Reactionwheel-Gruppe in Real Blödsinn?

    Sagt mal, mich bedrückt dieser Gedanke schon länger, ich vergesse es aber immer wieder mal anzusprechen.
    Aber kann es sein, dass es eigentlich totaler Unsinn ist, innerhalb eines Vehicles mehrere Reactionwheels zu verbauen? (mal abgesehen von KSP) Normalerweise braucht man ein großes, möglichst schweres Reactionwheel, möglichst nahe dem Schwerpunkt des Flugobjekts, damit es effektiv arbeitet.
    Wenn man mehrere an unterschiedliche Stellen verbaut, wird die Funktion doch erstens immer ineffektiver, je weiter das Wheel vom Schwerpunkt entfernt ist und andererseits hebt sich der Effekt mehrerer Wheels doch aufgrund des Rotationsprinzip gegenseitig auf? Eine Stabilisierung erreicht man vieleicht noch, aber eine geziehlte Drehung in unterschiedliche Richtung wird doch so eigentlich unmöglich oder hab ich nen Denkfehler?


    Und ausserdem sind die Reactionwheels in KSP doch viel zu flach um darin 3 in alle Richtungen rotierende Ringe/Objekte unterzubringen?

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    Naja wichtig ist eigentlich nur, dass die Rotationsachse des Reaction-Wheels mit einer der Hauptträgheitsachsen in Linie liegt.
    Du kannst also durchaus mehrere Reaction-Wheels für eine Drehrichtung einbauen, die dann zum Beispiel weit vorne und weit hinten liegen und für die Rollbewegung zuständig sind.
    Bei Nick- und Gierbewegung ist das natürlich genau so möglich. Es gibt aber auch Reaction-Wheels, die eher so im Dreieck angeordnet sind um die Redundanz zu verbessern. Da ist der Wirkungsgrad aber eher schlechter, weil du nicht mehr auf den Hauptträgheitsachsen des Systems liegst.
    Von daher ist es prinzipiell möglich, mehrere einzubauen.
    ABER
    Es macht natürlich überhaupt keinen Sinn eins vorne und eins hinten einzubauen, die dann für Nick- oder Gierbewegung zuständig sind, da hast du recht, das gleicht sich dann gegenseitig aus und bringt gar nichts mehr ;)

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    Da frag ich mich dann, wie das in KSP umgesetzt wird. Dort scheint es nur ein einziges wirkliches (unsichtbares) "Reactionwheel" genau im Schwerpunkt zu geben. Und wenn man dann beliebige weitere irgendwo anbaut, wird damit nur dieses unsichtbare im Schwerpunktzentrum in seinen Werten erweitert?
    Denn wenn man sich die meisten Konstruktionen auf Letsplayvideos anschaut, wo die Leute garnicht wissen, wie so ein Reactionwheel eigentlich genau arbeitet, kann sowas zumindest in Real garnicht funktionieren. Denn die meisten platzieren diese Wheels einfach irgenwo, wo gerade Platz ist, völlig ab von irgendwelchen Trägheitsachsen oder Schwerpunkten.


    Da müsste man glatt mal experimentieren...


    (viele bauen auf die Spitze einer Rakete Reactionwheels, was nur noch zum Rollen gut wäre, zusätzlich dann aber auch noch auf zwei bis vier im Kreis um die Rakete angebrachte zusätzliche Tanks. Das ergibt dann eine Pyramide, wo jedes Reactionwheel gleichzeitig in alle drei Richtungen arbeiten würde, und das kann dann eigentlich garnicht mehr funktionieren...)

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    Einmal editiert, zuletzt von Uberlander ()

    ein reactionwheel an der spitze ist nicht nur zum rollen gut.
    wenn man das dann zum nicken benutzt, dreht sich der ganze körper dann aber eben nicht um die mitte sondern um das reaktionwheel.


    natürlich muss man dann entsprechend größere kräfte aufbringen für den gleichen effekt, aber funktionieren würde es.

    Raiden2k5 : Nein das ist so nicht ganz richtig. Wenn du eins an der Spitze zum nicken benutzt, dreht sich der Satellit um einen Punkt zwischen Schwerpunkt und Reaction-Wheel. Der Punkt würde sich auf der Stecke zwischen den beiden befinden und zwar wären die Abstände umgekehrt proportional zu den Massenträgheitsmomenten der beiden...
    Und es ging mir darum, dass wenn du eins vorne UND eins hinten einbauen würdest würde das keinen Sinn machen. Ja, du würdest sicher noch irgendein resultierendes Moment aufbauen können, aber wirklich effektiv ist das ganze dann nicht..


    Und Uberlander: Ich glaube kaum, dass das in KSP auch nur den Hauch eines Unterschiedes macht, wo du die Teile anbringst. Deshalb ist das auch wurscht, mehrere über das ganze Schiff zu verteilen..
    Ist nur ne Vermutung von mir, aber ich denke in KSP wird nur die Gesamtmasse und das Gesamt-Moment der Reaction-Wheels benutzt um zu berechnen wie schnell du dein Schiff drehen kannst

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    Zitat von Bloe0815

    Raiden2k5 : Nein das ist so nicht ganz richtig. Wenn du eins an der Spitze zum nicken benutzt, dreht sich der Satellit um einen Punkt zwischen Schwerpunkt und Reaction-Wheel. Der Punkt würde sich auf der Stecke zwischen den beiden befinden und zwar wären die Abstände umgekehrt proportional zu den Massenträgheitsmomenten der beiden...


    also das musst du mir mal bitte genauer erklären.
    eigentlich ist es doch so wenn sich das rad an der welle dreht eine kraft entegegen der drehrichtung auf die welle wirkt.
    also dreht sich der körper, der mit dem reaktionsrad bewegt werden soll, um die welle des rades.


    woher kommt die kraft die in deinem beispiel den satelliten um einen drehpunkt irgendwo zwischen schwerpunkt und ractionwheel dreht?
    das würde ja eine gerichtete kraft in eine bestimmte richtung vorsehen. bei einem drehenden rad ist die kraft aber nach allen seiten gleich, ausser es gibt eine unwucht was bei einem ractionwheel aber wohl eher nachteilig wäre.


    das 2 an jeweils einem ende nicht mehr zum nicken genutzt werden können ist natürlich klar.
    ich bezog mich da eher auf dein beispiel aus den letsplays von ksp.

