6S-SAW Outrigger, der Aufbaubericht

[Jo-nny]

Guten Tag,

vorab eine kleine Vorgeschichte:

Eigentlich begann alles mit einer art "Vision" mitten in der Nacht. Ich weiß, es klingt bescheuert, aber so ist das bei mir
Ich hab mich also Nachts um 2 Uhr noch an den Schreibtisch gesetzt und eine kleine Skizze erstellt.
Nach reichlich Überlegungen, Feintuning und unter Einfluss von den gemachten Erfahrungen und Wissen ist daraus dann eine Zeichnung entstanden, die es nun galt umzusetzen.

Als erstes wurden die Dimensionen des Urmodells festgelegt, sodass später alle Komponenten platz finden. Es stellte sich heraus, dass die Zeichnung genau im Maßstab 2:1 war und somit konnte ich die Umrisse des Urmodells relativ gut auf 2mm Balsaholz übertragen. Bei dem Urmodell habe ich für die Spantenbauweise entschieden, um es möglichst Kostengünstig bauen und einfach bearbeiten zu können...

[Jo-nny]

...Ein paar weitere Bilder vom Urmodellbau. Die Grundstuktur wurde mit einfachen Balsaholzplättchen geschlossen.
Mit den Schwimmern bin ich genauso verfahren.

Die Grundidee des Rumpfes ist, das ich eine art Flügelprofil in den Rumpf einarbeite, sodass ich sämtliche Spoiler oder Leitwerke weglassen kann. Der Rigger soll sich später selber stabilisieren, je höher die Geschwindigkeit wird. Die seitlichen Abrisskanten erzeugen dabei kleine Verwirbelungen. Der kontrollierte "Mix" aus Ab- und Auftrieb stabilisiert dabei zusätzlich um die Querachse. Durch das Kanten-Design kann ich die Luftströmung sehr gut leiten. Insgesamt hat der Rumpf leicht mehr Auftrieb als er Abtrieb erzeugt.

Einen weiteren Effekt, den ich mir zunutze machen wollte, anstatt dagegen anzukämpfen, war der Bodeneffekt. Der setzt durch den Spitz geformten Bug bzw. das Unterwasserschiff bei diesem Rumpf erst hinter dem Schwerpunkt ein. Die relativ große Fläche des U-Schiffs unterstützt die Schwimmer und allgemein das Anfahrverhalten.

[carphunter]

Hallo Johannes,

was du als Urmodell bezeichnest wäre bei mir schon der fertige Rigger . Ich sage nur 2 mm Balsa.
Bin schon echt gespannt was in der Praxis damit möglich ist.

Gruß
Klaus

[Jo-nny]

Hallo Klaus,

die Idee und die Möglichkeiten mit dem Balsaholz habe ich mir ja Teils von euch abgeschaut. Ursprünglich wollte ich Styrodur verarbeiten, aber das währe mir zu viel Schleifarbeit gewesen. Daher ist es kein Wunder, dass dir das bekannt vorkommt

Ich bin ebenfalls in hoher Erwartung was dieses Experiment angeht. Ich hoffe, ich experimentiere nicht zuviel auf einmal.

[Jo-nny]

So,

als nächstes wurde das Urmodell gespachtelt und geschliffen. Das ging so lange, bis die Oberfläche zu meiner Zufriedenheit war. Gleichzeitig wurden alle Kanten mittels Spachtel etwas ausgeprägt und der Rumpf wurde noch von wenigen kleinen Symmetriefehlern befreit.

Die Schwimmer wurden ebenfalls gespachtelt. Bevor ich jedoch diese Arbeit angefangen habe, bekamen die Schwimmer noch Tatzenflächen, um später die Ridepads besser aufnehmen zu können. Das hauptsächliche bei den Schwimmern ist, dass sie keine luftverwirbelnden Hinterschneidungen aufweisen und in Ihrem gesamten aerodynamischem Design auf Abtrieb ausgelegt sind (stabilisierende Wirkung um die Längsachse).

[roundnose]

Geile Kurven!

LG Werner

[Jo-nny]

Dankeschön, Werner!
Ich persönlich finde das Design optisch auch sehr ansprechend, obwohl es beim Bau eher zweitrangig war.

