Amateurfunk Forum - Archiv

Fragen und Antworten zum Thema Funk

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Autor Nachricht
1de5
 Betreff des Beitrags: Hilfe von Physiker –Mathematiker erbeten - max Antennenlast
Ich weiß einfach nicht weiter. Ein einziger Wirrwarr von Daten! Es geht darum , was mein Antennenmast verkraften kann. Alles Verschiedene Dimensionen bzw. Bezeichnungen , ich komme damit nicht klar.
Also:
Antennenmast Versatower PB 60 SX Max Belastung bei 129 KMH 12,6 Sqft. also etwa 1,2 Quadratmeter
Hier kann man aber im Ort mit max 120 KMH rechnen

Auf dem Mast ein 4 Meter Rohr 50 mm Durchmesser

Am Kopf des Mastes direkt ein Beam TH3 MK3 mit folgenden Daten:
Fläche 0.47 Quadratmeter. Windlast bei 80 mph = 60 Kg


Nach einem Meter über Mastkopf am Rohr ein 2 Elemente Beam mit 380 Newton

Darüber in 2 Meter über dem Mastkopf auf einem Ausleger eine VHF und eine UHF Antdenne mit 7.8 KP bzw 8 Kp.

Der Mast hat ein Oberlager also kein Problem mit dem Rotor

Ich komme nicht mit den ganzen verschiedenen Dimensionen klar Quadratmeter, Kilopond , Newton , KMH etc

Meine Frage ist : ist der Mast bei 120 KMH Wind schon ausgelastet bzw überlastet, also Finito, oder kann ich noch eine verkürzten 40 Meter Dipol einbauen.

Für jede qualifizierte Hilfe bin ich dankbar, komme so einfach nicht klar.

Vielen dank im Voraus
DF7LM
Wolfgang


  
 
89a8
 Betreff des Beitrags: Re: Hilfe von Physiker –Mathematiker erbeten - max Antennenl
[quote]Ich weiß einfach nicht weiter. Ein einziger Wirrwarr von Daten! Es geht darum , was mein Antennenmast verkraften kann. Alles Verschiedene Dimensionen bzw. Bezeichnungen , ich komme damit nicht klar.
Also:
Antennenmast Versatower PB 60 SX Max Belastung bei 129 KMH 12,6 Sqft. also etwa 1,2 Quadratmeter
Hier kann man aber im Ort mit max 120 KMH rechnen

Auf dem Mast ein 4 Meter Rohr 50 mm Durchmesser

Am Kopf des Mastes direkt ein Beam TH3 MK3 mit folgenden Daten:
Fläche 0.47 Quadratmeter. Windlast bei 80 mph = 60 Kg


Nach einem Meter über Mastkopf am Rohr ein 2 Elemente Beam mit 380 Newton

Darüber in 2 Meter über dem Mastkopf auf einem Ausleger eine VHF und eine UHF Antdenne mit 7.8 KP bzw 8 Kp.

Der Mast hat ein Oberlager also kein Problem mit dem Rotor

Ich komme nicht mit den ganzen verschiedenen Dimensionen klar Quadratmeter, Kilopond , Newton , KMH etc

Meine Frage ist : ist der Mast bei 120 KMH Wind schon ausgelastet bzw überlastet, also Finito, oder kann ich noch eine verkürzten 40 Meter Dipol einbauen.

Für jede qualifizierte Hilfe bin ich dankbar, komme so einfach nicht klar.

Vielen dank im Voraus
DF7LM
Wolfgang[/quote]

Hallo Wolfgang,

Sollte als Physiker doch kein Problem sein alles auf Newton umzurechnen.
Du bestimmst zunächst wieviel Newton die 1,2m² bei 120km/h ausmachen.
Damit kennst Du die dann zulässige Zugkraft an der Stelle.
Danach berechnest Du die Einwirkungen aller Antennen, Rohre und Kabel auf diese Stelle und erkennst ob es reicht oder nicht, ich schätze Du hast genügend Reserve für den Dipol.

