Schwingungsprobleme mit Rümpfen

[Gast]

Hi!

Hattet Ihr schon mal Probleme mit Schwingungen oder Resonanz an einem Rumpfmodell? An welchem Rumpf mit welcher Mechanik?
Was war Ursache und Folge?

Würde mich mal interessieren, da ein Freund hiermit große Probleme hat!

Gruß,
Jan

[Lars]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hallo Jan,

wir haben letztes Jahr einen BigAirwolf von Vario mit Benzinmechanik gebaut. Bei dem ersten Probeflug schien alles glatt zu laufen: Motor angesprungen, Rotor sauber hochgedreht, eingeschwebt, hervorragend, alle waren glücklich.

Mittags zum Kunden gefahren, Modell abgestellt, eingeschaltet, halt das übliche Startprozedere...

kurz geschwebt, dann wieder gelandet, Gaskurve nachprogrammiert, da der ZG nun deutlich an Leistung gewonnen hatte, wieder geschwebt...., dann die Beinahekatastrophe: das Gerät hat sich innerhalb kürzester Zeit derart aufgeschwungen, dass es nur der Superreaktion des Piloten zu verdanken war, dass der Heli heute noch lebt...
Als Ursache dafür haben wir mehrere Faktoren gefunden:

1. die Mechanik war nicht ausreichend abgestützt. So kam der Rumpf bei einer bestimmten Drehzahl in eine Eigenresonanz und schüttelte sich erbärmlich auf.
2. Die Rotorwelle hatte ein leichtes Spiel, was das Ganze natürlich noch unterstützt hat

konsequenter Weise wurde die Mechanik mehrfach mit dem Rumpf verstrebt, um einen besseren Halt zu haben. Ich denke, dass das in den meißten Fällen die Ursache für Schwingungen in Rumpfmodellen sein kann, die nicht ausreichende Steifigkeit der Rümpfe. SSM und MZ tun hier sicherlich sehr viel mehr, aber natürlich auch auf Kosten von Gewicht. Ein anderer Faktor ist sicherlich eine entweder nicht gut gelagerte oder unrund laufende Heckwelle. Was der Heckrotor dann so alles anrichten kann...
zu guter Letzt ist natürlich auch ein noch nicht richtig rund laufender Motor für einige Schwingungen verantwortlich. Gerade ein zu fett eingestellter Motor kann übelste Schwingungen verursachen. Ich gehe mal davon aus, dass die Mechanik selbst bei Deinem Freund richtig aufgebaut ist, will heißen alle Schrauben gesichert, kein Spiel irgendwo, richtig eingestellter Rotorkopf etc etc...

Ansonsten fällt mir jetzt auch nichts mehr ein. Ich bin mir aber sicher, dass es kein Einzelfall ist und DU noch weitere Tipps hier bekommen wirst.

Viele Grüße,

Lars

PS: wenn möglich kannst Du ja mal ein Foto vom Innenleben des Helis posten, vielleicht lässt sich da schon was erkennen...

[Gast]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Vorab: Bei allen unten genannten Schwingungsproblemchen handelte es sich um "verbliebene" Vibrationserscheinungen die trotz gewissenhafter Auswuchtung von Rotor, Wellen, usw. noch zu erkennen waren.

BO105 (VARIO, SkyFox):
Aufschwingen der Mechanik bei zyklischen Steuerbefehlen (hauptsächlich Roll). Heli dann unsteuerbar, kurz vor Selbstzerstörung: Resonanzeffekt!
Ursache: Mechanik oben nicht mit Alu-Winkel sondern über Schwinggummis mit Rumpf verstrebt. Böser Trugschluß meinerseits. Dachte eine dämpfende Verbindung bringt leiseren Heli ... wollte Vibrations/Schallbrücke vermeiden.
Abhilfe: Mechanik mit 2 stabilen Metallstreben in der Nähe der Domplatte mit dem Rumpf fest verstrebt. Zusätzlich die Kunststoffdomplatte gegen Metallversion getauscht.

