Airbag elektronisch aufblasen mit CO2 Kartusche

[Jackblackx]

Hi,
ich baue grade mit einem Freund an einer Drohne, die ein "Marsroboter"
abwerfen soll. Die Landung soll ein wenig der Landung des Marsroboter
gleichen und mit Airbags erfolgen, also ohne Fallschirm. (Fallschirm ist
nicht das Problem hier)

Mein Problem ist der Übergang von dem elektronischen Öffnungssignal zum
mechanischen öffnen der CO2 Kartusche und dem somit aufblasenden
Airbags.
Es sollte recht schnell gehen und die mechanik sollte wenig
anfällig,robust, klein und günstig sein und mit kleiner Batterie
funktionieren.

Hat jemand eine Idee???


Beste Grüße
Jack

[i_make_it]

Also als TRW noch Airbag Gasgeneratoren in Aschaffenburg hergestellt hat, hatte ich dort eine Anlage bei der die Berstscheibe des Gasgenerators verschweißt wurde.
Der Aufbau ist ein 1500 Bar Tank mit 50% Stickstoff und 50% Normalluft (Damit wird der Sauerstoffanteil auf ca. 10,5% gesenkt und es kommt nicht zur Eisbildung wenn das Treibgas explosionsartig dekompressiert wird.
Der Aufbau des Ventils ist ein Schutzgehäuse mit Diffusor unter dem eine elektrische Sprengpille in einer als Becher mit Tellerand und Sollbruchstellen geformten Berstscheibe sitzt.
Die Berstscheibe ist ein spröd brechender Werkstoff, somit wird bei der Zündung der gesammte Querschnitt freigegeben.
Die Trümmer werden durch das Schutzgehäuse zurückgehalten, damit der Airbag nicht perforiert wird.

Wenn Du Haushalts CO² Kartuschen nehmen willst, würde ich empfehlen du schaust dich mal bei Abzugsmechanismen von Revolvern um.
Also Feder vorgespanntes Schlagstück, das durch eine Raste gehalten wird und per Hebel duch eine geringe Kraft ausgelöst werden kann.
Aber Sicherung gegen vorzeitige Auslösung nicht vergessen!
Das Schlagstück sollte hohlgebohrt und schräg angespitzt sein, damit ein möglichst großer Querschnitt offen ist und die Punktbelastung zum penetrieren des Verschlusses möglichst groß ist.
Um eine möglichst schnelle Gasfüllung zu erreichen, sollte man auch überlegen ob mehrere Kartuschen parallel besser sind als eine einzelne.
Ist halt eine Abwägungssache mit dem zusätzlichen Gewicht.
Wenn man die Möglichkeit hat baulich das Gas zu kühlen bevor es in den Airbag strömt, kann man auch über einen chemischen Gasgenerator nachdenken.
Wie z.B. Wasserstoffsuperoxid und Kaliumpermanganat.
Vorsicht: erst mit kleinen Mengen testen und sich langsam nach oben tasten, das ist sehr reaktiv!
Als C- und T-Stoff wurde damit das Raketentriebwerk der Me 163 betrieben.
https://de.wikipedia.org/wiki/Messerschmitt_Me_163

[Manf]

Wenn man sich die Zeitverhältnisse bei einem Airbag anschaut dann ist das weniger als die Zeit des Durchfahrens der Knautschzone mit Aufprallgeschwindigkeit.
Bei einer gezielten Landung kennt man die Landzeit Sekunden vor dem Aufprall. Man könnte in der Zeit eine Plastiktüte mit einem offenen Minigebläse aufblasen, auf einen Druck und mit solchen Öffnung so dass der Airbag den Aufprall in einem möglichst großen Weg aufnimmt.

https://www.youtube.com/watch?v=QBBsAZ0f2KU&index=25&list=RDJBcvwWUZ0PA
(https://www.youtube.com/watch?v=QBBsAZ0f2KU&index=25&list=RDJBcvwWUZ0PA)https://www.youtube.com/watch?v=RhjHAPw1q-M

[i_make_it]

Die Frage ist halt welches Prinzip man umsetzen will:
Wie bei Opportunity oder So was wie hier:
https://www.youtube.com/watch?v=0pispGqm1SI

[Michael]

Vorsicht: erst mit kleinen Mengen testen und sich langsam nach oben tasten, das ist sehr reaktiv!
ich bezweifle, dass du selbst kleine Mengen beschaffen kannst;)

Die Idee von Manf hat was und ist ja auch schon erprobt.

31248

[damfino]

Wenn es die CO2 Kartusche sein soll würde ich diese über ein Ventil entleeren. Ventil mit Federkraft vorspannen sodass es von selbst aufgeht, als Sicherung ein Miniservo das die Verriegelung aufmacht.
Vielleicht gibt es Magnetventile als Öffner. Strom über einen Kondensator speichern, dann geht vielleicht eine kleinere Batterie.

