Physik Wettbewerb 2006: Kran aus Papier

[Reno_C_Ross]

Im Kartonbauforum findest du bestimmt auch noch einen Menge Tips die dir weiterhelfen können.

Der Link ist www.kartonbau.de

Als Kleber würde ich dir UHU Flinke Flasche (wichtig: der mit der schwarzen Schrift) empfehlen. Der kelbt super. Da schwören die aus dem Kartonbauforum auch drauf.

Viel Erfolg

Reno C. Ross

 

[cobra]

Als Kranausleger würde ich aus Papier mir ein großes Rohr zusammenkleben.Dann mehrere kleinere Rohre senkrecht oben auf das große Rohr kleben. Über die Kleinen Rohre werden dann Seile aus verdrillten Papierstreifen verklebt.
So hast du mit dem großen Rohr eine stabile Druckstrebe und die Seile als Zugstreben.
Ähnlich werden bei Segelbooten die Masten abgefangen. Nur das für den Kran eine Seillage reicht,da die Kraft ja nur auf einer Seite wirkt.

 

[Prosciutto]

Ich hab noch eine Idee, wie man das Problem lösen könnte.

Hier ein Bild dafon:

Zur Erklärung: die weisse Linie Unten ist die Grundfläche (max A4), rote Volllinien sind aus Papiere hergestellte Profile, welche auf Druck beansprucht werden, gelbe gestrichelte Linien sind auf Zug belastete Bindefäden und die anderen gelben Volllinien sind Masslinien.

Wie bei einem richtigen 1:1 Kran werden die Ausleger so nur auf Druck beansprucht (theoretisch auch keine Biegebelastung!), die Zugseile nehmen die Querkräfte auf. Hier mal die Werte dafür:

G = 400gr (das angehängte Gewicht)
GG = 467gr (das Gegengewicht in Form von Sand)
D1 = 867gr
D2 = 800gr
D3 = 400gr
D4 = 435gr
Z1 = 400gr
Z2 = 566gr
Z3 = 566gr
Z4 = 402gr
Z5 = 76gr

Man sieht, die waagerechten Ausleger brauchen nur halb so Stabil zu sein, wie der horizontale Turm. Der ganze Kran würde so im Gleichgewicht stehen, egal ob mit angehängtem Gewicht oder ohne, dass kommt daher, da das Gegengewicht auf dem Boden liegt.

Das Problem ist nun eigentlich auf den horizontalen Turm verringert. Dieser muss über eine Höhe von 725mm eine Druckkraft von mindestens 867gr aushalten. ich denke, dies sollte machbar sein. Ansonsten könnte man die Höhe des oberen Teiles (D2) verringern, die Druckkraft auf dieses Teil würde gleich bleiben, dafür würde aber die Zugkraft bei Z2 und Z3 zunehmen und die Druckkraft auf die horizontalen Ausleger, also D3 und D4.

 

[Prosciutto]

Noch ein kleiner Nachtrag, den Bindefanden Z5 bräuchte es eigentlich nicht. Dieser heb nur die Kraftdifferenz von D3 und D4 auf, also die 35gr. Der Turm D1 ist aber auf jeden Fall so stabil, dass er diese Biegebelastung aushällt. Die 35gr entstehen dadurch, dass ich auf der linken Seite nicht vertikal zum Gegengewicht fahren konnte, da sonst die Grundfläche überschritten wird.

 

[Baschi]

Hallo Thomas,

Klasse Berechnung
Wenn du das A4 Blatt jetzt noch über die Diagonale nimmst, hast du statt 297mm plötzlich 363.7mm als Bodenlänge zur Verfügung. Somit kannst du das Gegengewicht viel weiter nach hinten nehmen und ist dann noch geringer. Das Eigengewicht des Krans ist ja offensichtlich ein Hauptkriterium im Wettbewerb.

Gruss, Hans

 

[Prosciutto]

Klasse Berechnung

Danke, aber es sind alles gemessene Werte (danke an den Erfinder des Kräfte-Diagramms)

Hmm, an die Idee, das A4-Papier über die Diagonalle zu nehmen, habe ich gar nicht gedacht.

Eigentlich ist dies eine ganz einfache Rechnung: Kraft x Kraftarm = Last x Lastarm, also 400(gr)x250(mm)=G(gr)x363(mm), gibt also eine minimale Masse von 275gr. Dies würde aber bedeuten, dass das Gegengewicht genau in der einten Ecke des A4-Blattes sitzt und der Turm genau in der anderen. Dies ist aber von der Stailität her nicht hinzubekommen, beide brauchen ja eine gewisse Grundfläche (deshalb bin ich mit den Kraft-Angriffspunkten auch schon etwas gegen innen gerutscht auf dem Bild).

