Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

[meine]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

Nun Tach auch


Ein drehender Hebel (Servohorn) kann keinen linearen Verschiebeweg generieren , ist nicht möglich .

Hebellänge X sin Winkel = Verschiebeweg , Bsp. 12mm X 8° sin = 1,670 mm Verschiebeweg wenn nun einer
denkt 16° ergeben den doppelten Verschiebeweg , nein , real 3,307 mm 0,0325 mm weniger .
Das Spielchen geht irrational weiter bis zum oberen oder unteren Totpunkt .

In der Praxis sieht die Sache ganz einfach aus , Pitch ausgefahren und nun zyklisch geben nach vorn sackt
die Taumelscheibe um den Fehlbetrag nach unten , büßt Pitch ein .
Die Sache läßt sich zwar mit Expo halbwegs linearisieren , geht aber auf das elektronische Steuerraster .

Ein aufgestellter Hebel kann mehr Haltekraft aufbringen (mehr auf den Totpunkt zu) einer der waagerechten
Konstellation braucht mehr Energie Haltekraft und Bewegung zu bewerkstelligen .


Gegentum lineare Technik , zu jeder Zeit ist der statische Druck gleich egal wie der Verschiebeweg ausfährt
und der wiederrum ist linear egal ob zyklisch oder collektiv .
Gerade das ist der Punkt für die Taumelscheibe , die wird sauber angelenkt und immer mit gleichen Kräften
auf Spur gehalten , Pedant dazu sind hydraulische Kolben auch die Zahnstangen in Verbindung mit Servo .

Erst wenn TS standhaft angesteuert wird um so besser kann der Heli auch gesteuert werden .

TS ist Primär , Rotorkopf ist Sekundär er hat der TS zu folgen ohne die zu zerrupfen .


Gruß Franz

[stern-fan]

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Hallo Franz,

vielen Dank für Deine Erläuterungen.

Erst wenn TS standhaft angesteuert wird um so besser kann der Heli auch gesteuert werden .

Was genau meinst Du mit "besser"? Schneller, sauberer, genauer?

Wenn ein Servo entsprechend ausgelegt ist (kräftig, genau, schnell) sehe ich den realen Nachteil noch nicht.

In erster Linie würde es Sinn machen, die tatsächlich auftretenden Drehmomente an einem Servo im laufenden Betrieb zu messen. Interessant wäre es zu wissen, ob z.B. ein schnelles 250-300 Ncm Servo ansatzweise an seine Grenzen bezüglich Kraft, Geschwindigkeit und Genauigkeit kommt.

Viele Grüße
Rolf

[meine]

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Nun Tach auch Rolf


Mit besser ein Ticken effizienter im Bezug auf Energiebilanz .

Servo Belastung messen , erstmal statisch im Vergleich , Servo mit Rahmen am Tisch befestigen .
Servohorn drauf am 1 cm Loch Schnur dran , an Schnur Gewicht (entsprechend Ncm die Zahl durch 10
ergibt in etwa Gewicht in Kilo) .
Schnur hängt mit Gewicht lotrecht am Servohorn , Amperemeter zwischen die Plusleitung und Voltmeter
an Plus minus Servo .
In der Konfig mal arbeiten lassen , Energieaufnahme ist auch irrational zur Servohornstellung , gerade
das bringt manche BEC Systeme zum Schwitzen , könnt ich ja ein stärkeres drauf machen .
Nur die halbe Sache , jede Elektronik hat einen Eigenbedarf zum funktionieren manche verfeuern
Energie wenn nicht gefordert .

Servohorn tauschen gegen eine Schnurrolle mit 2 cm Durchmesser , Schnur aufwickeln Gewicht dran
und die Sache wiederholen , die Energie zum Halten wird gleich sein und zum Bewegen ebenso und
egal welchen Winkel man anfährt , der Weg zum Winkel ist immer der gleiche , hier auch linear .

