Direktantrieb kontra Getriebeantrieb

Hi,
wenn man das so liest ,bekommt man unweigerlich den Eindruck hier wird noch in der Steinzeit geforscht. Also die Neandertaler haben schon soviel Wissen gehabt ,dass Sie sich des einfachsten und Effizientesten Getriebes bedient haben das es damals gab .
Der Hebelarm ! Schon Vergessen wie das geht ? Ein paar Jährchen später haben ihn auch die Radfahrer genutzt beim Hochrad .
Es ist doch so einfach und im Wirkungsgrad Unschlagbar . Kein Zahnrad- oder Ketten- oder sonst was Getriebe reicht dem Hebelarm das Wasser . Will ich einen Propeller direkt antreiben ,muss ich einen Motor bauen der einen großen Durchmesser hat . Je nach Anforderung der Last reicht dafür oft nur ein dünner Ring als Motor aus . Wenn hier nur ein Maschinchen mit 20-35 Watt gebraucht wird ,dann sollte man sich mal Gedanken zu einem EisenlosennRingmotor machen wie ihn Alan Cocconi für Elektroflug entworfen und gebaut hat . Da sind zwei gegenüberliegende Magnetsysteme am CFK Ring fest am Umlaufen und als Stator liegt dazwischen einfach ein Luftspulengebilde auch in Ringform . Damit kann man leicht bauen und hohe Drehmomente generieren .
Wirkungsgrad wird auch hoch ausfallen da der Motor keine Eisenverluste hat . Schaut Euch auch die Motoren von Bertram Picards Solarflugzeug an ,das sind auch einfach dünne Scheiben . Wenn da nicht sogar der Cocconimotor drin steckt .
Also warum nicht mal einen Ringläufer für Solaranwendungen aufbauen . Der Ring kann wie ein Ringflügel irgendwo am Besenstielrumpf angeordnet werden . Nein ,ein anderes Getriebe braucht es nicht . Wer mag mir mal den Wirkungsgrad für so ein Getriebe ausrechnen ?
Hier noch ein paar links zu Bildern und Aussagen : http://enu.kz/repository/2011/AIAA-2011-1986.pdf
Und zu Solarimpuls1 ,da den Motor ab Seite 53 anschauen : http://www.fzt.haw-hamburg.de/pers/Scholz/ewade/2009/EWADE2009_Ross.pdf .

na das wär ja mal was schönes für E-Impeller, mit ringmotor im Tunnel

Wenn man möglichst viel Leistung pro Gewicht bzw. Größe aus einem Motor herauskitzeln möchte, führt doch kein Weg an ein Getreibe vorbei.
Auch für Elektromotoren gilt: Ab einer bestimmten Leistung ist eine weitere Steigerung sinnvoll nur über Drehzahlerhöhung möglich. Das geht dann entweder über mehr Spannung oder mehr KV. Man hat dann die Leistung aber sie ist aufgrund der hohen Drehzahl praktisch nicht nutzbar. Und deshalb macht das Getriebe Sinn, soviel Sinn, dass sogar das Mehrgewicht + Verluste den Gewinn der Primärdrehzahl - Steigerung bei weitem nicht kompensieren. Die Effizienz des Gesamtsystems ist dann auf jeden Fall höher als wenn man einen Direktantrieb in den low-ETA Bereich bei irrsinnigen Strömen quälen würde.
Was ist daran nicht zu verstehen?

Und genau hier stehe auch ich an der selben Frage,
wobei das Gewicht des Motors nebst Getriebe die 100gr nicht überschreiten sollte

Gesamtgewicht: des Fliegers: derzeit um 900gr, mit Motor hoffentlich immer noch <= 1 Kg, 2m Spannweite,
16 Solarzellen, die im Bestfall 7,5V bei 5-6 A liefern !

Ein Wiesenschleicher ...
zur Näheren Auswahl stehen erstmal ein Axi 2208/34 an evtl. 8x6 APC-E,
oder ein Turnigy Multistar 4225-390Kv mit größerer Schraube,



gruss rudi

Hi Rennsemmel ,
schau mal das angehängte Bild stammt entweder von Bauhaus Luftfahrt oder von der NASA . Das wärs doch für Dich .

Für die Solarflieger sollte ein Ringmotor machbar sein als Luftspaltspulenmaschine um höchste Wirkungsgrade zu erreichen und den Propeller direkt angetrieben .

PS: Erdie ,
ich mach doch Getriebe . Der Hebelarm ist die Grundlage des Zahnradgetriebes nur halt ohne Reibungsverluste .

