Modifizierter und elektrifizierter Twister

Hallo,

heute stelle ich meinen Twister vor. Er ist nach Ted Fancher modifiziert, d.h. das Höhenleitwerk wurde nach hinten versetzt und das Höhenruder ein bißchen vergrößert. Außerdem hat er verstellbare Lead-Outs und ein verstellbares Seitenruder. Der Rumpf wurde höher gestaltet und in der Außenfläche wurde ein zugänglicher Behälter für das Aussengewicht installiert.
Damit sollte der Flieger für alle Eventualitäten gerüstet und nach allen Regeln der Kunst austrimmbar sein. (siehe auch Paul-Walker’s-Trimm)



1225 gr. ohne Flächenausgleichsgewicht
1260 gr. mit Flächenausgleichsgewicht

ROXXY C28-34-08; 380W; KV=1120; 67gr. an einer 4S Batterie
Propeller: 9,5 x 5
Leine: 18,3M
Rundenzeit: 5,1 sec

11100rpm am Timer eingestellt ->> 370W im Stand

Batterie: 4S mit 2600mAh (30C), 280gr.

Special-Feature: Funkschalter (prima zum Einfliegen)

Regler: Castle Creations

Regler-Protokoll:


Der Twister fliegt das F2B-B Programm und ist sehr wendig. Allerdings muß ich mich noch um die Motorkühlung kümmert, er wird zu warm!

Wie die Antriebskonfiguration zustande kam, schreibe ich extra.

Liebe Grüsse
Martin

Hallo Martin !

Glückwunsch zum Modell !

Wenn du den Motor Kühler haben willst würde mir bei dem kleinen Motor als erstes einfallen - Neuwickeln mit dickerem Einzeldraht -
Kannst ja mal bei Slowflyworld.de nachfragen, wenn du das nicht allein machen willst.
Die Luftführung ist auch evtl. noch so , dass du einen Wärmestau bekommst - Faustformel ist wohl immer Eintrittsfläche zu Austrittsfläche 1:3
Habs aber nie so streng getestet, ich achte nur darauf, dass di eAustrittsöffnungen größer sind als die Eintrittsöffnungen.. Wichtig finde ich, dass die Luft um den Motor gezwungen wird, also ein rel. enger Spalt zwischen Motor und haube, so 1-2mm. Das ist aber eine wilde Baustelle wo einem jeder etwas anderes erzählt..

Viele Grüße,
Sebastian

Propeller verkehrt montiert?

Propeller verkehrt montiert?

Hmm,
irgendwie sieht es so aus als ob der Prop verkehrt montiert ist

Gruß
Michael

Hallo,

für die Motorkühlung habe ich eine Lösung - hoffe ich. Mit der Leistung spiele ich noch herum, mal sehen was dabei heraus kommt.
Der Propeller ist ein Pusher, er dreht also anders rum.

Martin

Ein bißchen Theorie

Ein bißchen Theorie

Hallo,

den Flieger habe ich nicht ohne Hintergedanken gebaut. Ich zeige hier mal, wie man heute die Antriebstechnik so auslegen kann, dass ein möglichst kleiner und leichter Antrieb zum Einsatz kommt.

Die erste Frage ist also: Wie bestimme ich die erforderliche Motorleistung?
Mein Grundgedanke ist, dass die Maximalleistung nur im Stand abgerufen wird. Das wird fälschlicherweise auch als Standschub bezeichnet - richtig wäre Standschubleistung.
Sobald sich das Modell bewegt, wird bei derselben Drehzahl (bei gleichem Propeller) weniger Leistung benötigt. Wir brauchen also einen Motor, der den Standschub ohne Schaden zu nehmen erbringen kann. Zur Sicherheit schlagen wir also noch bis zu 10% drauf.

Wie groß soll denn nun der Standschub sein?
Der Standschub soll dem Modellgewicht entsprechen plus 0-10%. Das Plus an Schub sorgt nach den harten Manövern in den eckigen Flugfiguren dafür, dass das Modell schnell wieder auf seine normale Fluggeschwindigkeit beschleunigt.

Die nächste Frage betrifft die Batterie: Wie dimensioniere ich die Batterie für einen 6 minütigen Flug?
Je mehr Zellen die Batterie hat, desto größer ist auch die verfügbare Spannung. Da die Leistung das Produkt aus Spannung und Strom ist, können wir mit mehr Zellen den Stromfluss reduzieren. Je weniger Strom fließt, desto kühler bleibt die Batterie im Flug. Somit wird die Batterie weniger gestreßt und dankt es uns mit einer höheren Lebensdauer. Für mich sind 4 Zellen das Mindeste, das man verwenden sollte - also eine 4S-Batterie. Der Trend geht aber bereits zu 6S.

