Liebe Materialfreaks, ich möchte einen Ballon mit Sendeelektronik nach folgendem Muster bsteln: Beitrag "Pico-Ballonmission von Loetlabor-jena" Zur Stromversorgung verwende ich folgende Solarzellen: https://www.lemo-solar.de/shop/solarzellen.php#id1298500100 Die Dinger sind 52x39x0.3 mm^3 und extrem spröde, die brechen schon wenn man die scharf anschaut. Deswegen möchte ich die aufkleben um mehr Stabilität zu erlangen. Für 10 Zellen also ca. 20000 mm^2 ( so zwischen DIN A5 und A6 ) habe ich ein Gewichtsbudget von 1-2g, also quasi benötige ich ein nicht biegsames Papier. Kennt Ihr eine sehr leichte und nicht biegsame Platte? THX Cheers Detled
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So ein Material hätte die NASA auch gern :-) Glaubst Du, dass es etwas derartiges geben kann? Ich denke, wenn ja, dann ist es genauso spröde und zerbrechlich wie die Solarzellen. Wenn es etwas dicker sein darf, würde ich aber bei Kohlefaser ansetzen. Diese muss dann doppelschichtig ( wie Wellpappe ) aufgebaut sein. Ob das Gewicht dabei einzuhalten ist, wage ich zu bezweifeln.
Möglicherweise eine spezielle Art von Hartschaumplatte. Ich habe zwar kein konkretes Produkt, aber etwas mit Hohlräumen drin - evtl. auch 3D-gedruckt - könnte ein Ansatz sein.
Im Modellbau gibts da so eine Art "Wabenmaterial", durchaus 3-5mm stark, aber extrem leicht. ich hab das vor jahren mal verwendet, leider vergessen wie man das nannte...
Wie wäre es denn mit flexiblen Solarmodulen. Da hast Du dann zwar i.d.R. bei der Dünnschichttechnik nur den halben Flächenwirkungsgrad gegenüber kristallien Solarzellen, die Dinger gab es aber von verschiedenen Herstellern. Ich habe hier die nur in ETFE laminiert (Fuji Fwave, gab es auch ähnlich auf Edelstahlfolie von Unisolar), die werden aber zu schwer für Dich sein. Deutscher aktueller Hersteller von flexiblen Solarzellen ist Heliatek. Vielleicht schicken di Dir ein Musterstück. vy 73
Michael R. schrieb: > Im Modellbau gibts da so eine Art "Wabenmaterial", durchaus 3-5mm stark, > aber extrem leicht. ich hab das vor jahren mal verwendet, leider > vergessen wie man das nannte... Edit: vielleicht sowas in der Art? https://www.lindinger.at/at/zubehoer-und-mehr/werkstoffe/staebe-rohre-profile-platten/mbl-gfk-wabenplatte-700-400mm-4-3mm
Es gibt doch so Honeycomb-Karbon-Platten. Vielleicht wären die leicht genug.
Wabenplatten, kannte ich nicht. https://www.egge-span.de/shop/Modellbau/Werkstoffe/GFK-Platten/Wabenplatten-GFK/GFK-Wabenplatte-700-x-400-x-4-3::1094.html 165g/280000mm^2, gut Faktor 5 zu schwer :( Cheers Detlef
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Stefan M. schrieb: > Glaubst Du, dass es etwas derartiges geben kann? Klar. Moderne technische Keramik ist Dein Freund :) > Ich denke, wenn ja, dann ist es genauso spröde und > zerbrechlich wie die Solarzellen. Ich würde mal im Umfeld "Aerogel" suchen.
Possetitjel schrieb: > Aerogel Genau das. Noch leichter wäre aber auch noch möglich, durch Verwendung von aufgeblasenen Folienschläuchen, z.B. aus PET. Als DÜNNE Platte gibt's da gar nichts. Das muss man geometrisch korrekt lösen, dann geht's vom Material her fast auch noch mit Klopapier...