Das wäre nur ein Trockenlauf , die TS in 0 Pitch drehend hat hier ihre Ruhelage (Gleichgewicht der Kräfte)
zyklisch kippen bewirkt Ungleichheit , die will fast brachial in die Richtung .
Auch Pitchen bewirkt Ungleichheit , der steigt auch an und nicht mal wenig .



Gruß Franz

[Jan Henseleit]

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Ich freue mich sehr, endlich mal eine Diskussion über Technik und nicht über Verpackungen oder Kufendesign.
Das ist sehr schön, denn darin sehe ich den Sinn von Foren und ich würde mir wünschen, dass über solche Dinge öfters Diskutiert wird.
Wenn wir es jetzt noch öfters schaffen solche Diskussionen ideologiefrei und auf eine nette Art und Weise (also eher nicht so typisch deutsch) zu führen, wäre schon viel erreicht.
Davon profitieren alle Mitleser und jeder kann sich seine eigenen Gedanken machen, vor allen Dingen kann es nichts schaden, sich mal generell mit der Problematik zu beschäftigen.
Man bekommt dann auch als Hersteller eher Lust mal an solchen Diskussionen teilzuhaben.

Natürlich ist eine konventionelle Anlenkung über Servohebel keine schlechte Sache, bloß weil einer wie ich mal etwas anderes ausprobiert hat.
Ich selbst habe fast 40 Jahre lang Hubschrauber so geflogen und die Anlenkung war bestimmt nicht der Punkt, der mir am meisten Kopfzerbrechen bereitet hat.
Die Idee zur Linearanlenkung war auch kein spontaner Einfall unter der Dusche oder auf dem Klo, sondern schlummerte schon lange im Hinterkopf.
Auch ist es absolut korrekt, dass es nichts weltbewegend neues ist, irgend etwas linear anzulenken und ich selbst habe mit dem Modellbau angefangen, als es noch standardmäßig Linearservos zu kaufen gab.

Auf den Gedanken, eine Lösung zu finden, wie man es bei unseren heutigen Servos und Modellen möglichst einfach und platzsparend umsetzen kann, kam ich weil mir in den letzten Jahren immer mehr missfallen hat, dass man für unsere heutigen Setup´s die Servohebel immer weiter außen Anlenken muss.

Leider ist es für eine Servohersteller nicht leicht, direkt ein entsprechendes Servo zu entwickeln, welches von den äußeren Abmessungen in unsere Standardmechaniken passt und gleichzeitig noch genügend Stabilität gewährleistet.
Ich könnte mir aber vorstellen, dass sich da in absehbarer Zeit irgend etwas tun wird, wenn der Stein, so wie jetzt erst einmal, ins Rollen gebracht wurde.
Früher in den Verbrennerzeiten war alles ganz einfach.
Maximal 2KW Antriebsleistung, an denen auch keiner mal eben so schnell etwas ändern konnte, +/- 10° Pitch, und noch mal 8° zyklisch dazu, dass war´s.
Wer meinte doch mehr haben zu müssen, wurde akustisch durch das elende gejammer des Motors, eines besseren belehrt.
Für uns Hersteller eigentlich ein Paradies, weil alle Rahmenbedingungen eng abgesteckt waren und man nicht mit ßberraschungen rechnen musste.

Die LiPo-Akkus haben alles verändert. Antriebe mit über 10KW sind locker in der Lage 15° kollektiv und zusätzliche 10° zyklisch zu bewältigen.
Es bringt auch nichts über die Sinnhaftigkeit solcher Pitchbereiche zu streiten, denn dann müsste man zunächst über die Sinnhaftigkeit solcher Antriebe diskutieren.
Auf alle Fälle erscheint es nicht sehr Sinnvoll so einen Antrieb zu verwenden, um dann hinterher ausschließlich mit maximal 12° Pitch herumzufliegen. Da tun es auch 4KW.

