Constant RPM Propeller

Aero21

User
Hallo Modellbauer und -flieger

Am Anfang war das:

Paket-06.jpg

und mittlerweilen ist das daraus entstanden:

Shooting-08.jpg

Während dem Bau entwickelte sich der Wunsch nach einem Constant Speed Propeller, wie er beim Original PC-21 zu finden ist. Die Vorteile eines solchen Antriebs für manntragende Flieger lassen sich auf Wikipedia nachlesen.

Sollte dies auch bei Modellflugzeugen einen Vorteil erbringen? :confused::confused: Höfi und ich wollen es herausfinden.

Da dieser VarioProp für die AERONAUT PC-21 gedacht ist haben wir beschlossen, es mit einer 3-Blatt-Version anzugehen. Viel Platz hat es nicht in einer solchen 68mm-Spinnerkappe.

Constant-Prop-03.jpg

Ausgangslage für die Konstruktion sind ein Voll-Metall-3-Blatt-Rotorkopf für einen 450-er Hubschrauber und CFK-Klapp-Propeller von ROBBE.

Constant-Prop-30.jpg
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Constant-Prop-32.jpg

Das Rotorkopf-Zentralstück habe ich so bearbeitet, dass es mit der Spinnerplatte zusammenpasst. Einen Blatthalter habe ich so verkürzt, dass es gerade noch möglich ist den Propeller zu montieren.

Hohlwelle-07.jpg
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Für den Verstellmechanismus haben wir uns ans Prinzip der Heckrotor-Verstellung wie sie bei SCHLÜTER-Helikoptern zur Anwendung kam orientiert: Hohlwelle mit innenliegendem Steuerdraht.

Constant-Prop-45.jpg

Diese erste Versuchsanordnung hat aufgezeigt wie gross die einzelnen Komponenten sein dürfen, dass der komplette Verstellmechanismus unter der Spinnerkappe untergebracht werden kann.

Fortsetzung folgt ;);)
Jüge
 

höfi

User
Salü zäme,
Genau, Heli mode mit vorgewählten Drehzahlen - Das Modell wird dann auch genau wie ein Heli geflogen - Schub wird nur über pitch variiert !
Wir denken an 4 flight modes (TAXI,T/O,CLEAN und LAND) mit entsprechend unterschiedlichen Prop - Drehzahlen
Es Grüessli
höfi
 

Aero21

User
Constant RPM Propeller

Hallo Leute
Grad mal auf der ersten Seite und schon ist die Katze aus dem Sack. :cry::cry:

Ich mach trotzdem weiter.

Auf der Suche nach einem Motoren-Lieferanten für einen Hohlwellen-Antrieb führte uns der Weg wieder zu LEOMOTION.CH, wo wir schon den Antrieb für die AERONAUT bezogen haben. Nach der Schilderung unseres Projekts präsentierte uns Urs in aller Ruhe seine Schöpfungen eines VarioProps.
1994:

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2002:

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Urs_2002-02.jpg

Nachdem unsere Begeisterung etwas abgeklungen war, führte uns Urs in die wohl grösste Privatsammlung von Modellbau-Artikeln - http://www.leodolter.ch/index.php?option=com_content&view=article&id=7&Itemid=9

Zwei Griffe und er präsentierte uns Raritäten aus vergangenen Zeiten.

KATO VarioProp - Ende '70er Jahre

Urs_Landert-01.jpg
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LANDERT VarioProp - Ende '70er Jahre

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Urs_Landert-12.jpg - Urs_Landert-13.jpg - Urs_Landert-14.jpg
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Landert-03.jpg

Zurück zu unserem Projekt teilte uns Urs mit, dass er den gewünschten Hohlwellen-Motor bauen kann, wenn ich ihm die 8mm-Hohlwelle (gehärtet, geschliffen) liefere.

Ich fertigte aus Alu-Rundmaterial einen Dummy-Motor mit der gleichen Länge wie der zukünftige LEOMOTION L5031.

Dummy-07.jpg

Aus einem Drehteil habe ich den Prototypen für die Steuerbrücke gefertigt.

