AW: "ie alte Hirschkuh wird wiedergeboren"- Baubericht einer 2,5 Meter Mil Mi 24 der
Ich habe den Thread heute erst zufällig entdeckt und bin nach intensiven Lesens aller Seiten zutiefst beeindruckt. Es kommt in mir ein wenig der Neid auf bezüglich der Möglichkeiten die sich euch bieten.
Als ich die simulierten Kräfte in Solid Works mit roten Spannungsspitzen gesehen habe, war ich dann endgültig fasziniert!
Ich werde das Thema weiter verfolgen und bin sicher, dass Ihr uns noch viele weitere, interessante Bilder und Informationen geben werdet.
Leider kann ich wahrscheinlilch nichts zum Thema beitragen, aber stille Mitleser sind ja auch geduldet.
Weiter so!
[FONT="Arial Narrow"]Viele Grü�e vom Maik[/FONT]
AW: "ie alte Hirschkuh wird wiedergeboren"- Baubericht einer 2,5 Meter Mil Mi 24 der
... ich hatte ja schon früher mal beschrieben, dass wir den nun gefertigten und montierten Heckrotor unter möglichst realen und auch Extrembedingungen auf Herz und Nieren testen wollten.
Bevor ich in den kommenden Beiträgen viel detaillierter auf die dafür notwendigen Vorbereitungsarbeiten eingehen werde, möchte ich aus aktuellem Anlass eine für uns derzeit wichtige Messtechnik vorstellen, bei der ihr vielleicht Verbesserungsvorschläge oder gänzlich anderes Vorgehen empfehlen würdet.
Es geht um die Ermittlung von Heckservo-Strömen und daraus abgeleitet die auftretenden Halte- bzw. Stellkräfte am laufenden Heckrotor. Hier wollen wir insbesondere sehen, wie sich das Heck bei 0 Grad Pitch und demgegenüber bei steigenden Pitchwerten verhält. Auch liesse sich damit ein evtl. negativer PMG Einfluss von Scale-Applikationen austesten und suksessive optimieren.
Nun bin ich einfach mal davon ausgegangen, einen kleinen Shunt-Widerstand in die Plus-Leitung des Heckservokabels zu löten und den Spannungsabfall bei Stromdurchgang an meinem Oszilloskop zu messen. Da die Ströme bei Digitalservos (Futaba BLS452) in Pulsen und nicht konstant kommen, stelle ich im Oszilloskop einen Trigger auf den Puls ein und sehe dann an der Pulsbreite die Stärke des Halte-bzw. Stellstroms. Natürlich müsste man das Ganze dann noch kalibrieren, vielleicht mit einer Federzugwaage, also bekannte Kraft auf den Heckservohebel beaufschlagen mit der Waage und dazu die Pulsbreite am Oszilloskop messen.
Hier mal ein Video von einem kleinen Prototypenversuch:
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mal eine Frage an alle Scale Heli Piloten in der 2,5 Meter Klasse: Welche Pitchwinkel am Heck fahrt Ihr mit und gegen das Drehmoment? Begrenzt Ihr die Wege? Habt ihr Erfahrungswerte für Schub und Leistungsbedarf am Heck unter normalen Bedingungen (Schweben und Rundflug...)?
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Jaja, schweigt nur eisern auf meine Fragen... es wird Euch nichts nützen!!
Wir haben mittlerweile unsere ersten Testreihen mit dem Heckrotor abgeschlossen und sehr interessante Daten und Erfahrungen gesammelt. Ihr müsst Euch aber noch einige Zeit gedulden, bevor es dazu Bildchen und Videos geben wird. Zunächst muss ich Euch ja noch die ganze Vorgeschichte zu den Tests erzählen... und das war nicht gerade wenig.
Zur Auflockerung und damit ich es nicht vergesse aber zunächst ein kleiner Exkurs zum Thema Elektronik. Schließlich benötigen wir ja auch eine Fernsteuerung und Empfänger, auch schon bloß zum Testen.