...weiter ging es dann mit den vorbereitenden Arbeiten für den Negativbau. Bis hierhin waren alleine für das Urmodell schon gut 100 Arbeitsstunden und 4kg Spachtel draufgegangen.
Zuerst habe ich die Trennebenen aus beschichtetem Pressspanholz (Regalbretter aus dem Baumarkt ) erstellt. Für die Schwimmer reichte ein Abschnitt als Grundplatte, für den Rumpf musste ich zur Stichsäge greifen.
Für das schließen noch vorhandener Poren, im speziellen die durchgeschliffenen Stellen bis auf das Balsaholz sowie eine weitere verbesserung der Oberfläche und das ermöglichen einer Sichtkontrolle nach Beulen, Dellen und anderen Unebenheiten, habe ich hier eine 2K-Grundierung in schwarz verwendet. Diese wurde, nach der vergeblichen Suche nach besagten Dellen, abschließend noch bis 2000er Nasspapier auf annähernd Hochglanz gebracht.

[Jo-nny]

Einen schònen Sonntag Abend,

Es soll hier weitergehen

...Als einer der letzten vorbereitenden Arbeitsschritte wurde der Spalt zwischen Urmodell und Trennebene mit Spachtel verschlossen. Davor wurde natürlich an den Kontaktflächen Trennwachs aufgetragen.

Während des Ablüftens der 3 dünnen Schichten Trennwachs, habe ich die Messingbuchsen der Passdübel (oder: Formdübel) mit Plastiline gefüllt und oben drauf eine kleine Wulst gelassen. Nach dem Ablüften habe ich diese dann mit einem Punkt Sekundenkleber auf der Trennplatte fixiert.

Da ich von dem Formenbau selbst kaum Fotos habe, muss ich mich halt Textlich etwas ausführlicher formulieren. Ich hoffe den Lesefaulen unter euch macht das nichts

Jetzt konnte das Laminieren erfolgen. Verwendet wurde dafür 250g/m Glasgewebe. Da das Oberflächenharz sehr dünnflüssig war, musste ich hier 2mal streichen. Die schwierigen Stellen wie Innenkanten und Hohlkehlen (speziell bei den Schwimmern) habe ich mit Glasfaserschnitzeln angedicktem Harz etwas ausgefüllt, bevor ich das Gewebe aufgelegt habe. Leider habe ich mich da etwas unterschätzt. Bestellt habe ich 50m mit 10cm Breite. Es hätte aber ruhig das doppelte bis dreifache sein können, da es beim Rumpf gerade einmal für 5 Lagen und bei den Schwimmern für 4 Lagen gereicht hat.

[Isomar]

Hallo Johannes,

sehr schick, bin auf das Ergebnis gespannt!

Gruß Franz

[Jo-nny]

Nach dem Tempern der ersten Hälfte wurde die zweite Hälfte in Angriff genommen. Zuerst wurde die Trennebene entfernt.

Das Urmodell wurde nicht aus der Hälfte entfernt, da ich
1. schon bei dem Versuch gemerkt habe, dass es irgentwo hakt, und ich Angst hatte, dass das Urmodell kaputt geht, bevor ich überhaupt die 2. Hälfte machen konnte (was ziemlich blöd gewesen wäre ), und
2. beim einlegen des Urmodells in die Form wieder Toleranzen entstehen würden.

Ich musste lediglich das Urmodell etwas sauber machen, da ich an 1-2 Stellen wohl Undichtigkeiten hatte und das Harz wie gesagt sehr dünn ist (das kommt davon wenn man zu faul ist mit Plastiline noch zusätzlich abzudichten, siehe Bild). Ich musste also vorsichtig mit einem Stecheisen und einem kleinen Blechschaber bis zur Trennnaht herunterarbeiten, ohne dabei das Urmodell zu beschädigen. Eine ziemliche fummelei!
Danach erneut 3mal dünn eingetrennt. Die Plastiline wurde nach dem Ablüften aus den Buchsen herausgeschnitten und die eingesteckten Dübel mit einem Tropfen Sekundenkleber wieder fixiert. Das laminieren der 2. Hälfte konnte erfolgen.

Nach dem Aushärten habe ich entformt. Und es kam, wie es kommen musste: Wie ich schon vermutet habe, wurde das Urmodell bei der Aktion irreparabel beschädigt. Schade um die Arbeit, aber das Negativ war da

Das Rumpfnegativ war sehr sauber, die Schwimmer hatten ein paar Blasen. Damit hatte ich aber, durch die schwierige Kontur an den Tatzenflächen, schon gerechnet. Hier stand also noch etwas Spachtelarbeit an...