Dummy-03.jpg

Ich habe begonnen das INTERNET abzuklappern für Adressen von Firmen, die mir die benötigten Teile auf CAD-Maschinen fertigen sollten.
Dann passierte aber etwas total erfreuliches. :):):)

Fortsetzung folgt.

Gruss
Jüge
 

Aero21

User
Constant RPM Propeller

... und hier ist die Fortsetzung

Über dieses Forum lernte ich einen tollen Menschen kennen der mir anerbot, die benötigten Teile herzustellen. Ich setzte mich hin und zeichnete ...

CoSpePr-04-Stef2.jpg

... und er gab seinen Kommentar dazu und als es passte ...

Blatthal_ZentrSt-01.jpg

fertigte er die Teile und schickte sie mir.

B_ZentrStück-01.jpg
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Blatthal-01.jpg
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Blatthal_ZentrSt_Prop-01.jpg

Alle Dreh- und Frästeile gefertigt in seinem Bastel-Keller.

Der umgebaute Rotorkopf hatte ausgedient und die neuen Teile wurden montiert.

Dummy-27.jpg

Der Lieferung war auch noch eine neue Spinnerplatte mit 6er-Teilung beigelegt.

Jüge_N°001-02.jpg

Ich montierte alles zusammen (Spinnerplatte mit TAMIYA-Rot eingefärbt), nachdem ich meine Steuerbrücke auf ein einigermassen akzeptables Design gefeilt hatte. Nächster Schritt war die Realisation der Anlenkung.

Dummy-29_Steuerbrücke.jpg
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Dummy-32_Steuerbrücke.jpg

Diese Art von Anlenkung haben wir bei der Heckrotor-Steuerung eines Hubschraubers von MINICOPTER.DE abgeschaut.

Steuerbrücke-02_klein.jpg

Für die Propellerblatt-Verstellung braucht es nicht nur die Mechanik unter der Spinnerkappe, sondern auch einen Verschiebemechanismus hinter dem Motor im Rumpf-Innern.
Unsere Ausgangslage war, dass sich der 3mm-Stahldraht analog dem Hubschrauber nicht mitdreht. Die Steuerbrücke sollte zwischen zwei Stellringen frei drehen können - zwangsbeschleunigt durch die drehenden Blatthalter. Einziger Knackpunkt: 12'000 U/min. OK, Heckrotoren aus der SCHLÜTER-Ära haben auch mit bis zu 6'000 U/min gedreht. Tun wir ein bisschen WD40 in die Hohlwelle. :D:D:D

Kaum zu Ende gedacht konnte alles vergessen werden. Ich erhielt weitere Post aus der Pfalz.

Stefan_Mech-01.JPG
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Stefan_Mech-02.JPG

Den Sturz vom Hocker konnte ich gerade noch verhindern. In der Hand hielt ich eine komplette Linearführung mit integriertem Drehpunkt-Übergang.

Motor_Rück-01.jpg

Dass die Linearführung optimal an die Rückseite des Motors passt, ist natürlich kein Zufall.

Fortsetzung folgt.

Gruss
Jüge
 

Aero21

User
Constant RPM Propeller

Einen hab ich noch.:cool::cool:

Die Versuchsanordnung wurde um die Linearführung erweitert ...

Dummy_Stefan-04.jpg
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Dummy_Stefan-06.jpg

... und eine provisorische Servo-Halterung erfunden.

[video]http://www.rcmovie.de/video/55ed5b69199a2df00382/Constant-Speed-Propeller[/video]

Jetzt musste eine anständige Halterung für das Verstellservo entwickelt werden.

Servoplatte-02.jpg
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Servoplatte-04.jpg
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Servoplatte-05.jpg

Aus Karton, den ich mit Zacki stabiler gemacht habe, entstand eine Layout-Studie für eine Servo-Halterung.

Servoplatte_alu-02.jpg
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Servoplatte_alu-04.jpg
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Servoplatte_Servo-01.jpg

Aus einer 3mm-Alu-Platte entstand die aktuell verwendete Servo-Halterung. Mein Freund aus der Pfalz meinte, dass es ev. eine Lösung aus seiner Schmiede werden könnte. Bleiben wir mal gespannt.

