Experimental EDF Rigger (Canard)

[Shark]

Moin zusammen,

ich möchte an dieser Stelle mal wieder etwas über ein experimental Projekt von mir vorstellen an dem ich seit Sommer / Herbst letzten Jahrs immer mal wieder rumbastle. Der Gedanke zum Projekt kam durch solche Videos wie diese hier:


https://www.youtube.com/watch?v=CzyYdKMbRRA

https://www.youtube.com/watch?v=NKosyC7GFdw

Gibt noch einige mehr davon wenn man mal ein bisschen rumstöbert. Alle mit mehr oder weniger Erfolg aus meiner Sicht ... Mit der Zielsetzung, dass muss doch mit weniger Leistung / Materialeinsatz auch bzw. besser funktionieren war die Idee zum Projekt geboren (ich mag es halt gerne klein und filigran). Ferner hat mich es interessiert, welches Einsparungspotential es gibt, wenn man das von vielen verwendete Wasserruder mal weglässt ...

Für den Antrieb meines Air-Boots war dann schnellklar, dass ich keinen konventionellen Propeller verwenden wollt, da es ehr"Standard" ist für Boote mit Luftantrieb, die mehr Abstand zumBootsrumpf brauchen und auch mehr Moment ins System einleiten. Daher entschiedich mich für einen Propulsion mittels einer EDF Einheit. Die sollte, wie auchein ein normaler Water-Jet Antrieb mehr oder weniger drehmomentfrei sein.

Eigentlich war dann der Plan anstelle eines EDF Riggers einen EDF Canard zu bauen, weil ich mich mit dem Bootstyp auch mal wieder auseinandersetzen wollte und es das Projekt etwas außergewöhnlicher gemacht hätte. Leider ist das nicht ganz so aufgegangen wie ich mir das vorgestellt hatte, aber dazu später mehr ...

Zum Abschluss des Eröffnungspost mal drei Bilder zu den verschiedenen Entwicklungsstufen ...

Gruß,
Patrick

[Shark]

Die Frage nach der EDF Größe und dem passenden Rumpf für das Projekt:

Aus dem Messdaten von meine Mini Rigger "Below 300g" (siehe hier (https://www.rc-rennboote.de/forum/showthread.php?43182-Vorstellung-quot-Below-300g-quot-Mini-Rigger)) hatte ich eine ungefähre Vorstellung welche Leistung / Schubkraft ich ca. benötigen werde für den Antrieb um eine entsprechende Geschwindigkeit zu erreichen (100-120km/h sollten es schon werden). Danach wurde im Netz recherchierte um was passendes zu finden. Schlussendlich bin ich bei zwei günstigen EDF Einheiten mit 35mm bzw. 45mm gelandet für je ca. 30-35€ inkl. Motor gelandet. Zum experimentieren mit einem nicht vorhersehbaren Ausgang muss es ja nicht das non plus ultra sein.
Als die Antrieb dann ankamen wurden die zuerst einmal inspiziert. Naja, wirklich wuchtig waren die Impeller bei den ersten Lauftests nicht. Aber das schleift sich mit der Zeit von selbst wuchtig bzw. man hilft etwas nach. Wind gemacht haben die aber schon ordentlich. Der 45mm machte für mich den besseren bzw. sinnvolleren Eindruck für mein Projekt, also wurde eine kleine Konstruktion für die Waage gebastelt um zu überprüfen wie gut die Herstellerangaben hinsichtlich Schub und Leistungsaufnahme sind. Unter Volllast an 3S kamen dann gut 4N Schub bei 265W und 51k 1/min heraus. damit sollte sich schon was anfangen lassen. An 2s waren es 2,4N bei 120W und 40k 1/min.
Der 35mm EDF liegt bisher ungenutzt herum ...

Stellte sich noch die Frage nach dem Rumpf. Zufälligerweise war Schnippi mit zum zweiten Rennwochenende in den Vulkanpark gekommen und hatte ein paar seiner Rumpfe zum Verkauf mit. Darunter auch ein ältere Rumpf eines kleinen SAW Riggers für 6 NiMh / NiCd Zellen mit. Die Schwimmer dazu gefielen mir nicht wirklich (zu groß und zu schwer), aber der Rumpf mit dem hochgezogenen Heck sagten mir doch sehr zu für das Projekt. Schnell waren wir uns mit einem Tauschhandel einig und das Projekt nahm weiter Form an.

[Genesis1983]

Sehr interessantes Projekt!
Ich hatte mal einen Eisgleiter mit Impeller gebaut, der konnte richtig spassig driften. :-)

[Shark]

Den Rigger mal auf Eis oder Schnee auszuprobieren hätte was. Hoffentlich vergesse ich das nicht bis zum Winter wieder ...

[Shark]

Zum weiteren Aufbau:

Da es ja ein experimental Projekt ist, sollte der Aufbau möglichst einfach und unkompliziert sein, um schnell noch mal was ändern zu können. Als Luftruder musste ein Ruder für ein RG 65 Segelboot herhalten was sich noch in der Kramkiste befand. Genauso das kleine D60 Servo zur Ansteuerung. Die Anlegung aus Alu für das Luftruder mit 3mm Ruderachse war auf der Drehbank und Standbohrmaschine nach 10min fertig. Das Scharnier wird durch eine Stück Schrumpfschlauch gebildet. Das habe ich auch schon so bei meinen Indoorfliegern gemacht. Falls die Schrumpfung nicht genug halt bietet, schafft etwas Sekundenkleber dort Abhilfe.

Die hinteren Schwimmer und der Laufschuh vorne wurden schnell aus Styrodur und Depron geschnitzt und die Laufflächen mit 0,5mm dünnem ABS streifen versehen für einen vernünftigen Wasserabriss. Als Strebe für die Schwimmer musste erstmal ein Reststreifen aus einen 2mm Carbonplatte herhalten. Zusammen geklebt wurde alles entweder mit Sekundenkleber direkt oder auf Kaptonband falls es noch mal wieder ab sollte oder mit Uhu Por, dass lässt sich später von glatten Oberflächen auch wieder rückstandsfrei abrubbeln.

Das weitere elektronische Equipment besteht aus einem 30A YEP Steller, einem kleinen Empfänger und einem 2s 800mAh bzw. 3s 850mAh, die alle erstmal nur mit doppelseitigem Spiegeltape im Rumpf platziert wurden. Alles zusammen brachte dann ca. 250g auf die Waage für den ersten Outdoortest.

[Shark]

Die erste Wasserung:

Die Schwimmlage des EDF Canards sah mit dem ehr hinten liegenden Schwerpunkt recht gut aus und die Steuerbarkeit bei sehr geringen Geschwindigkeiten mit dem Luftruder war auch durchaus OK. Leider wollte das Gefährt nicht wirklich in Schwung kommen. Je mehr Gas ich gegeben habe umso tiefer ging die Nase runter bis schließlich Wasser über den Bug lief bis hin zum Impeller und diesen dann mächtig abbremste und der Schub verloren ging. Der Auftrieb (hydrodynamsche) reichte einfach nicht die Nase aus dem Wasser zu drücken. Auch mit etwas händischem Schwung war der Canard nicht wirklich in Gleitfahrt zu bringen. Sobald etwas Wasser über das Deck bis zum Impeller kamm war Schluss aufgrund des Schubeinbruchs.
Das die oberhalb des Schwerpunktes montierte EDF Einheit durch den Schub die Nase drücken würde, war mir durchaus bewusst, hätte aber nicht damit gerechnet, dass das Moment so groß ist, dass die Nase überhaupt nicht hoch kommt.

Die Frage war jetzt was machen ? Die Nase / Bug stark modifizieren wollte ich irgendwie nicht. Somit war der einfachste und schnellste Weg aus dem Canard einen konventionellen Rigger zu machen. Schwimmer samt Strebe einfach nach vorne gesetzt und hinten einen neuen Laufschuh dran ...

[Shark]

Die zweite Wasserung:

Auch die Rigger Variante lag gut im Wasser und die Steuerbarkeit im Schleichtempo war OK. Und dieses mal schaffte es das Gefährt auch eigenständig aus dem Wasser und kam gut in den Gleitzustand. Dann tauchte aber das nächste Problem auf. Die Steuerbarkeit im Gleitzustand war nicht wirklich gegeben. Das Luftruder produzierte zwar eine Querkraft aber der Rigger stellt sich nur Quer und rutscht ein schräg weiter. Hinzu kam, das wenn das Boot erst mal gut gleitet auch nicht schnell an Fahrt abbaut aufgrund der wenig benetzten Wasserfläche. Das anfänglich einzuschätzen war schwierig, so dass der Rigger öfters mal aus den Büschen gefischt werden musste, natürlich schwimmend von der Wasserseite aus ...

Als erste mögliche Problemlösung wurden hinten auf den Laufschuh Leitflächen / Leisten geklebt (sieh Bild im vorherigen Post). Dieser war zuvor gänzlich plan. Es wurde damit minimal besser aber keinesfalls zufriedenstellend, so dass dem Laufschuh einen deutlichen V-Winkel verpasst wurde. Der Gradeauslauf wurde zwar deutlich besser damit, aber die Steuerbarkeit nicht wirklich ...

[Shark]

Ohne Wasserruder geht es wohl nicht:

Schnell war klar, dass ohne eine einigermaßen vernünftige Steuerbar- / Kontrollierbarkeit man nicht versuchen muss mal zu schauen was geschwindigkeitsmäßig so machbar ist. Also wurde der hintere Laufschuh noch mal umgebaut um ein Wasserruder hinzuzufügen. Obwohl ich auf ein Wasserruder verzichten wollte aufgrund des höheren Widerstand hatte ich es bei der Konstruktion des Luftruders die Möglichkeit gleich mit berücksichtigt, indem einfach eine längere Achse eingesetzt werden kann. Diese reicht durch den Rumpf und am unteren Ende ist ein kleines Ruderblatt hart angelötet. Somit bewegen sich beide Ruder parallel. Damit nicht so viel Fläche vom Ruder im Wasser ist, habe ich den Laufschuh in der Mitte quasi geteilt und das Ruder genau so tief gesetzt, dass die Ruderspitze und die Spitzen des Laufschuhs auf der gleichen Höhe enden. Somit wird die benetzte Fläche des Ruders immer geringer, je weiter der Laufschuh aufgleitet. Natürlich nimmt dann auch die Ruderwirkung mit zunehmender Geschwindigkeit ab.

So ging es dann wieder an den See und schon ach den ersten Graden zeigte sich, dass der Umbau genau richtig war guter Gradeauslauf bei Topspeed und ausreichende Steuerbarkeit bei langsameren Gleitgeschwindigkeiten. Gute Voraussetzungen das ganze zum ersten mal in bewegten Bildern festzuhalten ...


https://www.youtube.com/watch?v=FWNNONPZ2fU

[Ch.Lucas]

Hi Patrick,

sehr nett und gleich mal,eine Lösung für die Steuerbarkeit. Du brauchst ja so etwas wie ein Turnfin das aber möglichst keine Bremsende wirkung hat. Es geht ganz einfach , habe das auch bei einem Eisgleiter so gemacht. Den ich wollte dem keine Schlittschuhkuven verpassen sondern einfach Gleitflächen die eben auch seitlich keinen Gripp haben und nur so herumdriften. Also habe ich mit von Quadrocopptern Links Rechts Drehende Luftschrauben besorgt. Gibt oder gab es von Graupner . Die wurden für Coppter entwickelt deren Motoren für Rückenflug einfach die Drehrichtung ändern. Die Propeller sind Symetrisch gestaltet . Zwei solcher Propeller einer beim Schwerpunkt oder davor und einer ganz hinten wo sonst das Ruderblatt , Seitenruder sitzt. Du musst jetzt beim Gahren die beiden Props sinnvollen Schub erzeugen lassen also den Vorderen Prop quasi gegen das geradeaus schieben drücken lassen und den Hinteren wie ein Ruderblatt den Gleiter ausschwenken lassen. Solche Schubvektoren sind super . Wenn man etwas Seitlichen Halt hat alla Turnfin reicht auch nur Hinten einer der den Gleiter herumschwenkt. Und man kann so auch im Stnad drehen. Noch etwas besser geht das mit einer Modellhubschrauber Heckrotor der eine Rotorverstellmechanik hat . Die reagiert noch schneller . Motor kann man da auch unten auf dem Fahrzeugkörper befestigen und per Minizahnriemen hoch gehen an die Propellerwelle. Verstellen per Servo und Anlenkdrähte. Das noch kombiniert mit einem Heading Lock Gyro lässt sich so eine Gleiter , Outrigger super gerade aus laufen lassen. Nur vorher Zielen , sonst landet der Gleiter unweigerlich in den Büschen. Und nicht dem MiSt sagen , der reagiert etwas seltsam auf Turnfinlose Konstrukte.

