4m Floater Eigenbau "Quiet Confidence" - als großer Bruder zum 2m RES "Calisto"

C-J-S

User
Ich hatte dieses Jahr viele schöne Flüge mit dem Calisto - und der Bau war auch toll - und schon kam das Verlangen, das Bauprinzip auf was "Größeres" anzuwenden.
Nach vielen, vielen Überlegungen habe ich dann den folgenden Entwurf gezeichnet (auch im PDF anbei, damit man was lesen kann):

QuietConfidence_DreiSeitenAnsicht_001.png

Die Idee dahinter:
  • ein "Floater" soll es sein, der bei Windstille bzw. wenig Wind schön langsam fliegt und ggf. auch mal aus der Hand, ohne Motor, Thermikanschluss findet
  • statt Gewicht in der Nase darf ein kleiner Hilfsmotor mitfliegen
  • Bauweise wie beim Calisto mit 15° schräg gestellten Rippen im Zick-Zack und 1+3+2mm dicker Balsaholm mit 0,5mm Kohlestab oben und unten
  • Geometrie wie beim Calisto: elliptische Flächen (Grundriß) und "U" statt "V"
  • Kreuzleitwerk, wobei das Höhenleitwerk bei rd. 1/3 des Seitenleitwerks liegen soll
  • soll transportfreundlich sein (mit dem Moped mit auf den Flugplatz oder in der Rucksackkiste mit auf den Berg)
Nach den ersten Skizzen war dann schnell klar:
Wenn man die 3m Spannweite deutlich überschreiten will, dann besser die Fläche 4-teilig machen, damit der längste Teil nicht größer als 1m ist.
Wenn schon 4-teilig, dann gleich 4x 1m => also 4m Spannweite
Peinlich viel V wollte ich nicht verwenden, darum möchte ich Querruder einbauen.
Da das Profil schon ausreichend dünn ist und auch ausreichend Auftrieb liefert und es ja ein Leichtwindflieger wird, hab ich auf Klappen verzichtet und baue stattdessen wie bei RES üblich Spoiler ein.
Schön langes und stabiles CFK-Rumpfrohr muss es werden (so wie bei der Silent-e von Arthobby) => ist aber für meine Zwecke zu stabil und somit zu schwer. Was leichteres muss her. Nach langem Überlegen dann die Lösung: der Rumpf muss sowieso zweiteilig werden - also ein 80cm konisches Rohr mit 16/10mm mit einem 80cm Rohr mit 12/9mm kombinieren. Kostet zusammen viel weniger als ein langes Rohr. Stecksystem muss ich noch entwickeln.

Gestartet hab ich mit einer Flächentiefe von 280mm - bin aber dann auf 260mm zurückgegangen, um eine Streckung von 19,5 zu erreichen. Sieht nun auch deutlich eleganter aus.
Pate stand natürlich auch der Bubble Dancer von Mark Drela sowie die größere Cross-Country-Version XCBD. Darum auch hier nun das AG24-25-26-27 im Strak (habe ich diesesmal hoffentlich richtig verstanden?)

Auslegung wieder nach dem Artikel von Dr. Horst Torunski im FMT Extra 23 aus 2020 "Segelflugzeuge selbst konstruiert", wobei ich diesesmal ein paar Zielwerte ausgehebelt habe😉.
Hier meine "Berechnungen":
QuietConfidence_Auslegung_001.png


Ob ich das sehr optimistische Gewicht von rd. 1.200g erreiche, das wird sich noch zeigen 😀. Ich vermute eher noch einen Rechenfehler in meiner Excel-Datei...
Da ich beim Calisto wertvolles Feedback erhalten habe, welches ich VOR dem Zeichnen des Plans hätte gebrauchen können, veröffentliche ich den Entwurf nun vorab, bevor ich mich die nächsten zwei Monate ins Plan-Zeichnen stürze.

Feedback und Verbesserungsvorschläge sind herzlich willkommen!

Ach ja, der Name: Beim genialen SF-Autor Iain M. Banks heißt ein Raumschiff "Quietly Confident" -> und das hab ich abgewandelt in "Quiet Confidence" (~Stille Zuversicht) - abgekürzt "QC" welches man elegant als Ku'Sii aussprechen kann...