ebenfalls BO105:
Schwingungen am Heckausleger, Rissbildung (Risse im Lack) am ßbergang Rumpf-Heck.
Ursache: genaue Ursache unbekannt, jedoch vermute ich das sich Schwingungen bedingt durch die Rumpfgeometrie genau im ßbergangsbereich konzentriert haben. Zudem ist hier eine "Stufe" in der Rumpfgeometrie.
Abhilfe: ßbergangsbereich mit "Bauschaum" ausgeschäumt. Rumpf im hinteren Teil zusätzlich mit Kohlerovings versteift (unregelmäßiges "Gitter" auflaminiert)

Ecureuil (Robbe, HEIM):
Starke Schwingungen des Höhenleitwerks bei niedrigen Rotordrehzahlen.
Ursache: ähnlich BO105 ...
Abhilfe: ebenfalls Bauschaum

JetRanger (Eigenbau, Eigenbau)
Vibrationen in Cockpitbereich, im Flug sogar Scheiben verloren.
Ursache: Vordere Rumpfbereich zu instabil (hauptsächlich Türholme der zu öffnenden Türen).
Abhilfe: Türholme mit 3 Lagen Kohlerovings verstärkt.

generelle Vibrationsprobleme mit großen Leitwerken:
Ursache: nur serienmäßiges, lapriges Balsaholz verbaut.
Abhilfe: GFK-Leitwerke, bzw. Balsa mit GFK-Gewebe verstärkt. Befestigungsbereich d. Seitenleitwerke innen ausgeschäumt (versteift)

generelle Vibrationen der Kufen bei Befestigung "von unten":
Ursache: Kufenbügel liegt nicht flächig am Rumpf an, nur 2 beiden Schrauben sorgen für Verbindung -] zusätzliche Vibrationsquelle
Abhilfe: Kufenbügel zusätzlich mit Silikon am Rumpf verklebt, quasi "unterlegt".

generelle Vibrationen am gesamten Rumpf:
Ursache: relativ dünnwandiges GFK neigt durch Motor/Rotorvibrationen zum "Mitschwingen".
Abhilfe: Rumpf innen mit Styrotapete (ca. 5mm stark) verkleidet. War zusätzlich auch eine schalldämmende Maßnahme.

[awhelisi]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Es ist ratsam, die Mechanik knüppelfest mit dem Rumpf zu verbinden. Wie Peter schon sagte, sind Dämpungsgummis an irgend einer Befestigungsstelle absolut ungeeignet. Auch wie es bei vielen Rumpfmodellen der FAll ist, daß das Heckrohr mit in den Rumpf geschoben wird, ist eine starre Verbindung mit dem Heckausleger und der Zelle herzustellen.

Fall:
Hughes 500 E, im flug vibrierte das Leitwerk so stark, das es durchbrach (GFK). Fälschlicherweise hatte ich den Heckrotor mit Silikonmatten eingeklemmt. Jetzt fest Verschraubt.

Auspuffanlage bei verwendung von Krümmer und Reso:
Diese wird meistens einfach mit Teflonschlauch verbunden und dann mittels Silikonschlauch durch den Rumpf gesteckt.
Vorteilhaft ist es, daß Resorohr zusätzlich an der Mechanik zu befestigen.

[dirk]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hallo Jan,
habe ebenfalls Schwingungsprobleme mit folgenden Modellen:

1. Vario BK-117 mit Skyfox-Mechanik.
Das Teil fängt an sich zu schütteln, sobald es abhebt.
Bisherige Versuche, um die Vibrationen abzustellen:
- Seitenflosse mit Matten verstärkt
- Mechanik seitlich am Rumpf verstrebt
- Mechanik nach hinten am Rumpf verstrebt
- gedämpfte Heckrotornabe eingebaut
- längere HR-Welle eingebaut (Eigenresonanz)
- ßbergang Rumpf/Heckrohr mit Bauschaum ausgeschäumt

Alle Bemühungen waren für die Katz. Vielleicht ist die Geschichte mit den großen Balsa-Leitwerken, die Peter angesprochen hat, die Ursache? Aber was machen, bei einem fertig lackierten Heli, wirklich die Leitwerke abreissen?

2. Vario Airwolf mit Vario-Hängemechanik.
Der Heli ist bisher noch nie richtig geflogen, weil er sich auf dem Boden beim Hochfahren der Drehzahl so stark schüttelt, daß u. a. schon die Leitwerke abgefallen sind. Außerdem hat sich die Mechanik so stark geneigt, daß der Lüfter seitlichen Kontakt mit dem Kühltunnel bekam und diesen komplett aufgeschlitzt hat. Bin jetzt gerade dabei, den kompl. Kühltunnel mit Matten zu verstärken.