Probehalber wurde die Halterung an einen LEOMOTION montiert um einen Eindruck zu gewinnen.

LEO_5Bl-05.jpg

Unterdessen wurde natürlich auch wieder mal auf der anderen Seite des Motors gewerkelt.

Dummy-33_Spinner.jpg

Galt es doch zu kontrollieren, ob auch alles unter der Spinnerkappe genügend Platz findet.

Dummy-35_Spinner.jpg

Wie gross müssen die Ausschnitte in der Spinnerkappe bemessen werden? Warum haben die ROBBE CFK-Klapp-Propeller auch nur diesen starken Knick an der Blattwurzel.

Dummy-37_Spinner.jpg

Ich kann euch mitteilen, dass wir auch für dieses Problem eine Lösung gefunden haben.

Fortsetzung folgt.

Stay tuned
Jüge
 

Aero21

User
Constant RPM Propeller

n'Abend

Das Propellerblatt
Es hat sich schnell gezeigt, dass nur ein "gerades" Propellerblatt unsere Anforderungen erfüllen kann. Doch wer macht uns solche Props?
Aber halt! Wir haben doch für die PC-21 einen RAMOSER-5-Blatt-Prop zusammengebaut. Wie war das nochmal? Genauuuu...

Prop_modifi-01.jpg
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Prop_modifi-02.jpg

Man nehme ein 12C-10.1"-Blatt und bearbeite die Blattwurzel - in unserem Fall manuell - mit spahnabhebendem Werkzeug bis ein zylindrischer Zapfen mit ø=10mm entstanden ist.

Dummy-44_RAMOSER.jpg
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Dummy-42_RAMOSER.jpg
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Dummy-46_RAMOSER.jpg

Nebenbei wurden auch noch die vielen Bezeichnungen vom Blatt entfernt.

Die nächste Herausforderung war die Herstellung der Befestigungslöcher.

Bohrlehre-01.jpg

Auf einer hochpräzisen Bohrlehre :D:D haben wir die 3 Bohrungen hergestellt.

Dummy-50_3Bl_gebohrt.jpg

So haben wir uns das vorgestellt:

Dummy-48_RAMOSER.jpg
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Spinnerkappe-04.jpg

Funktionstest:

Spinnerkappe-07.jpg
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Spinnerkappe-08.jpg

Und auch noch als komplette Einheit.

http://www.rcmovie.de/video/76cbe738f5effd0ab440/Constant-RPM-Propeller

Spinnerkappe-01.jpg

Da ging etwas schwer in die Hose.

Die Hohlwelle
Ich kriege meinen Motor, wenn ich die Hohlwelle liefern kann. Das war die Abmachung! Also galt es einen Lieferanten zu finden, der ...

Hohlwelle-01.jpg

... mir eine solche Hohlwelle herstellen würde. Ab 500 Stk. wäre es einiges leichter gewesen. Doch auch für zwei Einzelstücke konnte jemand gefunden werden.

Hohlwelle-09.jpg

Und hier ist das Masterpiece:

Motor_HW-01.jpg
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Motor_HW-04.jpg

Jetzt geht es erst richtig los.

Gruss
Jüge
 

Aero21

User
Constant RPM Propeller

Hey Leute
Und heute war es soweit - es konnte losgehen.
Und das kam dabei raus:

LEO_Hohl_kompl-01.jpg

Alle Komponenten die es braucht sind zusammengeführt worden.