Im Modellbau verwendet man auch Sandwichplatten, innen Hartschaum, außen eine dünne Schicht GFK (Glasfaser in Kunstharz) oder CFK (Carbonfasern in Kunstharz). Das Verhältnis zwischen Steifigkeit und Gewicht ist sehr gut, ob es für Deine Zwecke reicht weiß ich nicht. z.B.: https://www.ebay.de/itm/Carbon-Rohacell-Sandwich-Platte-glanzend-600x300-mm-2-5-5-5-mm-CFK-Kohlefaser/261214612757?hash=item3cd19aad15:m:mLTFKR_wj5iBKG2ax0eeTnQ Das gezeigte Material ist, für Deine Zwecke, vermutlich schon zu massiv (und vermutlich auch zu teuer). Vielleicht solltest Du selbst laminieren. Mit freundlichen Grüßen - Martin
Detlef _. schrieb: > ...habe ich ein > Gewichtsbudget von 1-2g, also quasi benötige ich ein nicht biegsames > Papier. Mit 1-2g wirst Du eine nicht biegsame Platte mit ca. 203 cm^2 wohl kaum hinbekommen können. Folglich brauchst Du quasi nur einen neuen Denkansatz, um das Problem lösen zu können. :D Aus meiner Sicht bietet es sich an, die Tragkraft des Ballons zu erhöhen. Oder notfalls mehrere Ballone so zusammenzubinden, daß die Tragkraft erhöht werden kann. Die Steifigkeit von Platten kann üblicherweise am elegantesten mit Hochstegigkeit oder bei Holz mit Kreuzverleimungen erreicht werden. Ich würde es versuchen mit: a) kreuzverleimtem Balsa-Holz b) Balsa-Holz als Ober- und Unterzug (beide Züge in gleicher Längsfaserrichtung) und dazwischen (quer zu den beiden Zügen) Stege einleimen. Damit kannst Du im Prinzip jede x-beliebige Steifigkeit erreichen. Verleimungen natürlich mit wasserfestem Leim und nach Trocknung den Tragkörper imprägnieren ("wasserfest" machen) Alternative 1: Es gibt Platten, die haben Ober- und Unterzug aus dünnem Al. Dazwischen ist (hochkant) bienenwaben-ähnliche Kunststoff-Folie verklebt. Leider kann ich Dir nicht sagen, wo Du die beziehen kannst. Einen Bekannten, der solche Platten verarbeitete, kann ich auch nicht mehr fragen, weil er inzwischen verstorben ist. Vielleicht als Ansatzpunkt zur Suche: Mit solchen Platten baute er seinen Rennwagen (ihn erleichternd) um. Man kann die Platten an sich nur zersägen und sämtliche Verbindungen von ihnen sind (unter Beilage von Al-Winkeln) verklebt und zusätzlich noch mit Blindnieten vernietet. Naja - Schwingungen/Vibrationen wie bei einem Rennwagen hast Du ja nicht. ;) Alternative 2: Extrudierte Doppelstegplatten. Gibt's bei Röhm aus Plexiglas. UV-stabil und "wetterfest". Kannst Dich mal hier "durchwühlen" https://www.ws-onlineshop.de/doppelstegplatten/acrylglas-stegplatten/ Du hast m.E. noch ein ganz anderes Problem "am Hals": Denn nicht die Steifigkeit einer Platte ist das eigentliche Problem, sondern die zwangsläufig unterschiedlichen Längenausdehnungs-Koeffizienten der "Tragfläche" und Deiner Solarzellen: Detlef _. schrieb: > Die Dinger sind 52x39x0.3 mm^3 und extrem spröde, die brechen schon wenn > man die scharf anschaut. > > Deswegen möchte ich die aufkleben um mehr Stabilität zu erlangen. Mit diesem Gedanken bist Du m.E. gründlich "auf dem Holzweg". :) Wenn die Dinger schon extrem spröde sind, kannst Du sie wohl auch kaum zu Stabilisierungs-Zwecken auf Spannung beanspruchen. Ganz im Gegenteil brauchst Du eine "Verklebung" (Solarzellen/Tragfläche), die dauerelastisch ist und bleibt! Ich würde die "Verklebung" mit Teroson Fluid D machen. http://www.loctite.de/produktsuche-29727.htm?nodeid=8802621882369 Eigentlich ist das kein "Kleber" (i.e.S.), sondern ein Dichtmittel. Hat aber genau die Eigenschaften, die Du brauchst, um unterschiedliche L-Ausdehnungen kompensieren zu können. Nochmal: Erhöh die Tragkraft Deines Ballons! Und Du wirst keinerlei Probleme mehr haben. Jedenfalls keines der völlig absurden Vorstellung, mit 1-2g eine biegesteife Platte mit ca. 203cm^2 JEMALS realisieren zu können. :) Grüße
hm hm, ja danke für die ausführlichen Antworten. Scheint ja nicht so
einfach machbar zu sein. Habe ich kein Gefühl für, bin Etechniker, kein
Maschinenbauer.