3. Graupner Jet-Ranger mit UNI-Mechanik.
Habe mit dem Modell erst einen Flug (-Versuch) gemacht. er Heli schüttelt sich in der Luft wie ein nasser Hund.

Scheinbar ist es mit Rumpfmodellen so, daß man, wenn man das Teil nach PLAN baut, nicht ohne Vibrationen fliegen kann...


dirk

[Gast]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hi !!!

Ich habe die erste Bekanntschaft mit Resonanzschwingungen an enem Star Ranger mit Hängemechanik, ausgestattet mit einer Heckrotorantriebswelle aus 6mm Edelsathlrohr 4fach gelagert.
Hauptrotorkopf mit Alumittelteil und verstärkten GFK Blatthaltern von VARIO.
Nun das Modell hatte im Schwebeflug ständig starke Schwingugen die sich bei erhöhen der Rotordrehzahl verstärkten. Diese Vibrationen wurden auf den hinteren Spant übertragen. Es gab plötzlich einen Schlag die Vibrationen waren weg und der hintere Spant auch. Glücklicherweise rutschte die Klauenkupplung der Heckrotorwelle nicht raus und ich konnte den Heli sicher Landen.
Ich vermutete das der Fehler vom Spant erzeugt wurde. Ich baute einen stabilen Sperrholzspant ein, an dem Aluwinkel zur Mechanikbefestigung montiert wurden. Siehe da die Vibrationen waren im Schwebeflug nicht mehr zu erkennen.
Nach ein Paar Flugstunden, bei hohen negativ/positiv Pitchwinkeln traten immer wieder Resonanzschwingungen auf die das Modell nicht in einen unsicheren Flugzustand versetzten, aber denoch das Material stark Belasteten.
Beim Zerlegen des Hauprotorkopfes um die Lager neu zu Fetten fand ich an einem Ende der Blattlagerwelle einen Herstellungsfehler. Das Ende der Welle war schief abgedreht, so das bei der Montage das äußere Drucklager bei bestimmten Pitchwinkeln Schwergängig wurde, und somit durch Spurlaufveränderung eine dynamische Unwucht erzeugte.

Dieser Vorfall hat mich sehr geärgert und auch wieder mal gezeigt, das man neu Teile vor dem Einbau nochmal überprüft. Der Kopf wurde mit montierten Blatthaltern ausgeliefert.


Hals und Beinbruch

J. Kohns

[awhelisi]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hallo Dirk

nun lass mal den Kopf nicht hängen .

Bei der Bk kann ich dir nicht weiter helfen aber was den Airwolf betrift, glaube ich schon. Das Urmodell Bell 222 schüttelt sich beim hochfahren wie ein nasser Hund. Meine ehemalige ist dabei sogar schon umgekippt. War aber mein Fehler, weil ich auf Teufelkommraus über den Punkt hinweg wollte.
Was lernen wir daraus: ?(

1. Die Mechanik vorne sowie hinten Großflächig !STARR und FEST! mit dem Spantengerüßt verschrauben. Bloß keine Dämpungsgummis einbauen. Hast Du den Vario Kühlschacht da drinne, vorne und hinten mit einem Sperrholzspant gegen den Rumpf verstärken.

Mehr nachher...muß wech..

[awhelisi]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Teil 2

Was ich meinte, die Befestigungssellen mittels Spanten ( wie früher beim nicht tragenden Kühlschacht ) gegen die Rumpfwände Harzen.

2.
Bevor Du die Bell - Airwolf hochfährst, sind die Rotorblätter auszurichten. Zumindest so gut es geht. Ebenso darfst Du sie nicht zu fest anziehen. Sie müssen sich von selbst lockerflockig ausrichten.

Etwas wackelt die Bell immer beim hochfahren. Liegt halt am Dreirad . Ist sie auf Drehzahl, sollte sie ruhig laufen.