So noch die Propeller und den kleinen Heckrotor eines 250ziger Heli angehängt. Den Heckrotor kann man recht schön in einem Seitenleitwerk unterbringen wo er dann ummantelt läuft.

Happy Amps Christian

[Shark]

Wie sieht es mit dem Speed aus ?

Da der Rigger jetzt zufriedenstellend fuhr, war es an der Zeit mal zu schauen was so speedmäßig in dem Konzept so steckt. Bis hierher hatte ich den EDF Motor auf dem Wasser nur mit 2s betrieben, also war die erste Messung auch nur an 2s.
Schon beim Fahren ist aufgefallen, dass der Rigger scheinbar immer noch leicht am beschleunigen ist, wenn ich das Gas wieder raus genommen habe, obwohl schon einige Sekunden Vollgas anlagen und die zurückgelegte strecke für die Bootsgröße schon recht ordentlich war. Die GPS Messungen (GPS 2 Logger von SM-Modellbau) bestätigten diese Tatsache. Der Rigger beschleunigt sehr lange, wenn auch nur noch sehr gering. Von normalen Antrieben mit Oberflächenpropellern bin ich es ehr gewohnt, dass die Maximalgeschwindigkeit relativ schnell reicht wird bei lang gefahren Graden und dann tendenziell aufgrund der abfallenden Spannungslage der Lipos wieder geringer wird bevor das Gas rausgenommen wird. Bei diesem Antriebskonzept wohl nicht.
Positiv überrascht war ich von dem erreichbaren Speed. Selbst mit 2s, wenn der Akku noch eine gute Spannungslage hatte zeigte das GPS Werte von 85-88 km/h. Das ließ für 3s schon so einiges erwarten ...

[Ch.Lucas]

Hi,
weist du die Steigung des Impellers ? oder die Strahlgeschwindigkeit ? die wird um einiges höher liegen wie bei den Halbtauchenden Propellern. Fahr mal einen Propeller von einem Fesselrennboot mit Steigung Durchmesser mal Pi (3,1415... ) die steigern auch die Geschwindigkeit immer weiter wenn die Strahlgeschwindigkeit nicht erreicht ist.

Happy Amps Christian

[Shark]

Moin Christian,

ich bin ja immer wieder überrascht mit welchen Ideen und Lösungsvorschlägen du um die Ecke kommst. Diese mögen zwar realisierbar sein und auch funktionieren, aber ich bin da mehr auf der Seite von Michael. Die Lösungen / Ansätze müssen auch zur Aufgabenstellung passen bzw. gerecht werden. Um Steuerbarkeit / gute Kurvenfähigkeit zu erhalten braucht es für mein Verständnis zwei Sachen für sich auf / im Wasser bewegende Fahrzeuge. Zum einen einen ein Kräftepaar das ein Moment um eine Drehachse erzeugt (wie z.B. Ruder und Turnfin) um die Gradeausrichtung des Fahrzeugs zu andern. Und zweitens eine entsprechend große Querkraft um den Fliehkräften Parole bieten zu können, grade bei hohen Geschwindigkeiten und kleinen Radien wie bei Ovalrennen. Ansonsten rutscht es zwangsläufig immer weiter aus der eigentlich zu fahrenden Kurve. Aber das ist dir als technisch versierte Person sicherlich bewusst.

Mit einer kleineren Finne weiter vorne (damit alle anderen folgen können: es geht um diesen Post (https://www.rc-rennboote.de/forum/showthread.php?44562-Kurze-Frage-kurze-Antwort&p=309485&viewfull=1#post309485) und die nachfolgenden 3-4 Posts) erhöht man man zwar das Kräftemoment um eine Drehung einzuleiten aufgrund der größeren Hebel, aber nicht die benötigte Querkraft. Beim Eurofighter übernimmt diese Aufgabe dann der Haupttragflügel und nicht der Canardflügel. Für die Größe der Querkraft ist hauptsächlich ausschlaggebend der Anstellwinkel / Driftwinkel und die Größe der Finne. Natürlich geht auch das Quadrat der Geschwindigkeit mit ein bei der Querkraft aber auch bei der Fliehkraft, das ergibt dann ein Nullsummenspiel. Da man aber nicht durch die Kurve mit großem Driftwinkel fahren möchte bei Ovalrennen mit Riggern (genauso weinig wie mit Rennwagen, dass ist einfach nicht effizient) bleibt also nur eine entsprechend große Fläche der Turnfin für mehr Querkraft und damit auch mehr Widerstand. Man kann auch versuchen über andere Wege (z.B. mehr Wasserkontakt der Schwimmer) versuchen mehr Grip / Querkraft zu erzeugen, was auch wieder mehr Widerstand bedeutet.

So genug mit der kleinen Exkursion und zurück zu meinem Rigger und deiner Idee zur Lenkung / Steuerbarkeit. Sowas habe ich mal zu Schulzeiten mit Teilen von einem Tronico Auto und Lego-Technik probiert. Das Airboot ließ sich damit durchaus steuern, aber war insgesamt mit dem verbauten Antrieb nicht schneller als Schrittgeschwindigkeit. Generell sind (ich nenn sie hetzt mal "Querschubanlagen") dafür gedacht bei sehr geringen bis gar keinen Geschwindigkeiten eine Steuerbarkeit zu reichen, sei es Schiff, Helikopter etc.. Da funktionieren diese auch ganz gut im Gegensatz zu Steuerflächen die eine gewisse Anströmung brauen um Querkräfte zu erzeugen. Je höher aber die Geschwindigkeit wird, um so ineffizienter werden solche Querschubanlagen bis sie so gut wie keine Wirkung mehr. Steuerflächen werden aber immer effizienter. Ein Hubschrauber oder Copter wird nie so effizient fliegen wie ein Flugzeug. Aus dieser Sicht macht es für mich auch keinen Sinn eine oder zwei solcher Querschubanlagen auf meinen Rigger zu monieren. Da es zu meinem wieder mehr technischen Aufwand und höheres Gewicht bedeutet. Aber auch mit Sicherheit vom Widerstand schlechter ausfallen würde als wenn ich vorne an die Schwimmer kleine Finnen oder ein größeres Ruder montieren würde. Bei gleicher Funktionalität / Steuerbarkeit beider Wege wäre sicherlich die mit den Querschubanlagen der ineffektivere und somit für mich und und meine Zielsetzung, effizient schnell unterwegs zu sein mit einem Luftantrieb, der verkehrte Weg, da nicht zeilführend. Halte das da mehr oder weniger wie für die SAW Rigger. Man muss langsam bzw. mit einer gewissen Grundgeschwindigkeit wenden und die Richtung bestimmen können. Dann wird das Gefährt "abgeschossen" und sollte dabei seine Richtung gut halten, sprich Kurzstabil sein. Und da denke ich, dass ich bis hierher einen guten / akzeptablen Weg gefunden habe ...

Zur Strahlgeschwindigkeit: nein die Steigung des Impellers kenne ich nicht genau. Durch ein wenig abschätzen und rumrechnen mit den gemessenen Schubwerten und aufgenommenen Leistungen komme ich auf Strahlgeschwindigkeiten, die etwa doppelt so groß (tendenziell sogar mehr) sind wie die gemessenen Fahrgeschwindigkeiten im ausbeschleunigten Zustand. Egal bei welchen Propeller (Wasser / Luft), die Strahlgeschwindigkeit kann niemals erreicht werden, den ohne Geschwindigkeitsdifferenz gibt es keinen Schub. Die Frage ist halt wie groß der Schlupfgrad ist und mit welcher Geschwindigkeit / Propellersteigung diese berechnet wird ...

Gruß,
Patrick

[Shark]

Und was geht mit 3s:

Von den Geschwindigkeiten der 2s Fahrten simpel hochgerecht müsste der EDF-Rigger 120+ km/h. Also wieder bei passenden Bedingungen wieder an den See. Die erste Bahn, raus auf den See, wurde ehr vorsichtig gefahren gefahren und das Gas nicht voll durchgedrückt um erst einmal zu sehen wie es sich generell verhält. Alles sah positiv aus. Also beim Rückpass schnell bis Vollgas durchgedrückt und den Rigger laufen lassen. Fahrlage sah wieder super aus, so wie bei 2s. Da ich dieses mal Richtung Ufer unterwegs war und ein entsprechend langer Auslauf erforderlich ist bin ich wie mit 2s auch abrupt vom Gas gegangen (sofort auf null), um rechtzeitig zum stehen zu kommen. Aber einige Sekundenbruchteile später hob der Rigger einfach ansatzlos ab und machte einen Flip. Beim Aufschlag aus Wasser hat sich dann ein Schwimmer verabschiedet, den ich mit meinem Bergeboot wieder leicht einfangen konnte. Den Rigger an sich konnte ich noch langsam mit halbwegs aufrechter Schwimmlage und eigenem Antrieb ans Ufer bringen. Somit war erst einmal Reparaturarbeiten angesagt bevor die nächsten Testfahrt stattfinden konnte. Das GPS brachte später für die Zweite Grade einen Maximalwert von 116 km/h zu Tage und der Rigger war immer noch leicht am beschleunigen zu dem Zeitpunkt.

Aber warum kam es überhaupt zum Abflug ? Womit ich nicht gerechnet bzw. unterschätz hatte war, dass der Fan mit seiner Schubachse und Position zum Schwerpunkt die den Bug drückt bzw. das Heck anhebt. Mit der abrupten Wegnahme des Schubs ist dann das Heck abgesagt und der Anstellwinkel hat sich vergrößert. Die hohe Geschwindigkeit, das niedrige Gewicht und vor allem die Platte vorne ( ca. 15x 2,5 cm) als Strebe taten dann das übrige. Es wurde so viel Lift vor dem Schwerpunkt produziert, das der Rigger ab heben konnte. Im nachhinein faszinierend zu beobachten ...

[Jo-nny]

Hallo Patrick,

Sehr cooles Fun-Projekt. Da lernt man sicher viel neues, was man vielleicht später auch mal in Konzepte für normal angetriebene Rigger-Konstruktionen übernehmen kann.

Ich bin bei weitem kein Experte für Aerodynamik, aber meine Idee für ein besseres Lenkverhalten im mittleren Geschwindigkeitsbereich wären ein kleines Paar Finnen. *(sh. Unten) Allerdings keine, die ins Wasser gehen, sondern über die Luft angeströmt werden. Erst dachte ich an eine zentrale Finne auf dem Mittelrumpf, aber man könnte besser zwei kleine auf den Schwimmern realisieren. Dann fallen sie etwas kleiner aus und die Wirkungsfläche bleibt gleich. Ausserdem ist die Gewichtsverteilung so auch gleichmäßig.
Ich kann allerdings nicht sagen, ob die Luft als Medium ausreicht, um auf diese Art einen fixen Drehpunkt herzustellen.

VG,
Johannes

EDIT: *Man kann auf den Videos mit 3S, die du hier noch nicht eingestellt hast, schwer erkennen, wie der Rigger sich lenken lässt bzw. ab welchem Speed er das nicht mehr tut.

[Shark]

Moin Johannes,

ja, mit jedem Projekt nimmt man Erfahrung und Erkenntnisse mit.

Auf die Idee mit der / den Luftfinnen bin ich auch am Wochenende gekommen. Es müsste genauso funktionieren wie im Wasser, nur das man aufgrund der geringeren Dichte von Luft eine deutlich größere Fläche benötigt. Muss mal ein bisschen rechnen um die Größenordnungen zu ermitteln. Ist aber später sicherlich mal einen Versuch wert, auch wenn es nur zum Erfahrung sammeln ist.

Ich sag mal so, mit dem Steuern ist das fast so wie mit den SAW Riggern, vielleicht nicht ganz so lange. Sobald das Heck richtig frei kommt ist eigentlich vorbei. Wobei ich aber auch zugeben muss, dass ich nie versucht habe bei höheren Geschwindigkeiten zu lenken, um einfach unnötige Unglücke zu vermeiden. Wenn ich da sicherere fühle mit dem Gefährt kann man da auch noch mal mehr probieren ...