Natürlich macht es keinen Sinn ein 3D-Setup für höhere Drehzahlen mit mehr als 13 Grad zu erstellen, aber wenn man die Möglichkeit haben möchte, mit ein und dem selben Hubschrauber ein sehr breites Spektrum abzudecken, ist es schon schön, wenn man es zumindest kann. Maximalwerte reduzieren kann man immer über den Sender für den gewünschten Flugzustand.
Es ist ja nicht nur der Speedflugbereich, in denen wir hohe Pitchwinkel brauchen. Ich persönlich fliege sehr gerne mit niedrigen Kopfdrehzahlen leise durch die Gegend und freue mich dann immer wieder, wenn ich durch die möglichen hohen Pitchwinkel und den drehmomentstarken Motor, Steigleistungen erreiche, von denen man früher selbst mit über 2000U/min am Kopf nur geträumt hätte :-)

(ßbrigens beträgt beim TDR-II in der äußeren Anlenkung am Blattgriffarm die Abweichung der Linearität bei plus 15° kollektiv ca.+0,5° und bei minus 15° ca. +0,1°. Bei der mittleren Anlenkung ist die Differenz kleiner.
Diese Differenz liegt in erster Linie an dem Eingriffswinkel der Schubstange zum Blattgriffarm, der bei 0° nicht ganz rechtwinklig ist. Das könnte man durch verstellen des Armes beheben, wenn man möchte.
Dieser Effekt ist aber zufälligerweise sogar ganz gut, da der Anstellwinkel im negativen Bereich ruhig etwas kleiner sein kann, um im Rückenflug die gleiche Steigleistung zu erzielen wie im Normalflug. Das wiederum liegt daran, dass der frei weggehende Rotorstrahl effektiver ist, als wenn er über den Rumpf streichen muss).
Wenn man mal die Linearanlenkung nicht nur unter dem Aspekt der Linearität anschaut kommt man schnell darauf, was es noch schöne Nebeneffekte gibt.
Gehen wir mal von den gewünschten 15° kollektiv plus 10° zyklisch aus und versuchen dies mit einem Servohebel hinzubekommen, würde ich mal mindestens auf 20mm Hebellänge tippen. Da das Drehmoment unserer Servos in Newton auf einen Zentimeter Hebellänge angegeben ist, kommt da also schon erst einmal nur noch genau die Hälfte des angegebenen Wertes an Stellkraft an. Das alleine wäre aber noch kein Problem, da wir ja inzwischen Servos mit über 30kg Stellkraft haben.
Was aber mit zunehmender Hebellänge immer nachteiliger wird, ist das Getriebespiel der Servos selbst, dass sich auch niemals komplett eliminieren lässt. Bei neuen Servos macht es sich häufig noch nicht bemerkbar, aber nach etlichen Flugstunden eben doch. Natürlich haben die Servos bei der Linearanlenkung genau so viel Spiel wie bei der konventionellen Anlenkung, der Unterschied liegt nur darin, dass beim TDR-II der Eingriffspunkt der Zahnstange im Zahnrad einen Radius von nur 13mm hat und sich somit das Spiel an der Gestängeführung zur Taumelscheibe ca. um 1/3 verringert. Auch braucht das Servo natürlich bei weiter innen liegender Anlenkung entsprechend weniger Kraft.
Natürlich gibt es nirgendwo in der Technik nur Vorteile ohne auf der anderen Seite etwas opfern zu müssen.
Was wir bei diesem System im Verhältnis zu konventionellen Anlenkungen opfern müssen, ist etwas von der Servogeschwindigkeit, da das Servo ja nun einen größeren Weg fahren muss.
Wenn es aber etwas gibt, was unsere heutigen HV-Servos sehr gut können, dann ist es Geschwindigkeit. Die meisten Servos sind in jedem Fall schneller, als dass was man mit der Hand steuern kann und auch absolut schnell genug um Steuerimpulse des Stabisystems sofort umzusetzen.
D.h. etwas Geschwindigkeit zu opfern ist kein Problem, zumal man durch die geringere Stellkraft, die man braucht auch eher auf die schnellen Exemplare zurückgreifen kann.
Die Linearanlenkung beim TDR-II habe ich nicht als Allheil- oder Wundermittel gedacht um alle Widrigkeiten unser Rotorblattanlenkung zu lösen. Es ist der Versuch neue Wege zu gehen und in der Entwicklung der Modellhubschrauber weiter zu kommen.
Am besten wäre es, wenn man sich die gesamte Taumelscheibe sparen könnte und in jedem Blattgriff ein kleines superschnelles starkes Servo anbringen könnte, welches in der Lage wäre, sich 40 Mal pro Sekunde um ca. 10° hin- und herzubewegen. Leider sind unsere Servos zur Zeit aber noch nicht so schnell.
Wer weiß, eines Tages............................. ;-)
Ich bin gespannt darauf, was sich in dieser Richtung tun wird. Wichtig ist eigentlich nur, dass mal jemand anfängt ;-)

