Quadrokopter - Auftrieb der Rotoren

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Hallo Community,
ich hab mir in den Kopf gesetzt einen Quadrokopter zu bauen, aber ich scheitere schon an der einfachen Planung:

Zuerst die Anforderungen, er muss natürlich fliegen und schweben können, sollten nicht zu teuer werden, und er muss mindestens eine Kamera tragen. Für den Anfgang habe ich an ein Modell, ähnlich diesem hier gedacht: https://www.roboternetz.de/phpBB2/zeigebeitrag.php?t=35143&start=0

Diesem Thread entehme ich dass der Rahmen ca 500g wiegt, also schätzungsweise mit Motoren und Akkus 1 - 1.5kg. Damit man später eine über 3 Motoren schwenkbare Kamera installieren kann, denke ich sollte der Quadrokopter ca 1.5 - 2kg tragen können. Das macht dann eine Gewichtskraft von 20N.
Um Luftströmungen auszugleichen schätze ich sollte der Motor 30% stärker sein ==> 26N.
Da der Roboter auch fliegen soll, müssen die Motoren noch etwas stärker sein, ich hab an 20% gedacht ==> ca 32N

Stimmen meine Annahmen? Sollte da noch ein Sicherheitsfaktor drauf? Wenn ja wie hoch ? 1.3?

Mein erstes Problem: Ich habe nirgends etwas brauchbares gefunden um die Auftriebskraf einer Luftschraube zu berechenen, ich brauche ein Rotor-Motor Duo, dass einen Auftrieb von 32N /4 = 8N schafft.
Ich hatte an Rotoren mit einem Durchmesser von ca 20cm gedacht? Zu groß oder klein?

Ohne zu wissen wie stark der Motor sein muss, kann ich das Gewicht nicht genau bestimmen, da ich das Gewicht des Motors und das des Akkus nicht kenne.

Hier knüpft das nächste Problem an: Wie stark müssen die Propeller und die Verbindungsstangen sein?
Ich denke die Kräfte im Schwebeflug sind zu vernachlässigen, aber die einer Windböe nicht, der Quadrokopter versucht dann die Böe auszugleichen und stellt sich fast Quer, durch die hohe Drehzahl kann man die Rotoren als eine Fläche betrachten. Da denke ich, treten relativ große Kräfte auf. Was meint ihr mit welcher Windgeschw. muss ich rechnen? 20m/s? 30m/s? oder sogar 50 m/s?

Ich hoffe ihr könnt mir Tips geben, welche Proportionen sich bewährt haben, wie stark die Motoren sein müssen, wie groß der Quadrokopter sein muss, damit ich alles Draufbekomm, was ich brauch? und und und
Über eine Formel für den Auftrieb wäre ich auch sehr dankbar, dann könnte ich den Rest alleine ;-)

Über Links und Quellen mit nützlichen Infos, die ich bei meiner Recherche übersehen hab, wäre auch froh.

MfG Icon

PS: Danke an alle dies soweit geschafft haben!
PSS: Danke nochmals, an alle die mir, dann wirklich antworten!

[kounst]

Das Abluggewicht hängt natürlich stark von der Größe deines Kopters ab. Wobei mir 1-1.5kg Abfluggewicht schon als recht viel erscheint. Und was du für ne Kamera dran hängen willst.
Bei den Propellern sind die EPP1045 verbreitet- sind auch ca.20cm Durchmesser wie du angenommen hast.
Für deine Kalkulation kannst du ja mal mit Messungen von verschiedenen Antriebskonfigurationen rechnen. z.b. hier: http://www.mikrokopter.de/ucwiki/ROXXY2824-34

Die Stabilität des Kopters ist in der Luft normalerweise kein Thema. Nur wenn er runterkommt..
Die Verwindungssteifigkeit ist hier für die Regelung wichtiger. Bei den Propellern ist es so das die für eine maximale Drehzahl ausgelegt sind, die man nicht überschreiten sollte- vorher brechen die normalerweise auch nicht.

Insgesamt denke ich das du hier viele Dinge nicht berechnen kannst. Ich würde grob abschätzen und Dimensionierung anderer Kopter als Anhaltspunkt verwenden.

mfg

[heli]

Hey,


Insgesamt denke ich das du hier viele Dinge nicht berechnen kannst. Ich würde grob abschätzen und Dimensionierung anderer Kopter als Anhaltspunkt verwenden.

Also, solche Dinge lassen sich schon berechnen. Hier kommst natürlich darauf an was man selber rechnen "kann". Und wieviel Aufwand man sich machen möchte. Wenn man abschaut, dann kann man leider auch keine Aussagen über sein gebautes System machen. Und erst recht keine Vorhersagen. Nicht rechnen ist grundsätzlich die schlechteste Möglichkeit ein Fluggerät zu bauen!!!


