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Thema: Auslegung für Rutan Boomerang

  1. #16
    User Avatar von pylonrazor
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    Standard Mist, jetzt isser eingeschnappt...

    Hallo Martin,

    so war das nicht gemeint. Ich wollte nur anregen, dass du nicht nur bremst, sondern auch mal anschiebst...

    Gruß Andreas

    p.s.
    2 Kästen Bier sind schon mal ein ordentlicher Ansporn.
    Damit kann man schon eine lustige Erstflugsfeier beschicken.
    ... uuuuuuund rumm!
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  2. #17
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    Oops!

    Hallo zusammen,
    Willkommen Bernd,
    Ich denke die Bauweise wird wie folgt aussehen:
    Rümpfe in Schalenbauweise: Ich denke auch, dass es Sinn ergibt, ein im Original für Schalen-Leichtbau konzipiertes Flugzeu auch im Modell in dem Verfahren zu bauen. Da Burt Rutan den Boomerang geanu für diese Bauweise konstruiert hat, haben die Rümpfe bis auf den Motorhauben-Bereich überall einen Kreis-Querschnitt, was das Zeichnen in CAD ein großes Stück leichter macht. Die Spanten möchte ich aus Holz herstellen, zum einen, weil 3D-Druck-Bauteile doch relativ schwer sind und zum anderen im Nachhinein nur noch begrenzt angepasst werden können (z.B. wenn der Rumpf schon verschlossen ist und man noch ein Loch für eine Kabeldurchführung braucht) Dazu kommt, dass 3D gedruckte Bauteile wärmeempfindlich sind, vor allem wenn man in PLA druckt. Deshalb würde ich für tragende Bauteile keinen 3D Druck verwenden. Ich möchte versuchen, den Motorspant mit dem eigentlichen Rumpf gemeinsam und als ein Teil herzustellen, so dass dann die Morhaibe über den Motorträger auf den Rumpf geschraubt wird, wie es z.B. bei Carf-Moedllen auch geamcht wird (Ich hoffe ich habe mich verständlich ausgedrückt)
    @Andreas Mir war klar, wie groß der Aufwand bei 3D-Druck-Formen ist. Ich sah für mich allerdings keine andere Möglichkeit, überhaupt in GFK zu bauen. Eine Negativform aus Ureol wäre natürlich absolut genial und ich würde mich sehr darüber freuen.
    Flächen in klassischer Bauweise: Meine ürsprüngliche Idee zur Beplankungsherstellung ist durch eure Bedenken bezüglich des Aufwands und vorallem durch Bernds Bauweise jetzt ad acta gelegt. Von dieser Bauweise ohne Voll-Nasen- und -Endleiste habe ich noch nie etwas gehört, auch wenn sie beim darüber nachdenken eigentlich völlig logisch ist. Ich denke diese Bauweise ist für den Boomerang ein sehr guter Kompromiss aus Gewicht, Aufwand, Kosten, Oberfläche, ..... Ob ich den Flügel dann noch mit Glas überziehe entscheide ich dann, wenn der Flügel soweit fertig ist und ich mir ein Bild über die Stabilität machen kann.

    Was die Komponenten angeht steht für mich eigentlich nur fest, dass ich mit FrSky fliegen werde. Bei den restlichen Komponenten habe ich bis jetzt nur grobe Ideen; Beim Antrieb dachte ich an 2 Hacker A40 oder A50 an 4 oder 5S (Ich nehme gerne Hacker Motoren als Anhaltspunkt für die Auslegung, da es dafür gute Tabellen und auch eCalc gibt. Natürlich bin ich was die Motorenwahl angeht nicht auf Hacker beschränkt, aber man könnte ja mal nachfragen, ob sie einem unter die Arme greiden können, wenn es denn soweit ist.)

    Jetzt steht dank eurer Ideen die Bauweise so gut wie fest, jetzt braucht "nur" noch die Aerodynamik ein bissshen Aufmerksamkeit. Es gab ja schon eine Diskussion über die Profildicke. Bis jetzt habe ich immer mit dem NACA 63-212 gerechnet. Gibt es noch andere Profilvorschläge oder passt das soweit. Eine Meinung von einem "Theoretiker" würde ich auch sehr schätzen. Wie ich schonmal erwähnt habe, hab ich den Boomerang schon mal in FLZ Vortex "gebaut", bin dabei aber auf einige Probleme/Phänomene gestoßen, die ich mir nicht wirklich erklären kann. Ich habe mal die FLZ Datei angehängt, vielleicht kann ja jemand was damit anfangen und mir bei der Lösung/ dem verstehen der Probleme/Phänomene helfen.