Gruß,
Patrick

[Shark]

Was tun nach dem ersten Abflug ?

Nach dem die Gründe für das Abheben feststanden, war die Frage was man konstruktiv dagegen machen kann. Sicherlich könnte man langsamer vom Gas gehen, das ist aber in einer brenzligen Situationen meist schwierig kontrolliert umzusetzen. Also muss eine andere Lösung her. Zuerst habe ich den Schwimmer wieder repariert / angebracht. Danach die EDF Einheit von ihrer Schubrichtung her geändert. Diese war aufgrund der Rumpfform leicht positiv, d.h. zeigt Richtung Bug nach oben, was den Hebel zwischen Schubachse und Schwerpunkt erstmal vergrößert. Daher wurde der Fan erstmal leicht negativ eingestellt, um den Heben zu verringern. Ferner wurde der Schwerpunkt auch noch etwas nach vorne geschoben durch versetzen der Komponenten wie Steller und Empfänger. Der Akku liegt mehr oder weniger schon ganz vorne. Um der vorderen Strebenfläche etwas entgegen zu setzen wenn sich der Anstellwinkel erhöht, bekam der Rigger hinten ein paar Flügelchen (S. Bilder #8) die positiv angestellt sind um gleich am Heck etwas Lift zu machen. Mit höheren Anstellwinkel sollte sich so im Gesamtsystem der aerodynamische Druckpunkt nach hinten verschieben damit. Ob es reicht muss sich zeigen ...

Die erste Fahrt danach, erst mal wieder mit 2s, verlief wieder wie vorher mit 2s. Geschwindigkeitsmäßig fehlten dem Rigger allerdings ein paar Stundenkilometer (4-5). Was sicherlich darin begründet ist, dass das Heck weniger aus dem Wasser geliftet wird wegen der anderen Schubrichtung (kleinere Hebel zum Schwerpunkt) und auch ein kleiner Teil des Schubs den Rigger jetzt aufs Wasser drückt.

[GunnarH]

Wie wärs vorne Flaps hinzumachen die du invers zum Gaskanal anstellst? Mit einer X8E oder einem guten Knüppel-Sender könnte man auch einen Kurve programmieten.
Ist bei Teillast etwas ineffizienter, aber das fährt man beim Riggger eh nur in Kurven

Gruß
Gunnar

[Ch.Lucas]

Hi Patrick,

ja ich weis diese Zusammenhänge recht gut. Zum Rigger mit dem weit vorne stehenden Turnfin noch ein kleiner Nachhinweis.
Der Rigger war immerhin ein Crapshooter mit knapp einem Meter länge und mit dem Antrieb auch um die 100 km/h auf der Geraden und wer mich kennt weis dass ich den Sender in einer Hand halte und praktisch nur das Ruder steuere. Also mit Vollgas ums Oval.
Ich bin mit dem Rigger auf der Saar damals mangels anderer Elektrischer Rigger bei den Verbrennern 7,5 ccm die fünf Runden mitgefahren. Erstens ist das Ding sauber ums Oval gefahren ohne großartiges seitliches Driften und zweiten haben die mit NiMh zellen ehr mehr gewogen wie heute die Liporenner. Also selbst ein Bild daraus machen. Es muss ja keiner Nachmachen.
Die elektrischen Seitenschuberzeuger sind aber auch etwas was ich wen; ich ehrlich bin nicht nur an einem Rigger gefahren haben sondern auch im Winter an einem Eisgleiter der aber flache Ski und keine Kuven hatte da ich nicht nur auf Spiegeleis sondern meist auf Wiesen mit Schnee gefahren bin. Die Ski haben keine Turnfin und keine Laterale Fläche , die Driften seitlich ohne Stolpern. Habe das ja auch als Wellenkasten ohne Kasten bei Hydroplanes so gefahren, was sich für meine begriffe auch sehr bewährt hat. Brauchen tut man das auch nur wenn man langsamer ist und etwas tiefer läuft also der Ski noch nicht über die Wasseroberfläche quasi kratzt. Dann stolpert ein Ski auch nicht mehr. Ja auch klar dass ein reiner Aerodynamischer Flügel das bei höheren Geschwindigkeiten super kann , das ist halt ein halbes Flugzeug im Überwasserteil wenn man kein Fin ect. durch das Wasser ziehen möchte. Aber die Steuern halt nicht bei geringeren Geschwindigkeiten. Und ehrlich , ein Cousin von mir fliegt Dronen Rennen. Solltest dir das mal in live ansehen wie die so um die Ecken gehen.
Mit dem Abheben hättest ja auch mal früher fragen können , habe ein paar Bilder zu Hause von Propeller Outriggern , da gab es früher eine Rennklasse in Japan mit 6,5 ccm Motoren die den Antrieb fast vorne bei den Tatzen hatten. Und Craig Breedlove hat mal ein paar Rekordboote mit Turbinen designet , https://www.boatdesign.net/threads/craig-breedlove-late-sixties-boat-design-with-breakaway-cockpit.42947/ , die sitzen direkt vorne auf den Tatzen. Also der Schuberzeuger gehört weiter nach vorne also mehr Podracer , dann kann man auch mit etwas Zapfluft seitlich schieben. Dazu mal nach X 31 googeln , mit Schubvektorsteuerung . Man will doch den Anderen ein Schnäpchen schlagen . Mit Ruder und Finne bleibt alles im gleichen Fahrwasser . Ja ich weis wieder nicht konventionel.
hier die x 31 die auch ohne Ruder und Finnen geflogen ist, https://en.wikipedia.org/wiki/Rockwell-MBB_X-31

Happy Amps Christian

[Ch.Lucas]

Hi,
Schubgesteuert sind z.B. Hovercraft, mit vier Schubpropellern das SR.N4 , https://en.wikipedia.org/wiki/SR.N4 , die Propellerpods sind drehbar vorne wie hinten für Schub in alle Richtungen.

Als Modell gibt es die kleinen Inductrix Dronen die sich auch in Hovercraft und Drone Wing umwandeln lassen. Die gehen sehr gut um die Kurven die Elektronik hilft das sehr mit. Sehr exakt zu fahren . Wenn man die Elektronik mit einem Lack gegen Wasser versiegelt kann man damit kleinen Rennen im Pool auf dem Wasser fahren , haben meine Söhne vor ein paar Jahren gemacht.

Happy Amps Christian

[Shark]

Moin,

@ Gunnar
Das mit Flaps vorne und dann synchronisiert mit dem Gas würde mit meiner Knüppelsender (MPX Royal SX 9) und den entsprechenden Mischern machbar sein. Und ist auch ein interessanter Lösungsansatz. Leider hilft das nicht um das generelle Designproblem des Riggers zu beheben. Dazu aber später in einem weiteren Post mehr ...


@ Christian
Ich bezweifle gar nicht, dass dein Rigger gut gefahren ist. Auch die Manövrierbarkeit von den aktuellen VPV Racingdrohnen ist mir bekannt. Für jedes Problem, Aufgabenstellung bzw. Zielsetzung gibt es eine entsprechende mehr oder weniger gute technische Lösung. Dabei ist es für mich egal, ob der Lösungsansatz mehr in konventionelle oder unkonventionelle Richtung geht. Er muss nur der Zielsetzung bestmöglich gerecht werden ...

Bitte beantworte mir mal konkret folgende zwei Fragen:

1) Womit hat dein Crapshooter Rigger aus deiner Sicht den die benötigte Querkraft aufgebaut, grade wenn der sogar schwerer war als die heutigen Lipo Rigger. Vergleichbar schnell müssten die ja sein. Kann ja nicht nur die kleine Turnfin vorne sein ...

2) Warum baut man nicht solche Querschubanlagen (Seitenschuberzeuger) in die Tragflächen bzw. Seitenleitwerke von Flugzeugen ein um so Roll- bzw. Gierbewegungen zu erzeugen ? Bei Wasserflugzeugen würde solch ein Seitenschuberzeuger in Leitwerk doch dann wirklich Sinn ?!


Naja, solange man das Gewicht des EDFs bzw. der Turbine hinsichtlich des Gewichtsschwerpunktes des Gesamtsystems nicht berücksichtigen muss, ist es eigentlich egal wo der EDF sitzt. Allein wichtig ist der Verlauf der Schubachse im Verhältnis zum Schwerpunkt und die Hebel die sich daraus ergeben. Wenn der Drehpunkt nicht der Schwerpunkt ist, muss man das noch mit berücksichtigen. D.h. wenn die Schubachse parallel zur Wasserline ist und die EDF-Einheit parallel zu dieser verschoben wird hilft eine Position weiter vorne nicht um das abheben bei plötzlicher Schubwegnahme zu verhindern.


Abschließen zu diesem Post noch mal meine Zielsetzung für dies Projekt zusammengefasst:
- Erfahrungen mit Luftantrieb sammeln
- Anwendung SAW like, mit wenig Energie möglichst schnell unterwegs sein
- Aufbau möglichst einfach halten, sowohl in technischer als auch in materieller Hinsicht
- hier meine Erfahrungen teilen damit auch andere was davon haben

Gruß,
Patrick

[Shark]

Zweite Testfahrt mit 3s:

Da nach den Änderungen mit 2s wieder alles problemlos lief. Konnte wieder der 3S Lipo im Rigger Platz nehmen. Die Bedingungen waren eigentlich auch gut, ich aber mal wieder etwas ungeduldig um abzuwarten bis die Wellen, die ein Hund beim Spielen am Wasser gemacht hatte, ganz abgeklungen waren. Ich hatte also zur ersten Graden angesetzt und auch gefüllt rechtzeitig (aber wohl nicht rechtzeitig genug) das Gas raus genommen um nicht mit Vollgas über die Wellen zu fahren. Aber die Geschwindigkeit war trotzdem noch hoch genug (nach GPS ca. 115km/h), so das die leichte Anstellwinkelerhöhung des gesamten Riggers durch die Wellen ausreichte um den Rigger wie ein Flugzeug abheben zu lassen und dann in einem Flip überzugehen. Klar war sofort, dass dabei nicht alles heile bleiben ist. Also erstmal wieder teile einsammeln und basteln bevor wieder getestet werden kann.

Generell ließ sich aber beim Abflug erkennen, dass die getroffenen Maßnahmen in die richtige Richtung gegangen sind. Der Abflug und der Flip waren nicht so abrupt wie beim ersten mal. Allerdings hat sich auch gezeigt, dass die Platte als Strebe schon bei minimalen Anstellwinkeländerungen einfach zu fiel Lift vor den Schwerpunkt erzeugt und so wahrscheinlich immer wieder zu Problemen führen wird. Die aktuelle Aerodynamik genügt einfach noch nicht einem eigenstabilen Verhalten. Da musste vor den nächsten Testfahrten auf jeden Fall noch daran gearbeitet werden ...

[Ch.Lucas]

Hallo Patrick,

zu Thema Fin und Ruder habe ich hier, https://www.rc-rennboote.de/forum/showthread.php?44746-Gedanken-zu-Ruder-und-Turnfin&p=309689#post309689 ,es ausgegliedert angefangen.

Zu Schubdüsen bei Flugzeugen gibt es recht viele Ansätze die Zapfluft zur unterstützung von Strömungen nutzen so meist bei Senkrechtstartern wie z.B. die X 32B und die X35B die durch Zapfluftdüsen in den Tragflächen gesteuert werden im Schwebeflug, gibt aber auch Test um auf komplizierte Klappen verzichten zu können. Ich hatte mal einen Outrigger für SAW bei dem habe ich eine Kreiselpumpe vom Empfängerakku versorgt zum Boot wenden eingesetzt , Man muss ja nicht nicht mit Schmackes umdrehen etwas mehr Zeit und ganz ruhig ausrichten ging damit sehr schön. Hat Energie aus dem Fahrakku gespart und die Komponenten runterkühlen lassen.

Geh mit dem leeren Rigger auf eine hohe Wiese und lege nur soviel Balast rein dass der Schwerpunkt stimmt und dann lass den Rigger fliegen . Frag den Toni Schuhmann und andere aus dem Club , das haben der Egon und ich immer früher so gemacht. Hatte auch immer schöne Höhenleitwerke von Hochleistungssegelfliegern hinten drauf.