20m/s? 30m/s? oder sogar 50 m/s?
Also, das ist bereits ein STURM! Da legt man eher für weniger aus und fliegt bei solchem Wetter nicht. :-)


Um Luftströmungen auszugleichen schätze ich sollte der Motor 30% stärker sein ==> 26N.
Das lässt sich so pauschal gar nicht sagen. Kommt drauf an welche "Luftströmungen" du ausgleichen willst. Richtung? Stärke? Stell dir vor was mit dem Kopter passiert, wenn von aussen eine Störung auf ihn wirkt. Wie "schnell" soll er das ausregeln? Damit ergibt sich auch wieviel Leistungsreserven der Motor in dieser Situation benötigt.


Die Stabilität des Kopters ist in der Luft normalerweise kein Thema. Nur wenn er runterkommt..
Die Verwindungssteifigkeit ist hier für die Regelung wichtiger
Da würde ich mich freuen wenn mein Vorredner dies vll etwas präzisiert.
Es ist nämlich schon ein Thema. Wenn man sich nämlich keine Gedanken über solche Dinge macht, dann ist dieses Gerät auch weit davon entfernt jemals optimal ausgelegt zu sein. An den Lastfall anpassen.

Aber nun gut... Ich hoffe am Ende fliegt ein Quadrokopter mehr durch die
Lüfte. Würde mich dann über Bilder und Videos freuen.

Gruß heli

[kounst]

Hi,

also ich wollte keinesfalls behaupten das man diese Dinge grundsätzlich nicht berechnen kann.

Mit meiner Aussage:

nsgesamt denke ich das du hier viele Dinge nicht berechnen kannst.
Betonung liegt hier auf 'du'. (nicht böse gemeint- ich auch nicht)
Vor allem steht der Aufwand in keinem Verhältnis.(Ich meine nicht jedwede Berechnung)

Nicht rechnen ist grundsätzlich die schlechteste Möglichkeit ein Fluggerät zu bauen!!!
Ich wollte selbstverständlich nicht sagen das man nicht Rechnen soll. Ich wollte nur ausdrücken dass man sehr häufig gezwungen ist auf Abschätzungen auszuweichen. Oder Messungen machen muss. Beispielsweise ließe sich theoretisch auch der Schub eines Motors mit der und der Luftschraube mit diesem Akku bei dem Strom zu berechnen. Nur! es ist eben praktikabler den Schub über den Strom bei einer bestimmten konfiguration zu messen.

Zu dieser Aussage von mir:

Die Stabilität des Kopters ist in der Luft normalerweise kein Thema. Nur wenn er runterkommt..
Die Verwindungssteifigkeit ist hier für die Regelung wichtiger
Ich bin der Meinung das gerade hier die Berechnung der Stabilität einer Konstruktion im Hobby bereich in keinem Verhältnis zum Aufwand stehen. Natürlich erreicht man ohne Berechnung nicht den optimal ausgelegten Kopter (was soll das überhaupt bedeuten?) Für den Anfang darf der Kopter ruhig etwas stabiler sein als notwendig. Weil: Runterfallen wird er. Das bleibt niemandem erspart!! Ich weiß wovon ich rede:-( Und es lag nicht daran das er in der Luft zerbrochen wäre;-)



Wenn man abschaut, dann kann man leider auch keine Aussagen über sein gebautes System machen. Und erst recht keine Vorhersagen

Von abschauen war nie die rede. Ich meine nur das man wenn man sich bestehende Lösungen und deren Schwächen und Stärken anschaut ein 'gefühl' dafür bekommen kann woraufs ankommt. Und dann eine für die eigenen Ansprüche nahezu optimale Lösung finden kann.

[heli]

Hey,

ich glaub wir verstehen uns :-)

Dein Ansatz ist vollkommen nachzuvollziehen. Und hin und wieder
mal zu messen und zu testen ist völlig richtig. Hier muss,
denke ich, aber jeder sein Hobby selbst definieren. Der eine machts
lieber mit mehr testen, probieren und eben Trial & Error und der
andere, so wie ich, hat Spass daran erstmal sich mit Bleistift und Papier
rechnerisch zu betätigen, zu simulieren, auszulegen und dann zu messen und den Entwurf zu optimieren. :-)


Natürlich erreicht man ohne Berechnung nicht den optimal ausgelegten Kopter (was soll das überhaupt bedeuten?)

Damit dachte ich an ein optimal an die Anforderungen, die Randbedinungen, die mechanischen Lastfälle und das Portemonaie angepasste Konstruktion. (Hab sicherlich noch was vergessen ;-) )

Beste Grüße

heli

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Hy, ich bin halt ein Typ der gerne und gründlich plant, es gibt nichts deprimierenderes, als vor einem Halbfertigen Projekt zu sitzen und zu merken, dass man nochmal von vorne anfangen muss, weil man falsch und/oder nicht geplant hat.
Zum anderen bin ich noch Schüler und schwimm leider nicht so im Geld. Und so ein Quadrokopter ist schon eine etwas teurere Anschaffung, da will ich kein Geld für falsche Teile verschwenden.