    Noch eine abschließende Frage: Ist es richtig, dass man unter dem Strack den Übergang bzw. Profilverlauf zwischen Wurzel- und Aussenrippe versteht?
    Viele Grüße
    Jona
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  3. #18
    User Avatar von pylonrazor
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    Hallo Jona,

    gute Wahl - die Rümpfe als Schale aufzubauen. Ich habe mir inzwischen das Vorbild etwas genauer angesehen. Der rechte Flügel ist formal und konstruktiv völlig unabhängig vom Mittelflügel. Nicht mal der Hauptholm geht durch. Dabei ist mir die Idee gekommen, die Teilung der Rümpfe nicht konventionell senkrecht, sondern horizontal zu legen. Dann könnte man beide Rümpfe, das HLW und den Mittelflügel gleich in einem Stück bauen. Das würde viele Fehlerquellen beim späteren Montieren vermeiden. Die Seitenleitwerke wären dann extra zu laminieren - das würde aber sogar noch eine Form/Werkzeug sparen.
    Wir müssen uns noch darauf einigen, wo wir den Motorspant hinlegen, damit alle Motorvarianten hineinpassen. Die Cowling als Teil des Rumpfes mitzulaminieren und später irgendwo abzusägen, finde ich nicht so gut.
    Zuerst brauchen wir aber die Außenhülle als 3D-File. In welchem Programm willst du das machen?
    Meine Wahrnehmung, was die Formgebung anbelangt ist übrigens eine andere als deine: den einzigen wirklich richtigen Kreisquerschnitt sehe ich nur beim Spinner. Alle anderen Querschnitte dahinter sind nur kreisähnlich. Es gibt bei einigen 3D-Datenbanken Files vom Boomerang zum herunterladen. Teils kostenlos, teils gegen Bezahlung. Die Qualität habe ich noch nicht geprüft.

    Die Flügelherstellung mit vorn herumgelegter Beplankung wird schwierig, weil der Flügel vorn einen sehr kleinen Radius hat. Letztlich kann man das aber erst beurteilen, wenn die Profilentscheidung gefallen ist.
    Bei dem FLZ-Vortex-Problem kann ich die leider nicht helfen.
    Deine Vermutung hinsichtlich Strak ist richtig. In diesem Fall sind es sogar einfache gerade Linien. (nicht gewölbt) Zu beachten ist dabei aber, welchen Punkt auf der Wurzelrippe du mit welchem Punkt auf der Außenrippe verbindest. Sind beide Profile identisch ist es einfach. Sind sie verschieden, muss man da Entscheidungen treffen, damit der Flügel z.B. keine Taille bekommt.

    Beste Grüße
    Andreas
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  4. #19
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    Standard