73
Peter


  
 
1de5
 Betreff des Beitrags: Leider ist mir nichts klar geworden
Zzunächst Danke für die Antwort.
Nein, ich bin keinPhysiker, leider nicht, für ein solches Studium hat es nicht gereicht. ( Leider reichtes es nur für ein Kaufmännisches Studium ohne viel Mathematik) Ich hätte wohl besser geschrieben : Hilfe durch Physiker gesucht. Oder noch besser: Hilfe für Antennenberechnung erbeten.

Somit immer noch Probleme mit der Umrechnung

Wie rechne ich die max Belastung für den Versatower von 1,2 Quadratmeter bei 129 KMH belastbarkeit in Newton bei 120 Kmh?

Was bedeutet 60 KG bei 80 mph entsprechend in Newton für 120 Kmh?

Was entsprechen 8 bzw. 9kp bei 130 Kmh in Newton bei 120 Kmh??

Tut mir leid, für mich ein Wirrwarr, hoffe , das ich nicht noch zun einem Statiker gehen muß, der mir viel Geld für eine Auskunft abnehmen wird, wenn er überhaupt bereit ist mich anzuhören.

Für eine Hilfestellung wäre ich dankbar

vy 73 DF7LM
Wolfgang


  
 
89a8
 Betreff des Beitrags: Re: Leider ist mir nichts klar geworden
[quote]

Tut mir leid, für mich ein Wirrwarr, hoffe , das ich nicht noch zun einem Statiker gehen muß, der mir viel Geld für eine Auskunft abnehmen wird, wenn er überhaupt bereit ist mich anzuhören.
[/quote]

Hallo Wolfgang,

Den Statiker brauchst Du doch sowieso, denn für den Aufbau musst Du einen Bauantrag stellen.

73
Peter


  
 
fb50
 Betreff des Beitrags: Re: Leider ist mir nichts klar geworden
[quote][quote]

Tut mir leid, für mich ein Wirrwarr, hoffe , das ich nicht noch zun einem Statiker gehen muß, der mir viel Geld für eine Auskunft abnehmen wird, wenn er überhaupt bereit ist mich anzuhören.
[/quote]

Hallo Wolfgang,

Den Statiker brauchst Du doch sowieso, denn für den Aufbau musst Du einen Bauantrag stellen.

73
Peter[/quote]

So wie ich den Wolfgang verstehe, steht der Mast bereits und er möchte noch einen Dipol (rotable?) für 40m mit drauf bauen.

Also zunächst mal ist 1kp (kilopond) = 9,81N, also ca. 10N.
Kilopond ist die ältere Einheit. Vielleicht hilft das schon mal weiter, wenn ich Zeit habe, probiere ich mal mit den Angaben von dir etwas hinzurechnen....


  
 
1de5
 Betreff des Beitrags:
Danke Peter,
ja, endlich eine verwendbare Antwort. Also, der Mast mit den zwei Beams und den beiden VHF bzw. UHf Antennen steht seit 20 Jahren in meinem Garten, und hat diverse Stürme mit 120 KMh ++überlebt. Habe übrigens keinen Statiker gebraucht, weil ich die Statik, die der Hersteller von einem Deutschen Statiker hat erstellen lassen, von den hiesigen Behörden anerkannt bekommen habe. Jetzt geht es darum, ob noch ein weiterer verkürzter Rotary Dipol für 40 Meter betreffend der Windlast verkraftet werden kann. Das Problem ist auch, dass alle Angaben für 130 Kmh Windgeschwindigkeit angegeben sind. Ich komme aber mit 120 KMH max aus, weil hier nicht mit stärkeren Stürmen zu rechnen ist.
Das Problem für mich ist, dass ich Newton und Ausdratmeter Angaben habe.
Dazu noch Kp.