LG
Christian
 

Anhänge

  • QuietConfidence_DreiSeitenAnsicht_001.pdf
    1,8 MB · Aufrufe: 412

C-J-S

User
Eigentlich wollte ich zuerst für Höhe die 1,5g Hochvoltservos aus der Graupner Mosquito nehmen - je ein Servo für ein Ruder, aber die Stellgenauigkeit und die (doch nicht vorhandene) Stellkraft für ein 4m Maschine haben mich nicht überzeugt und ich möchte nun KST06er verwenden.
Als letzten Schritt vor der Konstruktion wollte ich noch eine andere Bauweise für die Leitwerke ausprobieren - was ich beim Calisto heute erledigt habe (Link).
Damit hab ich nun eine (gute!) Chance, den Schwerpunkt mit ganz wenig Blei zu erreichen - trotz der beiden Servos im Seitenleitwerk.

Hier die vorläufige -stellenweise pessimistische - Schwerpunktsberechnung:
QuietConfidence_Schwerpunkt+Gewicht_001.png


Und wie immer - für etwas Abwechslung - die Möglichkeit, das Seitenruder in diversen Formen. Da das ganze Leitwerk zerlegbar wird, ist das einfach möglich:
QuietConfidence_Seitenrudervariationen_001.png

LG
Christian
 

C-J-S

User
Ach ja, den Motor habe ich auch schon ausprobiert.
Der "D2826" soll an 3s betrieben werden, hat 1100KV und wiegt mit Aeronaut Z-Spinner und Propeller 12x6,5 88,4g:
QC_001.jpg QC_002.jpg

Im Testlauf hat er bei ca. 9700 U/min 21A gezogen - und dabei 1180g Standschub erzeugt.
Da der Motor nur für 19A ausgelegt ist, werde ich wahrscheinlich auf eine 11x6 wechseln.
Da es sich hier nicht um eine Wettbewerbsmaschine handelt, reicht ein Schub-Gewichts-Verhältnis von "beinahe" 1:1 und muss nicht übertroffen werden.
Die bisherigen Auronaut Propeller stehen weiterhin unangemessen weit ab. Hat schon jemand Erfahrung mit den neuen Z-Propeller? Sind die besser? Oder sollte ich GMs nehmen?

LG
Christian
 

C-J-S

User
Hat nun ein paar Tage gedauert, aber es muss halt am Ende zusammenpassen, darum ist das Konstruieren nicht im Handumdrehen gemacht.
Hier nun der Konstruktionsplan für das Leitwerk:
QuietConfidence_Konstruktionsplan01_Leitwerk_V01.png


Das Seitenleitwerk muss im unteren Drittel recht stabil sein, da es dann ja das Höhenleitwerk aufnimmt und das auch halten soll. Die Basis und somit auch die Servohalterung wird aus 3mm Pappel, die Rippen habe ich nun mit 2,5mm Balsa konstruiert.
Die oberen Zweidrittel kann man dann deutlich abspecken- da sind dann die Rippen auch gut erleichtert. Beim Seitenruder bin ich auch bei 2,5mm geblieben, auch wenn 1mm gereicht hätte, aber so passt es besser zusammen.

Mit der Schraube wird der obere Teil des Seitenleitwerks mit dem unteren Teil verbunden und dazwischen wird das Höhenleitwerk einfach eingeklemmt. Darum ist diese Sektion auch mit ein wenig Pappelsperrholz aufgewertet. Man muss vor dem Zusammenstecken halt immer den 0,8mm Stahldraht für die Höhenruderanlenkung einhängen.
Das Seitenruder ist als Hohlkehle ausgeführt und wird oben und unten vor dem Zusammenschrauben eingesteckt und unten durch den "Dorn", den 3cm langen 2mm CFK-Rundstab, angelenkt. Der Dorn wird auf einem 3mm CFK-Rohr gelagert und über Seile angelenkt. das lässt sich wunderbar im Leitwerk verstecken, sodass man von den Anlenkungen nichts sieht.
Mit rund 11mm Breite an der dicksten Stelle ist das Seitenleitwerk ca. 2mm breiter als der CFK-Rumpfholm, aber das sollte kaum auffallen, da die dickste Stelle ja unter dem Höhenruder liegt und Nase und Ruder selber ja schon wieder schmäler sind.
Profil ist ein HT12, welches ich an manchen Stellen noch etwas strecken musste, damit es passt.
Das Seitenleitwerk is über 32cm hoch.