Hallo Rudi,

ich achte bei Motoren für solch geringe Leistungen immer auf den Leerlaufstrom (No load current) und dieser liegt bei Deinem Multistar bei nur 0,2A. 86g geht noch, ist aber kein Leichtgewicht. Was mich ein wenig stört, ist der große Durchmesser von 42mm.

Der Axi 2208/34 (0,35A No load current) ist der kleine und 15g leichtere Bruder des Weltrekordmotors 2212/34 mit nur 710KV. Ein 8*6 Prop wäre mir persönlich zu klein. Hier noch ein leichtes Getriebe davor, würde einen größeren Prop mit gutem Wirkungsgrad möglich machen.

@Rudi
Deine optimale Spannung, wenn du rein Fix-Spannung regelst. beträgt 8,3Volt (Praxiswert).
Bei gutem Sonnenwinkel kannst Du durchaus mit 2Watt/Zelle rechnen.
Der Motor sollte bei 4A also gut funktionieren.
Gut wäre z.B. ein AXI2212/34 mit einer 11x8-11x12
Bei der 11x8 mit den 8,3V wären es die 6A, bei geringerer Sonnenleistung muss ja runtergeregelt werden.
Wenn du grössere Props vertragen kannst, ist natürlich mehr zu holen. s.u.

@Gerhard
Mit einem 10er Croco wären an der 16x16 im direktantrieb wirkungsgrade von über 85% bei dem angestrebetem Ziel möglich.
Aber der Motor ist zu schwer und hat zuviel Durchmesser.

Der AXI2212/34 auf Stern umschalten wäre eine Möglichkeit, ist nicht schwierig, und hätte dann 400Umdr/V, für 7,4V bester Eta 82% bei ca. 2A, bei 3A marschiert er durch die 80% Marke. Prop wäre dann aber nur 14"

Du hast doch noch den 2217 ? Soll ich Dir den mal auf Stern umschalten und den mal ins DriveCalc vermessen ? (Wäre da auch sehr neugierig).
Simuliert ergäbe sich da an 7,4V 282Umdr./V, bestes eta 84,7% bei ca. 1,5A, auch bei ca. 3A die 80% Grenze. statt der 15x13 (ich weiss Dein Lieblingsprop) die vom Andy schon vorgeschlagene 16x16, oder auch die 16,5x15Aeronaut.
Mit der 15x13 und 42erMS wären es 82% und 2,6A an 1800n, wenn Dir das reichen sollte, und die Simulation passt, ein super Wert.
Das wäre btw. dann auch DER Solarmotor, wenn das klappt, lass uns mal die Tage telen...


Gruß Holle

Die alten Marx-"Schwabbelgetriebe", die auch Graupner (auf dem Monoperm?)verkauft hat, haben auch einen sehr guten Wirkungsgrad. Hier gab/gibt es auch eine verstärkte Ausführung. Früher wurden diese auch auf den Dauerflugweltmeisterschaften ,die es nicht mehr gibt, gerne eingesetzt. Nachteile sind jedoch die wohl klobigen Abmessungen und die recht niedrige Leistung (geschätzte 100-200W), die hier übertragen werden durfte.

Übrigens ist mir bei meinen Leerlaufstrommessungen aufgefallen, dass auch diese Brushlessmotore "einlaufen" (müssen). Bei 7,4V und Vollgas an einem stabilisierten Labornetzteil angeschlossen, geht bei fast jedem Motor nach 2 bis 3 Minuten der Strom um 5-10% herunter.

@Holle,

Dein Angebot, den Umbau auf Stern vorzunehmen und zu vermessen nehme ich gern an. Wenn Du willst, kannst Du auch noch meinen Axi 2212/34 vermessen.

Hallo Gerhard

Vom 2212/34 sind bereits gut vermessene Daten im DriveCalc vom Gerd, aber zu verifizieren kann es ja niocht schaden beide mit aufzunehmen.

Die Marx-Getriebe waren ja auch bei den Solarpionieren sehr beliebt, ich habe so eines nocht nie in den Fingern gehabt.

Ich vermute, der Motor am Netzteil war nach den 2-3Minuten sehr warm/heiss, da wird dann das Fett in den Lagern dünner und leichtläufiger, die Wicklung hochohmiger, und die Magneten können bei Wärem auch etwas an Stärke abnehmen.
Die Schlüssenfrage dazu, wenn der Motor wieder kalt ist, wiederholt sich das Spiel von vorn, oder ist der Strom dann gleich "unten" ?

