Benodigd koppel voor het roteren van een balk in de wind
Cas stelde deze vraag op 24 februari 2021 om 21:22.Goedeavond,
Ik ben opzoek naar een manier om het koppel te berekenen dat nodig is om een balk in de wind te roteren.
De situatie is als volgt:
Ik heb het e.e.a. geprobeerd maar ik kom niet goed van de grond af. Heeft iemand enig idee hoe ik dit aan kan gaan pakken?
Alvast bedankt!
Reacties
Theo de Klerk
op
24 februari 2021 om 22:05
Een koppelmoment is de som van de twee krachtmomenten (even groot, tegengesteld, evenwijdig) die op een voorwerp werken dat precies er tussenin kan ronddraaien.
Wat je nu precies wilt weten van het koppel (=2 krachten die een koppelmoment geven) is me niet duidelijk.
Ik betwijfel dat het blok door de wind gaat ronddraaien: de wind blaast wel op het blok maar aan beide uiteinden dezelfde kant op en dat is geen koppel. Het blok moet een uiteinde bevoordelen tov het andere uiteinde. En als het blok half gedraaid is moet de achterkant op dezelfde manier werken. Bijvoorbeeld door het schuinmaken zodat de lucht opzij weg kan ipv alleen frontaal op het hout blaast. Zoals wieken aan een molen doen (hoewel die ronddraaien met wind evenwijdig op de as en jullie blok de wind loodrecht op de as hebben)
https://nl.wikipedia.org/wiki/Moment_en_koppel
Wat je nu precies wilt weten van het koppel (=2 krachten die een koppelmoment geven) is me niet duidelijk.
Ik betwijfel dat het blok door de wind gaat ronddraaien: de wind blaast wel op het blok maar aan beide uiteinden dezelfde kant op en dat is geen koppel. Het blok moet een uiteinde bevoordelen tov het andere uiteinde. En als het blok half gedraaid is moet de achterkant op dezelfde manier werken. Bijvoorbeeld door het schuinmaken zodat de lucht opzij weg kan ipv alleen frontaal op het hout blaast. Zoals wieken aan een molen doen (hoewel die ronddraaien met wind evenwijdig op de as en jullie blok de wind loodrecht op de as hebben)
https://nl.wikipedia.org/wiki/Moment_en_koppel
Jan van de Velde
op
24 februari 2021 om 22:31
Dag Cas,
is het de bedoeling om dat ding te draaien ONDANKS de wind, met een extern koppel?
Dan lijkt me dat dat, in de dwarsstand, aanvankelijk géén kracht mag kosten om te draaien: aan beide zijden van de as is de winddruk immers even groot. Wel om hem op gang te krijgen, dan gebruik je dat koppel voor een hoekversnelling, maar die is dan met of zonder wind even groot.
De totale kracht van de wind op de balk is nog wel te berekenen (zolag de balk dwars op de wind staat)
Dan hebben we het in eerste instantie "gewoon" over luchtweerstand, Fw = 0,5·Cw·ρ·A·v² .
De Cw waarde van zo'n lange balk als geheel is fors, 2,05 volgens deze tabel:
https://www.semanticscholar.org/paper/Dynamic-response-of-pipe-rack-steel-structures-to-Nilsson-Aar%C3%B8n%C3%A6s/94acace29ad923ce8933de088524e46ec1ebe21c/figure/6
Dat krachtenspel zal echter veranderen zodra de balk een eindje is gedraaid, en dan zal er best een verschil ontstaan tussen het moment op het deel dat in de wind draait en het deel dat juist uit de wind draait. En dat lijkt me op geen enkel ogenblik in de draaiing constant te blijven
Ik heb dit nooit uitgeprobeerd, maar mijn intuïtie fluistert me in dat de balk uit zichzelf een positie dwars op de wind zal zoeken. Maar ook een kwartiertje googlen (en daar ben ik best goed in) heeft me nog niks zinvols opgeleverd in dit opzicht, niet kwalitatief, laat staan kwantitatief. Ik denk dat hier een fluïdodynamisch model voor gemaakt zou moeten worden. En dat valt ruim buiten mijn competenties als natuurkundedocent.
Wat is trouwens het uiteindelijke doel van deze exercitie?