  
 
89a8
 Betreff des Beitrags:
[quote] ja, endlich eine verwendbare Antwort. Also, der Mast mit den zwei Beams und den beiden VHF bzw. UHf Antennen steht seit 20 Jahren in meinem Garten, und hat diverse Stürme mit 120 KMh ++überlebt. Habe übrigens keinen Statiker gebraucht, weil ich die Statik, die der Hersteller von einem Deutschen Statiker hat erstellen lassen, von den hiesigen Behörden anerkannt bekommen habe. Jetzt geht es darum, ob noch ein weiterer verkürzter Rotary Dipol für 40 Meter betreffend der Windlast verkraftet werden kann. Das Problem ist auch, dass alle Angaben für 130 Kmh Windgeschwindigkeit angegeben sind. Ich komme aber mit 120 KMH max aus, weil hier nicht mit stärkeren Stürmen zu rechnen ist.
Das Problem für mich ist, dass ich Newton und Ausdratmeter Angaben habe.
Dazu noch Kp.[/quote]

Hallo Wolfgang,

Ja, das müsste alles auf Standard Si umgerechnet werden.
Der 2-Element Beam hat die Windlastangabe von 380N ebenfalls bei 130km/h? Das entsprcht dann einer Windfläche von 0,48m².

Die typischen drehbaren Dipole für 40m mit 12-14m Länge haben eine Windfläche von 0,12m², bei 130km/h sind das kaum mehr als 150N.

Ohne alles im Einzelnen nachzurechnen (dazu sind noch mehr Angaben erforderlich) kannst Du davon ausgehen, das Du mit dem Versatower noch nicht an die Grenzen stösst.

Der Versatower auf dem Foto ist mit mehr als 3m² Windfläche bestückt.

73
Peter


  
 
89a8
 Betreff des Beitrags:
Nur ergänzend: Du kannst die Windlasten im quadratischen Verhältnis umrechnen. d.h. (120/130)**2. Also 130 auf 120 runter = Faktor 0.852, von 120 auf 130 rauf Faktor 1,174. Ich würde mich darauf weniger verlassen, höchstens zur eigenen Nervenberuhigung als Puffer. Du schreibst selbst 120km/h ++ und 130km/h ist eine DIN-Standardgröße, bei der ich es belassen würde.

Ich habe auf einer Hügelkuppe meine Anlage (.. http://www.mydarc.de/db6zh/db6zh-2.jpg ..) auf dem Hausdach für 160km/h ausgelegt -- und habe 1988 gut daran getan. Bei mir war nichts passiert und ~100m entfernt lagen zwei komplette Hopfengärten flach. Nachbars FS-Antennen sahen auch nicht mehr gut aus, plus fliegende Dachziegel (mein Dach war durch Antennenabspannung gesichert, hi).

Abgesehen von diverser Literatur kannst Du Dich über .. http://de.wikipedia.org/wiki/Windlast .. relativ gut "vorwärts" tasten, auch zu den Umrechnungen qm versus Druck.

73 Peter

Ich habe in meinen Unterlagen geblättert: DIN 1055-4 (1986) als "älterer" Standard gelten bei Höhen 8-20m ein Staudruck von 800N/qm bei 130 km/h. Ab und an ändern sich Werte, aber der gilt eigentlich schon sehr lange und ich suche erstmal nicht weiter. Problem sind im Zweifelsfall Anforderungen "Stand der Technik" und da müßtest Du schon bei 130km/h bleiben, andernfalls hast Du die Beweislast am Hals, wenn ein Schadenfall eintritt.


  
 
1de5
 Betreff des Beitrags: Noch eine letzte Antwort erbeten
Danke OMs
langsam sehe ich klarer. Ich verstehe das so, bei 130 Kmh liegt ein Druck von 800 Newton auf einem Quadratmeter. Also, wenn mein Mast 1,2 Quadratmeter bewältigen kann, dann sind das 960 Newton. Sinngemäß, wenn mein erster Beam 0,5 Quadratmeter hat dann sind das 400 Newton.
Also Hygain Beam wäre 400 Newton , UFB 22 = 360 Newton, VHF/ UHF zusammen 18 Kilopond also etwa 18 Newton. Die Addition ergibt somit 778 Newton. Also noch Platz für eine Rotary Dipol. Ist das so korrekt??
Eine Antwort würde mir sehr helfen. Vielen Dank im Voraus.
vy 73 DF7LM
Wolfgang

Ps. Es ist mir klar, das ich das Biegemoment entsprechend dem Abstand der Antennen vom Mastkopf berücksichtigen muß. Ebenso den Querschnitt des Drehrores über dem Mastkopf. Diese beiden Faktoren kann ich problemlos bestimmen und einbeziehen..


