Klapptriebwerk für ein 1:3-Segler: Baubericht

Hallo, in diesem Beitrag möchte ich einmal den bau eines Klapptriebwerk dokumentieren.

Grund des Baus ist meine ASK-21 von Jüde in 1:3 die ich gerne mit einem KTW ausstatten möchte da das Modell grade zu ideal dazu geeignet ist sprich eine ASK-21 MI.
Als erstes stand die Überlegung zur Auslegung wozu ich ein maximales Abflug gewicht von 21 kg veranschlage ( angestrebt sind allerdings 18kg der Rest dient nur der Sicherheit ;) ) das heißt aus Erfahrung das ich ca 7 kg (1/3des Gesamtgewicht) Standschub benötige für einen sicheren Bodenstart ohne fremde Hilfe wie Flitsche ect.

Vorgaben:
10s1p Lipo mit 5000mAh
20 Zoll Luftschraube (passt sehr gut vom Verhältnis zum Modell)
min 7 kg Standschub
45 A bis 55 A um rund 5 Minuten Motorlaufzeit unter Volllast zu haben das sollte für 1 Bodenstart und 2 Steigflüge auf rund 300 Meter reichen
Aussenläufer Brushless
Als Mechanik (dem Vorbild entsprechend) starre LS mit Motor unten am Auslegerarm, Grund dafür die geringe Schwerpunkt Verlagerung!

Nach ersten Berechnungen sollte sich die Luftschraube ( 20x11“) mit ca 6000 rpm um einen Standschub von knapp 8 kg zu erzielen. Die Wahl für den Motor fiel nach einigen rumspielen mit dem DriveCalculator auf einen Kontronik Kora Top 30-27 und einer Untersetzung von 1,388:1 wo bei 10s Lipo und 20x10 METTS-E Prop folgendes raus kam:

Drehzahl 6085 rpm
Standschub 7926 g
Vpitch 93 km/h
Strom 48,1 A
Laufzeit 0:05:42
Ein-Leistung 1722 W

Das schaut schon mal ganz gut aus und somit waren die Kompunennten schon mal klar :cool:
Motor KoraTop 30-27, Prop 20x11“ Mejtzlik-E, Zahnriemenuntersetzung von 1,388:1 und nun ging es erstmal an das konstruieren……Fortsetzung folgt falls Interesse :rolleyes:

gruss alex
 
Nun der Theoretische Teil was zu beachten ist….

Als erstes wäre da der Öffnungswinkel, der rund 93° bis 95° betragen sollte da der Rumpfrücken bei 99% der Flugmodelle nicht grade zur Modellache ist

schema1.JPG

als Servo verwende ich ein 180° Servo (sprich ein Hitec HS-???? Digitalservo das sich leicht auf 180° programmieren läst) um das Servo in den jeweiligen Endstellungen nicht so zu belasten.

schema2.JPG

gruss alex
 
so nachdem die Konstruktionszeichnungen im CAD standen

schema3.JPG

Ging es endlich heute ans ausfräsen der ersten Teile aus 3mm starken GFK Platten und einige wenige teile aus 6mm GFK

Bild1.jpg

Während dessen die CNC-Fräse lief habe ich mich an die Drehbank gemacht und die ersten Teile des Antriebs bearbeitet und die benötigten Wellen abgelängt und die die diversen Distanzbüchsen gedreht.

und morgen geht’s dann weiter mit dem zusammen bau ;)
 

Sebastian St.

Vereinsmitglied
Hallo Alex ,

bin auch am tüfteln / bauen eines KTW , allerdings schwenke ich den Motor oben auf dem Mast mit , rechnerisch brauche ich dadurch ca 250 g Blei zusätzlich bei eingefahrenem Mast gegenüber der Variante mit Motor unten . Diese 250 g mehr an Blei spare ich ganz bzw. zum größten Teil durch das Fehlen der Riemenscheiben , Zahnriemen , und Propellerwelle mit Lagerung . Habe bei meinem Discus mal 250 g Blei zusätzlich in die Nase gelegt , die ich beim Fliegen nicht wirklich bemerkt habe ;) . Durch das Fehlen des Motors samt Transisionstrieb im Mastdrehpunkt kann ich in meinem Fall den Drehpunkt über die Flächensteckung legen und somit das bleibt kpl. Ktw oberhalb der Fläche . ich hoffe das es mir dadurch möglicht it mit nur einer " Zwischenebene " unterhalb des eingefahrenem Ktw die Klappenausschnitte aufzufangen .