Wie groß soll aber die Kapazität der Batterie sein?
Als Faustformel hat sich folgendes bewährt:
Energie (Wh) = Modellgewicht (gr) / 100 * 2
Daraus läßt sich die Kapazität der Batterie bestimmen:
Kapazität (mAh) = Energie (Wh) / Nennspannung der Batterie (V) * 1000
Damit die Lebensdauer der Batterie nicht leidet, soll die Batterie aber maximal zu 80% entladen werden. Zur Sicherheit schlägt man also dann noch 25% drauf.
Dies läßt sich auch im Artikel von Peter Germann nachlesen: Ein elektrischer Antrieb für F2B und Dokument

Nochmals zurück zur Frage nach der Motorleistung:
Die über die Faustformel ermittelte Energie sagt uns auch, welche Leistung der Moto haben muß!
Nun ist der errechnete Wert von z.B. 25 Wh auf den ersten Blick nicht weiter verwertbar (für mich zumindestens).

Was bedeutet nun z.B. 25 Wh?
Erstens fliegen wir keine 60 Minuten am Stück.
Zweitens benötigen wir mehr Leistung für den Flug.

Beides ist richtig, aber wir müssen den Wert richtig interpretieren. Wir fliegen nur ca. 5 Minuten. D.h. die 25 Wh werden in diesen 5 Minuten fällig. Wenn wir das dann 12-mal machen, haben wir die Stunde voll.
Wir benötigen also einen Motor, die 25 Wh in 5 Minuten liefert: => 25 Wh / 5 min = 25 Wh / 1/12 h = 300W

Zur Motorauswahl können wir uns also an den 300 Watt orientieren. Achtung: dieser Wert bezieht sich nur auf den Durchschnitt (in 5 Minuten). Durch die Kunstflugmanöver wird zusätzliche Leistung benötigt, die der Motor erbringen muss ohne Schaden zu nehmen. Ich denke, bis zu 30% Reserve sind da zusätzlich fällig.
Um Peter zu zitieren, ist eine (kleine) Übermotorisierung leicht zu verkraften - wir regeln den Motor einfach ab. Eine Untermotorisierung wäre aber fatal.


Damit hat man erstmal die Rahmenbedingungen. Jetzt kommen noch Propellerdurchmesser und -steigung ins Spiel. Da es jetzt etwas unübersichtlich wird, bediene ich mich der verfügbaren Antriebsrechner, um eine Antriebskonfiguration zu finden.

Meine Konfiguration für den Twister fußt auch auf den Daten, die ich mit meinem eColonel (ja, den gibt's immer noch) gewonnen habe. Inzwischen kann ich mit dem Modell sogar das F2B-B Programm fliegen.
Da ich davon ausging, dass der Twister leichter als der Colonel wird, sollte auch ein Propellerdurchmesser von 9,5 inch ausreichen. Da ich aber mehr Standschub haben möchte, reduziere ich die Steigung von 6 auf 5 inch.
Bei Drehzahlen von 11.000 rpm muß der Motor dann ca. 300W liefern. Da die Leistungsspitzen immer nur kurzzeitig auftreten, gehe ich an die Grenzen, die mein Motörchen verkraften kann. Meine Antriebskonfiguration sieht dann so aus:

ROXXY C28-34-08; 380W; KV=1120; 67gr. an einer 4S Batterie


Nach den ersten Flügen ziehe ich folgendes Resümee:
Ich betreibe den Motor am Limit - also für unbedarftes Nachahmen nicht unbedingt empfehlenswert. Aber ein Motor, der 360 Watt Dauerleistung liefern kann, wäre satt dimensioniert. So ein Motörchen dürfte um die 100 gr. wiegen und für den Twister völlig ausreichend sein.
Die Batterie ist aber wirklich überdimensioniert, eine kleinere wäre besser.
Was mein Twister weiterhin so macht - ich werde berichten.


Liebe Grüsse
Martin

Hallo Martin !