3. Jet Ranger
Von den ganzen Ranger ( Heim Mechanik, Mikado, Vario, Uni40 und UNI 60 ) die ich bis jetzt alle so gebaut, geflogen und hingeschmissen habe, habe ich noch nicht ein mal ein Problem mit Vibrationen gehabt. Da wird wohl was an der Mechanik nicht stimmen.

[Gast]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hei Dirk,
ich mach heute abend mal Fotos von der BO und BK.
(Bin ich noch jemanden anderen schuldig)

Habe aber noch eine kurze Frage an Dich:
Du schreibst "BK117 .... schüttelt sich nach dem abheben..."
Wie ist das zu verstehen?

Zum Airwolf:
Wenn sich die Mechanik zu stark verwinden lässt, daß der Lüfter am Schacht streift, stimmt mit der Mechanikbefestigung irgendwas nicht.
Die Hängemechanik (HEIM oder VARIO-Nachbau) ist zwar relativ "instabil" aber darf NIEMALS so so weich gelagert sein das sie irgendwo anstößt/streift.
Ich glaube hier liegt das Problem nicht an der Mechanik selbst, sondern eher an der Aufhängung derer.
Die 4 Bolzen und zugehörige Spanten/Auflagen müssen absolut fest und verwindungsfrei zum Rumpf ausgeführt werden.
(Sagt Dir ein alter HEIM-Hängemechanik-Spezialist )
Siehe auch Arnes Beiträge, kann dem 100% zustimmen.

Wie gesagt ... Bilder mach ich heute Abend und morgen sind sie dann online. Kannst dann sehen wie ich die VARIO-Mechanik verwindungssteifer gemacht habe.

[dirk]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hallo zusammen,

Arne + Peter:
Beim Airwolf war das Problem sicherlich die Instabilität des tragenden Kühlschachtes. Ich habe den Schacht jetzt nochmals komplett von beiden Seiten mit Matten belegt.
Die Mechanik an sich ist rel. stabil. Allerdings finde ich die 4 serienmäßigen Befestigungspunkte der Mechanik (die 4 Bolzen) nicht geeignet. Besser wäre hier meiner Meinung nach eine Art Rahmen in gleicher Höhe wie die Bolzen, der dann durchgängig (rund herum) auf dem Schacht aufliegt.
Arne-
das mit deinen Spanten habe ich immer noch nicht so recht verstanden (Spantenform, Befestigungspunkte, Ort des Einbaus)?

Peter-
Mit "BK117 .... schüttelt sich nach dem abheben..."
meine ich, daß der Heli, solange er auf dem Boden steht, relativ ruhig läuft (auch bei hoher Drehzahl). Sobald er abhebt, fangen die Vibrationen an, und zwar so stark, daß ich Angst haben muß, er zerlegt sich in der Luft.

Auf die Bilder Deiner BK bin ich gespannt.

Gruß
Dirk

[Gast]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hier die versprochenen Fotos.

[a href=\"http://steingmbh.com/KL/Details/BK-Heck.jpg\"]http://steingmbh.com/KL/Details/BK-Heck.jpg[/a]
Nachträgliche ßnderung des BK-117 Leitwerkes.
Höhenleitwerk aus einem alten 60er Rotorblatt, "Flossen" aus 3mm Balsa mit 160er Matte beidseitig beplankt. Die Flossen wurden beim beplanken zwischen zwei mit Trennmittel versehen Kunftstoffplatten "gepreßt", dadurch ergab sich eine fast spiegelglatte Oberfläche. Das Rotorblatt ist ja eh glatt, also kann nun direkt nachlackiert werden. Deutliche Gewichtsersparnis!

[a href=\"http://steingmbh.com/KL/Details/BK-Spant1.jpg\"]http://steingmbh.com/KL/Details/BK-Spant1.jpg[/a]
BK-117. Ansicht der Mechanik-Spanten hinten. Gut erkennen kann man die Kohlerovings zur Verstärkung des hinteren Rumpfbereiches. Zusätzlich wird später der ßbergang zum Heck ausgeschäumt, aber erst zum Schluß wenn der Dämpfer eingepasst ist.

