Bahnwerk
Offene Werkzeugsammlung für Modell- und Hobbyraketen
Kennung: BAHN-0001 · Fassung: v2.0 · Stand: 2026-09-23 Thomas Schüller · Syntagma Forschung · Wien · ORCID 0009-0003-9799-6747 Lizenz: CC BY-NC-SA 4.0 mit Ethikklausel
Bahnwerk ist eine Sammlung aus zehn eigenständigen Werkzeugen für Entwurf, Berechnung und Auswertung von Modell- und Hobbyraketen. Alle laufen im Browser: kein Übersetzungsschritt, keine Installation, keine Anmeldung, keine Datenübertragung. Nach dem ersten Laden funktionieren sie offline.
Jedes Werkzeug hat drei Stufen. Stufe 1 zeigt wenige Größen mit Erklärung, Stufe 3 alle Parameter ohne Führung. Damit deckt dieselbe Oberfläche Schulunterricht und Hochschulanwendung ab.
Rechenkern
Die Physik liegt in kern/bahnwerk-kern.js — einer Datei ohne Abhängigkeiten, die im
Browser und unter Node läuft. Sie enthält Atmosphäre, Barrowman, Motorklassen, Widerstand,
Bergung, Innenballistik, Unsicherheit nach GUM und das gemeinsame Datenschema.
Prüfen:
node kern/bahnwerk-kern.test.js
53 Prüffälle gegen die Werte der Standardatmosphäre, Umkehrproben und die Klassengrenzen der Verdopplungsregel.
Die Module binden den Kern ein und behalten ihre eigenen Fassungen als Rückfall. Eine einzelne HTML-Datei bleibt damit auch ohne den Kern lauffähig — sie rechnet dann mit ihrer eingebauten Fassung.
Datenübergabe zwischen den Modulen
Das Messwerk gibt den aus einem echten Flug zurückgerechneten Widerstandsbeiwert an die Sammlung weiter. Tiefenwerk, Leitstand, Bergungswerk und Flugwerk holen ihn über „Werte aus der Suite übernehmen". Damit schließt sich der Ablauf: gerechnet, geflogen, gemessen, zurückgerechnet, erneut gerechnet — diesmal mit dem gemessenen Wert.
Die Daten liegen im Gerätespeicher des Browsers unter bahnwerk-daten. Sie verlassen
das Gerät nicht.
Offline
Die Sammlung meldet einen Dienstarbeiter an und legt sich vollständig im Browser ab.
Nach dem ersten Aufruf über HTTP läuft sie ohne Netz weiter und lässt sich auf dem
Startbildschirm ablegen. Unter file:// entfällt das; die Werkzeuge laufen dann wie bisher.
Module
| Nr. | Modul | Schwerpunkt | Datei |
|---|---|---|---|
| 01 | Grundwerk | Entwurf, Antrieb, Aerodynamik, Flugbahn | werkzeuge/bw-01-grundwerk.html |
| 02 | Tiefenwerk | Bewegung im Raum, Motorauslegung, 3D-Ansicht | werkzeuge/bw-02-tiefenwerk.html |
| 03 | Leitstand | Streuung, Sensitivität, Optimierung, Datenknoten | werkzeuge/bw-03-leitstand.html |
| 04 | Strömungswerk | Strömungsrechnung, Widerstandsmodell | werkzeuge/bw-04-stroemungswerk.html |
| 05 | Strukturwerk | Festigkeit, Schwingung, Flattern | werkzeuge/bw-05-strukturwerk.html |
| 06 | Bergungswerk | Fallschirm, Öffnungsdynamik, Abdrift | werkzeuge/bw-06-bergungswerk.html |
| 07 | Rechenwerk | 24 Schnellrechner und Nachschlagetabellen | werkzeuge/bw-07-rechenwerk.html |
| 08 | Messwerk | Flugdaten, Rückrechnung, Prüfstand, Unsicherheit | werkzeuge/bw-08-messwerk.html |
| 09 | Formwerk | Bauteil-Entwurf, SVG 1:1, STL, Fertigungsdaten | werkzeuge/bw-09-formwerk.html |
| 10 | Flugwerk | Animierte Flugbahn, Wetterschichten, Landekarte | werkzeuge/bw-10-flugwerk.html |
Der geschlossene Ablauf
Die zehn Module decken den ganzen Weg ab, nicht nur die Rechnung:
| Schritt | Modul | Ergebnis |