Ich staune wirklich, dass der mit so wenig Leistung auskommt.
Von der Power ist der nur ein bisschen kräftiger als mein 6s "Trifle" Antrieb.
Ich bin mir relativ sicher, dass du die Eingangsleistung am Motor angibst. Du bist lt. specs mit dem Motor schon bei den Horizontalen runden am Maximum. Die Power-Phasen sind drüber. In dem Bereich hast du dann bei so einem Allerweltsmotor pi x Daumen um die 70% Wirkungsgrad. Ich hab auch noch mal nachgerechnet - mit der 9,5x5 brauchst du für 11k so um die 270 Watt an der Welle (im Stand) (+-10W)
Wenn ich dir was empfehlen kann - Kontronik Evo Dancer (92g). Das ist meineserachtens DER 4s Motor für Kunstflug in der Leistungsklasse.
Hat 850 Umdrehungen pro Volt und kann als Dauerlast deine Dauerlast(20A) und Peak ist auch in etwa was du brauchst (25A). Die Effizienz ist besser, Ein mal elektrisch, weil der nicht über dem Limit betrieben wird. Die Effizienz am Prop ist auch ein ganz bisschen besser, da der Motor 16 Pole hat und für seine Belastbarkeit recht langsam dreht. Da bist du dann evtl. sogar mit einer 10x6 dabei, deine 9,5x5 ist aber eigentlich auch OK, müsste ich noch mal zuendetüdeln(dann gibts aber keine Pluspunkte für Prop-Aerodynamik ). Da hast du aber rein Elektrisch mindestens 20W (eher 40W) weniger Verlustleistung (5-10%) da kannst du dann mit dem Akku evtl ne Nummer leichter.
Ich denke mir, da kommt dann bei den Peaklasten auch mehr Drehzahlstabilität, Das brauchst du um den Schwung im Modell zu halten. Das ist ja der Punkt, wo Elektro gegenüber V richtig Punkte machen kann. - Drehmoment
Zum Akku - der Kann/Muss warm sein. So 40°C, schau mal auf die Seite vom Gerd Giese.
Hat die Bewandnis: Wenn der (Motor)Strom steigt, bricht die (Akku)Spannung ein.
Wenn der Akku zu kalt ist, kann der nicht so gut die Spannung unter Last halten. Hab ich auch immer gedacht, ist nicht so schlimm, aber bei dem E-Combatflieger hab ich satte 0,3 Sek Pro Runde Unterschied zwischen 10° und 28°C Außentemperatur.
Akkus vorwärmen ist also nicht nur was für Speedflieger. Das könnte auch der Grund für Franks Beobachtung sein, dass die E-Kunstflieger bei kaltem Wetter nicht so richtig gehen - Ich hab noch nie einen Fessel-Kunstflieger gesehen, der vor dem Wettkampf die Akkus temperiert. Da kann der Akku dann einfach nicht den Leistungspeak liefern, den das Modell braucht.
Die 6s mache ich z.B auch gar nicht so sehr wg. Temperatur, sondern weil die Regler kleiner ausfallen können und der absolute Strompeak sich verkleinert. Man kann also ohne Leistungseinbuße Akkus mit geringerer C-Rate verwenden, die sind bei gleicher Kapazität leichter.
Von dem, was ich bisher rausgefunden habe ist es von Vorteil, den Drehzahleinbruch in Ecken so klein als möglich zu halten.
Das ist bei F2B-B evtl. nicht ganz so Tragisch, da dort bis auf den Wingover nur runde Figuren geflogen werden, bei F2B oder so wie Ich fliege (freestyle schnell und eckig) wichtiger.

Viele Grüße,
Sebastian

P.S. ich finde die Herleitung der Motorleistung etwas gewagt(Grundlage ist ja die Schätzung der Akkugröße), aber scheint ja für "Standardmodelle" an üblichen Leinen und Leinenlängen zu passen.

Ach so - eine weitere Faustformel bzgl. max Propgröße:
so in etwa bei "Vollstrom" und Last runter zu ca. 62,5% der Leerlaufdrehzahl ist es so, dass größere Propeller keinen Sinn mehr ergeben, owohl der Motor das noch könnte, da da die Verluste größer werden, als das, was man durch den dickeren Prop abruft.. für 16V Gerechnet bist du da mit deinem 9,5x5 Prop und 11000 touren fast genau drauf (eher schon langsamer)... also m.e. sind die 70% eta da schon eher optimistisch angenommen (Nimm einen etwas größeren Motor mit langsamerer Leerlaufdrehzahl will ich damit sagen.. )

Grüße !

Energie

Energie

Hi Sebastian,

Energie hat kein Gedächtnis! Ihr ist es egal, woher sie kommt und wohin sie geht.
Die Energie, die wir aus der Batterie ziehen, wird im Motor umgesetzt. Also kann ich hier ein Gleichheitszeichen setzen - die Verluste im Regler und Motor vernachlässigen wir mal. Es geht in erster Linie um eine Abschätzung.
Zur Kontrolle habe ich deshalb auch des Regler-Protokoll mit veröffentlicht. Da sieht man auch die 11.000 rpm.