 

[Baschi]

Also müsste es möglich sein, den Kran mit 7 Batt A4-Papier herzustellen.
D1 = 2 Blatt
D2, D3, D4 je ein Blatt = 3 Blatt
Stützen damit er seitlich nicht umfällt, je Seite ein halbes Blatt = 1 Blatt
und als Gegengewichtsbehälter = 1 Blatt
Der ganze Kran würde also aus 35 Gramm Papier bestehen, dann noch
5 Gramm Bindfaden, 275 Gramm Sand und jede Menge Leim Gesamtgewicht also ca. 315 Gramm + Leim

Gruss, Hans

 

[Prosciutto]

Der ganze Kran würde also aus 35 Gramm Papier bestehen, dann noch
5 Gramm Bindfaden, 275 Gramm Sand und jede Menge Leim Gesamtgewicht also ca. 315 Gramm + Leim

Aber wirklich mit ganz ganz viel Kleber.
Papier und Kleber tauschen die Rollen: Der Kleber gibt seine Rolle als Hilfsmaterial ab und das Papier wird nur als Träger für den Kleber benutzt.

 

[Baschi]

wie entsteht ein Rohr??????
Man nehme Nichts, und lege Leim darum

Gruss, Hans

 

[Bastian B.]

also ich habe auch nochmal ein wenig gezeichnet und bin zu diesem schluss gekommen:

 

[Bastian B.]

also ich habe auch nochmal ein wenig gezeichnet und bin zu diesem schluss gekommen:

und das hier:

So würde ich die Pfosten machen.

 

[Baschi]

Hallo Bass,

wie gross machst du den Querschnitt dieses Trägers?
Ich bin schon mal auf deine Ergebnisse gespannt.
Heute habe ich mal drei Röhren hergestellt. 2 Stück 297mm lang und 1 Stück 210mm lang. Das sollte der Hauptmast nach " Schema Thomas " werden.
Am Ende war nur ein 297er Stück brauchbar, die andern Beiden waren zu ungenau im Durchmesser.
Der Belastungstest: 1 Rohr ( 297mm) aufgestellt und mit einem Bleiakku belastet. Gewicht, 1.7kg ( war das Einzige, was ich gerade zur Hand hatte, wo ich wusste wie schwer es ist )
Resultat: hält absolut problemlos
Vielleicht versuche ich es dann am Wochenende nochmals, zwei brauchbare Röhren herzustellen.

Gruss, Hans

 

[Bastian B.]

@ baschi: also die seiten sind alle 1,5cm lang und die klebelasche so 0,7cm, damit man auch noch gescheit damit umgehen kann, ohne pinzette benutzen zu müssen.
jedoch kann man sie iegentlich so lang machen wie man will, man muss dann nur das Zickzack halt in der richtigen länge knicken.
bilder versuch ich noch am WE zu machen.
aber das projekt wächst und gedeit.

 

[Baschi]

Das ist ja aber eine Arbeit, bis du all diese Lamellen hergestellt hast. Dann musst du die ja noch alle einzel einkleben .
Zum Glück ist Wochenende, da hast du etwas mehr Zeit.

Ich wünsche ich dir dabei gute Unterhaltung.

Gruss, Hans

 

[Bastian B.]

ja das is schon eine schweine arbeit, die dinger zu fertigen. du musst immer so viel zeichnen, rechnen, etc. und dabei geht immer so viel zeit drauf und hinterher denkst du dir dann: un was hab ich jetzt eigentlich geschafft?!?
aber es funktioniert eigentlich ganz gut. und wenns dann fertig is, dann siehts auch gut aus und hält auch gut.
gute nacht

 

[Bastian B.]

ja das is schon eine schweine arbeit, die dinger zu fertigen. du musst immer so viel zeichnen, rechnen, etc. und dabei geht immer so viel zeit drauf und hinterher denkst du dir dann: un was hab ich jetzt eigentlich geschafft?!?
aber es funktioniert eigentlich ganz gut. und wenns dann fertig is, dann siehts auch gut aus und hält auch gut.
gute nacht

PS: bilder konnte ich noch keine machen, da mein seine speicherkarte für seine DigCam im moment nicht hat. aber es kommen noch welche. Versprochen.

 

[Prosciutto]

aber es funktioniert eigentlich ganz gut. und wenns dann fertig is, dann siehts auch gut aus und hält auch gut.

Und, die Finger schon wund geklebt?
Wie sieht das mit den Kräften aus, wie stark kannst du diese Profile auf Druck beanspruchen? Und auf Biegung? Ich kann mir von deinen Skizzen fast nicht vorstellen, dass das Profil die erforderlichen Kräfte aushalten... Verigss ja nicht, Bilder zu machen.

 

[Prosciutto]

Steht der Kran schon?

 

[Prosciutto]

Der Wettbewerb ist ja nun durch. Wie ist es deinem Kran ergangen?

 

[Bastian B.]

Der Wettbewerb ist ja nun durch. Wie ist es deinem Kran ergangen?

sehr schlecht, da wir (unser team), alle vier musikalisch sehr viel um die ohren hatten, (konzerte, etc.) war das projekt gestorben. ich werde am wochenende, wenn ich zeit habe, bilder davon machen, wie wir das grundprnzip verwirklicht haben.

 

[Prosciutto]

Schade, dass es nicht geklappt hat.