"What about a catapult?" oder "Ich baue mir eine Pitching-Maschine

[Tapirtoeter]

Das namensgebende Gif für diesen Thread vorweg (auch wenn es in diesem Thread keine Funktion erfüllt), dann gehts auch schon los:

Guten Tag werte MitforistInnen!

Ich trage mich mit dem Gedanken eine Maschine zu bauen, die mir Bälle zuwirft, nach Möglichkeit schnelle Bälle.

Da gibt es ja ein paar Systeme:
Die Amerikaner nutzen ja gern zwei rotierende Scheiben, zwischen die der Ball gerät. Find ich doof, 90% der Zeit ist eh kein Ball zwischen den Scheiben, Energieverschwendung und langweilig obendrein.
Druckluft ist nicht, weil Kompressor laut.
Armbrustsysteme könnten sich glaube ich schnell selbst zerlegen und ich bräuchte wirklich starke Wurfarme / Federelemente.

Also hatte ich eine Idee für ein Katapult, die aber noch Überarbeitung braucht.
Mein Entwurf bisher sieht vor (vgl. Abbildung unten):
Der Motor treibt eine Welle (A) an (kleines Zahnrad auf großes Zahnrad, um weniger Kraft und mehr Zeit zu brauchen), an der sich ein Gewicht an einem Hebel befindet.
Wenn das Gewicht die Senkrechte überschreitet, kippt es nach vorne.
Logischerweise ist die Achse in dieser Richtung frei beweglich, damit es mir in dem Moment nicht den Motor zerreißt. Wenn das Gewicht am Ende eines 1m langen Hebels hängt, sollte es am tiefsten Punkt so ungefähr 6,2 m/s schnell sein (weil von der Erdbeschleunigung über eine Strecke von 2m beschleunigt). Abzüglich diverser Reibungsverluste und abzüglich der Kraft, die es braucht um Welle B anzutreiben.

Die Verbindung zu Welle B geschieht über zwei exzentrisch gelagerte Zahnräder (bzw. die Kette zwischen diesen), die dafür sorgen sollten, dass sich Welle B 5 mal so schnell dreht wie Welle A in dem Moment, da das Gewicht an Welle A den niedrigsten (schnellsten) Punkt erreicht.
Der Wurfarm an Welle B sollte nun ähnlich lang sein wie der Hebel mit dem Gewicht an Welle A, und den Ball mit 6,2*5= 31 m/s = 111,6 km/h werfen können. Abzüglich Reibung etc also zwischen 20 und 110 km/h (man wird ja noch träumen dürfen).

Gibt es einen Grund warum das nicht klappen sollte? Oder weiß jemand ein generell viel besseres System?
inb4 Ball zwischen zwei rotierenden Scheiben

€: Ja Bild sieht kacke aus und da steht Achse statt Welle. Wird nur geändert, falls ich echt Langweilige hab!

 

[XanKriegor]