Gruß Holle

Christian Lucas schrieb:

PS: Erdie ,
ich mach doch Getriebe . Der Hebelarm ist die Grundlage des Zahnradgetriebes nur halt ohne Reibungsverluste .

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Ich hatte dich auch nicht angesprochen. Klar, so eine Diskus-förmige Konstruktion ist natürlich optimal und hat den gleichen Effekt. Leider hat man dafür nicht immer Platz.

Auusenläufer direkt 40A Innenläufer mit Getriebe 50A gleicher Prop 3S

Auusenläufer direkt 40A Innenläufer mit Getriebe 50A gleicher Prop 3S

Welche Modelle soll man eigentlich damit fliegen?

3847 rpm 16,7A
2164 rpm 3,1A oder ist das nur eine theoretische Abhandlung auf max.Wirkungsgrad?

Praxis:um ein Modell in die Luft zu bringen,ist doch mindestens 100 Watt pro kg für bescheidene Ansprüche von Nöten.
Ich fliege solche Modelle,F3B Ceres Lift mit Innenläufer Getriebe 2 S Lipo ca 30 A = ca 240 Watt.
Leider geht in die engen Rüpfe kein Direktantrieb.
Der Steigflug ist für meine Ansprüche völlig ok.
Aber das ist relativ,je nach Ansichtssache.

Aus der Praxis:
Ich habe vor langen Jahren für einen Kollegen ein 3m Modell Marke Besenstiel gebaut:Antrieb Hacker B40 mit Getriebe
Damals kamen die Aussenläufer :flyware
Ich staunte nicht schlecht,als ein Aussenläufer flyware 350 (in etwa auch gleiches Gewicht)die gleiche Drehzahl mit der Luftschraube des Getriebeantriebes drehte (ich weiss noch,es war eine 14x9,5Zoll)
Aber der Aussenläufer Stromaufnahme ca. 40 A
Der Getriebemotor nahm ca 50 A auf.

Also ich würde immer,wenn ich einen Aussenläufer rein kriege in das Modell zum Aussenläufer mit Direktantrieb greifen.

Ein Getriebe läuft nie kostenlos mit.

Hoher Wirkungsgrad?
Ein 3 S Lipo 2200 20 C kostet heute gerade Mal 9 EUR.
Wenn ich jetzt also mit einem 300 EUR Antrieb und 98% Wirkungsgrad Flugzeiten bei einem Segelflugmodell ohne Thermik von 15 Minuten erreiche,
und dann mit einem 38 EUR Antrieb (Turnigy Gliderdrive) nur 12 Minuten,
ist mir das völlig egal!
Wechsle ich halt den Lipo.

http://www.aer-o-tec.de/de/index.php/electro/


aer-o-tec ist wohl einer der wenigen Hersteller,der konkrete Antriebsempfehlungen für Direktantrieb anbietet.

Wenn jemand so ein Modell fliegt (Reisenauer wird wieder mit dem Argument,Direktantrieb schlechter Wirkungsgrad kommen),wäre doch mal interessant,
wie der Kollege seinen Direktantrieb im Vegleich zu Getriebeantrieb sieht?

Meine Eldorado 3m von Jaro flog ich Anfangs mit einem 38 EUR Gliderdrive 14x9,5 3 S Lipo ca 40A.
Der Steigflug war für mich ok.

Ich habe dann einen Hacker B50 mit Getriebe eingebaut,die ersten Flüge waren enttäuschend:falsche Luftschraube
Ist gar nicht so einfach,hier für 3 S die richtige Luftschraube zu ermitteln!
jetzt eine 18x11k der Steigflug ist viel besser,aber ich brauche auch ca 60A!

Hacker ca 280 EUR Regler 60 A ca 40 EUR neuer Lipo 3S 2200 mind 30 C Luftschraube CFK...ca 400 EUR
gegenüber dem Gliderdrive kpl.ca 90 EUR
Also 4x soviele Euros für einen zugegebenen besseren Steigflug?

Ich würde das nicht mehr machen.

