Dimensionierung von (vertikalen) Luftschraubenantrieben

[Biene]

Hi ihr,

ich möchte demnächst mal erste Versuche mit vertikalen Luftschrauben unternehmen.
Eine erste Konstruktion soll dabei aus einem geraden Träger und zwei jeweils links und rechts angebrachten, entgegengesetzt drehenden (Drehmomentausgleich) Luftschrauben bestehen. Die Akkus sollen erstmal am Boden bleiben, will mich für den Anfang nicht gleich übernehmen. ;)

Nun stehe ich vor der großen Frage, nach welchen Kriterien ich die passenden Motoren und Luftschrauben auswähle, damit das Ding auch abhebt.
Wie dimensioniert man so etwas? Meines Erachtens geht es dabei hauptsächlich um Faktoren wie Gewicht, Drehzahl, Drehmoment, Propellerdurchmesser, Hub, usw.
Von Details habe ich jedoch leider keine Ahnung. :-s

Wer hat brauchbare Tipps für mich?


LG, Biene.

[Manf]

Wie wäre es mit einer Luftschraube an einem Träger mit Schanier zur Basis.
Der Vorteil besteht dabei in der Sicherheit, daß die Konstruktion nicht abhebt und nach leichter Schrägstellung schnell zum Boden zurückkehrt und die Luftschrauben zerstört.
Wenn die Schubregleung ein bischen erprobt ist, kann man gleich zur nächsten Stufe übergehen.
Eine Reihe einfacher Luftschrauben gibt es auch bei Conrad. Dort kann man sich schon einmal einen ersten Überblick über Größen und Preise verschaffen.
Manfred

[bobo]

Ich denke mal, Du meintest horizontal drehende Luftschrauben (Hubschrauber), da Du ja von Drehmoment und Akku am Boden schreibst.
Gut, der Antrieb wirkt dann aber eine vertikale Kraft auf das Gerät aus. War vielleicht auch nur ein wenig komisch deffiniert.

Aber, Deine Idee;
Das wird nicht funktionieren. Zwar würde das Gerät abheben, wie aber dann zu steuern sein?
Um die Rotorebene - so wird das nunmal bezeichnet, in der Lage zu ändern, brauchst Du flexible Rotorblätter oder Schlag- und Schwenkgelenke im Rotorkopf. Oder wie willst Du sonst später das Gerät steuern?

Dann kommt das nächste Problem.
Willst Du das Gerät um die Hochachse z.B. drehen lassen, so müßtest Du eine Drehzahl eines Rotors verändern, was sich ja dann bekanntlich auf den Auftrieb und dann auf die Fluglage sich auswirkt.

Bevor ich mich an so ein Projekt wagen würde, würde ich mich erst einmal mit der Kontruktion, dem Bau und das Fliegen von Modellhubschrauber vertraut machen. Ohne die physikalischen und aerodynamischen Grundlagen kannst Du sicher sein, das Projekt wird immer zum Zerschellen verurteilt sein.

Investiere mal ca. 100-150,- € für ein Seminar in einer Modellflugschule. Dort kannst Du mal ohne Risiko probieren, einen Modellheli zu fliegen. Hast Du das erst einmal probiert, dann ist Dir bewußt, was eine Lageregelung für so ein Luftfahrtgerät leisten muß.

Heutige Modellhubschrauber sind soweit technisch ausgereizt, wie es ein Hobbybastler niemals erreichen könnte. Auch der Flugroboter, über dem schon hier im Forum geschrieben wurde, ist kein eigenstabiles Fluggerät, auch wenn es hier anders geschrieben wird.

Laß Dir von jemanden, der schon ca. 9 Jahre Modellhubschrauber fliegt gesagt sein, verschwende mit der elektronischen Flugregelung nicht Deine Zeit. In soetwas investieren Firmen und Konzerne jährlich Millionen für die Entwicklung.

Möchtest Du Dich trotzdem von Deinem Projekt nicht abhalten lassen wollen, so empfehle ich Dir weiterhin folgendes Experiment:

Bau Dir aus Balsaholz ein Kreuz und plaziere an jedem Ende einen E-Motor mit Luftschraube (4 Stück) und versuche dann selbst, durch regeln der einzelnen Drehzahlen die Fluglage zu regeln. Ich verspreche Dir, das wird nicht gehen.

Noch was am Schluß:
Was meinst Du, wie lange H. Schlüter für die Entwicklung des 1. flugfähigen Modellhubschrauber gebraucht hatte? Und er hatte sogar die Orginale als Vorbild zur Verfügung. Gäbe es eine konstruktive Möglichkeit, einen eigenstabilen Hubschrauber zu bauen, so würde ja jeder so ein Teil fliegen können.

War gestern bei Conrad

Da haben sie so einen kleinen Heli mit gegenlauf Rotoren um die 100-200 Euro

Vielleicht hilft das ja.... :-) (zum probieren :-)
m.f.G. Roberto

[bobo]

Du meinst den Indoor-Heli. Geht auch billiger. Gebe einfach mal bei Conrad in der Suchmaske "Hubschrauber" ein. Da gibt es ein Spielzeug für einen Füffi. Damit kann man erst einmal grundlegende Erfahrungen sammeln.