Es gab einen eigenen Thread (Tx / Rx System für Scale Helis mit Rotorkreis 2m - RC-Heli Community) zur Auswahl und Entscheidung des Tx/Rx Systems und schließlich fiel die Wahl damals auf Jeti DC16, neben der super Telemetrie bei Jeti war dies hier damals mein Hauptargument:
Wir haben uns jetzt für Jeti DC16 Sender sowie im Modell für Jeti CentralBox 200 mit 2 Rsat2 entschieden. doppelstromversorgung über 2 * 2s A123. Wir werden die 4 Hitec TS Servos also ohne Spannungsregulierung bei 6,6 V betreiben.
hauptargument: 2 HF Module, die beide an beide Empfänger gebunden werden und abwechselnd an beide Empfänger senden. das bedeutet für mich echte Redundanz auf der gesamten Tx Rx Strecke.
Sehr gut auch die voll integrierte Lösung mit Centralbox (jeti telemetrie geschenkt, konfigurierbar über sender, RC Switch sehr praktisch und vor allem auch Kurzschlussschutz bei Ausfall einzelner Servos)
Das Bavarian Demon 3SX speisst sich dann über die normalen Servoausgänge der Centralbox (also nicht summensignal) und geniesst somit auch Doppel Rx und Strom....
Lg
Thomas
Da ich in unserem Team für die Elektronik und deren Konfiguration und Programmierung verantwortlich bin, entschloss ich mich erstens selber komplett auf Jeti umzusteigen (Jeti DS14 Handsender für meine privaten Modelle) und zweitens die ausgewählten Komponenten inklusive CentralBox, RC Schalter, 2 Rsat2 Receiver sowie das Bavarion Demon 3SX in eine einfach zu handhabende Test-Plattform (einen TRex 550 von Jörg) einzubauen, damit wir beide Erfahrungen mit den Komponenten, der Fernsteuerung sowie Lehrer-Schüler Szenarien (DC16 Lehrersender, DS14 Schülersender) in einem nahezu risikolosen Umfeld sammeln konnten.
Hier seht Ihr einige Bilder vom Testheli und der Elektronik (das VStabi fliegt noch im "Leerlauf" mit )
die beiden A123 Empfänger-Akkus für die CentralBox 200 mit jeweils 2500 mAh hängen unter der Chassisplatte einmal vor und einmal hinter der Rotorwelle (Schwerpunkt!)
Mit dem üppigen Zusatzgewicht bezogen auf diesen relativ "kleinen" Heli erhält man dann eine Rotorkreisflächenbelastung, die aus einem eigentlich 3D Heli einen echten Bus machen, der auch entsprechend "scale" geflogen werden möchte
Im Lehrer-Schüler Modus zwischen Jörg und mir hat das im letzten Sommer aber richtig Spass gebracht und das Vertrauen in die Anlage und Komponenten gefestigt
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Um den Heckrotor adäquat unter möglichst realen Bedingungen auszutesten, entschlossen wir uns, ihn über Willi's Elektromechanik per Stahl-Flexwelle anzutreiben.
Die Flexwelle sollte dabei auch schon durch einen "echten" GFK Heckausleger verlaufen, um einfach schon auch frühzeitig Erfahrungen im Negativformenbau sowie GFK-Laminieren zu erhalten. Ihr wisst ja, dass dieser Heli unser erstes Scale-Projekt ist und wir somit noch keine Erfahrungen mit dem Erstellen von GFK Rümpfen vorher hatten.
Den echten GFK Heckausleger (Boom) wollten wir dann zu Testzwecken erst einmal an einem Sperrholz-Chassis befestigen, welches dann auch die Elektromechanik von Willi aufnehmen und genügend Platz für seinen Jeti Spin Regler nebst 14S Lipos bieten sollte.