Aber wie oben:ist Ansichtssache:der eine will senkrecht.
Ich bin Segelflieger,will also oben bleiben,ein toller Steigflug ist mir nicht sonderlich wichtig.

direktantrieb kontra getriebeantrieb

direktantrieb kontra getriebeantrieb

hallo karl,du hast dir offenbar nicht die mühe gemacht,den thread von anfang an zu lesen.es ist nicht die zielsetzung,etwas f3b ähnliches schnell und billig in den himmel zu katapultieren,sondern einen leichten antrieb für dauerflug oder solarfluganwendungen zu finden.motorgewicht 50-80gramm,leistungsbereich bis 60 watt,wirkungsgrad so maximal als möglich. meistens laufen die motoren durchweg.da kannst du deinen gliderdrive einpacken und deinen 2200er lipo gleich mit. die debatte mit deinem hackergetriebemotor und dem turnigy hattest du doch schonmal.wozu mußt du sie wieder aufwärmen?bekamst du zuwenig infos damals?gruß holger

Mix22 schrieb:

Welche Modelle soll man eigentlich damit fliegen?

...

Praxis:um ein Modell in die Luft zu bringen,ist doch mindestens 100 Watt pro kg für bescheidene Ansprüche von Nöten.
...

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Nö! Das galt mal zu Speed 600 Zeiten beim Elekro Junior mit miserabel angepassten Propeller der viel zu klein war.

Schon mit einem Getriebe, wie es Andy R. seit zig Jahren vertreibt, stieg der Junior auf einmal mit Speed 400 viel besser.

Und mir reichen 15W/kg (als momentan untere Grenze)! Und nicht nur mir.

P.S.: Schlechte Anpassung kann man immer durch mehr Leistung kompensieren.

Mix22 schrieb:

...
Wechsle ich halt den Lipo.

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Ich kann gar keinen Lipo wechseln, ist im Solarflieger ja gar keiner drin .

Mix22 schrieb:

Aber wie oben:ist Ansichtssache:der eine will senkrecht.
Ich bin Segelflieger,will also oben bleiben,ein toller Steigflug ist mir nicht sonderlich wichtig.

Zum Vergrößern anklicken....

Auch ich bin Segelflieger, auch ich will so lange wie möglich oben bleiben.
Daher vergleich doch einmal die folgenden 2 Antriebe:




Du siehst, dass der Getriebeantrieb im Gesamtwirkungsgrad 10% besser ist.
Dazu ist er noch 150g leichter was mir das Gewicht im Heck spart !
Ich fliege den Antrieb in einem 2,5m Allrounder mit 2200g, RG15 etc. (also einer von vielen).
Der Steigflug ist bei beiden identisch mit ca 12-14m/s.
Aber mit dem Getriebantrieb kreige ich deutlich mehr Steigflüge aus einer Akkuladung als mit dem Direktantrieb.

Also ich steh auf Getriebe .

Übrigens haben wir früher sogar auf Verbrenner Motoren schon sehr erfolgreich Getriebe eingesetzt.

Vielleicht sollte man genau unterscheiden, bei Pro- und Contra:

Die Randbedingungen sind ja nun für fast jedes Flugzeug und Piloten anders, ebenso die Prioritäten !
- Der eine mag Trimmblei am Heck verschmerzen, ein Anderer Nicht,
- mancher braucht nen schmalen Innenläufer plus Getriebe, weil der Rumpf vorne nichts anderes erlaubt,
- Steigwinkel <> Flugzeit
- Kosten
- Gesamtgewicht
- Schraubengrösse

Ich denke um sinnvolle Argumente aufzuzeigen, muss man sich auf eine Ausgangslage einigen,
sonst vergleicht man u.U. Äpfel mit Birnen.

Der Thread-Ersteller hat, so interpretiere ich das jetzt hoffentlich richtig, ähnliche wie ich, aber dennoch unveränderliche Vorgabewerte,
weil das entsprechende Modell halt nunmal so ist wie es ist. (Hier liegt mit Sicherheit vieles vom Optimum entfernt), aber damit
kann ich leben. Sonst hätte ich mir direkt eine Super-Orchidee gekauft, an der es ausser dem Antrieb wohl kaum was zu verbessern gäbe.

Die maximale Eingangsspannung liegt am oberen Ende fest, kann aber deutlich nach unten abweichen
der max. Strom auch (und kann auch nicht kurzzeitig überschritten werden), da kein Pufferakku da ist, der den Strom bereitstellen kann.
Das Gewicht des Modells liegt fest (bis auf das Motoren- / Trimmgewicht), alles andere ist schon "fix" .
Eine Rakete soll/kann es nicht werden ..
Den Flugstil kann ich jetzt nur für mich definieren (wenn es fliegt, und dabei etwas steigen kann, wärs für mich ok).
Propeller-Größe ergibt sich aus Motor , der wiederum aus seiner Effizienz und (Kostenfrage?), Gewicht, Durchmesser, Montierbarkeit ?
Der Motor wird eher im "Dauerbetrieb" laufen und nicht hotlinermäßig 3 Sekunden