    Hallo Andres,
    Beim meinem Plan mit der Cowling gab es ein Missverständnis, mein Plan ist es nicht, die Cowling mit zu laminieren und dann abzusägen, sondern diese einzeln zu erstellen. Ich möchte den Motorspant als Motordom direkt mit dem Rest des Rumpfes laminieren (ähnlich wie bei den Carf Kunstflug Maschinen) und dann die Cowling aufschrauben.
    Wenn man den Rumpf horizontal teilt und beide Rümpfe als ein Teil produziert, ist dieses Teil natürlich riesig. Ich habe auch keine wirkliche Idee, wie man in Gfk einen Flügel mit Schanier baut. Da müsste ich mich erst einlesen.Ich würde, obwohl das im Original nicht der Fall ist, schon eine wie auch immer geartete Verbindung zwischen dem Mittelflügel und dem rechten Flügel erstellen ( Meiner Meinung nach sollte da eine gemeinsame Verkastung der Holmaufnahmen ausreichen, weil die sich im Rumpf sowieso an einem Punkt treffen.)
    Die 3D Form der Rümpfe möchte ich mit Fusion 360 erstellen. Soweit ich das sehe hat der Kabinenbereich im dicksten Punkt einen. Kreisförmigen Querschnitt, welcher sich bis zum Heck fortführt. Vor diesem dicksten Punkt geht der Querschnitt in eine Ellipse am Übergang zur Cowling über.
    Die Idee, die bestehenden 3D Dateien zu verwenden habe ich schnell verworfen. Die Gründe:
    Die Zeichnungen sind nicht besonders Maßstabsgetreu und weisen große Ungenauigkeiten auf.
    Sie sind hauptsächlich für Blender entwickelt und lassen sich nur schwer in jedes CAD Programm übertragen und wenn nur in einer Qualität, die ein weiteres Arbeiten und die Erstellung einer Form unmöglich macht. (Eine Maschinenbaustudent aus unserem Verein und ich haben das über jegliche Tricks in Fusion, Solid works, mit und ohne Vorbereitung mit anderen Programmen usw. probiert und beschlossen, dass es schneller geht und bessere Ergebnisse verspricht, das Modell selbst zu zeichnen.
    Zu meinen Problemen in Vortex. Ich habe Kontakt zu Frank Ranis aufgenommen, welcher mir sehr geholfen hat. Ich habe jetzt auch mal Geld in die Vollversion gesteckt, weil die durch einen neueren Code vor allem bei Spezialfällen deutlich besser funktionieren soll und es auch tut.Bei ersten Berechnungen immer noch mit 5,9kg liegt die Fluggeschwindigkeit bei 22 m/s mit NACA 63-212. auch die restlichen Werte sehen ganz vielversprechend aus.
    Soviel mal als kurzer Zwischenstand.
    Jona
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  5. #20
    User Avatar von pylonrazor
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    Standard Tja, wenn das ein einfaches Flugzeug wäre...

    ... dann könnte das ja jeder.

    Hallo Jona,

    so hatte ich das auch geplant mit dem Motordom. Wir müssen nur einen gemeinsamen Nenner für meine Verbrenner und deine E-Mots finden. Das sollte aber möglich sein.

    Für den Transport würde ich die Außenflügel sowieso abnehmbar machen. Durch beide Rümpfe ginge dann je ein Steckungsrohr. Eventuell würde ich statt Mittelflügel ein Rundrohr als Verbindungselement mitlaminieren. Dann kann man auch hier nachträglich das Profil des aufgesteckten Mittelflügels ändern. Ich halte das für wichtig. Dieses Projekt ist in höchstem Maße experimentell. Es wäre naiv, keine Misserfolge einzuplanen. Außerdem finde ich es bestechend, in dem "rechteckigen" Zentralelement alle Funktionen und Anlenkungen dauerhaft konzentriert zu haben. Nur die Querruderservos liegen außerhalb. Noch weiß ich nicht, wie man am besten das große Mittelteil produzieren soll, bin aber zuversichtlich einen Weg zu finden.

    Fusion 360 kenne ich nicht als Anwender, mit Solid Works geht es auf jeden Fall. Ich selbst arbeite mit Rhino. Das Problem mit den "Kreisquerschnitten" lässt sich überschlagsweise schnell durch den Vergleich von zuverlässigen Drauf- und Seitenansichten überprüfen.

    Was soll denn 22m/s für ein Tempo sein? Wenn es die Mindestgeschwindigkeit ist, geht das so nicht! Mit 80km/h landen ist mir zuviel. Beim Topspeed hätte ich gern das 3-fache. Mit wieviel KW rechnest du denn? Bei mir sind es bei SW 2,3m 2x1,5KW oder bei 2,5m 2x2,5KW.