[stern-fan]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

Hallo Franz,

ja, so kann man ein Servo im Trockentest testen, ob es grob die Specs vom Datenblatt einhält.

Ich meinte jedoch, dass man die im realen Flugbetrieb auftretenden Belastungen direkt am Servo messen könnte, um zu sehen, wieviel Luft ein Servo belastungsmäßig überhaupt hat oder ob sich das tendenziell eher langweilt. Dann müsste verifiziert werden, ob diese Belastungsgrenze negative Auswirkungen im Extremflug hat.

Im Prinzip geht es ja bei der ganzen Diskussion darum, ob eine lineare Anlenkung schneller, genauer oder sonst irgendwie besser ist.
Falls die verwendeten Servos inkl. FBL-System jedoch bezüglich Weg, Kraft, Geschwindigkeit und Stellgenauigkeit auch bei einer konventionellen Anlenkung ausreichen, könnte man den konstruktiven Aufwand einer Linearansteuerung hinterfragen.

Um es auf den Punkt zu bringen: Gibt es bei aktuellen Speed-Flügen Probleme, die mit einer konventionellen Anlenkung und den besten verfügbaren Servos definitiv nicht lösbar sind?

Falls ja, wurde mit der Linearanlenkung sicher ein Innovationsschritt getan.




Vielen Dank Jan Henseleit, für die ausführliche Erläuterung. Das ist sehr interessant. (Unsere Posts haben sich überschnitten)

Grüße
Rolf

[Blade Breaker]

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Da es ja die Servos in allen Möglichen Stärken und Geschwindigkeiten gibt, würde mich mal interessieren wie viel Kraft es bei einer herkömlichen Anlenkung braucht, um zum Beispiel 700mm Blätter auf 13Grad Pitch bei 2000rpm zu bewegen und das selbe Spiel für die LSD Anlenkung.

Mich wundert es nur, da die Servos für den TDR1 ja mit 100NCM (BLS451) empfohlen wurden, aber jetzt mit dem TDR2 mit 150NCM.

[stern-fan]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

Da es ja die Servos in allen Möglichen Stärken und Geschwindigkeiten gibt, würde mich mal interessieren wie viel Kraft es bei einer herkömlichen Anlenkung braucht, um zum Beispiel 700mm Blätter auf 13Grad Pitch bei 2000rpm zu bewegen und das selbe Spiel für die LSD Anlenkung.

Eine direkte Messung ist sicher sehr schwierig. Eventuell kann man aber die Ströme eines einzelnen Servos messen und loggen und diese als Vergleich für einen simulierten Trockentest auf der Werkbank hernehmen. Man belastet also ein Servo auf dem Tisch dynamisch und misst dabei die Kräfte bis sich ein ähnlicher Stromverlauf wie beim realen Flug einstellt.
Das würde zumindest einen groben Anhaltspunkt liefern, in welchem Bereich die Servos betrieben werden. Ich glaube nicht, dass das schonmal gemessen wurde.

Es werden wahrscheinlich gängige Servos eingebaut und wenn es in zig Testflügen funktioniert ist ja prinzipiell alles in Ordnung. Da ist auch nichts gegen einzuwenden.

Viele Grüße
Rolf

[meine]

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Nun Tach auch


Da hat der Jan schon den Finger drauf .