Bei echten Satelliten wird alles über Sprengventile und Sprengbolzen gemacht, würde ich als Eigenbau nicht anraten wenn man weiter alle 10 Finger haben will.

[i_make_it]

Ich habe hier die Wella, da gab es 18% H2O2 in 5Liter Gebinden (war jetzt länger nicht mehr da).
Und der (nicht ganz so schlaue) Man der diese Woche nach Großeinkauf im Baumarkt wegen Verdacht auf Bombenbau verhaftet wurde, hat gezeigt man bekommt noch so einiges.
Auch Batteriesäure (Schwefelsäure) hatte ich letzte Woche in der Hand.
Und die Elektrolyse von Schwefelsäure ist jetzt auch keine Geheimkunst.

Drauf gekommen bin ich eigentlich nur, weill ich früher im RC Schiffsbau damit (und mit orangen Luftballons) kleine Rettungsinseln gebaut habe die das Modell aussetzen konnte und die sich dann selbst aufgeblasen haben.

Mann kann auch Zink aus Rohrreiniger und Salzsäure nehmen, allerdings ist der Wasserstoff dann wiederum nicht ganz ungefährlich.

[Manf]

Beispiel aus Falling egg contests:
https://www.youtube.com/watch?v=QLHZg3fHo7Y 4:46 gleich am Ende, gestauchter Papiertrichter

Auf alle Fälle auch erst einmal die Lösungsvielfalt betrachten. :-)
https://www.youtube.com/watch?v=ehVQM0I0PSU

Das Luftpolster kann man wie gesagt, wenn man die Zeit, hat aus der Umgebungsluft aufbauen.
Bei dem sehr geringen Druck den man dafür benötigt ist die Energie zum Aufblasen entsprechend gering.

[Jackblackx]

ja interessante Beispiele... aber mit Chemie will ich es dann doch nicht lösen ;)
es soll auch nicht wirklich zu einer explosion kommen
31252

hab das hier gefunden, da ist die feder mit einer tablette zurückgehalten die sich miit Wasser auslöst. Das system könnte man ja übernehmen nur müsste man die sich auflösende Tablette durch etwas anderes ersetzen... so wie den Servo mit einem Stift. Ich frage mich halt ob die Power die ich zur verfügung habe ausreicht. Kondensator ein Weg?

[damfino]

Es gibt einen Draht der die Länge verändert wenn man Strom durchschickt. Weiss gerade nicht die Bezeichnung

[i_make_it]

Thermische Längenänderung gibt es bei jedem Metall, was bei Stromfluß durch den Wiederstand auch passiert.
Aber ich vermute mal das (Memorymetall) Nitinol gemeint ist.

[Jackblackx]

Wie ein Bimetall? Wäre interessant ob er stark genug wäre so ein Draht gegen die Federkraft herauszuziehen?

[Rabenauge]

Ich würd simple Pyrowatte nehmen. Das Zeug ist sicher, problemlos zu beschaffen, und lässt sich prima auslösen, z.B. mit nem normalern Brückenzünder.
Die nötige Menge muss man durch probieren herausfinden.
Ne Co2-Kartusche wird vereisen, wenn man sie zu schnell entleert, und ich persönlich würd damit nicht rumspielen wollen, hoch komprimierte Gase sind enorm gefährlich.

[i_make_it]

Also die C02 Kartuschen für Paintball haben so 57bar.
Auf das Vereisungsproblem bin ich ja auch schon in meinem ersten Post eingegangen.
Die Pyrowatte hat auch einen erheblichen Gewichtsvorteil.
Wegen der Gasentwicklung kann man ja einen billigen 2Liter Messbecher kaufen, eine definierte Menge Watte mit E-Zünder und einem umgedrehten Telichtbecher als Abstandhalter am Boden festkleben, den Messbecher mit Abstandshaltern umgedreht in eine Wanne voll Wsser stellen und dann mit einem Schlauch die Luft bis z.B. 200-300ml absaugen.Dann das Ganze gut beschweeren (Hantelgewichte oä.) und nach der Zündung sehen wie viel Gasvolumen man sofort hat und wie der Verlauf beim Abkühlen des Gases ist.
Wenn man dann einen Alubehälter herstellt, der an beiden Stirnseiten lauter kleine Bohrungen hat die über 50% des Querschnitts ausmachen und durch ein paar cm Alu gehen, sollte sich auch die Gastemperatur etwas senken lassen.
Beim Testen, sollte der Generator aber in einem mindestens 50cm tiefen Erdgraben liegen, der oben mit Maurerbohlen abgedeckt ist.
Sollte der Druck zum Bersten des Behälters führen, dann werden sie Splitter aufgefangen und man kann nachher anhand der Teile ermitteln wo die Schwachstelle war um die Konstruktion anzupassen.
1kg Nitorzellulose (Pyrowatte) ergeben 765 Liter Gas.
Die Detonationsgeschwindigkeit liegt bei 6300m/s
Die Explosionstemperatur und damit die anfängliche Gastemperatur liegt bei 3100°C
Die Sprengkraft bei 147% von TNT
Also auch wenn die Blitzwatte/Pyrowatte die es so gibt dank chemischer Moderatoren "weichgespült" ist, kann man damit auch eine Menge Bums machen.
Also auch hier vorsicht und klein anfangen.
Auch wenn eine Menge X unverdämmt nur schnell verbrennt, sobald man ein Gehäuse für einen Gasgenerator hat kann die selbe Menge schon explosiv wirken.
Also wirklich klein anfangen.
Nitrozellulose wirkt ohne Behandlung offensiv (Bei steigendem Druck steigt die Verbrennungsgeschwindigkeit an bis die maximale Detonationsgeschwindigkeit erreicht wird).