    Beste Grüße
    Andreas
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  6. #21
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    Standard

    Hallo,
    Ich denke die Länge des Motordoms sollte das kleinste Problem sein, im Zweifel wird er E-Motor halt mit Distanzstücken verbaut, wie es sja bei vielen Modellen gemacht wird, die für Verbrenner und Elektro ausgelet sind.
    Was deine Überlegungen zur Teilbarkeit angeht: Ich verstehe den Gedanken dahinter, die beiden Rümpfe dauerhaft zu verbinden, vor allem bei zwei Verbrennern. Für mich ist das allerdings keine Option. Es würde ein Teil mit den Abmessungen 1.96m x 0,7m entstehen (Wenn das rechte Höhenruderteil abgenommen wird, sonst wären es 1,96 x 0,95). So ein Teil kann ich in keinster Weise lagern, geschweige denn überhaupt über eine Ecktreppe in unseren Hobbyraum tragen. Ich bin also zwingend daruf angewiesen, die Rümfe trennbar zu gestalten, auch wenn das sowohl bei Konstruktion und Bau, als auch beim Aufbau auf dem Flugfeld einen Mehraufwand bedeutet.
    Was die Konstruktion im CAD angeht, bin ich ein gutes Stück weiter gekommen. Ich habe mir in den letzten Tagen eine Vorgehensweise erarbeitet, mit der ich relativ schnell und genau aus der besten 3 Seiten Ansicht die ich gefunden habe http://rutanboomerang.com/technical-specifications/ ein 3D Modell konstruieren kann, und das ganz ohne die Fummelei und Ungenauigkeiten von Freiformflächen. Sobald ich da weiter bin gibt es ein Update.
    Zu der Berechnung in Vortex muss ich kurz was erklären, bevor hier ein Missverständnis entsteht: FLZ Vortex berachtet nur die Aerodynamik des Modells und lässt dabei den Antrieb außer Acht. Es gibt dahingehend lediglich die Widerstandskraft des Flugzeuges in einer bestimmten Fluglage an. Die von mir angegebene Geschwindigkeit ist die "Eigengeschwindigkeit" des Flugzeuges im Normalflug ohne Antrieb. Ein Abriss tritt ohne gestzte Klappen erst bei 13,77 m/s und einem Anstellwinkel von kanpp 10 Grad auf. Die Abriss-Geschwindigkeit reduziert sich bei nach unten gefahrenen Querrudern (Klappen) nur um etwa 0,7 m/s. Der große Vorteil liegt vielmehr darin, dass die Strömung nur am Mittelflügel und nicht am Aussenflügel abreißt, weil ja nur die Aussenflügel verwölbt werden. Dafür ist nur ein geringer Ausschlag nach unten notwendig, der auch beim Original beobachtet werden kann. https://www.youtube.com/watch?v=WloB43cyS7E&t=122s Ich denke dass das den Landeanflug durchaus machbar macht, wenn man eventuell mit Schleppgas arbeitet, weil ein Abkippen in keinster Weise befürchtet werden muss.
    Viele Grüße
    Jona
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  7. #22
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    Zwinkern Wenn die Schule nicht wäre....

    Hallo zusammen,
    Ich habe dieses Wochenende leider realtiv wenig Zeit gehabt, weiter am Boomerang zu arbeiten. (Diese verdammte Klausurphase....) Ich kann jetzt aber einen kleinen Erfolg vermelden, der mich über die letzte Woche recht stark gefordert hat: Die rechte Rumpfform ist jetzt fertig gezeichnet!!

    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	erster_Rumpf3.jpg 
Hits:	3 
Größe:	129,4 KB 
ID:	2218337

    Ich habe noch eine Frage an die Zweimot-profis: Wie sieht das mit Motorzug und -sturz aus, wenn ich beide Motoren wie beim Original von vorne gesehen gegen den Uhrzeigersinn laufen lasse? Lohnt es sich, beide Motoren gegenläufig laufen zu lassen?

    Viele Grüße und einen guten Start in die Woche
    Jona
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  8. #23
    User Avatar von pylonrazor
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    Standard Na, das sieht doch schon sehr vielversprechend aus.

    Hallo Jona,

    Die Entwicklung neuer Flugmodelle ist wichtig, motivierend, sehr lehrreich und befriedigend. Deine Kompetenz wird sicher daran wachsen.
    Leider ist das nur die halbe Realität.
    Der Erwerb von Zertifikaten, die deinen Ausbildungsgrad dokumentieren ist auch wichtig. Es nützt wenig in dieser Welt etwas zu können, wenn du kein Dokument als Nachweis vorlegen kannst.
    Kümmere dich um die Klausuren, der Boomerang fliegt nicht weit weg - der kommt immer wieder zurück.

    Nun zu den beiden Motoren. Es gibt 4 Situationen zu beachten:
    beide Motoren laufen, rechts steht, links steht, beide stehen.