Das Sperrholz Chassis zusammen mit dem Boom sollte dann auf ein Stahl-Gestell montiert werden, und zwar so, dass wir die Gier- und die Rollachse wahlweise "freischalten" konnten, um entsprechende Gierbewegungen und deren abstoppen sowie zusätzliche Rollbewegungen zum Austesten der auftretenden Kreiselkräfte, die der Heckrotor auf das Getriebe-Gehäuse ausüben würde, simulieren zu können.
Ziel war es dabei auch, möglichst viel vorhandene Arbeit und Material wiederzuverwenden und möglichst wenig neu zu investieren, um alsbald zu einem ausgetesteten Heckrotor zu kommen. Dies ist sowohl kosten- als auch motivationsmässig ein extrem wichtiger Meilenstein, der erst erreicht werden muss, um überhaupt mit weiteren Detailarbeiten am Rumpf wie z.B. Nieten und Blechstösse ruhigen Gewissens weitermachen zu können.
Für die Tests des Heckrotors nahmen wir uns folgende Punkte vor, später werde ich dann erklären, mit welchen Mitteln wir die Dinge dann gemessen und analysiert haben:
Vibrationsanalyse bei verschiedenen Drehzahlen
Schall-Spektrogramm des Heckrotors
Temperaturentwicklung bei Belastung
Schubentwicklung gegen und mit dem Drehmoment abhängig von Drehzahl und Pitchwinkel
Stell- und Haltekräfte des Heckservos abhängig von Drehzahl und Pitchwinkel
Stresstest bis hoch zur Betriebsdrehzahl von ca. 4200 RPM mit wechselnden Pitchbelastungen
Leistungsaufnahme in Abhängigkeit vom Schub
Stabilität und Abstopverhalten bei Auslenkung der Gierachse (Simulation von Drehmomentänderungen bzw. Windböen)
Stabilität bei Auslenkung der Rollachse
Dauertest (>=12 Stunden) bei wechselnden Pitchwerten
Im Moment haben wir einen Stand erreicht, bei dem nur noch die letzten drei Punkte fehlen und noch sind wir sehr guten Mutes
In den nächsten Beiträgen werde ich dann die einzelnen Komponenten des Testaufbaus und deren Entstehungsgeschichte näher beschreiben, zur Motivation hier schon einmal ein Blick auf das, was da langsam entstand:
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... dann beginne ich mal mit dem GFK Heckausleger... zunächst galt es also unsere erste Negativform für den Boom zu bauen. Hierbei wollten wir bewußt auf Oberflächenfeatures wie Nieten und Blechstöße verzichten und uns erstmal nur auf den "Rohkörper" konzentrieren und Erfahrungen beim Laminieren, Spanteneinbau, Verklebung, Stabilität, Gewicht etc. sammeln.
Es würde sich also nur um einen prototypischen Testboom handeln, der auch nur zum Testen des Heckrotors eingesetzt werden sollte.
Zunächst wurde dazu ein Formkasten aus 19mm MDF Holzplatten gebaut, der die entsprechende Trennlinie für die zwei asymmetrischen Teilformen schaffen sollte. Der Formkasten muss dabei sehr steif gebaut werden, damit sich nichts verdrehen kann und eine stabile Basis geschaffen wird.
danach wurde dann der Urmodell-Heckausleger in den Formenkasten eingebracht und genau auf die Mittentrennlinie justiert, dies geschah mit Ureolresten als Stützblöcke, die auf genaues Maß gebracht wurden und entsprechend das Urmodell abstützen konnten.
Danach wurde ein 1mm Polystyrol-Streifen so nah wie möglich an das Urmodell heran angeklebt, um eine saubere Formtrennnaht zu erhalten, zusätzlich wurde mit Polystreifen das gesamte Urmodell komplett verschalt...
Nun musste die Form noch mit Passstiften und Schrauben mit Einschlagmuttern versehen werden. Schließlich möchte man später ja zwei Formhälften passgenau verbinden können...