Happy Amps Christian

[Shark]

Ich freue mich immer wenn auf konkrete Fragen gar nicht oder nur indirekt geantwortet wird ... :prost:


Schöne Idee mit der hohen Wiese und dem fliegen lassen. Stellt sich nur die Frage, in wie fern die Erkenntnisse hinsichtlich Wurfgeschwindigkeit im Verhältnis zur Fahrgeschwindigkeit und dem nicht vorhandenem Bodeneffekt dann später in die Realität auf dem Wasser Übertragen lassen ...

Gibt heutzutage so schöne andere Möglichkeiten ...

[Shark]

Nach dem zweiten Abflug lag der Rigger dann erst mal mehrere Monate defekt in der Gegend rum, da ich keine Lust hatte den zu reparieren bzw. mir uneinig war welche Änderungen ich vornehmen möchte. Schwung in das Projekt brachte dann die Tatsache, dass ich mir einen 3D Drucker zugelegt habe zu Ostern. So ein Teil lässt komplexere Ideen relativ schnell in die Tat umsetzen. So habe ich mich dann daran gemacht mit Delftship neue aerodynamischere Schwimmer mit etwas mehr Volumen zu designen und auch eine Hülle für die EDF Einheit. Letztere habe ich aber mit Fusion 360 konstruiert. Wenn man sich mit dem Programm erstmal auseinander gesetzt bleiben da für den Hobbyanwender kaum Wünsche offen beim Konstruieren.

Da die einzelne Plattenstrebe für die aerodynamische Stabilität aufgrund der Flügelfläche deutlich vor dem Schwerpunkt ehr ungünstig ist bei einem Riggerdesign, wurde diese durch zwei 2mm Rundstäbe ersetzt. Die Stäbe sind zwar Wiederstandstechnische eine Katastrophe gegenüber der Platte dafür aber Anstellwinkelneutral. Für das anfänglich geplanten Canarddesign wäre die Platte aber die bessere Lösung gewesen.
Die Schwimmer wurden gleich mit den passenden Bohrungen für die Streben versehen und mit ausgedruckt. Man braucht die nur aufstecken und ist fertig, da die Streben leicht darin klemmen. Da keine großartigen Querkräfte auf die Schwimmer lasten, braucht es da auch keine weitere Fixierungen.
Die Hülle für den EDF ist so konstruiert, dass dieser jetzt parallel zu Wasserline ist bezüglich der Schubachse. Ferner ist auch der Querschnitt leicht reduziert um mit dem entstehenden Düseneffekt die Strahlgeschwindigkeit etwas zu steigern und so hoffentlich auch die Geschwindigkeit des Riggers ...

[Ch.Lucas]

Hi Patrick,
im anderen Tread sind Antworten.
Und bezüglich den Flugversuchen , da hast du doch sicherlich auch schon mal etwas zu Ekranoplane gelesen . Einfache erkenntniss für den Flug im Bodeneffekt ist dass das Leitwerk sehr viel größer ausfallen muss wie bei Flugzeugen die damit nicht andauernd zu kämpfen haben . Ein Leitwerk bewirkt wunder. Schau mal im Bild ein Spielzeugflieger von Silverlit umgebaut als Bodeneffektflieger , das ist minimum 15 Jahre her. Der hebt einfach ab aber macht niemals die Rolle , den Looping rückwärts. Hat einfach einen CFK Ski vorne unter dem Cockpit und die Tragflächen stark gestutzt auf die Breite des Höhenleitwerks.

Happy Amps Christian

[Shark]

Hi Christian,

ja, die verschiedenen WIG Konzepte sind mir gut bekannt. Aber es ist / war mit diesem Projekt ja nicht das Ziel solch ein Gefährt zu bauen. Wobei ich das bestimmt in einem eigenen Projekt auch wohl irgendwann mal machen werde. Problem ist halt, dass man kleine WIGs halt schnell übermotorisiert um den anfänglichen Wasserwiderstand zu überwinden. Und mit der Leistung kann man sowas auch schon normal fliegen ... Das ist dann etwas vom Grundgedanken vom WIG Prinzip entfernt aus meiner Sicht.

Auch wenn die aerodynamische Balance stimmt, dürfen die Auftrieb erzeugenden Flächen schlussendlich nicht zu groß werden bei hohen Geschwindigkeiten, da sonst der Rigger einfach wie ein Flieger abhebt. Da kann ich dann auch gleich einen Speedflieger bauen ...

Kleiner Nachtrag: Eigentlich müsste man auch mit einem gut designten Profil und Flügelgeometrie mit nur einem Flügel (Nurflügler) im Bodeneffekt stabil fliegen können. Ist aber eine nicht triviale Aufgabenstellung.

Gruß,
Patrick

[Shark]

Nachdem Röhrchen für die Streben eingeklebt, der die Druckteile ein wenig Farbe bekommen und angebaut waren konnte es wieder zum Testen an den See gehen. Dieser lief aber nicht wie erwartet. Der Rigger kam einfach nicht mehr aus dem Wasser. Ein Grund dafür war, dass die Schwimmerspitzen nicht weit genug aus dem Wasser ragten und sofort beim losfahren überspült wurden. Dadurch erhöht sich zum einen der Widerstand und vermindert den Auftrieb um den Schwimmer aus dem Wasser zu drücken. Weil der Bug nicht hoch kam, lief wieder Wasser über diesen bis zum Impeller und der Schub brach zusätzlich ein. Eine reine Katastrophe ...

Aber mit dem 3D Drucker lassen sich ja schnell ein Paar neue Schwimmer drucke. Um ein Gefühl dafür zu bekommen wie Hoch die Schwimmerspitzen später mindestens sein müssen wurden schnell ABS Streifen unter die Schwimmerlaufflächen geklebt die deutlich nach vorne oben überstehen. Damit war das anfahren wieder möglich. Es zeigte sich dann aber auch, dass die neuen Streben zu tief angebracht waren, die bremsen beim Anfahren und ferner teilten die das Wasser so, dass es hoch bis zum Impeller spritzte. Mit den üblichen negativen Folgen. Die Plattenstrebe war in der Hinsicht besser, das sie beim Anfahren das Wasser noch unten wegleitet und damit auch noch zusätzlich Auftrieb um Bug geliefert hat. Man sieht mal wieder alles hat seine Vor- und Nachteile ...

Die neuen Schwimmer waren in wenigen Minuten durch leichtes verzerren und skalieren fertig. Dabei wurden auch gleich die Streben um 5mm weiter hochgesetzt. Nach 2 mal 2,5h war der Drucker fertig mit seiner Arbeit. Nach dem leichten glattschleifen bekamen die Schwimmer wieder etwas Farbe und der Rigger hat somit seinen Aktuellen Stand erreicht.

[Shark]

Mit den neuen Schwimmer und den höheren Streben ist jetzt das Anfahren wieder möglich. Ich musste zwar mit dem Schwerpunkt noch etwas zurück, grade wenn der schwerere 3s Lipo und das Messequipment an Bord ist. So gut wie es schon mal war ist es aber nicht mehr, aber zufriedenstellen ...

Bei den folgenden Messfahrten mit 2s und 3s kam schnell das subjektive Gefühl auf das der Rigger jetzt nach dem Umbau nicht mehr so schnell ist, das auch durch die Logs bestätigt wurde. Darin sah man vielmehr, dass der Rigger langsamer beschleunigte wie gewohnt, was bei gleicher gefahrener Strecke natürlich zu einer geringeren Geschwindigkeit führt, da noch nicht ausbeschleunigt.

Also hieß es warten bis die Bedingungen an einer sehr übersichtlichen Kiesgrube passend waren um das Gas einfach mal länger stehen und den Rigger laufen zu lassen. Für Analysezwecke habe ich das auch gleich mal mit Bild und Ton festgehalten. Wie üblich bei den Fahrten mit 3s ist am Ende mal wieder nicht alles heile geblieben :lol:... Dieses mal war die Uferböschung zum Schluss im Weg.


https://www.youtube.com/watch?v=vgz5kSblA0Y

https://www.youtube.com/watch?v=IUAseNhYs4s

[Shark]

Hatte für letzten Samstag alles wieder fertig gemacht, sprich neuen Schwimmer gedruckt und ein Paar neue Streben. Die hatten ja den Landausflug nicht ganz unbeschadet überstanden ...
Die Bedingungen waren perfekt und ich hatte einiges zum Testen vorbereitet um die gemessenen geringeren gemessenen Geschwindigkeiten nach dem Umbau (gedruckte Schwimmer + Streben + gedruckte EDF-Hülle) auf den Grund zu gehen. Dieses kann zum einen durch einen höheren Widerstand kommen, die Runden Streben habe ca. den doppelten Widerstand wie die einzelne Plattenstrebe (Abschätzung durch Widerstandsbeiwerte), aber auch die EDF-Verkleidung einen zusätzlichen Widerstand bietet bzw. der EDF damit einen geringeren Schub lieft. Daher hatte ich noch mal einen einzelnen Träger bzw. eine kleinere (Außendurchmesser) und kürzere Verkleidung für den EDF gedruckt zum Probieren.
Die erste Referenzfahrt mit 2s lief problemlos. Bei der zweiten mit 3s verabschiedete sich leider beim Durchstarten für die erste lange Grade direkt beim Gasgeben der komplette Impeller bzw. dessen Blätter. Auch den Motorhalter hats dabei beschädigt. Wahrscheinlich war das ständige Spritzwasserkontakt des Impellers beim Anfahren und der damit verbundenen höheren mechanischen Belastung dann doch zu viel. Jetzt heiß es erstmal warten bis eine neue EDF-Einheit da ist ...

[Shark]

Für alle etwas interessierteren mal ein paar technische Daten und Fakten:

Den Rigger habe ich jetzt zum Schluss mit einer Schwerpunkt gefahren, so dass sich ein Gewichtsverteilung von 60:40% ergibt. D.h. 60% der Gewichtslast liegt auf den beiden Schwimmern zusammen und 40% auf den hinteren beiden Laufschuhen. Da diese auch verhältnismäßig klein sind von ihrer Breite her (11mm) im Gegensatz zu den Schwimmern (25mm) und auch auch mehr V-Winkel haben werden die natürlich auch tiefer durchs Wasser gezogen, sorgen damit aber auch für die erforderliche Richtungsstabilität bzw. Treue. Auf den Videos sieht man, wenn man genau hinschaut, sehr gut, dass eigentlich die Wellenbildung fast ausschließlich von den hinteren Laufschuhen kommt.
Ich denke das ich da noch mal größer mit weniger V testen werde. Das könnte hinsichtlich der Geschwindigkeit / Effizienz noch mal was bringen wenn sich auch hinten mehr Luft unter den Laufflächen stauen kann.

Die Leistungsaufnahme des EDF ist wie auch bei einem Water-Jet Antrieb mehr oder weniger unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit des Riggers / Bootes. D.h. der Antrieb wird nur minimalst entlastet durch die Fahrgeschwindigkeit im Gegensatz zu einen konventionellen Propeller (voll oder halbgetaucht). Die Leistungsaufnahme ist also nur von der Drehzahl abhängig (s. beigefügtes Diagramm).

Für die bisher höchste Geschwindigkeit von 119km/h hat der EDF-Rigger eine Leistungsaufnahme von 315W gehabt. Das ist verhältnismäßig viel viel im Gegensatz zu meinem "konventionellen" Mini Rigger mit 300g der auch noch ein Ruder mit durchs Wasser zieht. Dieser hat für eine Geschwindigkeit von 130km/h nämlich nur 250W gebraucht. Rechnet man die Leistungen entsprechend den Geschwindigkeitsverhältnissen mit einem Exponenten von 2,5 (dieser passt erfahrungsgemäß besser als der von der Theorie stammende mit 3) um und berücksichtig auch noch den Wirkungsgradunterschied der beiden Motoren ( der im EDF hat ca. 70% der andere etwa 80% maximales eta), so ergibt sich ein Leistungsunterschied von 75-105W, je nach welche Geschwindigkeit bzw. Boot man als Referenz nimmt. Der EDF-Rigger braucht also deutlich mehr als der Konventionelle. Dieses kann einem an unterschiedlichen Widerstand liegen oder an der Tatsache, dass die EDF Einheit einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad hat als der halbgetauchte Propeller, wovon ich momentan ehr ausgehe.

Bin gespannt was weitere Testfahrten noch an Erkenntnis bringen ...

