Hallo Ulf,
Dass es keine 2 m langen Rohre aus Stahl mit maximal 500 g bei 1.0 mm Wandstärke gibt weiss ich selber. Diese Eigenschaften treffen eher auf Aluminium zu. Allerdings gab es früher mal für den Zeltbau dünnwandige Metallrohre mit 2m Länge die nicht gleich 3 kg gewogen haben... Die finde ich nur leider nicht mehr
2m Metallrohre mit dem von dir geforderten Durchmesser müssen eine sehr dünne Wandstärke haben:
Beispiel:
Rohr Durchmesser aussen 30,00 mm
Rohr Durchmesser innen 28,00
Wandstärke 1 mm
spezifisches Gewicht 2,8 g/cm3
Länge des Rohrs 2 m
Fläche mit Aussendurchmesser 706,86 mm2
Fläche mit Innendurchmesser 615,75 mm2
Fläche der Rohrwand 91,11 mm2
Gewicht Rohr pro Meter 255,10 g
Gesamtgewicht des Rohres 510,19 g
Du siehst: Selbst bei einem Durchmesser von 30mm und 1mm Wandstärke in Alu bist du schon über 500 Gramm.
Nun nehme ich zum Beispiel ein 1,5 Zoll AlCuMg1 Rohr mit einer hohen Drucksteifigkeit. (Innendurchmesser 1.402 Zoll)
Rohr Durchmesser aussen 38,10 mm
Rohr Durchmesser innen 35,61
Wandstärke 1,245 mm
spezifisches Gewicht 2,8 g/cm3
Länge des Rohrs 2 m
Fläche mit Aussendurchmesser 1140,09 mm2
Fläche mit Innendurchmesser 995,94 mm2
Fläche der Rohrwand 144,15 mm2
Gewicht Rohr pro Meter 403,62 g
Gesamtgewicht des Rohres 807,24 g
Auch dieses liegt mit 807 Gramm deutlich über 500 g !
Würde ich nun dein 2m Rohr aus Stahl nehmen.
Sagen wir mal ein 35mm Durchmesser Rohr:
Rohr Durchmesser aussen 35,00 mm
Rohr Durchmesser innen 34,40
Wandstärke 0,3 mm
spezifisches Gewicht 7,85 g/cm3
Länge des Rohrs 2 m
Fläche mit Aussendurchmesser 962,11 mm2
Fläche mit Innendurchmesser 929,41 mm2
Fläche der Rohrwand 32,70 mm2
Gewicht Rohr pro Meter 256,73 g
Gesamtgewicht des Rohres 513,45 g
Dann dürfte die Wandstärke noch nicht einmal 0,3 mm betragen !
Die Rohre sind ausschließlich für Portabelzwecke, sollen u.a. auch mit dem Flugzeug transportiert werden und müssen daher leicht und robust sein. Sie sind für 2 unterschiedliche Anwendungen vorgesehen:
- 25 bis 30 m hohe Vertikalantenne für 80 und 160 m
25 bis 30m hohe Masten bei einem geforderten Durchmesser von 35 bis 40mm müssen mehrfach abgespannt sein. Das ist ja logisch.
Das Hauptproblem ist die Knickfestigkeit des Rohrmaterials.
Dafür ist die Steifigkeit des Materials (E-Modul) entscheidend.
Du hast nun zwei Möglichkeiten. Entweder spannst du an jeder Verbindungsstelle in drei Richtungen ab.
Dann spielt die Tiefe der Steckverbingung keine Rolle.
Oder du überbrückst mit zwei oder mehr Steckrohren zwischen
den Abspannpunkten. In diesem Fall müssen die Passungen in Flucht und pressend sein, sonst knicken die Rohre.
Nun nehme ich mal als Beispiel einen 30m Mast in 10 Segmenten a 3m
Das bedeutet 10 mal 3 Abspannleinen.
Hierfür kann man zum Beispiel 5mm Dyneema nehmen.
Das läuft gut durch die Hand und läßt sich schnell und gut verknoten.
Das ist wichtig für deine 3 Helfer.
Das Seilgewicht kommt natürlich zum Mastgewicht hinzu.
Dyneema hat 0.96 g/cm3 also 100m 5mm Seil wiegen ca 1.9 kg
Du wirst in diesem Beispiel ca 900 m Seil benötigen. Das sind ca 17 kg
Bleiben wir mal beim Beispiel des 1 1/2 " AlCuMg1 Rohrs
Das wären bei 30m etwas über 12 kg Rohrgewicht.
Dazu kommt noch die Vorspannung der Seile. Sagen wir mal 1 bis 2 daN
Im Mittel kommen da ca 5 kg pro Abspannebene also 50kg hinzu
Nun stelle einfach mal das unterste 3m Rohr senkrecht auf und
lege oben 12+17+50 = 79 kg auf. Das macht ein F22er Rohr nicht mehr mit.
Es knickt.
Das Ganze war aber ohne Windlast und ohne Antennenlast gerechnet !
Nun rechne das Ganze mal mit Wind.
Widerstandskraft F = cw * rho/2 * V**2 * A
cw = cw-Wert (ca 0,3 beim Rohr)
rho = Dichte
V = Luftgeschwindigkeit
A = Stirnfläche
Die Einzelkräfte jedes Rohrsegments und des Antenne werden nun
über die Abspannleinen direkt in zusätzliche Druckkräfte umgesetzt !
(ARCTAN des Abspannwinkels)
Deshalb ist es günstig, weit weg vom Mast-Fußpunkt abzuspannen.
Also beispielsweise 45 Grad. Dies heißt aber eine 60m große Aufbaufläche.
Rechne dir doch mal die Druckkräfte pro Segment für deinen Fall durch !
(Das ist nicht mit dem weichen F22er Alu und 30 bis 40mm Durchmesser zu machen.)
Hier mal ein Beispiel für das zu erwartende Abspannungsverhau.
http://www.titanex.de/images/v160s_df3cb.jpg
Meiner Meinung nach wären in einander geschobene CFK-Rohre am
besten für so ein Vorhaben geeignet. So lang, wie maximal von der
Flugsellschaft gestattet. Die sind sehr leicht und drucksteif und nehmen
nicht viel Platz ein. Vielleicht mit 80 bis 100 mm unten starten und oben
bis auf 30 bis 40mm Durchmesser verjüngen.
Beispiel:
http://www.carbon-vertrieb.com/site.php?p=13
In jedem Fall müßte man die Sache in Zusammenhang mit der geplanten Antenne
und den zu erwartenden Windstärken berechnen.
vy 73 de dk9nw Bernhard