[a href=\"http://steingmbh.com/KL/Details/BK-Winkel.jpg\"]http://steingmbh.com/KL/Details/BK-Winkel.jpg[/a]
BK-117. Ansicht der vorderen Mechanikwinkel und Spanten. Noch ist der große HEIM-Kühlkopf drauf. Erstens wegen der größeren Kühlfläche, zweitens um bei Schwingungsproblemen die Mechanik noch wie "Original-HEIM" abstützen zu können. Die Vario Mechanik wurde hier von mir gekürzt, verspreche mir davon mehr Stabilität. Flugversuche stehen noch aus ... akuter Zeitmangel.

[a href=\"http://steingmbh.com/KL/Details/BO.jpg\"]http://steingmbh.com/KL/Details/BO.jpg[/a]
[a href=\"http://steingmbh.com/KL/Details/BO-Detail.jpg\"]http://steingmbh.com/KL/Details/BO-Detail.jpg[/a]
Ansicht der Mechanikabstützung bei der BO-105. Hier habe ich versuchsweise die Abstützung mit Kugelgelenken ( mit 3mm Gewindestange) ausgeführt. Verspreche mir davon bessere Schwingungsdämpfung zwischen hochfrequenten Motorvibrationen und Rumpf bei ausreichender Stabilisierung. Flugversuche stehen ebenfalls noch aus ... wie was das mit Zeitmagel? Gibts Schwingungsprobleme: Kugelgelenke raus und Aluwinkel rein -] siehe BK-117.

[a href=\"http://steingmbh.com/KL/Details/Schaum.jpg\"]http://steingmbh.com/KL/Details/Schaum.jpg[/a]
Nochmal BO-105. Hier der ausgeschäumte Rumpf-Heckübergang. Sieht man genau hin kann man erkennen, daß der Rumpf mit einem zusätzlichen Spant (liegend unter Ausschnitt) verstärkt wurde. Sonst bringt die ganze "Abstützerei" nix.

[a href=\"http://steingmbh.com/KL/Details/Styro.jpg\"]http://steingmbh.com/KL/Details/Styro.jpg[/a]
Detailansicht Styro-Beplankung der BO-105.
Aufbau: Rumpf , 5mm Styrotapete, Trittschalldämmung. Die T-Dämmung habe einfach mal eingeklebt, waren Reste vom Hausbau und warum wegwerfen wenn mans anderweitig gebrauchen kann. -] etwas andere Form der Müllentsorgung

Viel Spaß beim Ankucken, Kritik oder Anregungen zum "anders-besser-machen" sind ausdrücklich erwünscht!

[awhelisi]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hallo Dirk, ich denke das Bild von Peter

[a href=\"http://steingmbh.com/KL/Details/BK-Spant1.jpg\"]http://steingmbh.com/KL/Details/BK-Spant1.jpg[/a]

erklärt das. Manchmal ist es doch besser ein Bild zu haben als es schriftlich zu erklären :rolleyes:

[awhelisi]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Ach noch was zu Airwolf...
beim hochfahren der Drehzahl die Empfindlichkeit des Gyro auf min stellen. So kann der Gyro das wackeln des Heck nicht noch verstärken.

[dirk]

Schwingungsprobleme mit Rümpfen

Hallo,

Peter, vielen Dank für die Bilder, jetzt habich wenigstens die Sache mit den Spanten verstanden.
Leider bekomme ich solche Spanten in den Airwolf nicht rein. Ich habe nur 2 Möglichkeiten, in den Rumpf was einzubauen; entweder durch die Scheibenöffnungen voren, oder durch die Heckklappe hinten. Beide ßffnungen sind zu klein, um einen Spant, der ringsum am Rumpf anliegt, einzubauen. Ich müßte also einen 3-teiligen Spant entwerfen.
Irgend wie kann ich mich mit meinem Airwolf, was die Zugänglichkeit zum Rumpfinneren angeht, nicht so recht anfreunden. Vielleicht sollte ich einen Gynäkologen um Unterstützung bitten (habe gehört, daß letztens ein solcher eine ganze Wohnung durch den Briefkastenschlitz in der Wohnungstür tapeziert hat).

Ich hab den Airwolf jetzt erst mal im Bereich den Tunnels mit 2 Lagen GFK-Matten verstärkt, hoffe es hilft. Bevor ich das Teil flugfertig machen kann, muß ich erst noch mit meiner BK einen Testflug absolvieren um zu sehen, ob die letzten Veränderungen die Vibrationen abstellen.

Gruß
Dirk