[Ch.Lucas]

Hi,
na , dass der EDF nicht der Optimalste Antrieb für so ein Boot ist war eigentlich klar. Propeller mit größeren Durchmessern sind da wesentlich Effizienter. Habe ja lange genug bei den Speedfliegern wie ein Ausserirdischer versucht dort die Propeller mit hohen Seigungen Schmackhaft zu machen , die haben aber damals auf Durchmesser gleich Steigung 1:1 bestanden. Irgendwann hat dann der R. Okon nach dem ich ihm die Propeller der Fesselrennboote gezeigt habe dass dann auch bei den Fliegern getestet und seit dem sind die Geschwindigkeiten munter gestiegen. In Japan fuhren die Outriggerennen mit 6,5 ccm mit Luftschraubenantrieb die so um die 160 km/h schnell waren. Als die Quadrocopter aufkamen habe ich mit EMax Motoren auch so etwas ausprobiert. Für einen Miniimpeller habe ich noch den Baukasten für eine Bluebird K7 alle Versionen.Impeller haben eine zu hohe Strahlgeschwindigkeit . Der muss also größer werden um die Schubfläche zu vergrößern und die Strahlgeschwindigkeit zu senken.
Das alte Fesselrennboot mit den zwei langen Schwimmern und dem Flügel am Heck finde ich auch sehr geeignet .

Happy Amps Christian

[Shark]

Hi,

das war klar das jetzt das Beispiel mit den Propeller kommt ... Aber das war / ist ja nicht das Ziel des Projekts und ist dann auch nicht mehr so außergewöhnlich.

Mir war im vorhinein bewusst, dass ein Impeller, grade bei niedrigeren Geschwindigkeiten, nicht an die Effizienz eines Propellers reicht. Aber ein Propeller ist dann nicht drehmomentfrei. Ferner war ich davon ausgegangen, dass der geringere Wirkungsgrad des EFDs sich mehr als kompensieren müsste durch Wegfall der benetzten Fläche des Wasserruders und Propwalks. Anscheinend ja nicht. Wieder was dazu gelernt. Jetzt geht's halt darum die genauen Gründe / Größenordnungen zu ermitteln ...

Gruß,
Patrick

[Ch.Lucas]

Deshalb hatte ich zuerst mit hintereinanderlaufenden Gegenläufigen Propellern angefangen , dann aber die beiden nebeneinander gestellt. So geht halt das Kurvenfahren ohne Ruder nur durch Schub.

Happy Amps Christian

[Shark]

Deshalb hatte ich zuerst mit hintereinanderlaufenden Gegenläufigen Propellern angefangen , dann aber die beiden nebeneinander gestellt. So geht halt das Kurvenfahren ohne Ruder nur durch Schub.

Happy Amps Christian

Dann zeigt doch mal das Modell auf dem du die Antriebe Montiert hast. Schön wären auch bewegte Bilder auf denen man mal die Funktionalität beurteilen kann ...

Gruß,
Patrick

[Ch.Lucas]

Hi Patrick,

bei #31 sind ja Bilder . CFK Rohr mit Hubschrauber Rotorblättern als Ausleger. In den Blättern laufen CFK Stangen die überstehen . Dort konnte ich Schwimmer oder Räder aufstecken. Ich habe das vor 12-13 Jahren für meine altesten Söhne gebastelt ,die waren da 12-13 Jahre alt. Das war nur so aus Spaß , ich habe solche Luftschraubenfahrzeuge wie ich in die Schule gegangen bin noch mit COX Tee Dee gebaut. Heute haben die eine andere Performance . Videos haben wir nicht gemacht , hat eigentlich keine interessiert. Die Hubschrauberrotorblätter kann man einfach per Schrauben im Anstellwinkel verstellen. Was die bei welcher Geschwindigkeit an Auftrieb erzeugen kann man aus den Daten der Modellhubis einfach rechnen. Die waren von einem 450ziger Heli. Vollsymetrisches Profil.

Mit den Propeller hat der Fabian Wunderlich seinen Offshorecat gefahren , irgendwo knapp 200 km/h soviel,ich mich erinnere. Das war noch zu Zeiten des Powercrocoforums , der Fabian ist Speedflieger geflogen , hat einmal den Wetrekord mit 481 km/h aufgestellt.

Happy Amps Christian
Im Boot waren auch zwei Scorpion Motoren für den Antrieb eingebaut. Zu erst ist er mit ABC Propellern gefahren und dann mit den von ihm gefrästen Props. Die Propeller haben ca. 20% weniger Leistung abgefordert wie zuvor und dass Boot wurde aber damit 10% schneller.

[Shark]

Moin Christian,

schade, dass du dir nicht die Zeit genommen hast meine Fragen separat in den beiden Threads zu beantworten. Es ist ja nicht eine private Diskussion / Unterhaltung zwischen uns beiden, da wäre es mir egal. Aber hier im Forum lesen ja noch mehr Leute mit und verfolgen vielleicht nicht beide Threads gleichzeitig. Und wenn zu einem späteren Zeitpunkt andere Personen auf diese Threads stoßen wird es für die auch nicht grade einfach das nach zu vollziehen. Thematisch geht es ja schon um was unterschiedliches auch wenn beide Themen auch Schnittstellen haben ...
Ich versuch das mal wieder auseinander zu dividieren ...

Ok, bei deinen geposteten Bildern weiß am nie ob die Sachen darauf von dir oder von jemanden anders sind und so genau habe ich dann doch nicht hingeschaut. Schade, dass es kein Video davon gibt, aber wenn noch alles vorhanden ist lässt sich das ja nachholen. Mich interessiert es auf jeden Fall ...
Wobei das mit der Schubsteuerung in Kombination mit Rädern ehr schlecht als recht funktionieren dürfte und auch nur wenn es rollt oder das Gefährt ein Wheelie, was aber bei der Antriebskonfiguration nicht passieren wird ...

Gruß,
Patrick

[Shark]

Hallo zusammen,

es ist schon einen Moment her, dass es News zu diesem Projekt von mir gab. In der Zwischenzeit hat sich einiges getan und die Fortschritte finde ich persönlich schon bemerkenswert / faszinierend. Aber alles der Reihe nach ...

Bis die neuen EDF Einheiten aus Fernost da waren hat es ein paar Tage gedauert, der Anbau ging dann aber sehr schnell von der Hand. Die ersten Fahrtests mit zeigten dann, das ich mit dem erhöhten Widerstand durch die gedruckte EDF Verkleidung wohl recht hatte. Habe diese mit dem neuen EDF erst mal wieder weg gelassen und fahr seitdem immer noch ohne. Die Geschwindigkeit ist ohne damit fast wieder auf dem alten Niveau. Der Rest, der noch fehlt, bleibt wahrscheinlich wie schon erwähnt an den runden Streben hängen.

Dann habe ich angefangenen mit breiteren Schwimmern zu experimentieren. Das Anfahren wurde damit erstaunlicherweise schlechter als besser, da mehr Wasser über den Rumpf lief und der Impellerschub zusammenbrach. Erst mal aus dem Wasser ist alles beim alten. Ein weinig Abhilfe gegen das über das Deck laufende Wasser brachte eine kleine Schürze / Kragen vorne am Bug (siehe Bild mit den leuchtgelben Schwimmern).

Bei den Spielereien habe ich die Schwimmer auch mal ganz bis an den Rumpf rein montiert. Damit kam der Rigger gar nicht mehr aus dem Wasser, aber es kam noch mal die Idee auf es noch mal mit einem Canard Design zu probieren und die Herausforderung neu anzunehmen. Der 3D Druck macht da die Umsetzung doch deutlich leichter ...

Also wurden in DelftShip ein Frontschuh und neue Schwimmer für hinten konstruiert und gedruckt. Im dem Zuge ist auch gleich ein hydrostatisches Modell für den Rigger / Canard entstanden um im Vorhinein besser die anfängliche Schwimmlage beurteilen zu können. Die umgesetzte Konstruktion ist auf den Bildern zu sehen ...


Gruß,
Patrick

[Shark]

Bevor die Aktion kommt, erst einmal ein paar Infos zu dem neuen Canard Design:

Der erste Versuch ist ja kläglich gescheitert (siehe Beitrag #5 + #6). Aus den Erfahrungen war klar, dass der Canard einen deutlich größeren (Lauffläche) und voluminöseren vorderen Laufschuh zwecks hydrostatischem Auftrieb bekommen musste, damit der Bug schon in der statischen Schwimmlage und auch beim Anfahren höher über dem Wasser ist. Daher ist der Laufschuh auch breiter als der und mit einer seitlichen Abrisskante versehen, damit das Wasser nicht den ganzen Rumpf entlang fließt während der Startphase. Ferner bietet die breite Ausführung den Vorteil durch eine Aussparung für den Rumpf dieses einfach und formschlüssig mit dem Rumpf zu verbinden. Man braucht nichts ausrichten und die Anstellwinkel sind auch gleich so wie vorgesehen. Fixiert habe ich den Laufschuh wieder mit Uhu-Pur um beides wieder zerstörungsfrei voneinander trennen zu können.

Die hinteren Schwimmer habe ich recht simple gehalten mit der L-Form und schön mit 45° Slipkanten versehen damit es in Kurven nicht hakt. Wichtig bei den Schwimmer ist, dass diese trotzdem aus dem Wasser herausragen im Stillstand, sonst hat das Boot keine bzw. nur eine sehr geringe Stabilität um die Längsachse und kentert gleich beim ersten Gas geben.

Die Bilder zeigen die verschiedenen Versionen von Frontschuh und Schwimmer die ich probiert / optimiert habe mit der Zeit.

[Shark]

Nun zu Aktion:

Der Schwerpunkt wurde erstmal so weit nach hinten gepackt wie möglich um den Laufschuh vorne so weit wie möglich zu entlasten. Überraschenderweise funktionierte der erste Versuch. Zwar nicht in überragender Weise aber der EDF Canard kam von alleine aus dem Wasser zum ersten mal überhaupt und erstmal in Gleitfahrt ließ dieser sich auch besser steuern (Kurven fahren) wie die Rigger Konfiguration *pleased*:cool:.


https://www.youtube.com/watch?v=36tPS3NQRBY

Das Anfahren verbesserte sich noch mal deutlich, als ich auch beim Canard den wasserabweisenden Kragen wieder montiert habe. Welcher später (siehe Bilder oben) Bestandteil des Laufschuhs wurde.
Die Geschwindigkeit war mir erst einmal egal zu diesem Zeitpunkt ...

Was mich aber interessierte war wie sich die Lastverteilung auf dien Frontschuh bzw. den Schwimmern ändert wenn der EDF läuft oder nicht. Also wurde ein kleiner Trockentest mit drei Waagen gemacht bei dem drei Auflagepunkte mittels doppelseitigem Klebeband auf diesen fixiert wurde. Die Waagen musste ich mit schweren Lipos vor dem verrutschen sichern, sonst wäre der Canard trotz des Test mit 2s noch durch die Gegend gerutscht. Das Ergebniss ...


https://www.youtube.com/watch?v=VxcdJ-SLQic

... hat mich dann doch sehr überrascht. Die Last auf den Laufschuh vorne steigt von ca. 90g auf 160g, was einer zunehme von rund 80% entspricht. Die Schwimmer hinten werden entsprechend entlastet. Im nachhinein ist das aber mit dem Schub von ca. 240-250g und den Hebelverhältnissen Zwischen Schubhöhe und dem Abstand der Auflagepunkte (Laufflächen vorne und hinten) nachvollzieh- bzw. berechenbar und die Welt für mich wieder in Ordnung ...

[Shark]

Nachdem das mit dem Anfahren und Steuern bei moderaten Geschwindigkeiten jetzt klappte, konnte ich mal schauen was passiert wenn man mal versucht länger geradeaus zu fahren und auf Geschwindigkeit zu gehen. Dabei zeigte sich, dass der Geradeauslauf immer schlechter wurde je schneller der Canard wurde. Also erstmal das Wasserruder ein paar Millimeter tiefer gesetzt. Das brachte zwar etwas mehr Stabilität für die Geradeausfahrt aber auch einen höheren Widerstand, der ist aber schlecht für die Geschwindigkeit. Dieses war aber mit 60-70 km/h mit dem 2s Akku in der Canard Konfiguration deutlich schlechter als mit der Rigger Konfiguration, damit waren immer Geschwindigkeiten von knapp +- 80 km/h drin. Auch war die Beschleunig visuell als auch messtechnisch deutlich schlechter.

