30 Arten dieser Gattung sind über die gemäßigten Zonen der gesamten nördlichen München ist ein Mischkonzern unter dem Dach der Schörghuber Stiftung & Co. Holding KG, der in folgenden Sparten tätig ist:
- Hotelwesen (ArabellaSheraton Hotels, über 30 Hotels in München und weltweit)
- Flugzeugleasing
- Brauereien (Paulaner, Karlsberg Brauerei,

Apollo Rettungsturm

Astronaut

Astronaut

Kosmonaut

Taikonaut

Spacionaut / Euronaut

Wann welche Bezeichnung für welchen Raumfahrer?

Ausbildung

Körperliche Anforderungen

Belastungen

Ausbildungsstätten

Berühmte Astronauten

Berühmte Kosmonauten

Berühmte Taikonauten

Siehe auch

Weblinks

Apollo-Raumschiff

Kommandomodul (CM)

Vorderteil

Mittelteil

Heck

Instrumente des CM

Hitzeschild der Kapsel

Servicemodul (SM)

Struktur

Triebwerk

Tanks

Stromversorgung des CSM

Die einzelnen Apollo-Raumschiffe

Feststoffrakete

Geschichte

Heute

Ausblick

Weblinks

Schub

Physikalische Grundlagen für den Schub am Strahltriebwerk

Newton (Einheit)

Steuerungssystem

Gesteuerte Prozesse

Aktoren und Sensoren

Sonderfall Regelung

Methoden

Beispiel einer Verknüpfungssteuerung

Beispiel einer vereinfachten Heizungssteuerung

Siehe auch

Weblinks

Apollo-Raumschiff

Kommandomodul (CM)

Vorderteil

Mittelteil

Heck

Instrumente des CM

Hitzeschild der Kapsel

Servicemodul (SM)

Struktur

Triebwerk

Tanks

Stromversorgung des CSM

Die einzelnen Apollo-Raumschiffe

Reibung

Überblick

Reibung zwischen Festkörpern

Allgemeines

Rollreibung

Wälzreibung

Bohrreibung

Reibung in der Schmierungsstechnik

Festkörperreibung

Mischreibung

Flüssigkeitsreibung

Innere Reibung

Gasreibung

Siehe auch

Literatur

Weblinks

J.O.B. Records discography

This is a list of many of J.O.B. Records releases beginning in 1949

In early 1952 the label went to a 1000 numbering system

See also

Weblinks