Derzeitiger Stand : Testlauf KTW
 
Hallo Sebastian, ja deine berichte habe ich schon aufmerksam verfolgt und find die Idee mit der Spindel prinzipiell gar nicht mal so schlecht als antrieb für den arm :cool:

Das mit dem Motor oben stört mich aus folgenden Gründen vor allem bei der Größe da der Motor etwa 400g wiegt die Luftschraube 75g die Hebellänge bei 20“ ist in etwa 320mm das heißt das gute 550g (der Triebwerksarm hat ja auch ein Eigengewicht ) 32cm nach vorne wandern und das ist war für mich der Grund den Motor unten zu platzieren also im eingeklappten zustand vor dem Drehpunkt und fungiert dadurch als Gewichtsausgleich für LS Zahnriemenscheibe und Arm was eine Schwerpunktverschiebung von 2-3 cm bei der Große was denke ich (Flächenwurzel bei der ASK 55cm) wirklich nicht viel ist und im Kraftflug durchaus willkommen ist und das Mehrgewicht von knapp 152g für Lager, Riemenscheibe, Zahnriemen und der oberen Welle kann man, glaube ich in kauf nehmen :rolleyes:

Gruss alex
 

Sebastian St.

Vereinsmitglied
Hallo Alex ,

mein Motor wiegt ca 800 g und sitz auf einem ca 330 mm langem Hebel ;) da ich das Motorengewicht im eingeklappten Zustand bei meiner Anordnung im Gegensatz zu Dir zusätzlich ausgleichen muß werden dardurc in der Nase ca 250 g zusätzlich fällig Hebelarm Motor eingefahren - Schwerpunkt 33 cm ; Schwerpunkt - Bleiaufnahme Nase ca 120 cm , entspricht einen Verhältnis von 120 zu 33 sprich ich muß zusätzlich ein gutes Viertel des Motorgewichts ( also ca 200 g ) in die nase packen .

Der Spindelantrieb is in meinem Fall notwendig , da es kaum ein Servo schaft den maßt auszufahren :cool:
 
Erst mal danke für das rege Interesse an den Beitrag!

Mich haben mittlerweile viele Fragen Anregungen und Vorschläge erreicht und bin auch sehr dankbar dafür!!! Doch sollte ich an dieser stelle vielleicht erstmal erwähnen das dies ungefähr mein 17. KTW in dieser Variante wird

(mal ein bild eines 14“ KTW was seid 2 jahren problemlos sein dienst tut…gebaut für ein Vereinskolegen)
DSC_0313.jpg

und noch mehr wenn man die ganzen Fehlversuche mitzählen würde :cry: aber durch Erfahrung lernt man ja ;) und von denen bis jetzt nur zwei das zeitliche gesegnet haben einmal durch einen Totalausfall der RC-Anlage und das andere mal durch einen Materialfehler einer CFK-Luftschraube die sich im Kraftflug zerlegte und die Mechanik die Unwucht leider nicht verkraftet hat. Also berichte ich so gut es geht über die Erfahrungen die ich in den letzten vier Jahren gemacht habe...wie bezüglich das mit den rund 1/3 Schubleistung vom Abfluggewicht ausreichend sind für einen sicheren Bodenstart auch bei nicht optimalen Bedingungen das sind Erfahrungen die ich gemacht habe und Sportfreunde die mich dabei unterstützt haben mit Tests und Versuchen die ich nun an anderen interessierten Modell-BAUERN weitergeben möchte. Und nein es brauch auch keine 5 kW Eingangsleistung weil wir wollen damit ja keinen Hotliner betreiben :p da wäre wohl Rumpfspitze ab Motor mit Klapplöffel in der Nase die günstigere und einfachere Variante :D Weil hier soll es ja um ein Vorbildgetreues Antriebssystem gehen ;) und ich denke 8 Kg Standschub bei 18 Kg Abfluggewicht und 2 qm Flächeinhalt mehr als ausreichend ist :rolleyes: und die Drehzahl der 20x11“ LS von 6085 rpm entspricht in etwa einen 30 dis 35 ccm Motor (z.B. ZG35 mit Serien Dämpfer) mit dieser Luftschraube.
und zur Not kann ich immer noch ohne weiteres mit der Untersetzung von 18 zu 25 auf 20 zu 25 runter gehen (statt 1,388:1 auf 1,25:1 Untersetzt) wo dann ungefähr folgende Werte rauskommen
(mit Rücksprachen von Kontronik verkraftet der Motor auch problemlos 70A und mehr bei ca 2 min Laufzeit mit anschließenden Pausen):

Drehzahl 6425 rpm
Standschub 8874 g
Vpitch 98 km/h
Strom 59,6 A
Laufzeit 0:04:36
Eingangsleistung 2116 W

Und bei 71 A (1,136:1) dann einen Standschub von 9700g was allerdings eine Höhere Akkukapazität voraussetzt so um 6000 mAh damit die 5 Minuten Laufzeit erreicht werden was aber wiederum mehr gewicht bedeuten würde und wiederum Höhere Kosten.

