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Experimental EDF Rigger (Canard)
Moin zusammen,
ich möchte an dieser Stelle mal wieder etwas über ein experimental Projekt von mir vorstellen an dem ich seit Sommer / Herbst letzten Jahrs immer mal wieder rumbastle. Der Gedanke zum Projekt kam durch solche Videos wie diese hier:
https://www.youtube.com/watch?v=CzyYdKMbRRA
https://www.youtube.com/watch?v=NKosyC7GFdw
Gibt noch einige mehr davon wenn man mal ein bisschen rumstöbert. Alle mit mehr oder weniger Erfolg aus meiner Sicht ... Mit der Zielsetzung, dass muss doch mit weniger Leistung / Materialeinsatz auch bzw. besser funktionieren war die Idee zum Projekt geboren (ich mag es halt gerne klein und filigran). Ferner hat mich es interessiert, welches Einsparungspotential es gibt, wenn man das von vielen verwendete Wasserruder mal weglässt ...
Für den Antrieb meines Air-Boots war dann schnellklar, dass ich keinen konventionellen Propeller verwenden wollt, da es ehr"Standard" ist für Boote mit Luftantrieb, die mehr Abstand zumBootsrumpf brauchen und auch mehr Moment ins System einleiten. Daher entschiedich mich für einen Propulsion mittels einer EDF Einheit. Die sollte, wie auchein ein normaler Water-Jet Antrieb mehr oder weniger drehmomentfrei sein.
Eigentlich war dann der Plan anstelle eines EDF Riggers einen EDF Canard zu bauen, weil ich mich mit dem Bootstyp auch mal wieder auseinandersetzen wollte und es das Projekt etwas außergewöhnlicher gemacht hätte. Leider ist das nicht ganz so aufgegangen wie ich mir das vorgestellt hatte, aber dazu später mehr ...
Zum Abschluss des Eröffnungspost mal drei Bilder zu den verschiedenen Entwicklungsstufen ...
Gruß,
Patrick
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Die Frage nach der EDF Größe und dem passenden Rumpf für das Projekt:
Aus dem Messdaten von meine Mini Rigger "Below 300g" (siehe hier) hatte ich eine ungefähre Vorstellung welche Leistung / Schubkraft ich ca. benötigen werde für den Antrieb um eine entsprechende Geschwindigkeit zu erreichen (100-120km/h sollten es schon werden). Danach wurde im Netz recherchierte um was passendes zu finden. Schlussendlich bin ich bei zwei günstigen EDF Einheiten mit 35mm bzw. 45mm gelandet für je ca. 30-35€ inkl. Motor gelandet. Zum experimentieren mit einem nicht vorhersehbaren Ausgang muss es ja nicht das non plus ultra sein.
Als die Antrieb dann ankamen wurden die zuerst einmal inspiziert. Naja, wirklich wuchtig waren die Impeller bei den ersten Lauftests nicht. Aber das schleift sich mit der Zeit von selbst wuchtig bzw. man hilft etwas nach. Wind gemacht haben die aber schon ordentlich. Der 45mm machte für mich den besseren bzw. sinnvolleren Eindruck für mein Projekt, also wurde eine kleine Konstruktion für die Waage gebastelt um zu überprüfen wie gut die Herstellerangaben hinsichtlich Schub und Leistungsaufnahme sind. Unter Volllast an 3S kamen dann gut 4N Schub bei 265W und 51k 1/min heraus. damit sollte sich schon was anfangen lassen. An 2s waren es 2,4N bei 120W und 40k 1/min.
Der 35mm EDF liegt bisher ungenutzt herum ...
Stellte sich noch die Frage nach dem Rumpf. Zufälligerweise war Schnippi mit zum zweiten Rennwochenende in den Vulkanpark gekommen und hatte ein paar seiner Rumpfe zum Verkauf mit. Darunter auch ein ältere Rumpf eines kleinen SAW Riggers für 6 NiMh / NiCd Zellen mit. Die Schwimmer dazu gefielen mir nicht wirklich (zu groß und zu schwer), aber der Rumpf mit dem hochgezogenen Heck sagten mir doch sehr zu für das Projekt. Schnell waren wir uns mit einem Tauschhandel einig und das Projekt nahm weiter Form an.
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Zum weiteren Aufbau:
Da es ja ein experimental Projekt ist, sollte der Aufbau möglichst einfach und unkompliziert sein, um schnell noch mal was ändern zu können. Als Luftruder musste ein Ruder für ein RG 65 Segelboot herhalten was sich noch in der Kramkiste befand. Genauso das kleine D60 Servo zur Ansteuerung. Die Anlegung aus Alu für das Luftruder mit 3mm Ruderachse war auf der Drehbank und Standbohrmaschine nach 10min fertig. Das Scharnier wird durch eine Stück Schrumpfschlauch gebildet. Das habe ich auch schon so bei meinen Indoorfliegern gemacht. Falls die Schrumpfung nicht genug halt bietet, schafft etwas Sekundenkleber dort Abhilfe.
Die hinteren Schwimmer und der Laufschuh vorne wurden schnell aus Styrodur und Depron geschnitzt und die Laufflächen mit 0,5mm dünnem ABS streifen versehen für einen vernünftigen Wasserabriss. Als Strebe für die Schwimmer musste erstmal ein Reststreifen aus einen 2mm Carbonplatte herhalten. Zusammen geklebt wurde alles entweder mit Sekundenkleber direkt oder auf Kaptonband falls es noch mal wieder ab sollte oder mit Uhu Por, dass lässt sich später von glatten Oberflächen auch wieder rückstandsfrei abrubbeln.
Das weitere elektronische Equipment besteht aus einem 30A YEP Steller, einem kleinen Empfänger und einem 2s 800mAh bzw. 3s 850mAh, die alle erstmal nur mit doppelseitigem Spiegeltape im Rumpf platziert wurden. Alles zusammen brachte dann ca. 250g auf die Waage für den ersten Outdoortest.
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Die erste Wasserung:
Die Schwimmlage des EDF Canards sah mit dem ehr hinten liegenden Schwerpunkt recht gut aus und die Steuerbarkeit bei sehr geringen Geschwindigkeiten mit dem Luftruder war auch durchaus OK. Leider wollte das Gefährt nicht wirklich in Schwung kommen. Je mehr Gas ich gegeben habe umso tiefer ging die Nase runter bis schließlich Wasser über den Bug lief bis hin zum Impeller und diesen dann mächtig abbremste und der Schub verloren ging. Der Auftrieb (hydrodynamsche) reichte einfach nicht die Nase aus dem Wasser zu drücken. Auch mit etwas händischem Schwung war der Canard nicht wirklich in Gleitfahrt zu bringen. Sobald etwas Wasser über das Deck bis zum Impeller kamm war Schluss aufgrund des Schubeinbruchs.
Das die oberhalb des Schwerpunktes montierte EDF Einheit durch den Schub die Nase drücken würde, war mir durchaus bewusst, hätte aber nicht damit gerechnet, dass das Moment so groß ist, dass die Nase überhaupt nicht hoch kommt.
Die Frage war jetzt was machen ? Die Nase / Bug stark modifizieren wollte ich irgendwie nicht. Somit war der einfachste und schnellste Weg aus dem Canard einen konventionellen Rigger zu machen. Schwimmer samt Strebe einfach nach vorne gesetzt und hinten einen neuen Laufschuh dran ...
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Die zweite Wasserung:
Auch die Rigger Variante lag gut im Wasser und die Steuerbarkeit im Schleichtempo war OK. Und dieses mal schaffte es das Gefährt auch eigenständig aus dem Wasser und kam gut in den Gleitzustand. Dann tauchte aber das nächste Problem auf. Die Steuerbarkeit im Gleitzustand war nicht wirklich gegeben. Das Luftruder produzierte zwar eine Querkraft aber der Rigger stellt sich nur Quer und rutscht ein schräg weiter. Hinzu kam, das wenn das Boot erst mal gut gleitet auch nicht schnell an Fahrt abbaut aufgrund der wenig benetzten Wasserfläche. Das anfänglich einzuschätzen war schwierig, so dass der Rigger öfters mal aus den Büschen gefischt werden musste, natürlich schwimmend von der Wasserseite aus ...
Als erste mögliche Problemlösung wurden hinten auf den Laufschuh Leitflächen / Leisten geklebt (sieh Bild im vorherigen Post). Dieser war zuvor gänzlich plan. Es wurde damit minimal besser aber keinesfalls zufriedenstellend, so dass dem Laufschuh einen deutlichen V-Winkel verpasst wurde. Der Gradeauslauf wurde zwar deutlich besser damit, aber die Steuerbarkeit nicht wirklich ...
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Ohne Wasserruder geht es wohl nicht:
Schnell war klar, dass ohne eine einigermaßen vernünftige Steuerbar- / Kontrollierbarkeit man nicht versuchen muss mal zu schauen was geschwindigkeitsmäßig so machbar ist. Also wurde der hintere Laufschuh noch mal umgebaut um ein Wasserruder hinzuzufügen. Obwohl ich auf ein Wasserruder verzichten wollte aufgrund des höheren Widerstand hatte ich es bei der Konstruktion des Luftruders die Möglichkeit gleich mit berücksichtigt, indem einfach eine längere Achse eingesetzt werden kann. Diese reicht durch den Rumpf und am unteren Ende ist ein kleines Ruderblatt hart angelötet. Somit bewegen sich beide Ruder parallel. Damit nicht so viel Fläche vom Ruder im Wasser ist, habe ich den Laufschuh in der Mitte quasi geteilt und das Ruder genau so tief gesetzt, dass die Ruderspitze und die Spitzen des Laufschuhs auf der gleichen Höhe enden. Somit wird die benetzte Fläche des Ruders immer geringer, je weiter der Laufschuh aufgleitet. Natürlich nimmt dann auch die Ruderwirkung mit zunehmender Geschwindigkeit ab.
So ging es dann wieder an den See und schon ach den ersten Graden zeigte sich, dass der Umbau genau richtig war guter Gradeauslauf bei Topspeed und ausreichende Steuerbarkeit bei langsameren Gleitgeschwindigkeiten. Gute Voraussetzungen das ganze zum ersten mal in bewegten Bildern festzuhalten ...
https://www.youtube.com/watch?v=FWNNONPZ2fU
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Hi Patrick,
sehr nett und gleich mal,eine Lösung für die Steuerbarkeit. Du brauchst ja so etwas wie ein Turnfin das aber möglichst keine Bremsende wirkung hat. Es geht ganz einfach , habe das auch bei einem Eisgleiter so gemacht. Den ich wollte dem keine Schlittschuhkuven verpassen sondern einfach Gleitflächen die eben auch seitlich keinen Gripp haben und nur so herumdriften. Also habe ich mit von Quadrocopptern Links Rechts Drehende Luftschrauben besorgt. Gibt oder gab es von Graupner . Die wurden für Coppter entwickelt deren Motoren für Rückenflug einfach die Drehrichtung ändern. Die Propeller sind Symetrisch gestaltet . Zwei solcher Propeller einer beim Schwerpunkt oder davor und einer ganz hinten wo sonst das Ruderblatt , Seitenruder sitzt. Du musst jetzt beim Gahren die beiden Props sinnvollen Schub erzeugen lassen also den Vorderen Prop quasi gegen das geradeaus schieben drücken lassen und den Hinteren wie ein Ruderblatt den Gleiter ausschwenken lassen. Solche Schubvektoren sind super . Wenn man etwas Seitlichen Halt hat alla Turnfin reicht auch nur Hinten einer der den Gleiter herumschwenkt. Und man kann so auch im Stnad drehen. Noch etwas besser geht das mit einer Modellhubschrauber Heckrotor der eine Rotorverstellmechanik hat . Die reagiert noch schneller . Motor kann man da auch unten auf dem Fahrzeugkörper befestigen und per Minizahnriemen hoch gehen an die Propellerwelle. Verstellen per Servo und Anlenkdrähte. Das noch kombiniert mit einem Heading Lock Gyro lässt sich so eine Gleiter , Outrigger super gerade aus laufen lassen. Nur vorher Zielen , sonst landet der Gleiter unweigerlich in den Büschen. Und nicht dem MiSt sagen , der reagiert etwas seltsam auf Turnfinlose Konstrukte.
So noch die Propeller und den kleinen Heckrotor eines 250ziger Heli angehängt. Den Heckrotor kann man recht schön in einem Seitenleitwerk unterbringen wo er dann ummantelt läuft.
Happy Amps Christian
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Hallo Patrick,
Sehr cooles Fun-Projekt. Da lernt man sicher viel neues, was man vielleicht später auch mal in Konzepte für normal angetriebene Rigger-Konstruktionen übernehmen kann.
Ich bin bei weitem kein Experte für Aerodynamik, aber meine Idee für ein besseres Lenkverhalten im mittleren Geschwindigkeitsbereich wären ein kleines Paar Finnen. *(sh. Unten) Allerdings keine, die ins Wasser gehen, sondern über die Luft angeströmt werden. Erst dachte ich an eine zentrale Finne auf dem Mittelrumpf, aber man könnte besser zwei kleine auf den Schwimmern realisieren. Dann fallen sie etwas kleiner aus und die Wirkungsfläche bleibt gleich. Ausserdem ist die Gewichtsverteilung so auch gleichmäßig.
Ich kann allerdings nicht sagen, ob die Luft als Medium ausreicht, um auf diese Art einen fixen Drehpunkt herzustellen.
VG,
Johannes
EDIT: *Man kann auf den Videos mit 3S, die du hier noch nicht eingestellt hast, schwer erkennen, wie der Rigger sich lenken lässt bzw. ab welchem Speed er das nicht mehr tut.