Aber klar, wenn mir bei meinen Überlegungen ein Fehler unterlaufen ist, dann raus damit. Dann lernen wir alle!

Ich bringe den Twister mit nach Hammersbach. Den Propeller habe ich nun radikal auf 9,33’ gekürzt. ;-)


Erklärst du mir die Faustformel für den Propellerdurchmesser nochmal? Ich hab’s nicht verstanden, sorry.
Ich bin deiner Meinung, dass der Motor nicht optimal für den Twister ist. Ich will aber mal das krasse Gegenteil zur Übermotorisierung zeigt. Etwas Überlegen und spart man 50 gr. und 50 €.

Martin

Hallo Martin !

Also die Prop-Faustformel ist rel. Einfach.
Du rechnest deine Akkuspannung mal die Umdrehungen pro Volt.
Das sind dann die 100% , davon dann 62,5% ist die Unterkante, wie weit du den Motor mit dem Prop runterwürgen kannst. Die meisten Kaufmotoren fackeln ja vorher schon ab, aber selbstgewickelte können da stellenweise noch richtig drunter.

Beispiel 4s sind voll 16,8 V - Rechnen wir mal mit 16V und 1120 u/V = 17920 u/min Leerlaufdrehzahl
davon 62,5%
17920*0,625 = 11200 U Min
Ist also dein Motor mit Vollen, fitten Akkus und 11000 schon sehr an der Unterkante der Drehzahl.


Ansonsten :

Energie hat kein Gedächtnis! Ihr ist es egal, woher sie kommt und wohin sie geht.
Die Energie, die wir aus der Batterie ziehen, wird im Motor umgesetzt. Also kann ich hier ein Gleichheitszeichen setzen - die Verluste im Regler und Motor vernachlässigen wir mal.

Zum Vergrößern anklicken....

Genau um das gehts bei E-Antrieben oft - Verluste minimieren. Wir haben ja oben gesehen, dass dein Motor schon arg abgewürgt wird. Die 70% Wirkungsgrad sind da eher schon Optimistisch, kann sogar drunter sein. Wenn ein anderer motor den Prop dreht, und dabei im bereich des Optimalen Arbeitspunktes liegt, bist du bei einem Qualitativ guten Motor schon bei 80% Wirkungsgrad. (stellenweise sogar noch besser)
Du verwandelst also 10% der im Akku gespeicherten Energie nicht in Propellerdrehung, sondern Verlustwärme, die dann auch noch den Motor heiß macht. Wenn die Magneten dauerhaft zu heiß betrieben werden sinkt ihre Kraft und der Motor bekommt peu a peu eine höhere Leerlaufdrehzahl bei weniger Drehmoment. wass dan dazu führt , dass der noch mehr abgewürgt wird und noch wärmer wird. Dein 67g Motor muss bei 370W und 70% ca. 111W Wärme wegkühlen (mech. Verluste mal weggelassen), das ist schon ein ordentlicher Lötkolben. Bei 80% Eta nur noch 74W , das sind 36W Differenz, rund ein Drittel. die 36 W kannst du nun als Antriebsleistung verwenden oder die Leistung gleich lassen und deinen Akku 3Wh kleiner auswählen (36*(1/12), um mal deine Formel zu nutzen)
Schau mal, was ich gefunden habe :

Ist ein Evo Dancer - Wenn du willst und der Passt, kann ich dir den gern zum Testen schicken. Prop wäre dann die 9,5x5 oder 10x6.

Viele Grüße,
Sebastian

Danke Sebastian,

jetzt hab ich es verstanden.
Das ist genau der Weg, den ich auch gehen will. Es ist gut dazu auch noch eine andere Betrachtungsweise zu haben.

Wir sehen uns ja. Dann können wir uns die Köpfe heiß diskutieren.
Super - wieder etwas gelernt!

Martin

Hallo Martin !

Ich hab mir übrigens das Log noch mal angeschaut -
Du hast zwischen liegender und stehender 8 eine Runde zu wenig
Ansonsten ist der Strom bei stehender und überkopfacht höher als beim Start..
(power auch) das passt zu meiner Beobachtung - Bei engen wenden muss der Motor gegen die Masseträgheit des Modells ankämpfen, ausserdem sind durch die sinkende Spannung und höheren Strom die Verluste auch höher.

mit C3536-06

mit C3536-06

Hallo,

ich habe nun meinen Twister umgebaut. Der ROXXY C28-34-08 kam raus und wurde durch den C3536-06 aus meinem Colonel ersetzt, der somit in den Ruhestand geht.
Der Flieger wiegt nun 1310 gr. (mit zusätzlichen 5 gr. in der Flügelspitze).