[Biene]

Hallo ihr,

war ja klar, daß hauptsächlich erst einmal mißmutige Kommentare kommen. ;)

Um es gleich vorweg zu nehmen. Mein Ziel ist mitnichten ein autonomer Helikopter, der intelligent durchs Zimmer steuert, Krebs heilen kann und den Nahostkonflikt löst.

Ich will doch erst einmal nur die Schwerkraft überwinden, dazu brauche ich die richtige Kombination aus Motor und Rotor. Habe einfach keine Lust, durch Trial&Error mein Geld in unzählige Motoren und Luftschrauben zu stecken, bis sich eine brauchbare Kombination findet.

Um die komplexe Lageregelung mach ich mir noch keine Sorgen, das Ding soll erst einmal an einer Stange o.ä. aufsteigen und einfach nur auf einer bestimmten Höhe zum Schweben kommen.

Übrigens gehören Regelungs- und Steuerungstheorie seit drei Jahren zu meinen hauptsächlichen Studieninhalten, ich weiß also ungefähr, worum es geht. Also bitte keine (sicherlich gut gemeinte) Vorträge über Sinn, Unsinn, Machbarkeit oder dergleichen. Ich bin, denke ich, selber in der Lage, die Probleme realistisch einzuschätzen.

Achso, und mit vertikal meinte ich natürlich die Zugrichtung der Luftschraube. Sorry, wenn das zu unpräzise ausgedrückt ist. ;)

Gruß, Biene.

[Manf]

Die Gesamtgröße des Systems ist von Wunsch des Betreibers abhängig. Als Beispiele gibt es hier die Quattrokopter -Diskussion und die Berichte und links zum Proxyflyer das sind auch schon unterschiedliche Größen.
Anleitungen zur Dimensionierung von Luftschrauben, gibt es speziell im Modellbaubereich.
http://www.sprut.de/electronic/modell/elektro/motor.htm#5
Die Idee, das Gerät erst mal an einer Stange aufsteigen zu lassen ist sicher sehr gut.
Manfred

[AlexAtRobo]

Hallo,

gleich vorweg, lass dich nicht entmutigen, Miesepeter sind leider immer leichter zu finden als Befürworter. Anbei ein paar Gedanken von mir zur Dimensionierung:

Was du definieren solltest, ist ein Gewichtsbereich - Ultraleicht (alles unter 100g) Leicht etc. Das legt dann schon vieles Fest. Dann kannst du schon mal ausrechnen, wieviel Motorleistung notwendig ist, um zu schweben. Ich kann mich jetzt leider nicht mehr an den genauen Wert erinnern, ich denke aber, es war ca. 100W / 100g Motorleistung um Senkrecht nach oben fliegen zu können). Das ist mit den jetzigen Motoren nicht so ein großes Problem, allerdings eben nur solange keine Akkus dabei sind.
Mit Akkus kommt es dann immer auf die geplante Flugzeit an. Die geht nämlich ordentlich ins Gewicht ein. Mit Steigender Motorleistung geht dann wieder das Gewicht hoch, etc. Sinnvolle Elektrokustflugmodelle nach dem Motto so klein wie möglich mit Senkrechtem Flug aus der Hand - liegen zw. 300 und 500 Gramm.
Je nach dem welchen Wirkungsgrad du erreichen willst, gibt es im Modellbau unterschiedliche Motoren. Die höchsten Wirkungsgrade sind mit sogenannten Brushless Motoren zu erreichen. Allerdings sind die Regler für solche Motoren kompliziert und teuer, da dort ein Drehfeld erzeugt werden muß. Gerade bei sensorlosen Motoren ist das keine leichte Aufgabe.

Wenn du jedoch nur kabelgebunden bleibst, wirst du leicht eine Lösung finden, die Funktioniert, das Hauptproblem im Modellflug ist in meinen Augen das Akkugewicht.

Zu den Luftschrauben:
Prinzipell kannst du aber die Kenndaten von normalen Propellern verwenden, such mal nach APC Luftschrauben. Die gehen im Prinzip auch nur her und montieren einen Motor mit Propeller auf einen Schlitten, hinten eine Federwaage dran, dann Gas geben und du siehst wieviel Kraft bei welcher Drehzahl erreicht wird (keine Wissenschaftliche Methode, funktioniert aber ganz gut). Über die Stromaufnahme kannst du dann die eingegebene Leistung -> und den Wirkungsgrad errechnen. Da waren im Internet schon einige Fleißig und haben Vergleichstabellen erstellt.
In meinen Augen sind jedoch diese Modellpropeller zu schwer, die "kleinen" Indoorhelis habe relativ dünne, leichte Kunststoffblätter.

Für später kommen wohl als Akkus dann nur Lipos in Frage - ca. 60% leichter bei gleicher Kapazität im Vergleich zu NiCd.

Generell ist das Projekt sicher Interessant aber Trial & Error wirst du nicht verhindern können und ein bisschen Budget wird wohl notwendig werden.

Trotzdem viel Spass und halt zieh den Kopf ein wenn er runterkommt...

Alex