[oberallgeier]

.. 1kg Nitorzellulose (Pyrowatte) ergeben 765 Liter Gas ..Das Bild von einem Unfall in einer Zellulosenitratfabrik (Südamerika?) zeigte im Boden ein Loch, so vier bis sechs Fußballfeldern. Ein üblicher Spass mit Neulingen zu dem Zeugs ist es, einen winzigen Wattebausch alkoholfeuchten Zellulosenitrats auf eine (metallene) Unterlage zu legen. Sobald der Bausch trocken gefallen ist geht er hoch - eine der extremen Gefahren dieser Verbindung. Abgesehen von diesem Detail könnte man fast sagen, dass Zellulosenitrat in ausreichend feuchtem Zustand wenig gefährlich ist. Ich selbst hatte wochenlang Versuche bei nem Hersteller im Rahmen des Herstellungsprozesses direkt mit Zellulosenitrat gemacht und mir ist nix passiert. Ausserdem wurden in der Automobilindustrie von den zwanziger Jahren bis in die Fünfziger fast ausschließlich Nitrolacke benutzt, bei deren Herstellung Zellulosenitrat verwendet wird.

Mein Fazit wäre - egal, was für Explosivstoffe, wär für mich nix zum Basteln.

PS: ich habe einen Sprengstofferlaubnisschein und jahrelange Erfahrung im Umgang mit Schießpulver.

[Jackblackx]

ja wirklich coole ideen... auch mit der Watte...aber das ist mir zu heiß, wohin mit der Temperatur ;-) in mehreren Richtungen.

Bei den Schwimmwesten gibts auch keine Probleme mit Vereisung, also würde ich doch aus mehreren Gründen bei der Version bleiben wollen und eine elektrische öffnung der Kartusche haben. Hab jetzt so ein Motorradschlauchreparatursatz bei mir gefunden. Läuft auch mit CO2 Kartusche und einer Hohlnadel die sich in den Zylinder reindreht. Alles schön und gut aber eben wieder per Hand :-p

[Rabenauge]

Ähm- ich rede von Pyrowatte. Nitrozellulose dürft was ganz anderes sein.
Die Pyrowatte gibts im Theater-Bedarf zu kaufen, die verpufft nur.
Das Zeug meine ich: http://www.pyroland.de/feuerwerk_shop.php/pyrowatte-weiss-p-386
Die wird öfter in Modellraketen benutzt, um z.B. nen Fallschirm auszustossen, hab noch nie gehört, dass da je _irgendwas_ passiert wäre.

[i_make_it]

Pyropapier
Pyrowatte
Blitzwatte
Collodiumwolle
Schießbaumwolle
Nitrozellulose
Dinitrozellulose
Zellulosedinitrat


Das ist alles das selbe

https://de.wikipedia.org/wiki/Kollodiumwolle

http://www.pyroart-shop.de/product_info.php?products_id=49554950484851

Auf Seite 15 unter 4.3 stehen die Details.
http://publikationen.dguv.de/dguv/pdf/10002/i-812.pdf

[oberallgeier]

.. Nitrozellulose
Dinitrozellulose ..

Das ist alles das selbe ..
Hmmmmm. Mir schien, dass ich einigermassen informiert wäre, aber hier ist das Wissensloch größer als ich dachte. Ich bin eben nur in den ersten Stunden des Jahres ein Feuerwerker, mit entsprechend wenig Detailwissen. Andererseits: Nitrozellulose (wie ich sie meine) ist höher nitriert (Zellulosetrinitrat) als Dinitrozellulose - pufft also viel heftiger. In diesem Fall nicht sooo ganz dasselbe. Aber das ist nicht so wichtig. Ausser wenn man chemisch in Strukturformeln denkt . . .

