Die TUHH in der Nachbarschaft

DLR-School-Lab

Am Tag der offenen Tür haben wir, die 9t und Herr Haars die Technische Universität Hamburg-Harburg kennengelernt. Nachdem einige von uns dort bereits ein Praktikum gemacht hatten, wollten wir die große Forschungs- und Bildungseinrichtung in unserer Nachbarschaft genauer betrachten. Das Schnuppern im DLR-School-Lab gefiel uns so sehr, dass wir noch einen weiteren Tag buchten, um uns mit den Experimenten zum Thema Fliegen in Ruhe zu beschäftigen.

An der Akustik-Experimentierstation wird ein Stück Flugzeugwand in eine ansonsten geschlossenen Kiste eingespannt. Im Kasten befindet sich ein Lautsprecher, der die Geräusche einer Flugzeug-Turbine simuliert. Vor der Flugzeugwand befindet sich eine Sitzreihe - Urlaubstimmung kommt aber leider nicht auf. Neben dieser Sitzreihe steht ein Richtmikrofon. Dieses Mikrofon ist mit einem Computer verbunden, auf dem ein Programm zum Messen von Frequenzen aktiviert ist.
Zur Versuchsdurchführung wird das Mikrofon nacheinander an die verschieden Verkleidungen des Flugzeugs (Aluminium, Glaswolle und Plastik) gehalten und der Schall (Frequenz) gemessen. Die verschiedenen Messungen werden gespeichert und verglichen. Auf diesem Weg kann man feststellen, welches Material welche Tonhöhe am besten filtert.
Folgendes Ergebnis lässt sich festhalten: Die äußere Verkleidung des Flugzeugs (Aluminium) hält den meisten Schall von vornherein ab und sorgt so für eine gute Schallisolierung. Die Glaswolle sorgt nur für eine Filterung im hohen Tonbereich, sie dient mehr zur Wärmedämmung. Die Plastikverkleidung filtert die letzten Töne im hohen Bereich und das Flugzeug ist somit gut gegen Schall geschützt.

Beim so genannten Rundlauf werden eine massive Kugel und eine leichte Platte bei verschiedenen Geschwindigkeiten im Kreis geschleudert. Dabei wird untersucht, welches der beiden eine höhere Position durch die Kreisbewegung erreicht. Beide erreichen die gleiche Höhe, d.h. die Masse spielt keine Rolle. Anschließend haben wir nur die Platte mit verschiedenen Anstellwinkeln schleudern lassen. Wir haben gemerkt, dass der optimale Anstellwinkel ca. 16 Grad ist, um die höchste Position zu erreichen. Bei einem höheren oder niedrigeren Anstellwinkel wird die Höhe verringert.
Bei einer gewissen Geschwindigkeit fängt die Platte an zu flattern, um die überflüssige Energie loszuwerden. Anschließend haben wir anstatt der Platte den Vogel befestigt. Er setzt sich durch seinen eigenen achtförmigen Flügelschlag in Bewegung. Der Flügelschlag wird durch einen Motor erzeugt. Anders als bei der Platte erzeugt der Vogel Bewegung nicht um Energie loszuwerden sondern um zu fliegen.

An der Computer-Station hat man uns über Satelliten, Flughäfen, den Konkurrenzkampf der Fluggesellschaften und sonstiges informiert. Mit dem Programm Google-Earth hat man uns diverse Flugrouten von Flugzeugen nach Amerika, Asien und Australien sowie Satellitenrouten gezeigt. Satelliten (Leibwächter) umkreisen nicht nur unsere Erde sondern auch fremde Planeten. Sie werden für wissenschaftliche, kommerzielle und militärische Projekte eingesetzt. Ohne sie würde es keine Satellitenfernseher, GPS, Handys geben.

Der Seifenfilmkanal besteht aus einem Seifenfilm zwischen zwei Nylon-Strängen. Der Seifenfilm ist unter hellem weißen Licht, das Licht wird vom Seifenfilm gebrochen. Es werden verschiedene Modelle zwischen dem Seifenfilm gesetzt. Diese rufen dann verschieden Lichtbrechung hervor. Durch diese Lichtbrechung kann man verschiedene Verwirbelungen nachvollziehen und Oberflächen optimieren.

Im Windkanal werden hauptsächlich die aerodynamischen Eigenschaften auf Objekten gemessen. Zusätzlich dazu, wird die Windgeschwindigkeit in m/s mit Hilfe eines Anemometers gemessen und die Kraft, die der Wind auf dieses Objekt ausübt. Getestet werden zum Beispiel Autos, Flugzeuge, Fahrräder und Gebäude.
Ein Windkanal besteht aus einem Gehäuse mit einem Gebläse, das die Luft wie ein Föhn beschleunigt. Zusätzlich gibt es Umlenkschaufeln, die dafür sorgen, dass die Luft umgeleitet wird und nicht gegen die Wand prallt. Außerdem benötigt man einen Gleichrichter (Metallnetz), der die Luftwirbel begradigt. Eine Düse beschleunigt die Luft nochmals.
Bei unserem Experiment haben wir in der Messstrecke drei verschiedene Autos, einen Trecker, einen VW-Bus und ein normales Auto angeschraubt. Wir haben die Luftgeschwindigkeit in m/s und die Kraft in N gemessen und anschließend in einer Tabelle festgehalten. Mit diesen Werten haben wir ein Diagramm erstellt und festgestellt, dass sich Parabeln ergeben: Die wirkende Kraft wächst mit der Windgeschwindigkeit quadratisch.

Am Flatterversuchstand kann man testen wie Objekte flattern. Das Flattern an sich ist eine Art von Widerstandsausgleich von Flügeln. Bei jedem Flugzeug entsteht beim Flug Verwirbelung. Um die Verwirbelung auszugleichen, fangen die Flügel an zu flattern. Je größer die Geschwindigkeit des Objektes ist, desto größer ist die Verwirbelung. Moderne Flugzeuge sind so gebaut, dass sie bei einer Durchschnittsgeschwindigkeit von ca. 750-900 Km/h normal fliegen können. Eine höhere Geschwindigkeit würde sofort Flattern verursachen.

Strömungskanal: In einer mit Wasser gefüllten Wanne befindet sich ein Schaufelrad, mit welchem das Wasser auf verschiedene Strömungsgeschwindigkeiten gebracht werden kann. Es entsteht ein Wasserkreislauf. In das strömende Wasser werden Sesamkörner gegeben, um das strömende Wasser für die Augen sichtbar zu machen. In die Wanne wird ein Hindernis gestellt (z.B. ein Flugzeugflügel). Das Wasser umströmt dieses Hindernis. Man kann erkennen, wie sich das Wasser vor einem Hindernis staut, hinter einem Hindernis verwirbelt und zwischen zwei Hindernissen schneller wird. Der Kanal wurde Anfang des 20. Jahrhunderts von Ludwig Prandtl (noch heute ist er nach ihm benannt) gebaut. Das Prinzip des Aufbaus ist bis heute gleich geblieben.