Das Höhenleitwerk und -Ruder habe ich nun genauso konstruiert wie ich es bei Calisto letzte Woche ausprobiert habe.
Ich wollte bei einer max. Dicke von 4mm bleiben, dementsprechend dünn fallen die Rippen aus und das HT12er ist nicht immer gut zu erkennen.
Die Spannweite des Höhenleitwerks beträgt 62cm und es ist 12cm tief. Ich hoffe, dass ich es mit <20g Gewicht bauen kann.

Hier noch ein Screenshot vom Bauplan, den ich auf vier A4-Blättern ausdrucken kann:
QuietConfidence_Bauplan01_Leitwerk_V01.png


Und dann habe ich noch alle Teile farblich, nach Material und Stärke, sortiert und zusammengefasst, damit ich sie zügig mit dem Laser herstellen kann. Ich denke, für das Lasern benötige ich ca. 2,5-3h und das Bauen geht dann wahrscheinlich in 2-3 Abenden. Also zusammen ist das dann ca. 3x so schnell wie das Konstruieren...
QuietConfidence_LaserschablonenPlan01_Leitwerk_V01.png

Die Höhenruder werden zuerst aus dem 3mm Balsa gelasert, dann keilförmig gehobelt und verschliffen und dann werden die Erleichterungen rausgelaser.
Insgesamt hab ich nun 51 Holzteile fürs Höhenleitwerk und 85 fürs Seitenleitwerk. Das ist weniger als die Hälfte vom Calisto, also so geschehen ein Fortschritt.
Bevor ich nun gleich losbaue, muss ich mich nun erst mal um die Rumpfsteckung kümmern, dann kann ich den Rumpf und die Flächen konstruieren.
LG
Christian
 

C-J-S

User
Und rechtzeitig vor Jahreswechsel habe ich nun die Steckung für den teilbaren Rumpf konstruiert.
Basis sind zwei konische CFK-Rohre. Das vordere Rohr (Teil A) hat einen Außendurchmesser von 16mm und geht auf 10mm, das hintere Rohr (Teil B) startet mit 12mm und verjüngt sich auf 9mm. Beide Rohre haben eine Wandstärke von 0,5mm.

Jetzt möchte ich das vordere Rohr A so weit kürzen, sodass der Durchmesser genau zum Rohr B passt.
Und aus dem weggeschnittenen Teil von Teil A mache ich die Steckverbindung, die innen in Rohr B greift.

Hier das Bild dazu:
QuietConfidence_Konstruktionsplan02_Rumpfsteckung_V01.png


Da sich das Rohrstück A2 schneller verjüngt als Rohr B, wird es seitlich geschlitzt und durch eine M2 Schraube samt Einschlagmutter von innen auseinandergedrückt, sodass man damit die beiden Stücke kraftschlüssig verbinden kann. Das einzige was es dazu noch benötigt ist ein kleines Loch auf der Unterseite für den Inbusschlüssel.
Die Steckverbindung für die Servoleitungen möchte ich auf Basis der MPX-Hochstromstecker bauen, die entsprechend dem Rumpfinnendurchmesser zugeschnitten werden müssen. Da ich Plus- und Minuspol der beiden Servos zusammenführen kann, genügen die vier verbleibenden Kontakte.
Siehe Plan:
QuietConfidence_Konstruktionsplan02_RumpfsteckungDetail_V01.png

Jetzt überlege ich noch, ob ich die Stecker gegen unbeabsichtigtes Lösen noch mit einem Aramidfaden sichern soll. Vorne wäre das recht einfach: einmal rund um die M2 Schraube herum. Beim hinteren Stecker ist das doofer, da müsste der Faden bis ans Rumpfende gehen...
LG
Christian
 

lano

User
Hi, cooles Projekt!
Wenn der Prop schön anliegen soll, geht in meinen Augen nichts über die GM Props mit verschränkten Mittelstücken.
Auch würde ich bei einem Modell mit solch enormen Leitwerkshebelarm zum ersten das Höhenruder runter setzen, damit senkt man etwas die Torsionsbelastung auf den Leitwerksträger, sowie erleichtert die Anlenkung mit dünnen Kohlegestängen durch den Rumpf.
Das Modell wird so extrem langsam landen, da braucht man das Leitwerk nicht hoch legen.
Die X06 sind zwar sehr leicht, trotzdem hat man damit gut ~12g mehr im Heck, die man vorne erstmal ausgeglichen bekommen muss. Die erforderlichen Gestänge dürften ähnlich viel wiegen wie die Leitungen ins Heck.
 