Was mich aber deutlich mehr störte, war die Tatsache, dass wenn der Canard mal spontan die Richtung änderte bei Vmax ich reaktionsmäßig nicht mehr wirklich hinterher kam das zu korrigieren bzw. den Gegenpendler abzufangen, so dass ich dann immer vom Gas musste um das Boot wieder unter Kontrolle zu bringen. Mit diesem Verhalten machte es keinen Sinn mal auf den 3s Akku umzusteigen. Also was tun ...?

Dann kam mir spontan die Idee, weil ich es aus YT Videos wusste, dass dieses auch einige RC Carfahrer für ihre Highspeedruns so machen, einen Kreisel (Gyro) zur Stabilisierung einzubauen. Der ist einfach schneller in der Reaktion wie ich es an der Fernsteuerung sein kann. Also warum nicht einfach mal ausprobieren. Zum Antesten musste es aber nicht ein Kreisel für alle drei Raumrichtungen sein so wie es einige RC Flieger verbaut haben, von daher habe ich nach einen günstigen einfachen Kreisel geschaut und bin dann bei einem für RC-Driftcars gelandet der inkl. Versand grade mal 16 Euronen gekostet hat. Dieser war dann am nächsten Tag schon da und wurde sofort verbaut und in Betrieb genommen.

Mit der richtigen Kalibring (Sensitivität) zeigte sich sofort die positive Wirkung des des Kreiselsystems. Ich hatte auf jeden Fall das Gefühl den Canard jetzt einigermaßen sicher kontrollieren zu können auch bei höheren Geschwindigkeiten.
Als positiven Nebeneffekt konnte ich die Eintauchtiefe des Wasserruder schrittweise zurücknehmen und schlussendlich sogar ganz wegnehmen. Das hatte ich erstmal so nicht erwartet das dieses so klappen würde.

Auch wenn es mit 3s immer noch nicht ganz so 100% lief brachte der Kreisel doch schon einiges an Verbesserung ...
Topspeed im nachfolgenden Video lag bei 105 km/h


https://www.youtube.com/watch?v=-ayYCh_5Y_Y

[Shark]

Der nächste Evolutionsschritt war dann mal wieder mehr Zufall als beabsichtig und entspringt der Fragestellung in wie fern sich die Lastverteilung auf den vorderen Laufschuh und den hinteren beiden Schwimmern die Einfluss auf den erreichbaren Topspeed haben.

Aufgrund des Anfahrens war der Schwerpunkt bisher immer so weit hinten wie möglich. Deshalb wurde versucht mal die Grenze auszuloten wie weit man den SP nach vorne schieben kann ohne das Anfahren zunichte zu machen. Es stellte sich heraus, das gute 4cm weiter nach vorne möglich waren (von 21 auf 25cm) und der Canard noch so grade aus dem Wasser kam. Bei mehr war inklusive des zusätzlichen Drucks durch den EFD auf dem Laufschuh vorne einfach zu viel Last.
Interessanter wiese wurde dabei aber der Gradeauslauf grade mit 3s deutlich besser. Vielmehr machte der Kreisel jetzt Probleme mit seiner zu großen Sensitivität. Diese führte jetzt ehr dazu, dass sich eine kleine Störung ehr eine Pendelbewegung anfachte anstatt sie zu reduzieren. Das ist bei hohen Geschwindigkeiten aber kontraproduktiv ...

Das führte dann zu der Überlegung wie man den SP noch weiter nach vorne bringen könnte um vermutlich mehr Eigenstabilität zu generieren und den Kreisel wieder aus zu bauen zu können weil dieser dann irrelevant ist, aber das anfahren weiterhin zu erhalten. Dazu musste die Last auf den Laufschuh vorne einfach reduziert werden. Die simpelste schnell zu realisierende Lösung war die hinteren Schwimmer nach vorne zu setzen, da sich so der Drehpunkt als auch die Hebelverhältnisse ändern und damit die Lastverteilung auf die Laufflächen bei gleichbleibender SP Position. Mit Hilfe von Excel wurde dann geschaut wie sich die Lastverteilung ändert wenn man die Schwimmer um 5 bzw. 10cm nach vorne schieb. Und da ich dann ehr der Typ bin der dann ehr zu extremeren Änderungen neigt um Tendenzen klarerer auszuloten wurden schlussendlich die 10cm gewählt.

Und siehe da, der gewünschte Effekt konnte erzielt werden ohne das es an anderer Stelle Nachteile auftraten. Der SP konnte noch mal um 2,5cm weiter nach vorne geschoben werden und der Canard fährt immer noch sicher an. Der Gradeauslauf ist super ohne Kreisel und Wasserruder und steuern lässt sich das Teil auch sehr kontrolliert, so wie ich es wir vorstelle. Das Endergebnis zeigt das folgende Video bei dem auch ein neuer Topspeed von 125km/h mit 3s reproduzierbar erreicht werden konnte.



https://www.youtube.com/watch?v=NEz1Oj3cwvE

[Shark]

Einen weiteren Vorteil der nach vorne verlegten Schwimmer habe ich noch vergessen zu erwähnen. Aufgrund der höheren Gewichtslast als auch des kürzeren Hebels (Abstand zum Frontlaufschuh) wird das Heck beim Anfahren nicht so schnell aus dem Wasser gehoben, so dass der Canrad länger einen steileren Anstellwinkel hat und wiederum besser aus dem Wasser kommt.

Nach dem beeindruckendem Erfolg mit dem Canard war die Frage ob das in einer Riggerkonfiguration auch alles so gut funktionieren würde mit einem kurzen Rand, weiter vorne liegendem Schwerpunkt und ohne Wasserruder, ohne das es anfänglich gar nicht kontrolliert funktionierte.
Also wurde wieder umgebaut. Aufgrund der modularen Bauweise und der nicht permanenten Befestigungen war dieses schnell erledigt. Der SP habe ich beibehalten den Hinteren Laufschuh des Rigger auf gleicher Hohe in Längsrichtung wie die Canardschwimmer montiert aber dieses mal ohne Lücke in der Mitte, da ja kein Wasserruder mehr bei langsamer Geschwindigkeit angeströmt werden müsste / sollte.

Und voila es funktioniert auch bestens ...


https://www.youtube.com/watch?v=J5ocH_zYYlw

Leider hat das GPS bei dem Run nicht vernünftig aufgezeichnet, so dass ich nichts über die genaue Vmax sagen kann. Die aufgezeichneten 60-70 km/h sind einfach zu wenig ... Aber aus der Fahrt mit 2s, bei der gute 85-90 km/h gemessen wurden, und im Vergleich zu den Messdaten vom Canard, müssten es abgeschätzt knapp über 130 km/h gewesen sein. Das muss ich aber bei Gelegenheit noch mal verifizieren.

Soweit erst einmal der aktuelle Stand des Projekts.

[Sika]

Die finale Konsequenz eines Canards mit vorversetzten Schwimmern wäre dann ein Rigger? Dann würden die Flächen zur seitlichen Stabilisierung und zum Anfahren verschmelzen?

Im Standvideo ist auch schön das Drehmoment des Antriebs zu sehen. In meinem Jetfan 120 sind die Motorhaltefinnen leicht nach hinten raus gebogen um dem Drall entgegenzuwirken. Dein kleiner 45 Fan hat sowas nicht, soweit ich das auf den Bildern entnehmen kann.

Gruß,
Jörg

[Shark]

Die finale Konsequenz eines Canards mit vorversetzten Schwimmern wäre dann ein Rigger? Dann würden die Flächen zur seitlichen Stabilisierung und zum Anfahren verschmelzen?

Im Standvideo ist auch schön das Drehmoment des Antriebs zu sehen. In meinem Jetfan 120 sind die Motorhaltefinnen leicht nach hinten raus gebogen um dem Drall entgegenzuwirken. Dein kleiner 45 Fan hat sowas nicht, soweit ich das auf den Bildern entnehmen kann.

Gruß,
Jörg

Jain, wenn man die Laufflächen vorne und hinten vertauscht bleibt die Lastverteilung die gleiche, nur die Flächenverhältnisse zur Auftriebserzeugung ändern sich. Ohne den Canard Schwimmern mehr Volumen zu verpassen würde der, wenn diese vorne sind, auch nicht mehr anfahren, da die Schwimmlage im Stillstand nicht passt. Mit mehr Volumen der Schwimmer steigt aber gleichzeitig auch die Wasserlinienfläche und somit die Querstabilität. Die ist aber beim jetzigen Canard ausreichend solange man nicht in Verdrängerfahrt das Runder komplett legt und Vollgas dann kentert der ...


Schräg gestellte Statorprofile hat der kleine EDF auch 3 Stück um den Motor zu halten (Bilder gibt's in Post #29). Wie optimal die ausgelegt sind eine Ahnung. An sich ist der EDF ziemlich drehmomentfrei. Nur das Massenträgheitsmoment beim An- und Hochlaufen des Motor bleibt halt erhalten mit nur einem vorhandenen Motor ...

Gruß,
Patrick

[Shark]

Zwischenfazit und noch offene Fragen:

Mit dem Projekt bin ich mit unterschiedlicher Intensität seit etwas über einem Jahr beschäftigt. Seitdem sind knapp über 70 Einsetze mit dem Vehicle zusammen gekommen, die meisten davon mit dem 2s Akku um zu sehen wie entsprechende Änderungen für Auswirkungen haben. In dieser Zeit ist ein kleiner Karton voll Teilen entstanden, die größtenteils auch mal ausprobiert wurden. Nicht immer läuft dabei alles glatt bzw. wie an es sich vorstellt. Aber auch jede Sache die nicht funktioniert bringt neue Erkenntnisse. Wenn alles auf Anhieb funktionieren würde wäre es ja auch langweilig :lol:

Es macht immer Sinn genau hinzuschauen oder Videoaufnahmen zu machen und die später zu analysieren warum bzw. wie was funktioniert oder auch nicht. Erst daraus kann man dann Verbesserungen / Optimierungen ableiten. Manchmal sind es nur kleinste Details mit großen Wirkungen !

Es hat sich gezeigt, dass sich kritische / instabile Systeme sich mit der Hilfe Elektronik, in diesem Fall der Einsatz eines Kreisels für die Lenkung, unter Kontrolle zu bringen sind. Das wird ja in der Praxis z.B. bei Kampfjets schon lange erfolgreich praktiziert. Schön war halt das mal selbst zu erfahren / zu erleben und nicht immer nur davon zu lesen / zu hören. Schlussendlich hat sich aber für mich gezeigt, dass ein eigenstabiles System im RC-Modell die anzustrebende Variante ist.

Richtig ausgelegt / designt zeigen sowohl die Rigger auch auch die Canard Konfiguration eine sehr gleiche Performance was die erreichbare Vmax angeht. Der Rigger beschleunigt besser, weil wahrscheinlich die beiden Schwimmer mehr Auftrieb bieten durch die insgesamt breiteren Laufflächen und somit die zusätzliche Belastung durch den Impellerschub. Ist dadurch auch leicht schneller. Geht man jedoch zu schnell vom Gas neigt er aber zum Flippen (siehe letztes Rigger Video). Auch lässt er sich nicht so schön durch die Kurven fahren, man muss eigentlich immer wieder zurück in die Verdängerfahrt um zu wenden. Das macht mit der Canard Version deutlich mehr Spaß mit leichten Gasstößen und dem sich dann einstellenden leichten Drift bleibt man immer in Gleitfahrt. Vielleicht ist es dem ein oder anderen aufgefallen in den Canard Videos mit 3s, wenn man damit schlagartig vom Gas geht fährt der Canard eine recht zackige Linkskurve. Das hängt wahrscheinlich mit dem Kreiselmoment bzw. Massentägheitsmoment des Impellers zusammen. So 100%ig ist mir dieses Phänomen noch nicht klar / verständlich. Logischerweise zeigt der Canard durch die Plattenstrebe hinten keine Tendenz zum Blow-Over. Inzwischen bin ich aber mit den jeweiligen Fahreigenheiten der beiden Varianten ganz gut vertraut, so dass ich beide bedenkenlos übers Wasser scheuchen kann. Selbst bei Vmax kann man noch gut leichte Kurskorrekturen vornehmen und eine leichten Bogen fahren, ohne das es kritisch wird.