Mir ist auch bewusst dass es andere einfachere und demzufolge zuverlässigere Konstruktionen gibt wie z.B. die von JK aber ich habe mich bewusst für diese Art der Mechanik Entschieden aus folgenden Gründen:
1. Ich baue derzeit eine ASK-21MI in 1:3 und möchte sie doch recht scale halten und das Original verfügt über genau solch ein System (Starrer Prop und Motor verbleibt im Rumpf)
2. die sehr geringe Schwerpunktverlagerung bei gut austarierten Aufbau von etwa 2-3 cm
3. faszinieren mich komplexe Mechaniken denn es macht mir Spaß zu tüfteln ;)

hier noch mal ein Bild um das Prinzip des unten liegenden Motor zu verdeutlichen

schema4.JPG

schema5.JPG

Mir ist klar das diese Konzept auch nachteile hat (mechanisch aufwendiger und größerer Rumpföffnung durch den starren Prop als wie mit einer Klappluftschraube) aber auch vorteile…so wie andere Konzepte wie Schambeck, JK usw. auch ihre verschiedene vor und nachteile haben…bekanntlich führen ja viele Wege nach Rom und dies ist meiner :p

alex
 
So weiter geht es,
nach dem alle Teile ausgefräst wurden habe ich die Verbindungsstellen soweit angeraut (verwende hierzu immer eine Diamantpfeile) bis sie schön matt erscheinen und dann die Teile miteinander verklebt und zusätzlich noch mit M1,6x10 Schrauben verschraubt

bild2.jpg

Bild3.jpg

Danach die ganzen Bundlager für die Wellen eingepresst

Bild4.jpg

Als nächstes wurde der Mechanismus für den LS- Stopper zusammen und eingebaut gebaut. Der LS- Stopper ist rein mechanisch ausgeführt und besteht im wesendlichen aus einer M6 Nylonschraube an deren Ende ein Gummipropfen ist und über ein Umlenkhebel, von dem sie im ausgeklappten Zustand nach unten gedrückt wird und über eine Feder von der sie beim einklappen in den LS- Kreis gezogen wird um die LS langsam abzubremsen und zu stoppen

Bild5.jpg

Bild6.JPG

alex
 

Sebastian St.

Vereinsmitglied
Hi Alex ,

sieht ja schon mal sehr gut aus , und bei Deiner Antriebsauslegung ist ja auch mächtig dampf drin , wenn man mal zum Vergleich die Pik 20 e von Eichstetter , die mit einem ZG 26 motorisiert ist , herranzieht .
Ich "arbeite " mit ca 2 Kw Eingangsleistung an einer 22/10 Apc e mit ca 6000 u/min wenns dann mal fertig wird und seinen Platz im Discus findet .



PS: Das nächste mal in Berlin mach ich n Abstecher zu Dir :cool:
 
danke sebastian

ja 22 Zoll war anfangs auch mein überlegung aber das passte leider nicht mehr ganz in den Masstab 1:3 bei der 21mi also hab ich auf eine 20er zurück gegriffen

na dann haste aber mehr bumbs hinter als ich so um die 10 kg standschub :D

ja das könnte man dann machen ;)

gruss alex
 

bruweb

User
Hallo Alex
Erstmal ein BRAVO für deine Arbeit. Ich bin auch dabei wie viele andere mit dem KTW. Ist allerdings mein erster Versuch. Da ich ein 14" Triebwerk benötige wie du auch schon gebaut hast möchte ich dich um deine Auslegung der verschidenen Komponenten bitten.
Prop 14" und Pitch ?
Motortyp ?
Getriebe am Motor ?
Transmission Radverhältniss ?
Zahnriemen Pitch und Breite ?
Zanriemenraddurchmesser ?
Lipo anz. Zellen ?
Erreichter Standschub ?
Mein Modell Segler 5,2m ca. 12 kg
Vielen Dank und viele Modellfliegergrüsse
Bruno
 
Als nächstes wurde der Zahnriemen und Riemenscheiben eingebaut.
Die beiden kleinen Riemenscheiben dienen zweier Sachen, zum einen sollen sie das flattern des Riemen verhindern und zum andern mehr platz in der breite für den LS-Stopper geben.