  
 
89a8
 Betreff des Beitrags:
Im Prinzip ist es so richtig, es sind vereinfachte (standardisierte) Annahmen -- d.h. ohne Verwirbelungen, für senkrechtes Auftreffen und so weiter. Zu Deinen Antennenwerten muß ich passen, nur ein Fehler (evtl. Typo) ---> 1kp sind 10N (bzw. kp mal Erdbeschleunigung 9,6 oder 9.8 - ich mag nicht nachsehen - ist gleich Newton). Nach Deinen Angaben wären das 400+360+180 = 940.

Ich bin mit der qm-Rechnung nicht ganz so vertraut, weil ich immer nur mit den Biegemomenten gerechnet habe. Aber wir haben genügend OMs hier zum double check.
73 Peter

(etwas boshafter Nachtrag: das Newton haben die Physiker nur erfunden, damit man auch Antennen auf dem Mond berechnen kann. Da sind dann wegen der geringeren Gravitation etwas stürmischere Winde erlaubt -- irgendwann nach dem "Terraforming". .. :-) ..)


  
 
1de5
 Betreff des Beitrags: Alles Klar, denke ich
Danke Albert,
das mit den Kg und den Newton war noch ein (hoffentlich) letzter Denkfehler. Ansonsten ist mir das berühmte Licht aufgegangen. Allerdings sehe ich auch, das theoretisch der Mast eigentlich voll ausgelastet ist. Wenn ich allerdings das Bild von einem Versatower mit über 3 Quadratmeter Windfläche als Kopflast sehe, da frage ich mich allerdings, mit welcher Sicherheit vom Hersteller gerechnet wurde. Wenn dort nämlich mit der berümten Vereisung von 2 cm und mit Sturm von 130 Kmh gerechnet wurde und dann noch 50% oder gar 100% Sicherheit, dann habe ich kein Problem noch einmal 180 Newton mehr auf den Mast zu bringen. Aber das mit dem Eis kann man wohl aus der Statik des Mastes lesen, die % Sicherheit wird man mir aber sicher nicht sagen. Jetzt kenne ich zumindest die offiziellen Werte, kann mich aber dennoch nicht entscheiden.
Herzlichen Dank für die Hilfe
vy73 DF7LM


  
 
89a8
 Betreff des Beitrags:
Es stehen genügend Masten herum, vielleicht findest Du weitere Beispiele wie bei DF3KV. Ich bin der Baugenehmigung aus dem Weg gegangen und habe alles auf's Dach gesetzt. Allerdings liegt der erste Satz Rohre noch im Keller -- die waren nach einer Berechnung auf einem QRL-Rechner in den 70ern fehl am Platz. Ich habe tunlichst die "nächste Nummer" genommen (60er Schiebemast als Standrohr mit 4mm Wandstärke und alles abgespannt, plus im Dachstuhl die Pfetten-Spannweite durch schräge Einzüge verkürzt).

Bei Gittermastberechnungen muß ich passen, das ist dann doch für Statik-Profis 73 Peter


  
 
89a8
 Betreff des Beitrags: Re: Alles Klar, denke ich
[quote]

Wenn ich allerdings das Bild von einem Versatower mit über 3 Quadratmeter Windfläche als Kopflast sehe, da frage ich mich allerdings, mit welcher Sicherheit vom Hersteller gerechnet wurde. Wenn dort nämlich mit der berümten Vereisung von 2 cm und mit Sturm von 130 Kmh gerechnet wurde und dann noch 50% oder gar 100% Sicherheit, dann habe ich kein Problem noch einmal 180 Newton mehr auf den Mast zu bringen.