LEO_Hohl_kompl-03.jpg
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LEO_Hohl_kompl-08.jpg

Die perfekte Steuerbrücke. :):)

LEO_Hohl_kompl-04.jpg
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LEO_Hohl_kompl-10.jpg

Kugelgelenkanschluss und perfekter Kipphebel. ;););)

LEO_Hohl_kompl-12.jpg
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LEO_Hohl_kompl-11.jpg

Alles festgezogen und die 3mm-Welle gleitet butterweich durch den kompletten Antrieb. :cool::cool::cool::cool:

LEO_Hohl_kompl-02.jpg

Jetzt bleibt nur noch der Austausch von ein paar Schrauben gegen hochbelastbare, ein Satz perfekter Prop-Blätter, die Programmierung des Reglers und dann können die Testläufe auf dem Prüfstand beginnen. :p:p

Fortsetzung folgt.
Jüge
 

Aero21

User
Constant RPM Propeller

Hi folks

Als erstes habe ich heute mal den Controller angelötet - schliesslich wartet der auch schon seit längerem auf seinen Einsatz.

LEO_Hohl_kompl-13.jpg

Dann konnte ich nicht widerstehen die Einheit auf unserem Leistungsprüfstand aufzubauen.

LEO_Hohl-Test-01.jpg
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LEO_Hohl-Test-02.jpg
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LEO_Hohl-Test-05.jpg

Dann war Programmierung angesagt. Wie ja schon früher thematisiert soll der Controller im GOVERNOR-Mode bestrieben werden.

LEO_Hohl-Test-06.jpg

Lassen wir den MGM-Controller mal im Glauben er verrichte seine Arbeit im einem Hubschrauber. Aber wie wir wissen dreht ein Hubi-Rotor mit etwa max. 2'500 U/min. Wir wollen aber bis zu 12'500 U/min am Prop. Das ist doch Faktor 5.
Reicht es wenn wir ihn anlügen und ihm einprogrammieren, dass wir ein Getriebe 5:1 im Kraftfluss haben? Oder geht es sogar direkt?

Wir werden da wohl noch etwas Zeit investieren müssen.

Tschüss
Jüge
 
Moin Jüge,


müsste gehen ohne den Regler zu belügen. Denn im Heli, wird die Kopfdrehzahl, ja per "Richtigem" Getriebe runtergeschraubt. Der Motor dreht im Heli auch sehr hoch. Daher, wird es dem Regler doch wohl egal sein, ob ein Getrieb dran hängt oder nicht, denn das weiß er ja nicht.

Gruß.
 

Hupf

User
Wow, tolle Umsetzung!
Ich hab das mit dem Verstellprop auf Basis von Blattgriff/Hohlwelle auch mal versucht-zwar für eine Kunstflugmaschine-aber eure Umsetzung ist wirklich unglaublich gut!

Den Regler musst du keineswegs belügen, der bekommt nur die Feldwechsel mit. Und die Sind im Hubschrauber mit großen Untersetzungen und meist </=6poligen Motoren vergleichbar.


Berichte bitte so ausführlich weiter und lass uns an deiner tollen Umsetzung (und an den Erfolgen!) teil haben ;)

Grüße
Fabian
 

calamity joe

User gesperrt
Dickes Lob an den Autor. Habe selten etwas so gut gemachtes zum Thema gelesen, wie das hier. Chapeau! Und man kann gar nicht genug davon bekommen, das macht süchtig. Von der technisch-handwerklichen und wissenschaftlichen Leistung mal ganz abgesehen, da wird man blaß vor Anerkennung.
 

Aero21

User
Constant Torque Propeller

Constant Torque Propeller

Hallo Leute

Herzlichen Dank für die anerkennenden Worte. Tolle Motivations-Injektion. ;);) Weshalb kann mein Chef das nicht? :mad:

Wie ihr vielleicht bemerkt habt, habe ich den Titel auf "Constant Torque Propeller" abgeändert. Ursprünglich war die Bezeichnung ja "Constant Speed Propeller" - ein Begriff der aus der Grossfliegerei übernommen wurde.
Beim Brainstorming mit Höfi kamen wir dann zur Erkenntnis, dass bei der Verwendung des Controllers im GOVERNOR-Mode analog wie beim Hubschrauber eine konstante Drehzahl resultieren wird. Deshalb änderte ich die Bezeichnung auf "Constant RPM Propeller".