Groet, Jan
is het de bedoeling om dat ding te draaien ONDANKS de wind, met een extern koppel?
Dan lijkt me dat dat, in de dwarsstand, aanvankelijk géén kracht mag kosten om te draaien: aan beide zijden van de as is de winddruk immers even groot. Wel om hem op gang te krijgen, dan gebruik je dat koppel voor een hoekversnelling, maar die is dan met of zonder wind even groot.
De totale kracht van de wind op de balk is nog wel te berekenen (zolag de balk dwars op de wind staat)
Dan hebben we het in eerste instantie "gewoon" over luchtweerstand, Fw = 0,5·Cw·ρ·A·v² .
De Cw waarde van zo'n lange balk als geheel is fors, 2,05 volgens deze tabel:
https://www.semanticscholar.org/paper/Dynamic-response-of-pipe-rack-steel-structures-to-Nilsson-Aar%C3%B8n%C3%A6s/94acace29ad923ce8933de088524e46ec1ebe21c/figure/6
Dat krachtenspel zal echter veranderen zodra de balk een eindje is gedraaid, en dan zal er best een verschil ontstaan tussen het moment op het deel dat in de wind draait en het deel dat juist uit de wind draait. En dat lijkt me op geen enkel ogenblik in de draaiing constant te blijven
Ik heb dit nooit uitgeprobeerd, maar mijn intuïtie fluistert me in dat de balk uit zichzelf een positie dwars op de wind zal zoeken. Maar ook een kwartiertje googlen (en daar ben ik best goed in) heeft me nog niks zinvols opgeleverd in dit opzicht, niet kwalitatief, laat staan kwantitatief. Ik denk dat hier een fluïdodynamisch model voor gemaakt zou moeten worden. En dat valt ruim buiten mijn competenties als natuurkundedocent.
Wat is trouwens het uiteindelijke doel van deze exercitie?
Groet, Jan
Cas
op
24 februari 2021 om 22:48
Sorry ik was inderdaad misschien wat onduidelijk.
Ik ben opzoek naar het koppel dat een motor op de aandrijfas welke onderaan in het midden van de balk geplaatst is zou moeten leveren om de balk te gaan roteren. En hoe dit koppel er bij verschillende hoeken over de rotatie uit zou zien.
Ik ben opzoek naar het koppel dat een motor op de aandrijfas welke onderaan in het midden van de balk geplaatst is zou moeten leveren om de balk te gaan roteren. En hoe dit koppel er bij verschillende hoeken over de rotatie uit zou zien.
Cas
op
24 februari 2021 om 22:53
@jan van de velde
Dit gaat om een mechatronica afstudeeropdracht waarbij ik o.a. het koppel zal moeten berekenen dat benodigd is om deze balk (of eigenlijk antenne) te roteren onder windlast.
Zoals jij al aangeeft is leek mij dit een lastig verhaal. Vandaar ook mijn vraag hoe ik dit aan zou kunnen pakken.
Dit gaat om een mechatronica afstudeeropdracht waarbij ik o.a. het koppel zal moeten berekenen dat benodigd is om deze balk (of eigenlijk antenne) te roteren onder windlast.
Zoals jij al aangeeft is leek mij dit een lastig verhaal. Vandaar ook mijn vraag hoe ik dit aan zou kunnen pakken.
Jan van de Velde
op
24 februari 2021 om 23:11
Ik heb geen idee. Je zou je licht eens hier kunnen opsteken:
wetenschapsforum.nl subforum constructie- en sterkteleer
Maar hier is volgens mij geen analytische oplossing voor. Alle Cw- waarden in tabellen zijn empirische waarden. Dus, fluïdodynamisch modelleren, of windtunnelwerk....
wetenschapsforum.nl subforum constructie- en sterkteleer
Maar hier is volgens mij geen analytische oplossing voor. Alle Cw- waarden in tabellen zijn empirische waarden. Dus, fluïdodynamisch modelleren, of windtunnelwerk....
Cas
op
25 februari 2021 om 07:04
@Jan van de velde
Bedankt voor je reactie, ik ga eens kijken wat de mogelijkheden verder zijn.
Groeten, Cas
Bedankt voor je reactie, ik ga eens kijken wat de mogelijkheden verder zijn.
Groeten, Cas