Jörg hat dazu Passhülsen mit saugendem Innendurchmesser von 6mm gedreht, die auf den Polystreifen positioniert wurden, dazu wurden entsprechende Löcher in den Streifen gebohrt, in die dann 6mm Passstifte gesteckt wurden. Auf diese konnten dann die Passhülsen gesteckt werden. Die Enden wurden dabei mit Knete verschlossen, damit später kein Harz eindringen konnte.
Genauso wurden in den Polystreifen 4mm Löcher gebohrt, um passende Schrauben und deren Einschlagmuttern aufnehmen zu können, auch hier wurde wiederum das Gewinde mit Knete verschlossen, damit kein Harz eindringen konnte.
Danach wurde das Urmodell und dessen Verschalung insgesamt dreimal gewachst und poliert, mit jeweils 10 minütiger Pause...
Der Wachs ist ja das Trennmittel, welches erst die spätere Trennung von Urmodell und Negativform ermöglicht. Hier musste also sehr sorgfältig gearbeitet werden, was Willi zu unserer vollsten Zufriedenheit erledigt hat!
Dann gönnte man sich einen ganzen Tag Pause zum Aushärten des Wachses.
Am nächsten Tag wurde dann mit speziellem Formbauhaurz mit hohem Aluminiumanteil alles zweimal eingestrichen. Auch hier galt es, eine entsprechende Wartezeit vorzusehen, so dass die erste Schicht erst einmal angelieren konnte...
dabei wurde auch peinlich darauf geachtet, dass an der Formtrennnaht keine Luftblasen auftreten, dazu wurde mit einem Zahnstocher an der Trennnaht entlanggefahren, so dass der Harz in die Naht hineinlaufen konnte.
Nach 30 min Topfzeit hatte der Formbauharz dann angezogen, danach wurden zwei Lagen in 2-K Epoxy-Harz getränkte Glasfasermatten aufgebracht. Wieder wurde Zeit zum angelieren gelassen, darauf kam dann 5mm dickes und perforiertes Formenbauvlies, um die Negativform entsprechend fest und steif zu kriegen.
Die Perforation ist dabei wichtig, um dem Harz die Möglichkeit zu geben, das Vlies komplett von einer zur anderen Seite zu durchdringen und eine feste Verbindung zu einer weiteren Lage Glasfaserseide, die wiederum auf das Vlies aufgetragen wurde, herzustellen.
Danach wurde zur Vakuumisierung eine Vakuumvorrichtung gebaut (Bilder dazu folgen später noch bei den Beschreibungen des GFK Laminierens des Positivs). Hierzu wurde luftdichte Folie über die Negativform aufgebracht und mit Silikonwürsten zum Kasten hin luftdicht abgeschlossen. Mit einem Kompressor wurde dann ein permanentes Vakuum erzeugt bei einem Druck von 0,85 bar, also 150 Millibar Unterdruck.
Das Vakuum darf nicht mit zu hohem Unterdruck wirken,da ansonsten die Glasseidenstruktur sich evtl. in der Oberfläche der Form abzeichnen könnte...
Man sollte dann das Vakuum 2-3 Tage einwirken lassen, um dem Harz eine optimale Abbindung zu ermöglichen.
Dann wurde das Urmodell herausgeholt aus dem Formenkasten und die Negativform vom Kasten befreit, das Urmodell war hierbei ohne Gewaltanwendung leicht von der Form ablösbar, d.h. das Wachs als Trennmittel hat hier gute Dienste geleistet.
Da Willi vor dem Negativformenbau das Urmodell bereits super geschliffen und poliert hatte, war das Ergebnis auch bei der entsprechenden Negativform toll, eine sensationell glatte Oberfläche.
Nachdem auch die andere Hälfte der Form hergestellt war, konnte das Ergebnis auch anderen Kameraden auf unserem Modellflugplatz präsentiert werden...