Ich gebe zu, dass ich zu Beginn durchaus beeindruckt war. Diese physikalischen Kenntnisse, kombiniert mit einen kindlichen Reichtum an Fantasie und gepaart mit einem Vertrauen in die Welt und deren Gesetze, trieben mir fast die Glückstränen in die Augen.
Als dann aber als großes und finales Ergebnis "zwischen 20 und 110 km/h" herauskam, war meine Bewunderung allerdings schon wieder verflogen. Nach einer solch massiven Einleitung und einer solchen Zeichnung, die zwar hässlich ist, aber aufgrund ihrer Abstraktheit fast schon wie ein Kunstwerk wirkt und daraus einen wissenschaftlichen Charme zieht, war ich mir sicher, dass am Ende ein fundiertes und exaktes Ergebnis herauskäme. Dieses traurige Etwas von einem Resultat betrübt mich dann aber zutiefst.
Dennoch hat die Fragestellung mein Interesse geweckt und auch die Herangehensweise erscheint mir plausibel. Schließlich sind wir hier in einem traurigen Hort der freundelosen, unsozialisierten Wesen. Es kommt somit nur diese Vorgehensweise in Frage, da sich niemand finden ließe, der einen Ball werfen könnte; dazu müsste ja der eine oder andere Freund vorhanden sein. Zumal es dann auch schwer wäre, sich der oberen Grenze des Intervalls "zwischen 20 und 110 km/h" zu nähern, weil nicht jeder über einen solch ausgeprägten Wurfarm verfügt wie ich und in der Lage ist, einem handelsüblichen Hausrind mit einem Tischtennisball den Euter abzuwerfen.
Schlussendlich könnte ich mir durchaus vorstellen, dass dieses in der Zeichnung und im Fließtext ausführliche beschriebene Konstrukt, das sich der Threadersteller aus seinen verwinkelten Gehirnwindungen gesaugt hat, funktionieren könnte.
Jetzt geht es folglich um die Auftreibung sämticher benötigter Teile und deren Montage. Sollte diese Maschine dann stehen, wird es auch leicht sein, die recht vage Einschätzung der Geschwindigkeit des Balles auf "zwischen 20 und 110 km/h" einzugrenzen. Daher würde ich mir auch nach einigen Probeversuchen eine korrigierte und empirisch geprüfte Geschwindigkeitseinschätzung wünschen.
Bis dahin verbleibe ich in freudiger Erwartung und wünsche dem Threadersteller viel Erfolg bei seinem Unterfangung und hoffe, dass nichts schief geht und gegebenenfalls zum Verlust einer oder mehrerer Gleidmaßen führt.

 

[Z3phyr]

Schau dir mal das Prinzip eines Triboks (Trébuchet) an

 

[Hasentod]

In Energieeffizienz wird deine Konstruktion niemals an das Modell mit rotierenden Scheiben herankommen. Bei diesen kommt es zu Verlusten durch die Reibung deren Achsen und durch die Beschleunigung des Balls (letzteres ist aber gewünscht).
Bei deiner Maschine drehen sich mehrere Achsen und Zahnräder mit Kette können zwar hohe Kräfte übertragen haben aber hohe Reibungsverluste. Kreativität kannst du mit einer solchen Maschine zwar beweisen, aber effizienter wird sie definitiv nicht.

Wie willst du eigentlich den Wurfarm aufbauen, so dass er irgendein Ziel mit einer Streuung <90° in alle Richtungen trifft?

Kleiner Tipp:
Generell sind Ketten für eine solche Konstruktion eine Katastrophe. Wenn dann nimm Riemen. Du hast stark wechselnde Kräfte, ja nach dem ob Hebel hoch oder runter bewegt wird. Ketten bieten keinen Schlupf.

 

[Tapirtoeter]

Schau dir mal das Prinzip eines Triboks (Trébuchet) an

Davon ist meine Idee abgeleitet. Aber da der Wurfarm stark in der Länge begrenzt ist, bekäme ich da Probleme mit der Gewichtseite. Bei 10cm "Gewichthebel", hätte ich nur 20cm Beschleunigungsweg (entsprach knapp 2m/s Maximalgeschwindigkeit iirc, hatte das mal kurz angedacht). Und müsste auch ein entsprechend großes Gewicht in der Entfernung von 10cm unterbringen können, um die zehnfache Wurfgeschwindigkeit bei nem 1m Wurfarm zu erzielen.

Kreativität kannst du mit einer solchen Maschine zwar beweisen, aber effizienter wird sie definitiv nicht.

Ich befürchte, dass du Recht hast, muss aber aus Prinzip noch einwerfen: Bei den rotierenden Scheiben ist die Zeit zwischen den geworfenen Bällen (So ca 95% der Zeit schätze ich) komplett verschwendet, da drehen die Scheiben umsonst. Bei meiner Maschine wird zumindest die Hälfte der Zeit die Energie "gespeichert" (halt in Form von potentieller Energie).