[color=blue:3d2m3ypb]Eisansatz wurde mit Sicherheit nicht berücksichtigt.
Wenn Du nur mit 120km/h rechnen brauchst ist das QTH auch nicht hoch genug um mit Vereisung rechnen zu müssen.
Kann zwar mal vorkommen, aber dafür hast Du ja einen Teleskoptower.[/color:3d2m3ypb]

Aber das mit dem Eis kann man wohl aus der Statik des Mastes lesen, die % Sicherheit wird man mir aber sicher nicht sagen. Jetzt kenne ich zumindest die offiziellen Werte, kann mich aber dennoch nicht entscheiden.
[/quote]

Hallo Wolfgang,

Die Windlastangaben stammen von Versatower aus England, dort wird nie mit Eisansatz gerechnet.

Die tatsächliche Windlast am Montageort einer Antenne wird wie folgt errechnet:

[b:3d2m3ypb]W= c*q*F[/b:3d2m3ypb]
c= Formbeiwert der Konstruktion, ist 1,2 bei einer Yagi, 1 bei einem Rohr oder Kabel
q= Staudruck durch den Wind hervorgerufen in N/m²
F= Fläche der Antenne, des Rohres oder Kabels oder Montagekastens etc. in m²

q= qd+3h+700ß
700= Böenfaktor
ß= Schwingungsbeiwert, ist 0,2 in diesem Fall

qd= Winddruck am Boden = G_Luft/2g * v² (m/s) ; v bei 120km/h =33,33
qd= v²/1,6 in N/m² ; in diesem Fall also 694N/m²

Damit ergibt sich für eine Antenne von 1,2m² Windfläche, montiert 0,5m über Kopfstück bei 120km/h mit:

q= 694N/m²+3*18,5m+700*0,2= 889,5 N/m²
W= c*q*F = 1,2*889,5N/m²*1,2m" = 1280,88N

die [b:3d2m3ypb]Windlast von 1281N[/b:3d2m3ypb] 0,5m über dem Kopfstück des Towers

Da dies die für Deinen Tower zulässige Windlast in Newton ist, kannst Du durch weitere Berechnungen überprüfen, inwieweit sämtliche Antennen, Rohre und Kabel zusammen diese Windlast erreichen, da die einzelnen Windflächen oder Windlasten (Newton) und Montagehöhen bekannt sind.

Wenn mal grob überschlagen insgesamt Flächen von 1,3m² mit Formbeiwerten zwischen 1 und 1,2 und mit geringen Höhenunterschieden wirken, ist davon auszugehen, dass Du mit dem geplanten Dipol noch auf der sicheren Seite bist, da :

mit q=894N² in der Höhe, zulässigen 1281N, einer mittlereren Höhe von 20m und, Flächen von 1,3m² sich

W= 894N/m²*1,1*1,3= 1278N ergeben

bei 1,4m² wären es 1376N

Ausserdem hast Du ja immer noch die Möglichkeit durch auskurbeln auf geringere Höhe, z.B. 15m, Deine zulässige Windlast beträchtlich zu erhöhen, ohne dass Deine Gegenstationen eine grossartige Feldstärke Einbusse feststellen können.

73
Peter


  
 
1de5
 Betreff des Beitrags: Alles OK
Danke Peter,
für die Rechnerei und die Geduld. Jetzt ist alles OK, ein 40 Meter Rotary Dipol kommt zusätzlich auf den Mast. Hoffe, das DX in Zukunft besser möglich sein wird. Im Augenblick habe ich nur einen Doppeldipol für 80 und 40 Meter mit Aufhängepunkt am Kopfende des Versatower. Ohnehin mache ich es so, dass im Falle von starkem Sturm der Mast eingefahren wird. Das ist zwar mit der Motorwinde schnell gemacht, aber ich bin ja doch häufig nicht im Hause, und es ist leider so, dass man den Mast bei Starkwind nicht mehr herunterbekommt, weil die einzelnen Mastteile sich wegen der der Durchbiegung verklemmen. Muss es mir eben angewöhnen, den Mast nur hoch zu fahren bzw. oben zu lassen, wenn ich wirklich aktiv bin. Mal schauen, vielleicht gewöhne ich mir generell an, den Mast im Normalfall nur auf 15 Meter zu nehmen. Nochmals Danke Peter!!
Vy 73 DF7LM
Wolfgang


  
 

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