Wahrscheinlich bräuchte man insgesamt mehr Vorstellungskraft oder Daten:
Ich weiss z.B. noch nicht einmal, wie schnell mein Hobel fliegen muss, damit er nicht abkippt
Daher habe ich auch noch keine Vorstellung, wieviel Pitch ich brauche, oder Schub um zu steigen ..
Wo andere Piloten einfach mal ne Zelle mehr reinpacken, ist für uns der Motor dann schon ein klassischer Fehlkauf !

gruss rudi

Rudi, ich stimme Dir zu 100% zu, hier werden zuviele unterschiedliche Anforderungen verglichen.
Auch ich ich springe hin und wieder mal über meinen Schatten, und bau mal was an nem Getreibe, letztes Jahr eine 2,3m Susi, es war ein Pyro800 vorhanden, so konnte der verwendet werden, Getriebe ist Zahnriehmeneigenbau. Eine Geile Nummer sind auch die Sechszylinder-Flieger vom Ampere Gerd, ich mag es, wenn der Hotti vorbeifliegt, das sich das anhört wie ne Harley




Für die Anforderung der Low-Power Segler würde ich persöhnlich kein Getriebe einsetzen, aber dann muss man mehr ins Detail gehen.
Interessant wird das Getriebe m.E. hier NUR unter einer Vorgehensweise
Man sucht den idealen Propeller für das Modell. das wird sicher in Richtung Schübeler/Solariane-Prop gehen.
Und man sucht, völlig unabhängig der Drehzahl einen optimalen Motor raus.
Das verbindet man dann Drehzahlmäsig über das Getriebe.

Beim Prop gibts eigentlich nur eine Regel, es kann nicht gross genug sein, bei konstanter Leistung (übern Daumen) steigt Schub steigt im Quadrat zur Drehzahl, massiv auf kosten der Strahlgeschwindigkeit (wehe, wenn das die Multicopterleute mal irgendwann rausbekommen..... )
typische bessere Multicopter liegen da bei 10-15g/W. Unser Solarcopter, noch nicht ganz optimal durchbricht schon die 20g/W Grenze, Timos Weltrekord Dauerflugheli 27g/W, jetzt ein Sprung, die manntragenden muskelkraft getriebenen Copter ca400g/W, Durchmesser gewinnt immer. egal ob Getriebe oder nicht !

Bei der Fläche muss auch die Strahgeschwindigkeit passen, die nächste Dauemenregel. bei Quadratisch passts meist sehr gut.
Gerhards 15x13 und der vom Andy vorgeschlagene 16x16 harmonieren, würde man weiter vergrössern, wirds schnell massiv überquadratisch.

Im Verhältniss steig beim Vergrössern der Durchmesser im Quadrat, weil es eine Propfläche ist, die Steigung einfach linear;
15x13, als Fläche 176,6x13 verhältniss 13,6:1
16x16 als Fläche 201x16, verhältniss 12,6:1
10x6 als Fläche 78,5 verhältniss 13:1
Diese drei Props harmonieren im Schub/Vpitch verhältniss, der 16x16 wird vom eta her gewinnen.


Um nun den grossen Prop betreiben zu können, braucht man für Optimum einen tricky abgestimmen Ausenläufer, oder halt ein Getriebe, hier wird das grösste Problem eher die Beschaffbarkeit sein, und ist in der Praxis wahrscheinlich auch der primäre Entscheidunggrund. Die Motoren auf dem Markt sind auf Leistungsgewicht und Leistung optimiert, unsere Anforderung; 10-20Watt am Riesenlöffel ist da eher exotisch.


@Gerhard, ca.15W/Kg ist auch meine Grenze (inkl RC), im besten "Sonnenfall" habe ich ca. 50W/Kg, das fliegt sich dann im Vergleich wie nen Kunstflieger
Im Grenzfall (Sonnenuntergang nähert sich), schalte ich den Telemetrierückkanal noch aus (>0,2W), und die LEDs auf den Platinen sind eh alle totgeleg...jede Ruderbewegung hört man dann umgehend durch einfallende Drehzahl, da die Servos Strom klauen, so aber lernt man die Finger von den Rudern zu lassen

Gruß Holle

@K Wimmer
Man kann so vergleichen, (mit Billigmotor)
Oder
man kann so vergleichen:
Mit dem Ergebniss, ich steh auf Direktantriebe