C-J-S

User
Nimm doch traxxas Stecker. Die haben sicherungsnasen und können nicht einfach so auseinander rutschen…
Vor dem Auseinanderrutschen habe ich keine Angst; die Klemmung kann ich straff genug machen und die Kontaktüberlappung der MPX-Stecker beträgt 3,3mm - das sollte reichen. Ich hab eher Angst, durch ungeduldiges Zusammenstecken oder durch unzureichende Klebeverbindung den Stecker oder die Buchse zu lösen...
 

Merlin

User
Schönes Projekt!
Beim Leitwerksträger habe ich Bedenken. 16/10 ist bei der Länge sehr dünn. Prüfe die Biegung bei 5kg einseitiger Last!
Schau dir mal das Rohr der Maxa von Vladimir an. Das haben wir für unsere Maxplorer genommen. Super leicht und steif.

/Bernd
 

C-J-S

User
Wenn der Prop schön anliegen soll, geht in meinen Augen nichts über die GM Props mit verschränkten Mittelstücken.

Danke, werd ich so machen!

Zur Leitwerkskonfiguration: Das hochgelegte HLW hab ich eher aus optischen Gründen gemacht. Die Zerlegbarkeit war das "muss"-Kriterium - und das gilt auch für den Rumpf, der eben zweiteilig werden soll. Das ist aber dann schwieriger mit Anlenkungen durch den ganzen Rumpf zu realisieren.
Ich hab ja auch überlegt, die Servos direkt an der Steckung des hinteren Rumpfteils zu realisieren, aber ein Servo, welches im 10mm Rumpfdurchmesser verschwindet, habe ich nicht gefunden... Darum ist aus meiner Sicht der beste Kompromiss die Servos im Heck.
Zumindest die Signalleitungen möchte ich mit 0,2er Kupferlackdraht machen. Der Spannungsabfallfür bei 0,54 Ohm/Meter sollte verkraftbar sein. Bei den Leitungen für die Spannungsversorgung der Servos überlege ich noch. Die KST X06 ziehen im Normalbetrieb eh nur ~80 mA - dr kann aber im Extremfall auf 350 mA gehen, und da wäre dann 0,2er nicht ideal...
LG
Christian
 

lano

User
Schönes Projekt!
Beim Leitwerksträger habe ich Bedenken. 16/10 ist bei der Länge sehr dünn. Prüfe die Biegung bei 5kg einseitiger Last!
Schau dir mal das Rohr der Maxa von Vladimir an. Das haben wir für unsere Maxplorer genommen. Super leicht und steif.

/Bernd

Das würde ich auch so unterschreiben.
In das Rohr der Maxa könnte man auch gleich am Anfang die zwei Leitwerksservos vorne einsetzen und das Gestänge durch führen.
Rumpfteilung dann zwischen Rohr und Rumpfkeule.
So in der Art wird es auch bei den mordernen F5J Modellen mit teilbarem Rumpf gelöst. Da sitzen die Servos auch an der Trennstelle, sodass nur die Leitungen gesteckt werden müssen.
 

C-J-S

User
Prüfe die Biegung bei 5kg einseitiger Last!

Hm. Ihr bringt mich echt ins Grübeln.
Ich hab mich bei der Auslegung eher an der AVA orientiert und nicht an der Maxa. Die AVA hat die Servos auch im Leitwerk, aber das alleine ist ja kein Argument.

Aus meiner Sicht gibt es drei Ziele, die erreicht werden sollen:

Ziel 1 - Präzision: Um das Modell präzise genug zu steuern, dafür müssten die Kohlerohre 16/10+12/9 ausreichen - falls meine Steckung spielfrei arretiert. Ich hab ja einen langen Hebelarm und trotz Servos im Heck kommen da keine 100g zusammen. Der Geschwindigkeitsbereich für einen Floater liegt ja auch eher zwischen Schrittempo und 70? 90? 100 km/h und nicht 150...200... oder mehr. Also von dieser Seite: keine Bedenken.