Dafür habe ich dann auch einen etwas größeren Propeller 10 X 5 montiert. Damit liegen die Rundenzeiten bei 5,0 sec und der Flieger geht mit genügend Power durch die Figuren. Hier werde ich die Drehzahl noch reduzieren, wenn ich den Flieger richtig ausgetrimmt habe.

Da es bei meinem Testflug sehr windig war, bin ich sehr vorsichtig geflogen (keine Überkopfachten) und habe daher noch kein schönes Reglerprotokoll.
Im Stand zieht der Motor mit dem 10x5 und 11100 rpm etwas mehr als 480 W , beim Start 460W.
Im Flug waren es durchschnittlich 350 W.

Der Motor war gut temperiert, aber der Regler kriegt zu wenig Kühlung.

Wenn ich ein aussagekräftiges Reglerprotokoll habe, zeige ich es euch.


Martin

Hi,

ich zeige jetzt mal das Reglerprotokoll von einem Trainingsflug:


Leider habe ich mit dem nachfolgenden Flug dem Twister gecrasht - ich mache wohl dieselben Fehler immer wieder.

Interessant dabei ist aber, dass mein Motorträger das überlebt hat wie auch der Motor. Der Montageblock zwischen Motor und Motorträger hat die Aufprallenergie absorbiert. Die Blöcke, auf denen der Elektromotor saß, sind aus Balsa. Das ist zwar für einen Verbrenner nicht stabil genug, reicht aber für einen Brushless aus, da es hier keine Vibrationen gibt.

Vibrationen am Brushless Motor

Vibrationen am Brushless Motor

Hallo Martin.

Das halte ich für ein Gerücht, daß es am Brushlessantrieb keine Vibrationen gibt. An meinem Diablo hat sich der AXI 2826/12 mit Propeller APC 11 x 5,5 aus der Befestigung in einer GFK-Motorhaube herausgeschüttelt! Bei einer ganz bestimmten Drehzahl gab es eine Resonanz die so heftig war, daß die Schrauben sich durch 1 bis 1,5 mm dickes GfK durchgearbeitet haben! Diese Resonanzen traten immer (!!) beim Hochfahren der Drehzahl beim Start auf.

Ich habe die Befestigung dann auf 4 Stehbolzen aus M3 Gewindestangen geändert, die fest im Kopfspant verschraubt und verklebt sind. Seit dem ist Ruhe mit Schütteln bei Resonanz.

Ich wollte damit nur sagen, es ist zwar schön, daß die Balsaklötze dir deinen Motor erhalten haben, aber mir wäre so eine Befestigung zu riskant! Ein stabiler Spant aus 4 oder 5 mm Sperrholz (mind. 5-fach!) oder wenigstens Klötze aus Kiefernholz sollten es schon sein.
So tief wie sich das Lagerschild in das Balsa eingedrückt hat, hätte sich die Befestigung des Motors sicherlich irgendwann gelöst. Und das passiert ausgerechnet dann, wenn man es am wenigsten brauchen kann.
Also bitte den Motor "stabil" befestigen.

Gruß
Willi

Hi Willy,

mein Motorspant ist stabil ausgeführt, sonst hätte er den Aufprall nicht überlebt. Zwischen dem Motorspant und dem Lagerschild (so wie du das nennst) liegt der Balsablock. Die Schrauben waren fest angezogen und mit Stopmuttern gesichert. Die Schrauben sind aber nicht so fest angezogen, dass sich das Lagerschild in den Block einpresst. Der Motor darf sich halt nicht mehr bewegen und das überprüfe ich ständig, da ich dafür auch kein Experte bin. Da es aber weder beim Hochlaufen des Motors noch bei der Solldrehzahl Vibrationen gibt oder gab, war Alles im grünen Bereich.
Ich bin sowieso erstaunt wie sanft meine Antriebe laufen.

Aber du hast Recht, dazu gibt es keine Langzeitaussagen. Die Lebenszeiten meiner Flieger sind da doch kürzer. ;-)


Martin

Hallo Martin !

Schade mit dem Absturz - ist er denn Reparabel ?

Viele Grüße,
Sebastian

reparabel

reparabel

Hi Sebastian,

er wird repariert - aber nicht jetzt.
Dafür wird der Colonel wieder zum Leben erweckt ;-)

Martin