|---|---|---|
| Entwerfen | 01 Grundwerk, 02 Tiefenwerk | Geometrie, Motorwahl, Flugbahn |
| Nachschlagen | 07 Rechenwerk | Einzelwerte, Tabellen, Prüfung von Hand |
| Bauteile ableiten | 09 Formwerk | Zeichnung, Masse, Kosten, SVG und STL |
| Vertiefen | 04 Strömungswerk, 05 Strukturwerk | Widerstand, Festigkeit, Schwingung |
| Bergung auslegen | 06 Bergungswerk | Schirm, Sinkgeschwindigkeit, Abdrift |
| Streuung prüfen | 03 Leitstand | Monte Carlo, Sensitivität, Optimierung |
| Vorab ansehen | 10 Flugwerk | Bahn als Animation, Wetterlage, Landekarte, Geländebedarf |
| Fliegen und messen | 08 Messwerk | Flugdaten, Abgleich, Rückrechnung, Bericht |
| Verbessern | zurück zu 01 bis 03 | gemessener Beiwert ersetzt die Schätzung |
Der Rücklauf ist der Kern. Modul 08 rechnet den wirksamen Widerstandsbeiwert aus dem tatsächlichen Flug zurück. Dieser Wert ersetzt in Modul 01 die geometrische Schätzung, und die nächste Vorhersage wird belastbarer. Die größte Fehlerquelle schrumpft damit über die Zeit, statt zu bleiben.
Stufen
| Stufe | Für wen | Was sichtbar ist |
|---|---|---|
| 1 Einstieg | Schule Sek I/II, Einsteiger | Grundgrößen mit Erklärtext |
| 2 Fortgeschritten | Hobby, Vereine, Maker | Vollständige Geometrie, Motorwahl, Wind, Bergung |
| 3 Fach | Hochschule, Ingenieure, Forschung | Alle Parameter, Erklärungen ausgeblendet |
Der Aufbau folgt dem Expertise-Reversal-Effekt: Hilfen, die Anfängern nützen, mindern bei Fortgeschrittenen den Lernerfolg.
Was drin ist
index.html Einstiegsseite
kern/ gemeinsamer Rechenkern und seine Prüfreihe
werkzeuge/ die zehn Module
sinnbild/ Sinnbilder für die Installation
doku/ Testprotokoll, Namensbefund, Ethik, Lizenz
forschung/ Forschungsprogramm
schule/ Unterrichtshandreichung
marketing/ A4-Flyer
Stand der Technik
| Werkzeug | Lizenz | Zugang | Belegte Genauigkeit Gipfelhöhe |
|---|---|---|---|
| OpenRocket | GPL v3 | Java-Anwendung | etwa 10–15 % unterschallig |
| RASAero II | unfrei, gratis | Windows | 3,47 % Mittel über 36 Flüge |
| RocketPy | MIT | Python-Bibliothek | rund 1 % (begutachtet) |
| Bahnwerk | CC BY-NC-SA | Browser, offlinefähig | in Erprobung, siehe Testprotokoll |
Bahnwerk tritt nicht als genaueres Werkzeug an, sondern als zugänglicheres. Die Prüfung gegen die etablierten Werkzeuge ist im Testprotokoll geregelt.
Stand
Erprobungsfassung. Das Testprotokoll in doku/ beschreibt Prüffälle und Schwellen. Freigabeberichte werden mitveröffentlicht.
Grenzen
Simulationsergebnisse sind Näherungen. Die größte Unsicherheit liegt im Widerstandsbeiwert, gefolgt von Motorstreuung und Wind. Abweichungen von zehn Prozent gegenüber dem realen Flug sind normal.
Die Werkzeuge ersetzen keine Sicherheitsunterweisung und keine behördliche Genehmigung. In Österreich gelten §128 Luftfahrtgesetz, §18 Luftverkehrsregeln und das Pyrotechnikgesetz 2010 gleichzeitig. Einzelheiten in der Unterrichtshandreichung.
Ethik
Hobby, Bildung, Forschung. Militärische Nutzung, Waffenanwendung und Verteidigungszwecke sind ausgeschlossen — siehe doku/ETHICS.md.
Datenschutz
Alle Berechnungen laufen im Browser. Keine Übertragung, keine Cookies, keine Protokollierung. Gespeichert wird allein die gewählte Stufe, lokal im Gerät.
Zitieren
Siehe CITATION.cff.