Der Ballon steht fest, 158L. Zwei Ballons erhöhen das Fehlerrisiko (keep
it simple, stupid).
Wabenplatte habe ich heute kennengelernt, siehe link, 5 Mal zu schwer.
Die dünnsten Stegplatten liegen bei 4000g/m^2, Faktor 40 zu schwer wenn
ich richtig rechne.
Kleben kann ich, schleife diesbezüglich meine Kompetenz seit Jahren ('In
Deutschland wird zu wenig geklebt').
Hm.
Vllt. kleb ich sie auf ein Gitterrost aus Carbonstäben.
Oder ich nehme wie vorgeschlagen flexible Dünnschichtmodule, mal sehn
wie schwer die sind.
Danke auch für den Hinweis zu 'Aerogel', das scheint auch
vielversprechend zu sein.
Danke allen.
Cheers
Detlef
Wieso muss die Platte überhaupt der Schwerkraft widerstehen? Einfach nur an einer Seite aufhängen und runterbaumeln lassen. Wenns zuwenig Licht gibt, dann kannst du ja immernoch einen Spiegel hinbauen. Im Gegesatz zur Solarfolie darf der ja biegsam sein. Rettungsfolie wäre ein Ansatz. Wenn der Wind so heftig bläst, dass die Solarzellen hängend davon brechen, kannst du den Ballon eh irgendwo aus dem Meer fischen.
Aerogel ist wahrscheinlich noch brüchiger als die Solarzellen und vorallem ist er nicht wetterfest! Löst sich durch Feuchtigkeit nach und nach auf.
Detlef _. schrieb: > Scheint ja nicht so > einfach machbar zu sein. Habe ich kein Gefühl für, bin Etechniker, kein > Maschinenbauer. Man muß kein Maschinenbauer sein, um elementarste Zusammenhänge begreifen zu können. Es gibt auch Bergbauer(n), die sich zu helfen wissen: http://www.stupidedia.org/stupi/%C3%96sterreicher Detlef _. schrieb: > Der Ballon steht fest, 158L. Zwei Ballons erhöhen das Fehlerrisiko (keep > it simple, stupid). Ist m.E. kompletter Quatsch. Weil der Ballon genau die Variable ist, an der Du x-beliebig etwas "drehen" kannst. Jaja - KISS ist etwas für Doofi's, welche die Materie nicht beherrschen. Einfach halten steht dabei im Vordergrund, damit man sich ja nicht mit etwas "tiefschürfender" auseinander setzen muß. Die "einfachsten" Lösungen sind aber (meist) das Ergebnis vieler Fehlschläge, die zur einfachen Lösung führten. Wieso steht der Ballon mit 158L fest? Und bei welcher "Flughöhe"? Wenn der von der Erdoberfläche "abhebt", bläht er sich doch zunehmend auf, weil der Atmosphärendruck mit seinem zunehmenden Aufsteigen absinkt. Kontrolliert das denn jemand? Oder gibt es Vorgaben dazu, die einzuhalten sind? Auch bzgl. Material Ballon-Hülle? Oder Gasfüllung von ihm? Grüße
Kugelschrei-Bär schrieb: > Wenn der Wind so heftig bläst, dass die Solarzellen hängend davon > brechen, kannst du den Ballon eh irgendwo aus dem Meer fischen. die Last (der Korb) an einem Balon hängt immer Windstill, esseidenn, es ist ein Fesselballon.
Leicht offtopic aber interessiert mich, weil ich einen ganzen Stapel solcher Zellen übrig habe: wie würdest du die denn aufkleben, sodass sie dabei nicht kaputt gehen?