    Beide Motoren erzeugen ein Gegendrehmoment, was den Flieger um die Längsachse nach links dreht. Das wird mit dem Querruder weggetrimmt. Etwas Seitenzug bei beiden Motoren nach rechts kann auch helfen.

    Beide Motoren erzeugen Propellerdrall mit folgender Wirkung: linker Motor HR hoch, SR links. Rechter Motor HR neutral, SR links. Der linke Motor sollte also etwas mehr Sturz als der rechte bekommen.
    Beide hochliegenden SR verlangen nach Seitenzug nach rechts für beide Motoren.

    Das Drehmoment um die Hochachse bei Ausfall eines Motors verlangt nach Außenzug für beide Motoren. Dies kann hier jedoch sehr niedrig ausfallen, bzw. ganz entfallen, weil der Hebelarm für beide Motoren extrem kurz ist.

    Schon aus Scale-Gründen und um den Verbrennern die Motorauswahl nicht einzuschränken, würde ich keine gegenläufige Propeller verwenden.

    Für den Seitenzug des Motors wie in der P-51 gibt es auch noch Alternativen:
    F4U Corsair - SR schäg gestellt
    Me-109 - SR einseitig profiliert
    Macchi 200 - linker Flügel länger

    Weiß jemand, was Burt Rutan eingesetzt hat?

    Jetzt noch etwas zum Thema Anstellwinkel, Abreißtempo, und Landeklappen:
    Ich kann deine Beobachtung der abwärts gestellten Streifenquerruder nicht bestätigen. Man sieht immer nur eins in verschiedenen Situationen. Das könnte auch Quertrimmung sein. Um den Strömungsabriss an den Außenflügeln zu verhindern und den Mittelflügel stärker anzustellen müssen die Querruder doch beide rauf.
    Doch dazu später mehr.

    Bis bald
    Andreas
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  9. #24
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    Standard Verdammt, da hab ich doch glatt die Verbrenner vergessen

    Hallo,
    an die Verbrenner hab ich gar nicht gedacht... Die Drehrichtung ist bei Elektromotoren ja nur eine Frage von 2 vertauschten Kabeln...
    Den Seitenzug nach außen sollte man doch eigentlich nicht brauchen? Burt Rutan hat die asymetrische Bauweise ja hauptsächlich gewählt, um bei einem einseitigen Motorausfall keine Seitenkräfte zu haben, ist bestimmt fpr Verbrenner interessant. Die Gedanken zum Sturz waren schon mal sehr hilfreich.

    Vielleicht bin ich etwas zu schnell, aber wie würdet ihr die Kabinenfenster umsetzten? Tiefziehen? Keine Angst, wir beißen nicht , also einfach schreiben.
    Viele Grüße
    Jona
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  10. #25
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    Standard

    Hallo Jona,

    der Spruch erst die Arbeit und dann das Vergnügen passt hier wohl ganz gut. Mach mal die Scheine und wenn wieder Luft ist, die Boom.

    Zu der Auslegung Seitenzug und oder Motorsturz würde ich mich intensiv mit der Auslegungsphilosophie von Burt Rutan zur Boomerang beschäftigen. Soweit ich was zu dem Thema gelesen hab, wurden die von Andreas angesprochenen Fälle berücksichtigt. Daher auch die ungewöhnliche Auslegung. Speziell der einseitige Motorauswahl. Ich kann es jetzt nicht mehr rezitieren, aber lest das einfach mal durch. Grundsätzlich würde ich bei heutigen Modellauslegungen nach dem Vorbild gehen. Also bezogen auf Seitenzug und Sturz. Da würde ich nichts verschlimmbessern. Einfaches Beispiel: DC-3 von Douglas. Motoren ohne Seitenzug und beide rechtsdrehend. Das funktioniert auch im Modell. Natürlich ist bei einseitigem Motorausfall entsprechend zu reagieren. Manchmal klappts dann auch nicht mehr, besonders in der Startphase. Da ist aber auch bei anderen Auslegungen ganz gut Essig.

    Fenster, wenn nur einseitig gewölbt, geht das mit entsprechendem Klarsichtmaterial. In zwei Dimensionen gewölbt, Tiefziehform.