Wahrscheinlich ist die mit dem 45mm EDF erreichbare Geschwindigkeit schon ziemlich ausgereizt, da geht es nur mit einem aerodynamischeren Design mit weniger Widerstand weiter vorwärts, der maximale Schub bzw. maximale Leistung ist ja fix. Also ehr was für ein Nachfolgeprojekt ...
Was aber definitiv noch probiert wird ist, ob die Canard Konfiguration eventuell nicht doch die performantere Version ist, wenn die Lauffläche vorne vergrößert wird und dann verhältnismäßig der Lauffläche des Riggers entspricht. Bisher ist die noch deutlich zu klein ...

Fortsetzung folgt ...

[Shark]

Planung einer neunen optimierten Version des EDF Vehikels + Konstruktion einer 3D gedruckten Form:

Eigentlich wollte ich nicht so schnell mich an eine an eine optimierte Version des EDF Rigger / Canard machen, aber die letzten zwei Wochen war das Wetter doch ehr bescheiden um vernünftig zu ermitteln welche Version jetzt mehr Potential hat. Aber ich wollte auch endlich mal ausprobieren wie gut sich eine 3D gedruckte Form sich eignet um zumindest mal schnell einen Prototypen zu bauen. Also kam eins zum anderen ...

Der neue Rumpf habe ich wieder mit DelftShip entworfen. Dieser sollte strömungstechnisch günstiger sein und die EDF Einheit sollte auch ein gutes Stück tiefer kommen um den Schubhebel zu verkleinern um den Bug mehr zu entlasten. Herausgekommen ist fast ein Tropfenförmiges Design, etwas kürzer als der jetzige geringerer Querschnittsfläche und Oberfläche. Er kann auch wieder sowohl als Rigger als auch Canard Rumpf verwendet werden. Da die letztere ehr die kritischere hinsichtlich der Schwimmlage ist wurde diese für den virtuellen Schwimmtest genutzt (s. zweites Bild). Soweit alles OK ...

Die Geometrien wurden dann Mittels IGES-Format in Fusion 360 übertragen um dort mit der Konstruktion fortzufahren. In Fusion wurde dann der Deckelausschnitt eingebracht und anschließend entsprechende Formteile konstruiert. Es war nicht immer einfach, dass so hin zu bekommen wie ich mir das vorgestellt habe, aber schlussendlich hat es irgendwie schon geklappt. Bei solchen Formkonstruktionen ist es wichtig vorher zu wissen wie nachher die Druckrichtung ist, gerade auch in Hinblick auch die Entformungsrichtung. Diese sollte so sein, dass sich das laminierte Teil nicht hinter den einzelnen gedruckten Layern verhaken kann.
Um die einzelnen Formteile später in Position zu halten wurden entsprechende Bohrungen vorgesehen.

[Shark]

Drucken der Form und der erste Abzug:

Alle Teile für die Form wurden stehend gedruckt, weil so die Konturen bessere raus kommen und es für die Entformungsrichtung besser ist (s. Kommentar im vorherigem Post). Die Form für den Deckel alleine wurde einzeln gedruckt, die vier Teile für die Rumpfform zusammen in einem Seriendruck, bei dem dem erst ein Teil fertig gedruckt wird und dann mit dem nächsten begonnen wird. Der Druckvorgang wird dabei nur einmal gestartet. Beim Slicen (in meinem Fall mit Cura) ist für diese Art von Druck auf die entsprechende Platzierung der Teile mit genügend Abstand voneinander und auf die Druckreihenfolge zu achten, nicht, dass der Druckkopf das grade gedruckte teil gleich wieder abreißt. Diese Art von Druck hat den Vorteil, dass man den Drucker lange Zeit beschäftigen kann ohne zwischendurch selbst tätig zu werden (Zeitersparnis), aber bei einem Fehler nicht gleich alle Teile betroffen sind wie wenn alle Teile gleichzeitig gedruckt worden wären. Ferner könnte man ein fertiges Teil schon vom Druckbett nehmen während der Druck noch läuft.
Die Formteile habe ich alle mit ecoPLA gedruckt von dem ich etwa 400g gebraucht habe. Der Druck aller Teile hat ca. 20 Stunden gedauert.

Bis die Form dann einsatzbereit war hat es dann noch mal gut eine Stunde gebraucht. Die Formteile mussten mit dem Messer vom Brim (für bessere Druckbetthaftung) befreit und zusammen geklebt werden. Eigentlich wollte ich den vorderen und hinteren Teil der Formhälften mit Stiften für eine bessere Zentrierung zusammensetzen und hatte dafür auch entsprechende Bohrungen vorgesehenen, aber es erwies sich doch als einfacher und schneller dieses ohne zu tun und einfach mit Sekundenkleber Fingerspitzengefühl diese zusammen zu bringen. Für die Positionierung der Formhälften zueinander wurden dann aber die fünf vorgesehenen Löcher mit 5mm verwendet diese sind entsprechend noch mal mit einem Bohrer erweitert, dass 5mm Alurohrstäbe leicht eingeschoben werden können, aber nicht von alleine herausfallen. So hat man später gut Kontrolle über den Spalt zwischen den Formhälften um eventuell nicht richtig nach in liegendes Gewebe oder Nahtband nach innen drücken zu können.
Bevor ich die Form dann benutzt habe, wurden noch die größeren Unebenheiten in der Form grob geglättet, als auch die Drucküberhöhungen an den Trenn- bzw. Stoßkanten mit einem Messer geglättet, denn richtig scharfkantig sind die bei der gewählten Druckrichtung nicht.

Vor dem Laminieren wurden die Formen nur einmal gut PVA Trennlack eingepinselt, das musste reichen. Das laminieren lief wie gewohnt ab. Als erstes eine dickere Schicht weiß eingefärbtes Oberflächenharz hineinstreichen und angelieren lassen, um später auch eine gewisse Grundlage zum wegschleifen der Druckrillen zu haben. Dann die entsprechende Anzahl an Gewebelagen ein laminieren, Ränder säubern und Form verschließen. Wie auch bei jeder anderen Form. Da ich keine Verschraubung vorgesehen habe wurden die Form auf einer Tischkante und mit Hilfe eines Bretts und Schraubzwingen zusammengedruckt.
So konnte das Laminat erst mal bei Raumtemperatur eine Nacht (ca. 8-9h) aushärten und am nächsten Morgen ging es dann für weitere 7-8h in die Temperbox bei gemütlichen 30-35° dem PLA zuliebe.

Das Entformen ging dann erstaunlich einfach von statten. Den Deckel ließ sich mit leichter Kraft herausschälen. Bei den Rumpfform wurden zuerst die 5mm Alurohrverstiftung herausgeschlagen und anschließend die Formhälften mit einem Kiel (breiter Schlitzschraubendreher) voneinander getrennt. Keine Minute später war der Rumpf heile draußen und die Form war auch noch top.

Natürlich sieht man die die Rillen vom Druck die man jetzt noch glatt schleifen muss. Solange man nur eine (max. zwei) Teile aus solchen Formen zieht, ist es aus meiner Sicht vom Aufwand egal, ob man vorher die Oberfläche der Form entsprechende bearbeitet und glättet oder später das laminierte Teil. Will man mehr Abzüge machen macht ein Glätten der Form natürlich mehr Sinn.

Fazit: Eine Negativform zu drucken und zu benutzen funktioniert einfacher als gedacht und spart, gerade wenn man einen Prototypen bauen möchte, Zeit und Aufwand. Voraussetzung ist aber, dass man mit einem PC und Konstruktionsprogramm umgehen kann ...

[Shark]

Moin zusammen,

da mich privat einige Fragen erreicht haben bezüglich des Druckens möchte ich die hier noch mal für die Allgemeinheit beantworten ...

Ich benutze seit einiger Zeit nur noch eine gehärtete 0,5mm Düse für alle meine Drucke mit PLA, LW-PLA und Filament mit Carbon, weil ich nicht ständig die Düse wechseln möchte mit dem entsprechenden dann fälligen neu leveln.

Gedruckt habe ich die Formteile mit einer Schichthöhe von 0,25mm, zwei Wandschichten und 25% Infill, ein bisschen Stabilität muss schon sein. Sicherlich könnte man
eine kleinere Schichtdicke nehmen um die Oberflächenqualität zu erhöhen wenn Druckzeit keine Rolle spielt. Wenn man aber später sowieso die Oberfläche bearbeitet (Schleifen, Spachteln, Füllern polieren etc.) ist es aus meiner Sicht egal ob man mit 0,1 0,2 oder 0,3 mm Schichtdicke arbeitet, der Zeitaufwand bleibt so gut wie der gleiche. Mit einer Layerhöhe von 0,1 braucht der Drucker aber die 2,5 fache Zeit also ca. 50h um dann vielleicht 15-30 min einzusparen !? Da lasse ich den Drucker lieber weitere Teile drucken in der Zeit ...

Die Druckrichtung ist mit geringerer Layerhöhe bzw. wenn man die Oberflläche sowie beabsichtigt zu bearbeiten auch nicht mehr so ausschlaggebend. Einen Rumpf würde ich aber immer stehend drucken, weil so die Konturen / Form deutlich besser rauskommt.


Gruß, Patrick


p.s.

Fragen, Anmerkungen und Kommentare sind hier immer willkommen! Ich verstehe zwar, das man einen ordentlich strukturierten Thread nicht gerne kaputt machen möchte, aber solange es um das Thema geht und Leute noch offene Fragen haben sollten die auch hier gestellt werden. Man ist da bestimmt nicht der einzige und somit haben dann alle was davon und ich muss nicht jedem einzeln antworten ... :hi5:

[Ch.Lucas]

Hi Patrick,

wenn Du mal Lust und Zeit hättest würde ich mir für die Canard Version einen Einstellbaren Hauptflügel wünschen. Am besten per Servo je nach Flughöhe des Flügels über der Wasseroberfläche sich regulierend. Kann auch ganz einfach per Mechanischen Wasseroberflächenabtaster geschehen. Dass sollte am Ende dann nur mit Endscheiben an der Tragfläche auskommen die dann quasi nur noch als Turnfin in Schwerpunktnähe das Wasser berüheren und vielleicht nur durch einen kleinen Foil am zu tiefen Eintauchen gehindert werden. Tragflügel entweder komplett den Anstellwinkel einstellen oder nur per Klappe am Profilende.
Die Experimente gefallen mir sonst recht gut , vor allem die schnellen ausgedruckten Teile machen Laune.

Happy Amps Christian

[Shark]

Hi Patrick,

wenn Du mal Lust und Zeit hättest würde ich mir für die Canard Version einen Einstellbaren Hauptflügel wünschen. Am besten per Servo je nach Flughöhe des Flügels über der Wasseroberfläche sich regulierend. Kann auch ganz einfach per Mechanischen Wasseroberflächenabtaster geschehen. Dass sollte am Ende dann nur mit Endscheiben an der Tragfläche auskommen die dann quasi nur noch als Turnfin in Schwerpunktnähe das Wasser berüheren und vielleicht nur durch einen kleinen Foil am zu tiefen Eintauchen gehindert werden. Tragflügel entweder komplett den Anstellwinkel einstellen oder nur per Klappe am Profilende.
Die Experimente gefallen mir sonst recht gut , vor allem die schnellen ausgedruckten Teile machen Laune.

Happy Amps Christian

Moin Christian,

es ist ja bald Weihnachten, da darf man sich schön mal was wünschen ... ob es in Erfüllung geht ?

Aus meiner Sicht kommt man bei der richtigen Auslegung ohne Verstellung der Flügelanstellung bzw. einer Flügelklappe aus. Mit einer kann man natürlich den optimalen Arbeitsbereich ausweiten. Ich würde da definitiv eine Verstellung per Servo einem mechanischen Abtaster vorziehen. Idealerweise hat man eine Geschwindigkeits- und lageabhängige Reglung dahinter. Für so ein kleines Modell wohl etwas Zuviel des Guten ...

Gruß, Patrick

[Ch.Lucas]

Hi,
ja ich weis . Bei uns im Verein hat der Anton Schuhmann so einen Canard gebaut , allerdings ohne jede Regelung , also nur Tragflügel ohne Tatzen nur Endscheiben und mit Wasserpropeller angetrieben, Halbtauchend. Das ist wie ein Hydroplane mit einem Schwimmer als Proprider . Würdest Du nur eine Lageregelung verwenden oder den Abstand aktiv messen z.B. mit Ultraschall oder Laser ?