Bild7.jpg

Des Weiteren habe ich die beiden Endschalter für den Arm eingebaut, ein für den oberen und ein für den unteren Endpunkt, da ich die KTW-Steuerung von Merbold verwende (die von SM benötigt nur eine für den oberen Endpunkt)

Bild8.jpg

Die Verriegelung für die beiden Endstellungen ist bereits auch fertig.
Die Funktion übernimmt ein Mini Servo das über ein V-Kabel an eines der Klappenservos angeschlossen wird.
Klappen 1,2,3+4 (3+4 sind nicht angesteuert) auf -Verrieglung löst sich - Arm fährt hoch dann gehen die Klappen 1+2 wieder zu – Verrieglung sperrt den Arm und umgekehrt ;)

Bild9.jpg

Bild10.jpg

Leider kann ich in Moment nicht weiteres berichten da einige Bestellungen wie Servo, Motor und Freilauflagen noch nicht da sind :(

alex
 
So nach dem ich den Motor gestern vom Händler meines Vertrauens abgeholt konnte und heut Vormittag die ersehnten Freilauflager kamen ging’s dann gleich in die Werkstadt ;)

Als erstes wurden die Einzelteile der Prop-Welle zusammen gefügt, hierzu wurden als erstes zwei Freilauflager in die obere Zahlriemenscheibe gepresst (um einen dauerhaft festen sitz der beiden Lager zu gewährleisten würden diese zusätzlich mit Sicherungslack verklebt)

Bild13.JPG

Und der Motor kam an seinem neuen Arbeitsplatz.
Um die Riemenspannung einstellen zu können wurde der Motor an einer verstellbaren Platte befestigt.

Bild11.JPG

Bild12.jpg

Dies ist der aktuelle stand des Klapptriebwerks…habe fertig :D :D :D

Bild14.jpg

Bild15.jpg

Als nächstes kommen dann die Messungen auf dem Prüfstand an die Reihe :rolleyes: bin schon gespannt auf die Werte.
Und dann geht es hier auch schon mit dem Einbau weiter ;)

alex
 
Messungen die Erste

Messungen die Erste

Heute habe ich die ersten Messungen gemacht bei einer Außentemperatur von ca-5°C :rolleyes: im Luftstrom des Props gefühlte -50° :D

Das ist der verwendete Prüfstand, das KTW wurde auf einen Rollwagen montiert der durch eine Zugwaage zurückgehalten wird über die der Standschub gemessen wird. Der Strom, Spannung und die Drehzahl wurden mit dem unilog gemessen.

Bild16.jpg

Das sind die Ergebnisse der Messungen (gemessen wurde jeweils 2 mal 30sec Motorlaufzeit und die werte dann gemittelt) :

1. Messung:
Motor KoraTop 30-27
Prop 20x11“E (schmal) Mejzlik
Akku 10s1p 5000 mAh WinForce
Zahnscheiben 25 zu 18
Drehzahl (7772) 5595 rpm
Spannung 33,79 V
Strom 49,51 A
Leistung in 1673 W
Schub ca 6,6 kg

2. Messung:
Motor KoraTop 30-27
Prop 20x11E (schmal) Mejzlik
Akku 10s1p 4000 mAh Kokam
Zahnscheiben 25 zu 18
Drehzahl (8390) 6040 rpm
Spannung 36,51 V
Strom 58,00 A
Leistung in 2118 W
Schub ca 7,8 kg

3. Messung:
Motor KoraTop 30-27
Prop 20x11“E (schmal) Mejzlik
Akku 12s1p 4000 mAh Kokam
Zahnscheiben 25 zu 18
Drehzahl (9190) 6616 rpm
Spannung 42,07 V
Strom 73,33 A
Leistung in 3085 W
Schub ca 9,4 kg

Weitere Messungen mit andern Props und Untersetzungen folgen ;)
alex
 
ja find ich auch :D aber was mal wieder deutlich wird ist die gute spannungslage der ca 1 1/2 jahre alten und sehr gequelten (mit ca 350A) kokams gegenüber den neuen mit grad mal 2 ladungen WinForce akkus hatte mir mehr von den zellen erhofft :(
na mal gucken wann der bestellte prop 20x11 breit endelich da ist:rolleyes:
 
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