Wenn ein Hersteller brauchbare Linearservos nach heutigem Technikstandart bauen
würde , könnte ich nicht Nein sagen .

Tja Rolf um das live zu testen , bräuchte jeder Servoanschluß sowas wie ein Datenlogger welcher Amp und Volt messen und speichern kann in Summe Watt .

Nächster Punkt welche TS wird verwendet 120° , 135° , 140° oder 90° .
Wobei die 90° so wie sie ist angelenkt werden kann oder auch um 45°
gedreht ähnlich einer X Variante vom Multicopter , natürlich ohne Gier-
einmischung , dann aber vorzugsweise komplett mit 4 Servos .

Persönlich bin ich zurück zur 90° Anlenkung , im Lastverhalten und Anlenkung
symmetrisch .
120° Grad unsymmetrisch im Lenkeverhalten und Last ebenso .
135° Grad symmetrisch im Lenkverhalten und unsymmetrisch in Last .
140° fast idtentisch mit 120° in Last und Lenken .


Gruß Franz

[Spacemarine]

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Tja Rolf um das live zu testen , bräuchte jeder Servoanschluß sowas wie ein Datenlogger welcher Amp und Volt messen und speichern kann in Summe Watt .

Oder man bräuchte intelligente Servos, die diese Werte selbst erfassen und Rückmelden können. So etwas war ja mal mit Openservo angedacht. OpenServo
Das Projekt scheint aber eingeschlafen zu sein, den meisten Leuten reichen "dumme" Servos, bei denen man nicht genau weiß was sie machen, eben aus.

Praktisch wäre es ja schon, wenn man eine direkte Rückmeldung hätte, wie z.B. "Servo 1 arbeitet bei 90 % seiner möglichen Leistung" oder "Servo 2 ist kurz vorm ßberhitzen" oder "Servo 3 erreicht seine Sollposition nur noch mit xy ms Verspätung, weil die Last zu groß ist."

[stern-fan]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

Eventuell gibt es Dehnungsmessstreifen, welche die Kräfte an einer Servoanlenkstange messen und loggen können. Ich kenne so etwas leider nur für große Wellen.

Grüße
Rolf

[Diablol]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

^^hab ich mir auch schon oft überlegt wie man das messen könnte.

Ich glaube es gibt kaum ein größeres Geheimnis als welche Servo(kräfte) brauchen wir wirklich.

Am ehesten würde ich da noch eine Strommessung machen. Allerdings bezweifle ich dass normale Telemetrie die interessanten Spitzen einfangen kann. Dazu müsste man Bodenläufe mit nem Oszi machen.

[meine]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

Nun Tach auch


Um im realen Betrieb die Kräfte zu messen , bedarf es nicht nur den Energiehunger
pro Servo zu dokumentieren , sondern auch in den Zusammenhang in der ganzen
Kinematik zu betrachten .
Das deshalb um auftretende Lastspitzen auch sehr genau dem Bewegungsbild akkurat zuordnen zu können , wann hatten die Servos zum Zeitpunkt X im
Dreiergestirn ihre Servohörner auf welche Position gebracht .
Also die Zeitschiene in den Bezug zur Bewegung bringen und dazu den Energiebedarf synchron gegenüber stellen .


Gruß Franz

[Thomas L.]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

Hallo Franz,

das ist ja alles recht und schön, aber was hat das mit der linearen Taumelscheibenanlenkung zu tun?

Grüßle Thomas

[meine]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

Nun Tach auch Thomas


Ganz einfach , die Frage beschäftigt eben auch so manche User .

Und , um es mal ganz klar zu schreiben Linear TS anlenken besser
geht´s nicht .



Gruß Franz

[Thomas L.]

AW: Lineare Taumelscheibenanlenkung - Theorie und Praxis

Hallo,

mich würde noch interessieren, ob im Zusammenspiel mit der Linearanlenkung der Taumelscheibe, eine 120° oder eine 135° Anlenkung vorteilhafter ist und warum ?

Grüßle Thomas