Schubkraftversuch
Um den optimalen Abstand zwischen den Elektroden eines Lifters zu bestimmen, bauten wir einen Lifter mit einstellbarem Elektrodenabstand. Dieser „Lifter“ bestand nur aus einer flachen Struktur (genauer: ähnlich einem Drittel des Standard-Lifters, siehe Bauanleitungen). Des Weiteren war er aufgrund der Verstellmechanik so schwer, dass sein Schub zu keinem Zeitpunkt ausreichend war, um sein Eigengewicht zu tragen. Da wir ihn aber nicht als Flugobjekt konstruiert haben, sondern lediglich um seinen Schub zu messen, erfüllte er unsere Anforderungen.
Bild 1 Messaufbau zum Messen der Elektrodenschubkraft
Beim Versuch hängten wir diesen Lifter an eine Federwaage (Auslenkung proportional zur auf sie ausgeübten Kraft / dran hängendem Gewicht), sodass wir die Summe aus Gewichtskraft und Schubkraft messen konnten. Die Gewichtskraft geht mit positivem Vorzeichen in die Rechnung ein, während die Schubkraft der Gewichtskraft entgegen gesetzt wirkt. Bei negativer Gesamtkraft würde ein Lifter fliegen. Aus der Differenz zwischen der Auslenkung im spannungsfreien Zustand und im Betriebsfall lässt sich die Schubkraft ermitteln. Diese haben wir für mehrere Betriebsspannungen und Elektrodenabstände aufgenommen und dokumentiert. Für jeden Abstand wurde die angelegte Spannung so weit erhöht, bis Durchschläge auftraten, anschließend vergrößerten wir den Abstand.
Die Schubkraft wurde mit einer Federwaage ermittelt, die p (Pond) als Einheit nutzt. Ein Pond entspricht etwa der Gewichtskraft eines Gramms. Dies ist besonders nützlich da wir so den Schub unserer Lifter direkt mit deren Gewicht vergleichen können. Außerdem ist es eine sehr anschauliche Einheit.
Es ließ sich feststellen, dass der Schub, bei festem Elektrodenabstand, mit steigender Spannung ebenfalls steigt.
Aus der folgenden Tabelle lässt sich bei gegebener Spannung ein bestmöglicher Elektrodenabstand ermitteln. Dies half uns zum Beispiel bei der Dimensionierung des Lifters, welcher für den Vakuumversuch verwendet wurde.
Elektrodenabstand in cm | Spannung in kV | Schubkraft in p | ||||||
1 | 4 | 0 | ||||||
1,5 | 5 | 0 | ||||||
1,5 | 7 | 0 | ||||||
2 | 5 | 0 | ||||||
2 | 10 | 0,1 | ||||||
2 | 11 | 0,3 | ||||||
2,5 | 5 | 0 | ||||||
2,5 | 10 | 0 | ||||||
2,5 | 14 | 0,4 | ||||||
3 | 5 | 0 | ||||||
3 | 10 | 0 | ||||||
3 | 15 | 0,3 | ||||||
3 | 16 | 0,5 | ||||||
3 | 18 | 0,5 | ||||||
3,5 | 5 | 0 | ||||||
3,5 | 10 | 0 | ||||||
3,5 | 15 | 0 | ||||||
3,5 | 20 | 0,3 | ||||||
3,5 | 22 | 0,5 | ||||||
4 | 5 | 0 | ||||||
4 | 10 | 0 | ||||||
4 | 15 | 0 | ||||||
4 | 20 | 0,3 | ||||||
4 | 25 | 0,6 | ||||||
4,5 | 5 | 0 | ||||||
4,5 | 10 | 0 | ||||||
4,5 | 15 | 0 | ||||||
4,5 | 20 | 0 | ||||||
4,5 | 22 | 0,3 | ||||||
4,5 | 25 | 0,4 | ||||||
4,5 | 28 | 0,6 | ||||||
5 | 5 | 0 | ||||||
5 | 10 | 0 | ||||||
5 | 15 | 0 | ||||||
5 | 20 | 0,2 | ||||||
5 | 25 | 0,4 | ||||||
5 | 28 | 0,4 | ||||||
5 | 30 | 0,5 | ||||||
5,5 | 5 | 0 | ||||||
5,5 | 10 | 0 | ||||||
5,5 | 15 | 0 | ||||||
5,5 | 20 | 0 | ||||||
5,5 | 22 | 0,5 | ||||||
5,5 | 24 | 0,6 | ||||||
5,5 | 25 | 0,6 | ||||||
5,5 | 30 | 0,7 |