Detlef _. schrieb: > Die Dinger sind 52x39x0.3 mm^3 und extrem spröde, die brechen schon wenn > man die scharf anschaut. Tja, sie sind eben "leichte, nicht biegsame Platten". :-)
Christian B. schrieb: > Kugelschrei-Bär schrieb: >> Wenn der Wind so heftig bläst, dass die Solarzellen hängend davon >> brechen, kannst du den Ballon eh irgendwo aus dem Meer fischen. > > die Last (der Korb) an einem Balon hängt immer Windstill, esseidenn, es > ist ein Fesselballon. Heisst aber nicht dass die Last nicht hin und her schwanken kann. Die Masse ist insgesamt ja nicht so hoch wie bei einem Heissluftballon der Menschen trägt.
Eine Startrampe wie bei den Raketen bauen, die die nötige mechanische Stabilität und die Energieversorgung bis zum Start sichert. Die Solarzellen bleiben bis zum Start auf der stabilen Startrampe liegen und werden beim Start vom Ballon abgehoben.
Nur mal ohne Materialkenntnis rumgesponnen: - Erhöht ein Rahmen oder Gitter die Widerstandsfähigkeit ausreichend? Gegen was genau soll denn eigentlich geschützt werden? - Könnte man die auch in einem leichten Käfig elastisch aufhängen, um sie vor direkten Stößen zu schützen? (oder sonstige Abstandshalter) - Bekleben mit einer Folie wie bei einer Auto-Frontscheibe?
Mit welchen Temperaturen rechnest Du denn so? Das könnte die Kleberauswahl einschränken.
Ich wuerd an einen steifen Rahmen denken, und innen eine transparente Folie, zB Polyester, aufspannen, die die Zellen traegt. Die Zellen nicht aufkleben, die Temperatur wird zu tief. Eher Schlitze in der Folie, sodass die Zellen wie in Fotoecken halten.
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Zur Folie .. es gibt zB Mylar Folien mit bis zu 6um Dicke. Unter einem Ballon hat man ja keine Winde, da der Ballon ja alle Bewegungen mitmacht. Allenfalls kann man so ein Panel auch innerhalb des Ballons aufhaengen... Das Panel ist natuerlich beidseitig bestueckt.
Mal eine kurze Rechnung mit einem minimalen CFK-Rahmen: Die Fläche ist ca. 200cm2, also ca. 15*15 cm. Für einen rechteckigen Rahmen braucht man also 4 Stäbe mit je 15cm, für etwas mehr Stabilität noch einen fünften Stab quer in der Mitte. Macht also insgesamt 60/75cm von dem Stab. CFK-Quadratstab 1.4*1.4mm: https://shop1.r-g.de/art/710101 Wiegt ca. 3g/m, also 1.8g bzw. 2.25g für 4/5 Stäbe a 15cm. Ist also ziemlich nah dran an der Zielvorgabe 1-2g. Ob die Stabilität reicht muss man wohl ausprobieren. Aber bei der Gewichtsvorgabe wird man nicht viel mehr erreichen können. Zur Montage der Solarzellen würde ich ein Folie nehmen, wie schon von Zwölf Mal Acht vorgeschlagen. Wenn die Stabilität nicht reicht: Eventuell kann man den Ballon einfach noch ein wenig weiter aufblasen. Helium bringt ca. 1g Auftrieb pro Liter. Wenn man den Ballon also auf z.B. 161l statt 158l aufbläst, dann hat man schon drei Gramm mehr zur Verfügung und man könnte schon ein (deutlich stabileres) Quadratrohr (http://shop1.r-g.de/art/750302 => 3x3mm) nehmen. Natürlich erhöht das die Wahrscheinlichkeit, dass der Ballon vorzeitig platzt und irgendwann muss man einen größeren Ballon nehmen, der dann natürlich auch mehr Eigengewicht hat. Aber ein paar Liter mehr sind vielleicht doch drin.
vergiss Aerogel das ist so spröde, das zerbröselt schon bein angucken mit geschlossenen Augen. (deshalb klebt man die Brösel an Miralwollfasern mit Phenolen)
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