[Robert]

Hallo Jonny,

dein Rumpf gefällt mir. Schöne Formen. Die Schwimmer mit der Lauffläche extra find ich besonder gelungen.
Allerdings sind nach meiner persönlichen Meinung aerodynamische probleme zu erwarten.
Warum ?
a.) Die scharfen Kanten am Hauptrumpf werden bei einer kleinen Anstellwinkelvergrösserung(Wind, Welle) zu sehr viel Auftrieb führen, heisst der Abflug wird spektalär hoch. Die scharfen Kanten an der Seiten wirken wir ein Deltaflügel und erzeugen wie gesagt starken Auftrieb durch Wirbelablösung bei Anstellwinkeländerung. Diese Wirbel werden oberhalb des Rumpfes sein und mit ihrem Unterdruckgebiet dem Rumpf starken Auftrieb liefern. Nebenbei hat ein Rumpf mit vielen Kanten ein grösseren Widerstand.

b.) Die scharfen Kanten an den Schwimmern sind optisch schön, aber auch hier hast du auch einen starken Zusatz-Widerstand. Auch werden so die Schwimmer sehr starke Auftriebänderungen erfahren, zu erklären wie oben beschrieben beim Hauptrumpf. Hat zur Folge das er früher abfliegen wird im Grenzbereich.

c.) Der Bodeneffekt wirkt ganz sicher auch an deiner Rumpfnase. Die Höhe über dem Boden ist sehr klein für unsere Boote.

d.) Für höhere SAW Geschwindigkeiten braucht man ein radikal anderes Design. Der jetztige Rumpf ist aerodynamisch instabil(wie alle typischen Rigger Konstruktionen). Heckflügel ist ein möglicher Schlüssel. Verstellung des Flügels per Gyro ein muss.

Sind nur einige Ideen, vielleicht ist alles halb so schlimm. Vielleicht für zukünftige Designs zu überlegen.

Viele Grüsse
Robert

[Jo-nny]

Hallo Robert,

vielen Dank erstmal dass du dir die Mühe gemacht und das Boot mal genauer unter die Lupe genommen hast. Ich kann deinen Argumenten weitestgehend folgen und zustimmen.

Du schreibst sehr viel was den Auftrieb angeht. Den Abtrieb, den der Rumpf erzeugt, lässt du allerdings textlich unbeachtet. Klar, der Rumpf erzeugt durch sein Design sehr viel Auftrieb. Das ist größtenteils aber Absicht. Größtenteils deshalb, weil ich einige Punkte, die du ansprichst, nicht als Auftriebselement gesehen habe. Beispielsweise die Sache mit den Wind und Wellen. Das Problem sollte sich aber lösen lassen, in dem man bei derartigen Wetterverhältnissen einfach nicht fährt. Dies ist zwar fast nie gegeben, allerdings kenne ich auch keinen, der Geschwindigkeitsrecorde bei Windstärke 5 aufgestellt hat, oder?

Die Verwirbelungen oberhalb der Seitenkanten erzeugen Auftrieb durch ihren Unterdruck. Das sollte klar sein und das wusste ich. Allerdings sind diese Wirbel im Bugbereich, bei den Schwimmern und im Heckbereich durch die negative anstellung der Flächen unterhalb der Kanten, erzeugen also Abtrieb. Das heißt bei meinem Rumpf: Bugbereich starker Abtrieb, mittlerer Bereich starker Auftrieb, Heckbereich schwacher Abtrieb... oder habe ich das was in der Thematik "einfache Aerodynamik" falsch verstanden???

MfG
Johannes

BTW: Auch wenn es für manche schwer fällt zu glauben: dieser Rumpf ist nicht aus rein designtechnischen Gründen entworfen worden. Er mag zwar hübsch aussehen, dies ist aber weder von mir gewollt noch gekonnt...

[Robert]

Hallo Jonny,

es geht nicht um das Verhalten bei parallelem Flug über das Wasser. Die ganzen Verwirbelungen finden nur statt wenn der Anstellwinkel des Rumpfes anwächst=kleine Welle.