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Bevor mit der eigentlichen Herstellung des Formteils durch schichtweises Einlegen der Glasfasermatten und dem nachfolgenden Durchtränken mit Harz begonnen werden kann, muss zunächst das sog. Gelcoat in die Negativform aufgetragen werden.
Das Gelcoat ist ein Hartlack, schützt den fertigen GFK Boom vor Druckschäden und versiegelt ihn gegen Feuchtigkeit.
Hier sieht man Jörg beim Aufbringen des Gelcoats in der Lackierkabine mit Spritzpistole.
Diesmal auch mit Atemschutz
Ein schönes Ergebnis...
Und nun warten die beiden Formhälften beim Aushärten des Gelcoats auf eifrige Laminierer
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bezüglich des Laminats hatten wir uns im ersten Versuch für den Testboom überlegt, es zunächst einmal mit 2 Lagen Glasfaserseide und Balsa als Stützstoff zu versuchen. Insgesamt besteht das fertig laminierte Teil dann am Ende also aus 4 Schichten:
Gelcoat als Deckschicht
Glasfaser
Balsa
Glasfaser
In der Solidworks Simulation habe ich das 3D Modell des Booms dann mal als eine solche Laminatschale mit entsprechenden Schichten konfiguriert und mir dann noch einmal die zu erwartenden Spannungsverläufe angeschaut.
Dabei wurden auftretende Biege- und Torsionsmomente, die vor allem durch Schub- (violette Pfeile) und Kreiselkräfte (braune Pfeile) des Heckrotors auf die Heckfinne beaufschlagt werden, berücksichtigt.
Nach der Analyse der kritischen Stellen mit den höchsten Spannungswerten, sollte natürlich an diesen Stellen besondere Sorgfalt beim Laminieren (z.B. auch zusätzlich verstärkende Kohlerovings bzw. extra Glasfaser einsetzen) an den Tag gelegt werden.
Um sowohl die Glasfaser-Stücke als auch Balsateile und passende Saugvlies- und Lochfolien-Stücke (für die Aufnahme des überflüssigen Harzes bei der Vakuum-Methode) sauber zuschneiden zu können, wurden zunächst Stoff-Schablonen "abgeformt" und ausgeschnitten.
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wir hatten einige Schwierigkeiten mit der Kegelradstufe bei unserem Heckrotor. Zu weicher Stahl, keine Spiralverzahnung und keine optimale Schmierung für diese Drehzahl.
Haben aber jetzt umgebaut auf palloidverzahnte KR und testen nach den Sommerurlauben weiter. Dann ist auch wieder genügend Motivation für das Schreiben der Bauberichte da
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... nachdem der Gelcoat und die Schablonen vorbereitet waren konnte es dann schließlich mit dem eigentlichen Laminieren losgehen.
Zunächst einmal galt es, Harz und Härter in ein vernünftiges Mischungsverhältnis zu bringen, um eine sichere und stressfreie Verarbeitungszeit des Laminier-Harzes zu erhalten (wie man sieht hat die Waage hat auch schon einiges hinter sich )
Danach wurden passende Glasfasermatten (eine für den Boom und eine für die Finne) ausgeschnitten und in der Negativform in Position gebracht und mit Harz getränkt...
... die Matten wurden dann mit einer Andruckrolle an die Negativform laminiert...
präzises "Pinseln" an den Ecken und Kanten ist für ein gutes Ergebnis wichtig...
an den Kanten wurden immer auch noch zusätzliche Glasfaserstreifen aufgebracht...
für die horizontale Aufnahme des Heckrotors in der Heckfinne haben wir neben Glasfaser auch Kohlefaser eingesetzt, um die Konstruktion speziell an dieser Stelle noch steifer hinzubekommen...
nach der ersten Lage Glasfaser ging es dann weiter mit dem Balsa Stützstoff...
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