Wie willst du eigentlich den Wurfarm aufbauen, so dass er irgendein Ziel mit einer Streuung <90° in alle Richtungen trifft?

Die Spitze wird ein Gebogenes Halbrohr, Durchmesser wie die Bälle. Ein Kumpel hatte sowas mal (in manuell) für das gezielte Anfüttern von Fischen, mal sehen wie gut das klappt.

Generell sind Ketten für eine solche Konstruktion eine Katastrophe. Wenn dann nimm Riemen.

Hast du Recht, werde dann nur für die Verbindung der beiden Exzenter-Zahnräder ne Kette nehmen (wo halt nix verrutschen darf).

Ich hoffe nur, dass ich das Ding auch in einen benutzungsreifen Zustand bekomme, bevor ich zu alt bin, um noch schmerzfrei nach den Bällen zu schlagen

 

[fumasan]

Die Rotierenden Scheiben speichern doch auch sehr viel kin. Energie (Drehmoment). Wenn du das mit einem Entsprechenden Übersetzungsverhältnis machst brauchst du nur einen sehr kleinen Motor.
Du schießt einen Ball ab und wartest dann bis die Scheiben wieder bei voller Geschwindigkeit sind.
Schwerere Scheiben haben ja ein viel höheres Drehmoment und mit jedem verschossenen Ball sinkt deine Verlustleistung (du musst die Scheibe ja eigentlich nur einmal in Bewegung setzen).

Du könntest den Motor ja auch abschalten, wenn die Scheibe ein ausreichendes Moment erreicht hat und dann z.B. 10 Bälle hintereinander abschießen. Wenn es dir hier hauptsächlich um die Energie geht.

Also die Zeit in der die Scheiben drehen ist nicht verschwendet

 

[ColonelWicked]

Sag mal Tapi, du bist doch Biologe, was spricht dagegen eine Ratte mit vernünftigem Wurfarm zu züchten? Davon solltest du doch weitaus mehr verstehen.

 

[TomGrenn]

Irgendwie hat Aragorn ja Recht.

Probier mal, das ganz mit Lego Technik (kein Sternenzerstörer!) oder ähnlichem zumindest erst mal prototypisch zu basteln - wenn Du das mit der freien Achse, die von einem Motor angetrieben und durch ein Gewicht zusätzlich zeitweise beschleunigt hinbekommst, wenn Du die zeitweise höhere Übersetzung durch exzentrisch gelagerte Riementriebscheiben(?) und nicht zuletzt das unerhebliche Thema der Zielgenauigkeit annäherungsweise löst, dann gönne ich Dir durchaus, denn ersten Triumph bei einer ordentlichen Portio Salami zu feiern.

Abgesehen davon, dass bei Deiner Konstruktion die Leerlaufzeit ebenfalls nicht unerheblich sein dürfte (ca. 350° von 360° ist die Maschine damit beschäftigt, wieder in Abwurfstellung zu gelangen - vom Nachladen ganz zu schweigen) und bei der Ballwurfmaschine Dauerfeuer möglich ist.... naaa, Aragorn hatte Recht.

 

[Tapirtoeter]

Der Leerlauf beträgt ~180°. Die restliche Zeit wird ja das Gewicht gehoben.
Das Nachladen mache ich bei dem Ding aber auch nicht manuell. Das ist halt nur nicht mit in der Beschreibung gelandet, weil das nicht wirklich nen Problem wird.

Leider stimmen die genannten Punkte aber, die Scheiben haben schon Vorteile. Muss ich nochmal Stil und Spaß beim Zusammenbau gegen technische Vorzüge abwägen.