Ziel 2 - Flattervermeidung: Wovor man Respekt haben sollte, das ist natürlich Leitwerks- oder Ruderflattern. Dagegen muss man mit a) maximal steifen Bauteilen, b) spielfreien Anlenkungen und c) minimalem Gewicht ankämpfen.
Ich dachte bisher, dass ich bei b) und c) gut genug unterwegs bin, sodass ich bei a) mit der 16/10+12/9 Lösung ebenfalls "gut genug" unterwegs bin - auch wenn natürlich Vladimir's carboline ML mit 29/13,8 wahrscheinlich die 4-fache Biegesteifigkeit aufweist. Auch hier finde ich, sollte das Argument der Fluggeschwindigkeit nicht außer Acht gelassen werden.

Ziel 3 - Bruchfestigkeit: Ein weiteres Thema wäre die Festigkeit bei "harten" Landungen, aber es wird ja weder ein Anfängermodell noch ein Wettbewerbsmodell. Für Stecklandungen werde ich es nicht auslegen.

... oder hab ich ein Ziel übersehen?

LG
Christian
 

lano

User
Bedenken sind ja keine Erfahrungen.
Fliegen wird das ganz sicher. Aus einer zu schwachen Leitwerksträgerauslegung vor einigen Jahren meinerseits bei einem sehr ähnlich ausgelegten Modell, würde ich für mich mitnehmen, das ich lieber ein Rohr mit größerem Durchmesser und geringerer Wandstärke bevorzuge.
Ich bin gespannt auf die Puzzlebilder :)
 

C-J-S

User
Ja, bei meinen Depron-Konstruktionen ist es mir auch ähnlich ergangen. Statt 3mm Depron musst 6mm nehmen, der Abstand von Stützelementen verdoppelt sich nicht, sondern kannst max. Faktor 1,5 nehmen etc.
Geschätzt hab ich ca. eine Verdreifachung des Gewichts. Die Flächen des Calisto sind schon 24cm tief, der Sprung auf 26cm ist nun nicht so groß. D.h. ich hab defacto nur etwas mehr als die doppelte Fläche und nicht die vierfache. Und bei großen Rippen werden dann auch die Aussparungen größer, Beplankungen skalieren mit dem Faktor vier, Folie aber nur mit Faktor zwei. Balsastärken belasse ich gleich, alles 2,5mm Rippen - somit hoffe ich bei den Flächen nicht allzu viel liegenzulassen. Da das CFK-Rohr bis vor die Nasenleiste reicht, muss ich den Rumpf nur bis zum Schwerpunkt stabil konstruieren, dahinter ist es "Verkleidung - und die kann aus 2mm Balsa sein.
Beim Calisto hab ich die Balsaflächen ja einzeln berechnet und dann sauber aufaddiert; hier hab ich viele Elemente hochgerechnet (in 1, 2 oder 3 Dimensionen) und dann addiert - also viel Spielraum für Rechenfehler 😉 . Finde ich aber nicht so schlimm, da ich hier im Gegensatz zum Calisto mit dem Antriebsakku spielen kann und ggf. vom 1350er zum 1000er oder 850er wechseln kann, je nachdem wie viel Gewicht ich in der Nase benötige, um nicht grundlos Blei herumfliegen zu müssen.
LG
Christian
 

C-J-S

User
Ich hab nun wieder etwas Futter für den Laser konstruiert - diesesmal die Spanten und Gurte für den Rumpf.
Aufgrund der Größe bestehen alle Spanten vor dem Schwerpunkt aus 3mm Pappelsperrholz; einzelne Teile, die mehr Kraft aufnehmen müssen sind aus 2mm Birke und werde ich wohl mit Harz und Gewebe verkleben.
Das Ganze ist praktisch "steckbar", sodass sich kaum Verzüge ergeben sollten, wenn das Ausgangsmaterial einigermaßen gerade ist.
Gestartet hab ich wieder mit einem zugegebenermaßen etwas verwirrenden Konstruktionsplan:
QuietConfidence_Konstruktionsplan02_Rumpf_V01.png