Übrigens finde ich den Ventilatorvorschlag von Manf s..gut - und ziemlich unfallsicher.

[i_make_it]

Ja, chemisch ist es das selbe.
Technische Nitrozellolose ist niedriger Nitriert als Die für die Sprengstoffherstellung.
Ich schrieb ja schon das die Effektversion "weichgespült" ist.
Wenn man nicht mit umgehen kann, ist es trotzdem gefährlich und kann ordentlich bumm machen.

Bei der Ventilatorversion muß man halt einen entsprechenden Staudruck aufbauen.
Also eher Impeller als Ventilator nehmen.

[Rabenauge]

Die Frage ist, ob nen Ventilator schnell genug ist für die konkrete Anwendung.
Und: ob da genug Druck zu erzeugen ist, um nen "Aufprall" abfangen zu können.
Vermutlich nicht, denn auch mit nem echt leistungsstarken Impeller lässt sich beispielsweise ein Luftballon nicht aufblasen, obwohl das Ding nen Kilo Schub liefern kann.

[i_make_it]

Also elektrische Luftballonpumpen arbeiten mit Radialimpeller.
Bei einem Achsialimpeller mit einem Kg Schub müsste es auch gehen, da der Impeller ja den Gegendruck aushällt.
Allerdings haben Luftballons das Problem, das beim Aufblasen der notwendige Druck mit zunehmendem Volumen abnimmt.
Sprich man braucht wirklich einen Airbag aus stabilem Gewebe, da ein Luftballon nicht über den Druck sondern nur über die Gasmenge aufgeblasen werden kann ohne zu platzen.

[oberallgeier]

.. Frage ist, ob nen Ventilator .. genug Druck zu erzeugen ist, um nen "Aufprall" abfangen zu können ..Mal ganz milchmädchenhaft geantwortet: ja, der Druck ist hoch genug. Ich hab beim Gleitschirmgurtzeug einen Airbag unterm Hintern, der wird durch den Staudruck (beim Flug, nicht beim Fall) aufgeblasen. Bei Fluggeschwindigkeiten im Bereich von üblicherweise <11 m/s ist der Energiegehalt der Luft nicht wirklich beachtlich, trotzdem zeigten Funktionstests, dass bei diesen Airbags der aufgestaute Druck ausreicht um die üblichen Aufprallunfälle (z.B. FahrwerkBEINE nicht ausgefahren) sehr weitgehend zu entschärfen. Der Konstruktionswerkstoff "Luft mit geringem Überdruck" ist garnicht so windig, wie er sich anhört.

[Rabenauge]

Hm, stimmt auch wieder. Nen Sack kann man ja aufpusten, und im Moment des Aufpralls (bzw. kurz danach) kann er sich ja wieder entleeren.
Mir persönlich wär das zu kompliziert bzw. zu anfällig, aber wenn es denn ohne Pyrotechnik gehen soll, dürft das am besten sein- von komprimierten Gasen würd ich tunlichst die Finger lassen, ne Wasserrakete ist weit gefährlicher als ne pyrotechnische.
Die Luftpumpen mit Kartusche taugen auch nix- wenn man die nämlich einmal öffnet, ist die Kartusche binnen kurzer Zeit leer (zumindest war das bei einer Fahrrad"pumpe" so, die ich mal hatte), die Teile eignen sich nur, wenn man die Kartusche einschraubt und das Ding sofort benutzt. Das ist aber mechanisch zu aufwendig...

[oberallgeier]

Gut, nen Marslander sollte man vermutlich auch nicht allzu viel schneller an die Erde ranlassen als so ein Ding an einem Fallschirm. Vor allem deswegen, weil die Schwerkraft am Roten nur 1/3 g ist. Nun sind aber die genannten elf Meter rund Faktor zwei der Sinkgeschwindigkeit bei einem Fallschirm. Die Anwendung beim Senkrechfall bzw. der weitgehend senkrechten Aufschlaggeschwindigkeit des Landers hat Vorteile: die Atemöffnung(en) eines Airbags wird man an den vermuteten Staupunkt machen, da wird ein maximal faustgroßes Loch reichen und beim Aufprall wird ja GENAU dieses Loch erstmal vom Landegebiet zugehalten. Ich würde mich allenfalls um ausreichende Stabilität des Airbags kümmern (Aufplatzen der Nähte, Verhinderung des Aufgeblasene-Tüte-mit-Faustschlag-zerknallen-Defekts); die wesentlich höhere Beschleunigung an der Oberfläche kann man wohl vernachlässigen (ist ja auch nicht mein Lander ;-).). Fazit: zulassungsfrei, unproblematisch (na ja, ein bisschen Strömungseffekte müsste man sich schon überlegen), wiederverwendbar, keine zusätzliche Betriebstechnik, Automatikfunktion statt Auslösung per Sensor . . .