Es geht um das Verhalten bei Störungen, also einer kleinen Welle die den Bug anhebt. Das kommt bei unseren Booten ständig vor und daher fliegen Sie auch ab. Dazu kann noch das Wippen des Bootes um die Pitch Achse kommen, aber das sieht man erst später bei Tests.

Meiner Meinung nach sollte ein stabil fahrendes SAW auch frei und stabil in Bodennähe als auch grösser Höhe fliegen können. Wie man das erreicht, dafür gibts mehrere Wege(die kaum einer bisher erforscht hat). Nur wenn man es schafft einen Rumpf zu gestalten der Pitch, Yaw und Rollstabil fliegen kann, hat man gute Chancen Ihn zu neuen Rekorden zu bringen(ü 300km/h). Ein reiner Abtrieb wird nie funktionieren da sich das Boot bei dem kleinsten Flug über kleine Kräuselwellen aufschaukeln wird, und da keine Stabilität da ist, ist ein Abflug oder eintauchen sicher. Beides ergibt ein 3D Puzzel. Für 150- 200 km/h sollte dein Design sicher gehen, wenn du Glück mit Glattwasser und keiner kleinen Welle hast, aber nicht für mehr.

Wie gesagt, ist ein tolles Design was du da hast, wirst scher auch viel Spass haben damit. Für wirklich neue Schritte(250-300 km/h) sollte wir mal reden oder du bekommst mich mal besuchen in England. Habe nun auch die Möglichkeit eigene Windkanalversuche zu machen.

Viele Grüsse
Robert

[Jo-nny]

Hallo Robert,

danke für deine Erklärung, es leuchtet ein. Ich werde diesem Rumpf jetzt trotzdem ausprobieren, weil ich für mich selbst wissen möchte, wie er sich verhält. Für wirklich mehr wie 200km/h sollte dieses Ding auch nicht konzipiert sein, wahrscheinlich werde ich diese Marke aber eh nicht knacken

Über wilde Theorien, wie ein Boot aussehen muss, damit es wie du sagst stabil fliegen kann, möchte ich hier jetzt nicht anfangen zu spekulieren. Denn wenn ich das tue, weiß ich genau was ich hier für eine Welle anfange breitzutreten. Deshalb werde ich hier jetzt einen Cut machen und den Baubericht fortführen. Nur so viel: Eigentlich wollte ich einen Rumpf entwerfen, der nicht unbedingt ein Gyro oder irgentwelche wilden Leitwerke braucht, um stabil zu bleiben...

Vielen Dank für dein großzügiges Angebot. Wir werden uns sicher noch deswegen unterhalten!

Gruß
Johannes

[Jo-nny]

... Nachdem also das Negativ sauber gemacht worden und alle Fehlstellen ausgebessert waren, konnte der Rumpf laminiert werden.

Da ich den Rumpf aufgrund der günstigeren Trennebenenposition hochkant geteilt habe, musste ich auch 2 Deckelhälften machen.
Dafür wurde zuerst eine kleine Pappschablone zugeschnitten. Diese hatte große ausmaße, sodass ich später bequem alle Komponenten einbauen und warten kann. Nach der Pappschablone wurden dann auch die Gewebestücke zugeschnitten und eine Markierung im inneren der Negativschalen gemacht, nach der später das Harz aufgestrichen bzw. das Gewebe ausgerichtet werden konnte.

Ebenfalls habe ich mich für das einsetzen von Air-Breaks entschieden, da ich nicht sagen konnte, wie weit der Rumpf später ausgleitet. Diese wollte ich in den Rumpf integrieren, so dass ich kein zusätzliches Leitwerk brauche und auch aus ästhetischen Gründen.
Die Vorgehensweise ist hier ähnlich der des Deckels, allerdings mit etwas mehr Vorbereitung und noch mehr Nacharbeit verbunden, was sich aber leider erst später herausstellte.
Den fertig zugeschnittenen Deckel und die Air-Breaks klebte ich in das Negativ und trennte den ganzen Spaß wieder 3mal ein.