    Zitat von Raiden2k5


    eigentlich ist es doch so wenn sich das rad an der welle dreht eine kraft entegegen der drehrichtung auf die welle wirkt.


    richtig. wenn das Reaction-Wheel (RW) beschleunigt wird, erzeugt es ein Moment entgegen seiner Beschleunigung. Dadurch kann man dann auch die Lage der Satelliten beeinflussen, soweit alles klar.

    Zitat von Raiden2k5

    also dreht sich der körper, der mit dem reaktionsrad bewegt werden soll, um die welle des rades.


    Nein, das ist leider nicht mehr richtig.
    Beispiel: Wenn du einen Stab hast und den rotieren lassen willst (um eine Querachse), ist es einfacher, den Stab um seinen Schwerpunkt rotieren zu lassen als um sein Ende. Liegt daran, dass das Massenträgheitsmoment für die Stabmitte gilt J=(m*(3*r²+l²))/(12) und für sein Ende J=(m*l²)/3. (gut mit nem Stift ausprobierbar)
    Wenn du jetzt (übertrieben gesagt) einen 100m langen Stahl-Stab hast und ein 10g schweres RW an ein Ende baust, kannst du dir vorstellen, dass der Stab nicht um das RW drehen wird, dazu ist er viel zu träge.
    Betrachtet man Stab (oder Satellit) und RW getrennt voneinander, kann man für beide getrennt die Masse und das Massenmoment 2.Grades (Massenträgheitsmoment) bestimmen. Daraus lassen sich dann die Bewegungsgleichungen aufstellen.
    Dies kann auf zwei verschiedene Arten geschehen:
    entweder man geht über die Massenmittelpunkte der beiden Körper. Dann gilt für die kinetische Energie T:
    T=0,5*J*(omega)²+0,5*m*v²
    wobei gilt
    J: Massenträgheitsmoment
    omega: Winkelbeschleunigung des körpers an seinem Schwerpunkt
    m: Masse
    v: Geschwindigkeit des Massenschwerpunkts
    diese Gleichung wird für Satellit und RW aufgestellt und dann addiert.


    Oder aber man geht über den Momentanpol, also den Punkt, um den sich alles gemeinsam dreht. Dann gilt:
    T=0,5*J*(omega)²
    Wobei J hier das Massenträgheitsmoment bezüglich des Momentanpols (Punkt, um den sich das Gesamtsystem dreht) ist, also das des Satelliten und das des RWs über die Massenverhältnisse miteinander verrechnet.


    Jetzt ist ja aber klar, dass die kinetische Energie ein und des selben Systems gleich sein MUSS!
    Setze man also beide Gleichungen gleich und formt die Gleichungen um, kann man dann irgendwann darauf kommen, dass das Verhältnis der Geschwindigkeiten der Schwerpunkte der beiden Körper im umgekehrten Verhältnis wie die Massenträgheitsmomente der beiden zueinander stehen.


    Es bewegen sich also der Schwerpunkt des Satelliten UND der Schwerpunkt des RWs, also kann das System nicht um einen der beiden Schwerpunkte drehen. Da die Geschwindigkeit proportional zu Abstand*Drehgeschwindigkeit ist, gibt es genau einen Punkt, um den sich alles dreht. Und der liegt auf der Strecke zwischen den beiden Schwerpunkten, wobei sich die Abstände zwischen diesem Punkt und den beiden Schwerpunkten aus dem Verhältnis der beiden Massenträgheitsmomenten ergibt.


    Soooooo.
    Ich hoffe, meine Ausführungen sind auch nur ansatzweise zu verstehen :D
    Es ist hier verflucht schwierig, Formeln zu schreiben, deshalb habe ich das Gleichungssystem hier nicht gelöst. Wenn du es nochmal ordentlich aufgeschrieben haben möchtest, kann ich das gerne nochmal machen, dauert dann aber ein wenig, dann mach ich das ordentlich. ;)

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    Zitat von Bloe0815

    Und Uberlander: Ich glaube kaum, dass das in KSP auch nur den Hauch eines Unterschiedes macht, wo du die Teile anbringst. Deshalb ist das auch wurscht, mehrere über das ganze Schiff zu verteilen..
    Ist nur ne Vermutung von mir, aber ich denke in KSP wird nur die Gesamtmasse und das Gesamt-Moment der Reaction-Wheels benutzt um zu berechnen wie schnell du dein Schiff drehen kannst


    Sag ich ja. ;) Genau das war ja meine Vermutung.
    In dem Punkt ist KSP also völlig unrealistisch. Ist jetzt nur die Frage, ob es wegen der Performance so gemacht wird, oder der Einfachheithalber, damit die Spieler nicht überfordert sind. Ich glaube ändern werden sie das System wol nicht?

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