BTT:
1. Kennst ihr eine Formel, bzw einen Weg den Auftrieb zu berechnen ? Ich habe keinen Gefunden :-(

2. Wie hoch sollte die Reserver der Motoren im Schwebeflug sein, um relativ ruhig in der Luft zu stehen, bzw gerade zu Fliegen ?

3. Wenn ich mir über die Stabilität keine Gedanken machen muss ist gut, aber ich glaube den perfekten abstand der Rotoren gibts nur durch Probieren, viele benutzen 45cm, ist dieser Abstand gut und bewährt oder höhrt er sich einfach nur gut an?
Wenn die Rotoren näher aneinander sind, dann ist der Kopter wendiger, bzw steht gerader und ruhiger in der Luft, sind sie weiter auseinander fleigt er schneller .. sehe ich das richtig ?

4. Wie schwer wird so ein Quadrokopter mit GPS, Kamera, Funk (zum Steuern und fürs Bild), Motoren und den Akkus. Ich glaube 2kg sind zu schwer. Aber ich denke 1kg wird der am Ende schon auf die Wage bringen, oder nicht?
MfG Icon

PS: Danke für eure Antworten ... ist in vielen Foren sehr schwer auf solche "Anfängerthreads" eine (hilfreiche) Antwort zu bekommen ;-)

[kounst]

1. Kennst ihr eine Formel, bzw einen Weg den Auftrieb zu berechnen ? Ich habe keinen Gefunden

Bei den Motoren für Flugmodelle ist normalerweise für verschiedene Spannungen und Luftschrauben (Duchmesser und Steigung) der maximale Schub in Gramm angegeben. Mal 4 dann hast du den Schub der bei dieser Konfiguration maximal zu erwarten ist.
Das zu berechnen ist sehr aufwändig. Und das Model nach dem du rechnest muss auch erstmal hinreichend genau die Realität nachbilden..

Bei der Größe ist es natürlich so das ein großer Kopter träger ist. Ob das nun ein Vorteil ist oder nicht weiß ich nicht. Evtl. kommt man mit einer langsameren Regelung aus..!?

Ich vermute das du mit Kamera und Videolink mit unter 1.5kg gut hinkommen kannst. Mein Kopter mit 40cm Achsabstand ohne Kamera und sonstigem Schnick-schnack hat ein Abfluggewicht von 800g

gruß

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Danke für die Infos

[RP6conrad]

Bei Modellbau Flugzeugen gilt eine recht einfache Regel : ab 400 Watt Motorleistung/kg Abfluggewicht kan fast jeden Modellflugzeug senkrecht steigen. Da muss naturlich den ganse Antriebskreis diese 400 Watt mittmachen (accu, motorregler, motor, Schraube) Bei Hubschrauber ist das normal etwas gunstiger, da ein grossere Luftschraube mit niedriger Drehzahl eine bessere Wirkungsgrad hat. Aber bei 2 kg Abfluggewicht sind das schon 800 Watt, oder 50 A bei 20 Volt. Eine 6s lipo von 3000 mAh kan diese Leistung lieferen.

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Angenommen ich nehme 4 Roxxy 2827/34, das ist (fast) der Standartmotor in diesem Forum, laut diesem Datenblatt: http://data.robbe-online.net/robbe_pdf/P1100/P1100_1-477934.pdf
hat jeder der Motoren mit einen EPP 1045 Propeller 259g Schub, macht insgesamt ca 1kg, wenn mein Quadrocopter am Ende 800g wiegt, dann ist diese Motor/Propeller kombi zu schwach oder?

[RP6conrad]

Soll gehen, aber die Leistung ist an die undergrenze : Ihre Ueberschuss an Autftrieb ist 2 N, bei eine Masse von 1 kg ist nur noch eine Beschleunigung von 2 ms² moglich (senkrecht).

[kounst]

Mit 3S sind bei dem Motor mit der EPP1045 Luftschraube maximal über 500g Schub pro Motor drin. Bei 1kg Abfluggewicht hättest du dann quasi Erdbeschleunigung nach oben ;-)

[Icon2k]

Ahh perfekt, dann hab braucht ich Angst haben, dass er nicht abhebt.

http://hobbyking.com/hobbyking/store/uh_viewItem.asp?idProduct=9366&Product_Name=Turnigy_1300mAh_4S_30C_Lipo_Pack

Was haltet von diesem Akku der ist sehr billig und scheint gut? Ich Was haltet ihr davon

[kounst]

4S? Für welchen Motor? Für den Roxxy 2827/34 wär das zu viel. Mit welchem Strom rechnest du?

[Icon2k]

Ja ich habe gelesen dass der 3s ausreicht, aber da der Akku so billig ist, hab ich gedacht, ein bißchen mehr kann nicht schaden.