Aber wollen wir das?
Jeder Motormodell-Pilot steht vor der Frage, mit welchem Propeller er sein Modell ausrüsten soll. Durchmesser und Steigung entscheiden über einen kraftvollen Start für schlechte Pisten oder eine hohe Endgeschwindigkeit im horizontalen Flug, wenn die Startbahn kein Problem darstellt. Der Bereich des optimalen Wirkungsgrades eines Propellers ist stark eingeschränkt.

Und wie verhält sich dann unser Propeller mit variabler Steigung?
Was wir brauchen - sind wir der Ansicht - ist ein konstantes Drehmoment an unserem Propeller. Der Controller übernimmt die Aufgabe die Drehzahl so zu regeln, dass wir bei jeder gewählten Steigung des Propellers das gleiche Drehmoment abrufen können. Deshalb die neue Bezeichnung "Constant Torque Propeller". Der MGM-Compro-Controller bietet dieses Features an.

Wir sind gespannt! :D:D

Wenn die Testläufe erfolgreich abgeschlossen sind, werden wir die komplette Einheit in ....

Maiden_Ju-04.jpg
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Maiden-07.jpg

... die neue 5S-Spassmaschine von Höfi einbauen und der Flugerprobung unterziehen.
Wenn's dann klappt steht wohl irgendwann die Erweiterung unserer Flotte mit einer 2-ten AERONAUT PC-21 an. :p:p

See you
Jüge
 

Andreas Maier

Moderator
Teammitglied
Ist es nicht sinnvoller Heckrotorblätter ohne Steigung von einem Heli zu nehmen ?

Begründung:
Wenn LS-Blätter mit vorgegebener Steigung arbeitet, haben diese nur diesen Punkt mit optimalem ETA.
Verringert man dann die Pitch, sind irgendwann die Blattspitzen negativ angestellt,
bzw.: bei maximal Pitch sind die Blattzentren fast schon bei 90° Anstellung, so daß hier nur Strom verbrandt wird.


Gruß
Andreas
 

calamity joe

User gesperrt
Hallo Andreas,

das, was Du zu den LS Blättern schreibst, stimmt und stimmt nicht. Es stimmt, daß es so kommen kann, aber nur deswegen, weil nirgendwo genormt ist, wie der Steigungsverlauf letztlich ist (denn die Steigung bei LS Blättern ist bekanntlich entlang ihrer Blattlänge nicht konstant und darauf hebt Dein Einwand letztlich ab). Anders formuliert: hier kocht jeder Hersteller sein eigenes Süppchen, fast nach Belieben. Es gibt interessante Artikel dazu in der DMFV Zeitschrift und offenbar wenig Forschung zum Thema, jedenfalls wenig Bekanntes. Ich denke nicht, daß es sinnvoll wäre Blätter konstanter Steigung (und Blattbreite) zu nehmen oder besser formuliert, es wäre interessant, das mit anderen Varianten, dann allerdings gezielt geplanten, messend zu vergleichen. Daß zu solchen Messungen unbedingt auch vergleichende Flüge gehören (dann selbstverständlich mit zuvor beschriebenem und stets gleichem Fluggerät), zeigt zB einer der angesprochenen DMFV Artikel (wobei es dort um Multicopter geht, aber das tut kaum etwas zur Sache, denn ähnliche Phänomene sind ggf. auch im Flächenflug zu erwarten).
 

UweHD

User
Symmetrische Blätter würden wohl dann Sinn machen, wenn man eine Schubverteilung von -100% bis +100% erzielen möchte, so wie es beim Heckrotor oder bei sog. 3D Blättern am Heli der Fall ist. Bei lediglich positivem Schub wäre ein asymmetrisches Blatt sicherlich im Vorteil (z.B. die Spinblades im Heli-Bereich), wobei eine Pitchveränderung von Wurzel bis Spitze bei diesen auch nicht vorkommt - die haben nur ein tragendes Profil.

Bei einem Verstellpropeller liegt die Wahrheit wohl in der Mitte zwischen starrem Prop und geradem, profiliertem Blatt... was man bei den üblichen Verstellpropellern manntragender Flugzeugen ja auch gut beobachten kann
 
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