    Zur Trennung des Fliegers auf alle Fälle Tragflächen komplett abnehmbar. Also Rümpfe einzeln, und auch HLW einzeln. Die Rümpfe mit den Seitenleitwerken. Das geht dann noch gut zu transportieren.
    Ich hab eine kleine Lightning und die ist schon recht unkomfortabel zu lagern und zu transportieren. Nicht jeder hat eine Mehrzimmerwohnung als Keller für Modelle.

    Grüße, Bernd
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  11. #26
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    Standard Es geht weiter...

    Hallo zusammen,
    Ich habe mal wieder etwas Zeit gefunden, mich dem Boom zu widmen:
    Der zweite Rumpf ist soweit fertig im CAD gezeichnet:
    Name:  beide_Rümpfe.jpg
Hits: 221
Größe:  17,2 KB

    Jetzt gilt es, die aerodynamische Auslegung fertig zu machen und dann die Pläne für Rumpf und Flächen zu machen. Ich werde auf jeden Fall die Möglichkeit einbauen, den Boom komplett zu zerlegen. Bezüglich des Seitenzugs werde ich mich mal durch den Interent-Jungel schlagen. So wie es in der 3-Seiten Ansicht aussieht ist im Original kein Seitenzug, aber ein ordentlicher Sturz verbaut. Da kann man sich sicherlich dran orientiern.
    Euch noch ein schöänes Wochenende
    Jona
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  12. #27
    User Avatar von pylonrazor
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    Standard ordentliche Fortschritte

    Hallo Jona,

    zügige Arbeit, gute Ergebnisse. Ich würde jetzt gern mal abschätzen, wo die beste Stelle für eine Motorhaubenteilung sein könnte. Kannst du mal an den Hamsterbacken die breiteste Stelle und die maximal höchste Ausdehnung markieren. Vielleicht gibt es in deinem CAD-Programm eine Analyse für Hinterschneidungen. Oder einfach genau von vorn in Parallelprojektion draufschauen, wo die Backen am dicksten sind. Dort wäre dann die fertigungstechnisch ideale Linie für die Teilung der Cowling. Die minimale Baulänge der Verbrenner sind übrigens bei 7,5-10 cm3 100mm und bei 15 cm3 120mm. Länger geht immer.

    Das Fräsen von Tiefziehformen für die Fenster ist übrigens kein Problem.

    Beste Grüße
    Andreas
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  13. #28
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    Standard

    Hallo,
    Mit den Tiefziehformen ist ja schon mal eine gute Nachricht,
    Was die Motorahaube angeht hatte ich es eigentlich so geplant
    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	Motorhauben Teilung.JPG 
Hits:	3 
Größe:	122,3 KB 
ID:	2224615

    Dabei sollten Rumpf und Haube seperat entstehen.
    Edit: Das Bild ist nicht die finale Zeichnung sondern nur eine Skizze!!

    Grüße
    Jona
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  14. #29
    User Avatar von pylonrazor
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    Standard

    Hallo Jona,

    ja nee, schon klar, das ist die Teilung wie beim Original. Das kann man natürlich so machen, aber 1. wiegt die lange Überlappung doppelt und 2. braucht man eine 2-teilige Form für die Motorhaube. Ich wollte nur mal ausloten, wo die Teilung verlaufen könnte, wenn man eine einteilige Haube macht. Dazu muss man nur die Kontaktpunkte von vielen Tangenten, parallel zur Längsachse, mit den Hamsterbacken darstellen. Das müsste ungefähr so aussehen:

    Name:  CowlingTeilungKurz.jpg
Hits: 49
Größe:  84,5 KB

    Das ist nur eine Schätzung. Dein CAD-Programm kann das sicher genauer darstellen. Da gibt es bestimmt ein Funktion dafür.

    Gruß Andreas
    ... uuuuuuund rumm!
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  15. #30
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    Standard

    Hallo,
    Ich habe das mal mit der Verjüngungswinkelanalyse in Fusion 360 gemacht, die blaue Linie sollte das gesuchte sein.
    Klicken Sie auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	Verjüngungswinkel-Analyse.JPG 
Hits:	0 
Größe:	91,0 KB 
ID:	2227673
    Viele Grüße
    Jona
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