Da der elliptische Rumpf recht schmal ist, kann ich die beiden Seitenwände größtenteils mit 3mm Pappel herstellen und dies dann rund hobeln & schleifen. Da diese Brettchen relativ hoch sind, sollte diesesmal der Rumpfvorderteil deutlich torsionssteifer sein. Die "Kufe", also der Rumpfboden besteht aus drei Stück 3mm Pappel, daneben dann 3x6mm Gurte aus Balsa. Ggf. werde ich die Lücken auf der Unterseite noch mit 1,5er Balsa ausfüttern und dann den Boden mit etwas Glasgewebe verstärken; ebenso rund um den Motorspant und den Bereich um den Akku. Die Motorverkleidung, die aus 0,4er Sperrholz plus Balsa entstehen soll, die hab ich jetzt noch nicht konstruiert, das mach ich im Nachgang.

Der Bauplan für den Rumpf, der Hauptsächlich zur Identifikation der Teile dienen soll, der sieht nun so aus:
QuietConfidence_Bauplan02_Rumpf_V01.png

Und damit das Ganze dann auch gelasert werden kann, hab ich hier die Brettchen schon mal vorbereitet:
QuietConfidence_LaserschablonenPlan02_Rumpf_V01.png


Die Kabinenhaube soll wieder aus einem Schrumpfschlauch hergestellt werden; die Rohform wird aus 2,5er Balsa (Teile K1 bis 12) hergestellt, mit Schaum aufgefüttert, mehrfach mit Klebeband eingewickelt und dann dient sie als Form für den Schrumpfschlauch.

Jetzt muss ich auf Plusgrade warten, damit ich mit dem Lasern beginnen kann. Bei diesen Umfängen ist es besser, wenn die Entlüftung ins Freie geht...
LG
Christian
 

C-J-S

User
Unter der Woche hab ich stündchenweise etwas Zeit gehabt, um mal das konzipierte Stecksystem zu bauen.

mal vorbereitet Stecker und Buchse und alles mit Endfest 300 schön geklebt. Die Teile im vorderen Rohr sind zweiteilig, da sie ja mit der Schraube auseinandergedrückt werden sollen - für die Klemmung.
Der hintere Teil ist einteilig.
QC_004.jpg QC_005.jpg QC_006.jpg

Alle nett verkabelt und verlötet und letzter check vor dem Einkleben:
QC_007.jpg QC_008.jpg
Den vorderen Teil mit Endfest 300 wieder eingeklebt, den hinteren Teil ebenfalls, wobei der Kleber zuerst nicht flächig aufs Balsa aufgetragen wird, sondern seitlich in die "Taschen", also dort wo die Kabel sind. Danach eingeschoben, mit Seil nach hinten abgespannt und Vorderteil wieder rausgenommen, dann mit Heißluftföhn stehend erwärmt, sodass der Kleber leichter verrinnt. Nach dem Aushärten dann von hinten mit dünnflüssigem Sekundenkleber noch sichern - hält!

Lässt sich super und präzise stecken ... ähem, aber nur ~30 Mal. Dann ist ein Pin nach hinten gerutscht und es gab keinen Kontakt mehr. Und da alles ca. 7cm im Rohr versenkt geklebt ist, kommt man da auch nicht ran, um was zu reparieren... Mist.
Ich hab dann wieder mit Heißluftföhn und einem Alurohr den Stecker und die Kabel und die Klebereste rausgeholt.
Die einzige Alternative, die mir nun bleibt: den vorderen Tei so belassen, der ist ok mit geklebtem Stecker und der Klemmung und den hinteren Teil nicht einkleben, sondern Kabel mit Überlänge verwenden und die Buchse rausschauen lassen, herausen stecken und dann zusammenschieben.
Gedacht - getan:
QC_009.jpg QC_010.jpg

Hier sieht man auf der Unterseite das Löchlein für die Klemmung:
QC_011.jpg QC_012.jpg
Den Übergang zwischen den beiden Rohren erkennt man fast gar nicht.
Geklemmt schafft man es nicht, die beiden Teile auseinanderzuziehen. Also, das sollte schon halten.
Torsionsfestigkeit ist auch perfekt und für 1,33m Länge fühlt es sich auch stabil (genug) an.
Ach ja, da die hinteren Leitungen nun bewegt werden, hab ich mich nicht getraut den Lackdraht zu verwenden und musste somit 5g für die Leitungen hinten investieren...
LG
Christian
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten