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F1E Magnetsteuerung

Thomas Wiesiolek

Funktion und Aufbau

Hauptbestandteil eines Hangflugmodells der Klasse F1E ist die Magnetsteuerung. Diese Modelle können theoretisch immer direkt gegen den Wind fliegen. Die Steuerung dient zur Bestimmung und Einhaltung des Flugkurses.

„F1E-Hangflugmodelle fliegen mit Hilfe des Erdmagnetismus.“
Dieses Zitat stimmt nur bedingt, die Modelle fliegen dank der Aerodynamik. Jedoch werden die Modelle mit Hilfe des Erdmagnetismus gesteuert.


Vorderteil eines magnetgesteuerten Hangflugmodells.
 

Wirkungsprinzip der Magnetsteuerung

Ein Stabmagnet ist im Rumpfkopf drehbar gelagert und betätigt eine schmale Steuerflosse über der Rumpfspitze. Der Magnet versucht, sich stets, wie eine Kompassnadel, im Erdmagnetfeld in Nord-Süd-Richtung einzustellen. Weicht das Modell vom Kurs ab, so bleibt das Ruderblatt in seiner Richtung fest (es ist ja mit dem Magnet verbunden), während die Flosse in Flugrichtung weist. Dadurch entsteht eine Ruderwirkung mit einem kurskorrigierenden Drehmoment. Dieses Prinzip funktioniert in der Praxis sehr sicher und wirkungsvoll. Es ist dabei zu beachten, dass die Kopfsteuerung genau umgekehrt wie die Rückwärtssteuerung funktioniert.
Kernstück einer solchen Steuerung ist der Permanentmagnet. Die typischen technischen Daten für einen Steuermagneten sind:

  • Material:          ALNICO 500,
  • Länge:            50 mm
  • Durchmesser:   12 mm
  • Gewicht:         40 g.

Aufbau der Steuerung


Die so genannte Kopfsteuerung ist hier abgebildet.

Der Magnet wird von einer Kunststoff- oder Alufassung gehalten. Als Achse dient ein 2 mm Stahldraht, der senkrecht zur Magnetachse stehen muss. In der gesamten Steuerung dürfen keine Stahlteile benützt werden – mit Ausnahme von Achse und Metallspitze - sie drehen sich immer mit dem Magnet. Wegen der geringen Kraft des Magnets darf die Steuerung keinerlei Reibung aufweisen. Deshalb wird der Magnet unten mit einer Metallspitze in einem Saphirlager gelagert. Oben wird der Stahldraht in einem dünnen Messingblech gelagert. Zur Einstellung eines beliebigen Kurses kann das Ruderblatt gegen den Magnet verdreht werden. Um es im Flug in dieser Stellung zu sichern, greift ein Sicherungsstift aus Messing in das mit der Magnetfassung verbundene Zahnrad.

Die Flosse muss rechtwinklig auf den Deckel montiert werden (mit Messingschrauben) und mit der Längsachse des Rumpfs genau fluchten.

Beim Aufbau der Steuerung sollten unbedingt Hilfsmittel wie Winkel usw. verwendet werden. Schon kleine Fehler können die Wirkung des Magnets wesentlich herabsetzen. Sorgfältige und genaue Arbeit macht sich hier sehr bezahlt.
 

Auswuchten von Magnet und Steuerung

Man kann sich vorstellen, dass selbst die geringste Unwucht an der Steuerung dazu führt, dass das Richtmoment des Magnets bei Schräglage des Modells stark geschwächt bzw. gar verfälscht wird. Eine unwuchtige Steuerung führt daher in der Regel zu einer Kursabweichung des Modells gegenüber dem eingestellten Kurs. Es muss sowohl der Magnet mit Fassung, als auch die gesamte Steuerung ausgewuchtet werden.

Eine einfache Wuchtvorrichtung aus einem 0,5 mm Alublech genügt zum Vorwuchten. Natürlich muss der Magnet dabei in West-Ost-Richtung liegen. Eisenteile, wie Werkzeug oder Tischgestelle, müssen mindestens 30 cm Abstand zum Magnet haben.

Es reicht nicht, den Magnet nur in einer Ebene auszuwuchten.

Die einfachste "Mehrebenen"-Wuchtmethode besteht darin, den Magnet mit der Lagerspitze auf den Boden eines Glases aufzusetzen und die Magnetachse nach allen Himmelsrichtungen zu kippen(Achse seitlich in die Hand fallen lassen). Beginnt der Magnet dabei in eine Richtung zu pendeln, besitzt er noch eine Unwucht.

Anschließend wird das Ruderblatt gewuchtet. Danach wird die Steuerung zusammengebaut und durch Heben und Senken des Rumpfkopfes sowie Drehen des Rumpfes kontrolliert, ob der Kurs beibehalten wird.

Der in einem Saphirlager gelagerte Magnet würde wegen der geringen Reibung ständig pendeln. Um das zu unterbinden, besteht die Dose um den Magnet aus Alublech.
Bewegungen des Magnets werden durch die im Metall der Dose induzierten Wirbelströme, die ihrerseits ein Magnetfeld erzeugen und auf den Magnet zurückwirken, stark gedämpft. Je geringer der Abstand Magnet-Dose ist, desto höher die Dämpfung. Durch Einbringen von Bohrungen in den Boden der Dose lässt sich die Dämpfung vermindern.
 

Für Fortgeschrittene: Das Kurvenfliegen

Wem das Geradeausfliegen zu langweilig wird oder wenn jemand neue Herausforderungen sucht, dem kann geholfen werden. Mit der Magnetsteuerung kann man das Modell auch kreisen lassen. Gestartet wird herkömmlich, die Steuerfunktion des Ruders wird nicht behindert. Es folgt ein Flug in das Hangvorfeld.


Starteinstellung, Hebel blockiert das Steuerruder nicht

Dann wird mit Hilfe des Zeitschalters und einer Steuerleine ein Hebel gelöst, der das Steuerruder blockiert. Gleichzeitig muss die Einstellwinkeldifferenz erhöht werden, damit das Modell nicht zu schnell fliegt und nicht „unterschneidet“, d.h. nicht in einen Spiralsturz übergeht.


Hebel blockiert das Ruder, das Modell kurvt nach rechts

Diese Einstellung bleibt dann bis zum Ende des Fluges aktiv.

 

Stand: 19.12.2010