Hab hier noch ein nettes Paper gefunden das Dir (und vielen Anderen auch ) gefallen könnte, https://pearl.plymouth.ac.uk/bitstream/handle/10026.1/1280/1994BatePHD.pdf?sequence=1

Happy Amps Christian

[Shark]

Hi,
ja ich weis . Bei uns im Verein hat der Anton Schuhmann so einen Canard gebaut , allerdings ohne jede Regelung , also nur Tragflügel ohne Tatzen nur Endscheiben und mit Wasserpropeller angetrieben, Halbtauchend. Das ist wie ein Hydroplane mit einem Schwimmer als Proprider . Würdest Du nur eine Lageregelung verwenden oder den Abstand aktiv messen z.B. mit Ultraschall oder Laser ?

Hab hier noch ein nettes Paper gefunden das Dir (und vielen Anderen auch ) gefallen könnte, https://pearl.plymouth.ac.uk/bitstream/handle/10026.1/1280/1994BatePHD.pdf?sequence=1

Happy Amps Christian

Hi Christian,

danke für das Paper !

Wie schon mal erwähnt bin ich momentan ein Freund von eigenstabilen Systemen. Sprich Schwerpunkt und aerodynamische Druckpunkte müssen entsprechend zueinander passen, dass der Rigger / Canard stabil geradeaus fährt und nicht abhebt. Um den geschwindigkeitsabhängigen Abtrieb über einen breiten Geschwindigkeitsbereich ausnutzen zu können sollte die Regelung an den Air-Speed gekoppelt sein mit entsprechendem Sensor. Höhenkontrolle ergibt sich damit automatisch mit der richtigen Auslegung. Lageregelung über ein Kreiselsystem wie bei den RC-Fliegern bzw. Drohnen ...

Gruß,
Patrick

[Shark]

Ein kleiner Vergleich ...

ich habe mich die Tage mal auf die Suche nach den Technischen Daten (Abmessungen und Gewicht) der "Spirit of Australia" gemacht mit dem Ken Warby seit 1978 den aktuellen Rekord zu Wasser mit 511 km/h hält. Ich bin hier (http://collections.sea.museum/objects/6651/spirit-of-australia;jsessionid=1DAC76979AC23A28A50819424A7FB 1B8) fündig geworden und habe dann mal etwas rum gerechnet mit den Ähnlichkeitsgesetzen ...

Mit meine EDF Vehicle von 50cm Länge kommt man damit auf einem Maßstabsfaktor von 16,44. Das Gewicht / Volumen von der Spirit of Australia (ca. 1500kg) runter skalierte mit dem kubischen Maßstabsfaktorergibt dann ein Gewicht von 340g, was leicht über dem ist was mein EDF tatsächlich wiegt (290-320g je nach Ausstattung).
Die Geschwindigkeit rechnet sich mit der Wurzel des Maßstabsfaktor um. Die 511 km/h auf Modellgröße umgerechnet sind dann 126 km/h und genau in dem Geschwindigkeitsbereich bewege ich ja momentan.

Das war schon sehr amüsant festzustellen ...

[Ch.Lucas]

Hi Patrick,

ja das passt so . Habe das Buch von Peter Du Cane der den Crusader , das Canard von John Cobb konstruiert hat. Er hat zum Original auch erst ein Modellrennboot gebaut und es mit einem kleinen Feststoffraketenmotor angetrieben . Die Original,Crusader hatte ein Strahltriebwerk mit 5000 lb Schub und das Modell entsprechend 23,2 lb. . Aus der Freudschen Ähnlichkeitsformel errechnen sich damit 97,5 mph was beim Original 240 mph sein sollten . Bei der Geschwindigkeit hat dann aber leider die Lauffläche unter dem Mittelrumpf aufgegeben und das Boot ist abgetaucht , John Cobb verlor sein Leben dabei.
Auch Interessant wenn man die Daten der Spirit of Australia mit dem JAGs Team Outrigger Daten eingibt. Größenverhältnis ist da näher dran was die Ähnlichkeit verbessert mit 9,133… mal 320 km/h erzielter Höchstgeschwindigkeit macht glatt 967 km/h aus die ein JAGs Rigger mit 8,22 Metern länge erreichen würde , ganz ohne Strahtriebwerk.
Angehängtes Bild aus den Du Cane Buch, High Speed, Small Craft bei 97,5 mph oder 156,91 km/h .

Happy Amps Christian

[Ch.Lucas]

Hi,
noch ein paar Seiten aus dem Buch , die Dich Interessieren könnten.
Einmal zum Canard Design für Rundstreckenrennboote mit Aussenborder.
Dann zu reduzierten Widerstand der Lauffläche wenn dies nicht einfach ein flacher gerader Ski ist sondern in einem Bogen verläuft. Quasi ein Cupping der Lauffläche oder so ähnlich. Und noch die Laufflächenauslegung zum Crusader dessen Anstellwinkel mit 5 1/2 Grad vorne Mittelski und 3 1/2 Grad der beiden hinteren Laufski.

Happy Amps Christian

[Shark]

Hi,
noch ein paar Seiten aus dem Buch , die Dich Interessieren könnten.
Einmal zum Canard Design für Rundstreckenrennboote mit Aussenborder.
Dann zu reduzierten Widerstand der Lauffläche wenn dies nicht einfach ein flacher gerader Ski ist sondern in einem Bogen verläuft. Quasi ein Cupping der Lauffläche oder so ähnlich. Und noch die Laufflächenauslegung zum Crusader dessen Anstellwinkel mit 5 1/2 Grad vorne Mittelski und 3 1/2 Grad der beiden hinteren Laufski.

Happy Amps Christian

Wenn man nicht nur die Überschriften auf den Bildern lesen könnte, wären die Seiten aus dem Buch sicherlich aufschlussreich ...

Gruß,
Patrick

[Ch.Lucas]

Hi,
ich kann dir auch eine PDF aus den Seiten machen und dir zusenden. Die Forumssoftware verkleinert die Bilder so stark dass die Schrift nicht mehr sauber dargestellt wird. Bei mir sind die Bilder sogar in kleinen Tumbnail lesbar. Werde mal scannen und als pdf einstellen.

Happy Amps Christian

[Shark]

Hallo zusammen,

über ein Jahr, dass hier Ruhe war, Zeit das Thema auf den aktuellen Stand und dann auch zu Ende zu bringen ...

Erst einmal noch besten dank an Christan für die zur Verfügung Stellung der PDFs !


Über den Jahreswechsel 2021-22 habe ich das neue EDF Gefährt fertig stellen können. Die noch fehlenden Teile wie Seitenleitwerk, Strebenverkleidung, EDF Halter etc. habe ich mit Fusion 360 konstruiert. Das gilt auch für die Form um die gewinkelten Streben zu laminieren. Alle fehlenden Teile waren schnell aus LW-PLA gedruckt und leicht übergeschliffen für eine glattere Oberfläche. EDF- und Servohalter sind aus normalen PLA gedruckt zwecks mehr Stabilität und Festigkeit. Das Seitenleitwerk hat dafür einen CFK-Stab eingesetzt bekommen der bis zum Boden des Rumpfe reicht. Der Zusammenbau war schnell erledigt da alles mehr oder weniger nur zusammengesteckt werden musste. Alle Teile die von außen an den Rumpf kommen sind wieder zwecks einfacherer Austauschbarkeit mit UHU-Pur befestigt, das reicht völlig. Hatte auch an diesem Modell keine Probleme damit. Die Angehängten Bilder zeigen das neue Modell und auch das alte zum vergleich.

Das neue Modell konnte von ca. 280g auf 210g (mit 2sLipo und ohne Logging Equipment) abgespeckt werden, was schon sehr beträchtlich ist. Erste tests auf dem Wasser zeigten sehr schnell, dass alles in die Richtige Richtung gegangen ist. Es kommt easy aus dem Wasser und lässt sich gut steuern. Durch das geringe Gewicht ist die Beschleunigung deutlich besser geworden und auch die Endgeschwindigkeit ist noch mal gestiegen. Mit 2s wurde es fast dreistellig, was gut 10km/h schneller ist bei gleicher Antriebsleistung.


https://www.youtube.com/watch?v=2t2Qbjeofzc

Was auch auffiel war, dass das Canard Vehicle doch auch gegenüber dem Vorgänger sehr "bumpy" auf dem Frontschuh läuft, was ich erstmal hauptsachlich auf die nicht perfekten Wasserbedingungen zurück geführt habe.
Da mir dann wieder einmal der Impeller um die Ohren geflogen ist und auch das Wetter nicht wirklich mitgespielt hat für gute Bedingungen war dann erst einmal bis kurz vor dem SAW Ruhe. Zur Veranstaltung wurde der Canard aber wieder einsatzbereit gemacht, man weiß ja nie ob sich ein Chance ergibt mit dem teil mal durch die Lichtschranke zu fahren. Erfreulicherweise gab es diese Gelegenheit. Aufgrund der mal wieder nicht 100%igen Bedingen, verursacht durch die in der ferne wendenden Ruderer (leichte Querwellen über die gesamte Bahnbreite) dauerte der Spaß nur zwei Passes, die aber entsprechend auf Video festgehalten wurden. Danke an Arne und Gunnar fürs Filmen und die Bereitstellung. Beim ersten Pass habe ich frühzeitig in der Messstrecke das Gas weggenommen, da mit der Canard zu unruhig wurde. Leider hat die eine Seite der Lichtschranke nicht ausgelöst. Beim Rückpass hat es dann geklappt, voll durchgezogen und eine vernünftige Messung, auch wenn es kurz hinter der zweiten Lichtschranke abrupt vorbei war ...


https://www.youtube.com/watch?v=ErTSe6w1e9g

Mit gemessene 96 km/h an 2s, wobei ich davon ausgehe, dass noch in die Messstrecke herein beschleunigt wurde, bin ich sehr zufrieden und bestätigen meine Messungen mit GPS. Auf dem Video ist auch sehr schön zu sehen, das nur noch teilweise der vordere Laufschuh im Wasser ist und das Heck ca. 1-1,5cm stabil über die Wasseroberfläche segelt, so wie man es sich idealerweise vorstellt :cool:

Eigentlich wollte ich danach mit dem Projekt dann Schluss machen, aber vor ein paar Wochen ergaben sich noch mal gute Bedingungen zum Testen und es ging wieder ab aufs Wasser um für zukünftige Projekte noch etwas Erfahrung zu sammeln. Aufgrund des ehr unruhigen Laufs auf dem Frontschuh wurde da noch mal nachgebessert und was neues designt und gedruckt. Leider habe ich beim Umkonstruieren nicht auf auf den Anstellwinkel geachtet bzw. überprüft vor dem Drucken :doh:. Auf dem Wasser zeigte sich das dieser viel zu groß war und das Ditchverhalten viel schlimmer. Mein erste Gedanke war OK, das war wohl die verkehrte Richtung, aber erst wieder zu Hause beim Prüfen im CAD viel mir der gemachte Fehler auf. Also ganz pragmatisch durch unterlegen den Winkel reduziert und noch mal aus Wasser. Und siehe da die Überlegungen waren doch nicht verkehrt. Bug bleibt ruhig und auch weitgezogene Kurven sind mit Vollgas auch problemlos machbar.

Hier das Resultat bzw. der aktuelle Zustand

https://youtu.be/DMJplmOuf-U

Leider hat sich bei einer weiteren Fahrt danach, wo ich jetzt noch mal die Geschwindigkeit messen wollte, die gesamte EDF-Einheit zerlegt, Wohl doch ein paar Abflüge zu viel für die schon angeknackste und reparierte Struktur ... Aber ich habe noch einen neuen kompletten auf Reserve.

Er wird also noch einmal wieder einsatzfähig gemacht, den wo ehr jetzt ruhig liegt möchte ich unbedingt noch mal mit 3s fahren, denn das fehlt noch mit der zweiten Version. Danach ist mit dem Projekt aber Schluss. Ggf. gibt es irgendwann mal ein neues Projekt in dieser Art mit einem größeren Modell und EDF, bei dem man dann ein wenig mehr Spielraum für elektronische Regelung / Steuerung der Fluglage hat.

Das solle es jetzt aber hier erst mal zu diesem Projekt gewesen sein von meiner Seite aus.

THE ENDE

Besten Gruß,
Patrick