Und Colo, ich hatte Ratten mit starkem Wurfarm gezüchtet. Die waren allerdings nicht clever genug einen Ball zu werfen. Also hab ich sie klüger gemacht. Da haben sie mich verprügelt, mein Labor zerstört und sind mit all meinen Versuchstieren abgehauen.
Und ihr Mathematiker behauptet doch immer alle Probleme der Welt mit Mathe lösen zu können. Also löse meines! Ohne die Benutzung der Worte "Entführung" und "nukleargetrieben" bitte.

 

[Riven]

Kann man deine Konstruktion nicht auch per Dampfmaschine, die mit Gelherzen befeuert wird, antreiben?

Apropos Ratten zuechten:
Saturday Morning Breakfast Cereal

 

[ColonelWicked]

Und ihr Mathematiker behauptet doch immer alle Probleme der Welt mit Mathe lösen zu können. Also löse meines! Ohne die Benutzung der Worte "Entführung" und "nukleargetrieben" bitte.

Eine außerordentlich schwierige Aufgabenstellung. Bevor ich meine Zeit damit verschwende, bist du dir überhaupt sicher, dass der Bau einer Ball-Wurf-Maschine dein eigentliches Problem (welches auch immer dies sein möge) behebt?

 

[BingoBongo]

Gibt es einen Grund warum das nicht klappen sollte?

Der Unterschied zwischen Theorie und Praxis...

 

[DerBK]

bist du dir überhaupt sicher, dass der Bau einer Ball-Wurf-Maschine dein eigentliches Problem (welches auch immer dies sein möge) behebt?

Das hast du ihm aber sehr schön diplomatisch und durch die Blume erzählt, dass er sich gefälligst Freunde suchen soll, damit er auch wen zum Tennis spielen hat.

 

[XxGohrxX]

Also du willst schnelle Bälle? Dann würde ich dir doch zur Armbrustlösung raten, die ja immerhin mit einer Spitzengeschwindigkeit von bis zu 406 km/h (die Schweizer halt ...). Natürlich wiegt so ein Tennisball etwas mehr als ein Armbrustbolzen, aber gehen wir das mal in Ruhe durch:

Ein handelsüblicher Alubolzen hat ein Gewicht von 22g, dein Tennisball so etwa 57g, also sollte bei gleicher kinetischer Energie E(kin) dein Tennisball mit 252,23 km/h losfliegen. Natürlich kann mir jetzt einer sagen, dass der Alubolzen um einiges aerodynamischer geformt ist als so ein klobiger Tennisball, weshalb es natürlich auch einen Reibungsverlust geben wird. Rechnen wir das ganze mal durch: Der Tennisball ist ja relativ leicht im Verhältnis zu seinem Radius, daher sollte bei Annahme einer turbulenten Strömung und perfekter Kugelform mit Radius 3,3 cm und einer Lufttemperatur von 25°C eine Bremsverzögerung von ca. 1,161 m/s² gelten. Gehen wir nun noch davon aus, dass du auf einem handelsüblichen Tennisplatz stehst mit einer Länge von 23,77m und der Ball über die Hälfte des Platzes fliegen soll. Subtrahieren wir nun die Bremsenergie E(Brems) von E(kin) unseres Balls und errechnen die neue Geschwindigkeit so kommen wir immer noch auf stattliche 251,52 km/h. Mit Schwankungen des Luftdrucks, Temperatur und natürliche Unregelmäßigkeiten des Materials des Tennisballs können wir also davon ausgehen, dass eine original Schweizer Armbrust den Ball sicherlich noch mit mehr als 200 km/h abschießen kann.

Vergleichst du das mit deiner Berechnung von mageren 111,6 km/h siehst du natürlich sofort den Unterschied. Noch als kleines Schmankerl: Der Rekord für einen Tennsiball liegt bei 246 km/h von Andy Roddick. Daher spielst du mit deiner zukünftigen Tennisballarmbrust locker im Profisegment mit!

Zum Abschluss noch das wichtigste Bauteil deiner Armbrust: Bluetooth! Bequem im Tennisschläger gelegen kannst du ohne Probleme den Motor auf Energiesparmodus (also ab) oder Vollgas (also an) schalten. Eignet sich auch sehr gut wenn z.B. der Hund vom Nachbar vorbeiläuft oder um die nervigen Vögel im Frühjahr abzuschießen. Mit Bluetooth ist alles besser!

Viel Spaß beim Basteln!
Gohr

Fehler in der Berechnung dürft ihr gerne behalten!

 

[XanKriegor]

Woher wisst ihr, dass es sich um Tennisbälle handeln soll? Es könnte sich genauso gut um Football handeln, was auch erklärt, warum man eine Maschine bräuchte. Aufgrund seiner Marginalisierung als Sport in Deutschland gibt es einfach viel weniger Leute, die einen Football ordentlich werfen können. Ginge es um Tennis, sollte es eigentlich leicht sein, einen Gegenüber zu finden, der einem die Bälle zuschlägt, weil das nunmal ein Sport ist, den jeder Trottel spielt. Somit wäre eine solche Vorrichtung gar nicht vonnöten.

 

[fumasan]

Nun ja. Ich wage mal zu behaupten das man Football nicht alleine spielen kann. Da ist man wahrscheinlich in einem Verein besser aufgehoben und dann erübrigt sich die Frage nach einer Pitchingmaschine.

Für Tennis brauchst du kein Team, da macht so eine Maschine mMn mehr Sinn

 

[LoGL17]

Ich hoffe nur, dass ich das Ding auch in einen benutzungsreifen Zustand bekomme, bevor ich zu alt bin, um noch schmerzfrei nach den Bällen zu schlagen

Nach Bällen wird beim Football ja nicht geschlagen. Ok, die werden auch quasi nie getreten und der Sport heißt trotzdem Football..

Baseball?

 

[Weltmeister 74]

Pitching-Maschine. Wer sich auch nur im Entferntesten mit Sport auseinandergesetzt hat, wird zuerst einmal auf Baseball kommen. Von einem Mann solcher Eloquenz und Selbstüberschätzung hätte ich mehr erwartet.

 

[XxGohrxX]

Ein sehr interessanter Einwand, dem ich aber nicht unbedingt zustimme. Pitching machines sind erstmal einfach nur Wurfmaschinen und es ist durchaus auch üblich von tennis pitching machines zu reden. Zudem redet der TE auch von den zwei Bauprinzipien die typisch für Tennisballmaschinen sind, nämlich zwei rotierende Scheiben oder einen Druckluftkompressor. Von einer Druckluftkompressormaschine für Baseball habe ich noch nicht gehört, aber eventuell sind mir die neusten technischen Errungenschaften im Baseball-Einzelsportbereich entgangen, weshalb ich natürlich umgehend um Aufklärung bitte!

Abseits davon, sollten sich die vorgestellten Methoden auch sehr gut auf einen Baseball anwenden lassen, da dieser im Vergleich zu einem Tennisball ja kaum Größenunterschied aufweist. Einzig die Gewichtsproblematik müsste dann durch entsprechend stärkere Gegengewichte oder Spannmechanismen gelöst werden. Eine Berechnung kann ich dazu aber erst so zwischen 01:00 bis 04:00 durchführen, da zur exakten Bestimmung der notwendigen Variablen mit dem dafür vorgesehenen Ernst ein entsprechender Alkoholpegel Voraussetzung ist.

Interessant wäre jetzt natürlich ein Kommentar des TE ob schon mit der Anfertigung eines Prototyps begonnen wurde oder ob er sich noch in der Designphase befindet.

Gohr

 

[Blut']

Schnelle Bälle? Nimm Bälle mit nem Kern aus Eisen und bau dir ein Gaußgewehr \o/

Die ganzen Schwungteile wie Katapulte und Triböcke bringen keine sonderlich hohen Geschossgeschwindigkeiten zustande.