Dann ging es an den Rumpf:
Verwendet habe ich hierfür hauptsächlich 163er CFK/AFK Hybridgewebe. Zuerst strich ich die Oberfläche ein. Nach dem anziehen habe ich mehrere Kohlerovings an allen tiefen ecken und am Deckelausschnitt sowie den ABs und den Schwimmern eingeharzt. Danach kamen die im voraus zugeschnittenen Gewebestücke, die bereits ausschnitte für Deckel und ABs hatten, in die Form. Die Schwimmer haben 2 Lagen, der Rumpf 3 lagen 163er und an den kritischen Stellen zusätzlich zu den Rovings 68er AFK/CFK.

Dann ging es für 24 Std. in die Temperkammer...

[Jo-nny]

So, nach einer kleinen Pause gehts nun weiter:

Viel war jetzt nicht mehr bos zum fertigen Rumpf.
Die Rumpfhälften liessen sich gut aus der Form lösen. Zuerst kümmerte ich mich um den Deckelausschnitt. Die einzelnen Deckelhälften konnte ich aus dem jeweiligen Rumpfteil entnehmen. Diesen legte ich erstmal beiseite, denn ich wollte den Deckel erst zusammenfügen und einpassen, wenn der Rumpf fertig gestellt wurde.

Das überstehende Material der Rumpfhälften fräste ich bis auf die Teilung der Negative herunter. Das ging mit Dremel und Trennscheibe schon ziemlich schwer, grade bei denn Stellen, an denen Rovings verarbeitet wurden. Atem-, Gehör- und Augenschutz waren hierbei absoloute Pflicht!
Zum Schluss wurde die Naht mit einen großen Schleifklotz und 80er Papier begradigt. Dabei musste die Hälfte immer wieder in das Negativ gesetzt werden, um nicht zu klein zu werden. Geschliffen wurde bis 1000er Nass, sodass Aramidfransen weitestgehend ausgemärzt waren.

Nun konnten die Rumpfhälften zusammengefügt werden. Ich habe hierzu ein paar Stellen im Negativ markiert und mit Trennwachs eingestrichen. Dann habe ich eine in das Negativ eingelegte Hälfte an den markieren Stellen mit jeweils einem Klecks 5-min.-Epoxy versehen und die andere Hälfte (ebenfalls mit Negativ) darüber gesetzt und das ganze trocknen gelassen.
Nun konnte ich die Negative wieder auseinandernehmen und hatte den fertigen zusammengesetzten Rumpf. Die Nahtstellen habe ich im Sichtbereich des Deckels mit einer weiteren Lage 163er Afk/Cfk und im Heckbereich mit Kohlerovings verschlossen.
Den Frontbereich habe ich erstmal offen gelassen, da hier noch eine weitere Arbeit anstand, dazu dann später mehr...

[Jo-nny]

Als nächstes standen die Schwimmer und die Montage dieser an.

Ich wollte bei diesem Projekt mein Plattenmaterial selber herstellen. Durch diverse Diskussionen in diesem Forum bin ich zu dem Schluss gelangen, mit Kohlegelege und Airex zu arbeiten. Diese Kombination ermöglicht große Materialstärken bei geringem Gewicht und hoher Steifigkeit imd der gebraichten Zugrichtung.

Da ich die Platten durch bereits zugeschnittenes Gewebe gleich in der Kontur gemacht habe, in der ich sie benötige, hatte ich auch gleich eine Materialersparnis.
Die Schwimmerseitenteile habe ich zuerst gemacht. Vor dem einharzen habe ich hier mittels Kunststoff-Gleitlager die Gestängeführung vorgefertigt. Eingeklebt wurden die Platten danach mit einem Strang Kohleroving von Innen.

Für die vordere Strebe ( ich wollte aufgrund der Rumpfkontur nur eine haben) habe ich im Gegensatz zu den Schwimmerteilen sehr viel mehr Material verwendet. Hier kamen neben der AFK Deckschicht und dem Ariex 32 Lagen Kohlegelege zum einsatz.

Auch in die Strebe wurden Gleitlagerbuchsen eingesetzt. Ich fräste für die Strebe einen Schlitz in den Bug und setzte sie ein. Gleichzeitig wurden die Löcher für das hintere Gestänge gebohrt.
Die Schwimmer konnte ich nun mit dem Rumpf verbinden und die vordere Strebe ausrichten, bis der gewünschte Schwimmerwinkel erreicht war.

Zum Schluss wurde die Strebe von Innen mit 20 Streifen Kohlerovings eingeharzt

[Jo-nny]

Kleine Fortsetzung:

Den nächsten Schritt in richtung Fertigstellung machte ich mit den Airbreaks. Hier musste noch sehr viel Nachgebessert und Umgebaut werden.

Am schwierigsten war hierbei die realisierung einer möglichst kraftvollen und stabilen Übertragung des
Servowegs auf kleinstem Raum. Desweiteren sollten die Klappen komplett demontierbar sein, um die Wartung oder weitere Nachbesserungen ermöglichen zu können.

Hierfür gingen etliche Stunden drauf, da die Klappen immer wieder ausgebaut und neu Justiert werden mussten, um parallel zueinander 90° zu öffnen und bündig zum Rumpf zu schließen.

Für die ersten Test's werde ich die Klappen jedoch erst einmal stillegen. Falls ich sie brauche, muss ich nur ein Servo anschließen, ohne den kompletten Rumpf aufzufräsen. Meines Erachtens nach ist das fertig eingelassene System einfacher herzustellen wie ein System das im nachhinein eingebaut werden muss.
Ausgenommen davon sind natürlich aussen liegende Airbreaks...

[Jo-nny]

Und weiter gehts...

Da ich die Schwimmer erst dann richtig fest machen wollte, wenn Motor und Welle ausgerichtet und eingebaut sind, konnte ich mich an dieser Stelle um weitere Einbauten kümmern.

Der Akku sollte später weit vorne im Bug sitzen und variabel in seiner Positionierung sein. Da ich an der Akkuposition jedoch bereits das Riggergestänge durchgeführt habe, habe ich mir eine Lösung überlegt, mit der ich zwei Fliegen mit einer Klappe schlagen konnte.
Ich habe im Prinzip im Inneren zwei Führungsplatten eingesetzt, die gleichzeitig als Akkuschacht dienen sollten. Diese Platten habe ich natürlich wieder selber hergestellt. Auch hier kam sehr dickes und stabiles Material zum Einsatz, da diese mir bei einem eventuellen Einschlag nicht einfach rausbrechen sollten. Der Holocaust währe, wenn irgentwelche Carbonsplitter in dem zwischen den Platten sitzenden Akku eindringen und das Teil in Flammen aufgeht...
Die Platten wurden mit der nötigen Bohrung bzw. dem Gleitlager für das Gestänge versehen und mit hilfe des Gestänges dann auch ausgerichtet. Befestigt habe ich die Platten mit reichlich Kohlerovings.

Da ich sowieso grade dabei war, Plattenmaterial zu fertigen, habe ich in einem Arbeitsgang auch gleich die Ridepads mitgemacht. Diese wurden punktuell mit Endfest 300 verklebt in der Hoffnung, sie auch mal wieder lösen zu können...

Insoweit war der Rumpf jetzt bereit, ein wenig Farbe zu bekommen. Aber das, meine lieben Kinder, ist eine andere Geschichte...

PS: warum die Bilder jetzt alle auf dem Kopf stehen, ist wohl auch eine andere Geschichte... -.-

[Jo-nny]

Der Rumpf war jetzt soweit erstmal fertig, also konnte ich mit dem vorerst letzten Schritt beginnen, dem Lackieren.

Das ganze verlief eigentlich recht unspektakulär. Ich habe versucht nochmal alles aus der Oberfläche rauszuholen mittels einer ordentlichen Grundierung und viel feinem Nassschleifpapier.
Für mich persönlich habe ich mich wieder für ein Orange mit weißen Schwimmern entschieden. Das Orange ist etwas heller ausgefallen, um den Rigger auch in großer Entfernung noch für mich erkennbar zu machen.


Der Rumpf ist damit soweit fertiggestellt, jetzt kann der eigentliche Aufbau beginnen. Der Motor ist bereits unterwegs und ein paar Kleinteile wie der Kupplung und dem Wellenendstück sind bereits eingetroffen.
Sobald der Motor da ist und ich eine Federstahlwelle habe, kann der Motorspant und der Strut gefertigt werden. Das kann jetzt jedoch erstmal ein paar Wochen dauern...

Hier ein paar Maße von dem Rumpf:

Länge ü.a.: 1080mm
Breite Rumpf: 165mm
Gesamtbreite: 527mm
Leergewicht: 850g
vorrauss. Gesamtgewicht: <= 2,5 kg