Was soll das Fahrwerk leisten?
Es geht ja so die Diskussion: lerne landen, dann hast du keine Probleme. Logisch zuende gedacht, um einen Piloten zum Landen zu motivieren, sollte das Fahrwerk möglichst schlecht und zerbrechlich sein.
Ich sehe das von der Warte:
Wenn mal was nicht so toll läuft, dann ist es hilfreich, wenn man ein gutes Fahrwerk drunter hat. So sollte ein Fahrwerk gebaut sein, daß es im Ernstfall den Flieger rettet.
Was das leisten muß, ist eigentlich nur eine Sache: es muß den harten Landestoß bestmöglich dämpfen.
Das geschieht nach folgender Formel für die Bremsverzögerung (hohe Bremsverzögerung = harter Bums, wollen wir vermeiden).
a = v_2 / 2*s ----------------- wobei a= Bremsverzögerung, v = Vertikalgeschwindigkeit, s = Bremsweg
Es ist also nicht die Anfluggeschwindigkeit gemeint, sondern die Sinkgeschwindigkeit, mit der sich der Flieger vertikal der Landebahn nähert.
Die Formel zeigt auch schon den Königsweg:
Am allerbesten ist es, mit kleiner Sinkgeschwindigkeit anzufliegen, da v im Quadrat eingeht.
Wir gehen mal von 20mm Federweg aus, egal ob die von einem Federfahrwerk oder von einem elastischen Bügelfahrwerk kommen.
Beispiel:
Bei 1m/s ist dann die Bremsverzögerung 25 m/sec_2
Halbieren wir jetzt die Sinkgeschwindigkeit, ergeben sich 6,25 m/sec_2. Merke:
die Halbierung der Sinkgeschwindigkeit reduziert die Kräfte um 75%.
Andererseits sieht man, daß der Weg im Nenner steht.
Die zweite Möglichkeit, den "Bums" zu dämpfen, besteht darin, den Weg zu verlängern.
Wir wollen in dem Beispiel den Federweg von 20 auf 40 mm verlängern, und erhalten 12,5 m/sec_2. Merke:
Verdoppelung des Federwegs halbiert die Kräfte.
Und die Wegverlängerung ist der einzige Faktor, den das Fahrwerk beeinflussen kann.
Beim Entwurf des Fahrwerks sollten die Federwege daher so groß wie möglich sein.
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Wenn wir eine Dämpfung verfügbar haben, wäre die Frage, wie die am besten aussehen könnte.
Dazu habe ich folgende Vorstellung:
1. Einfedern/Druckstufe:
Der Dämpfer darf die Feder nicht behindern. Die Druckstufe soll so klein ausgelegt sein, daß die Feder mit Dämpfung dieselben Wege erreicht wie ohne. Zum Schluß, wenn es gegen den Endanschlag geht, darf der Dämpfer etwas kräftiger einwirken.
2. Ausfedern/Zugstufe
Der Dämpfer sollte hier stärker einwirken als beim Einfedern, um das Hüpfen des Fliegers zu vermeiden, insbesondere in der ersten Phase, wenn die Feder voll unter Spannung steht.
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Damit sind wir bei dem Thema:
Differenzierung von Zug- und Druckstufe beim Dämpfer
Gewünscht ist es, Zug- und Druckstufe nach eigenen Vorstellungen zu gestalten.
Allgemein können wir die Dämpfwirkung reduzieren, indem wir viele Löcher in den Kolben bohren. Damit reduzieren wir aber auch die Zugstufe.
Gewünscht ist aber, die Druckstufe zu reduzieren, bei bestmöglichem Erhalt der Zugstufe.
Dazu stellt man sich vielleicht kleine Mikro-Ventile vor, solche Mechanik übersteigt allerdings die Möglichkeiten des Hobby-Bastlers, das ist Hightech für die Industrie.
Ich hab daher eine andere Lösung entwickelt, auch weil mir kleine Mini-Teile, die sich bewegen, vom Prinzip nicht gefallen, weil die verklemmen und verstopfen können.
Idee zur Dämpferdifferenzierung:
Wir haben eine Radius-Nut für die Verdrehsicherung, in der die Kugel läuft. Diese bleibt, wie sie ist.
Zusätzlich aber werden noch zwei weitere Nuten reingesetzt, in verschiedenen Längen.
Durch diese Nuten kann das Öl außen am Kolben vorbei fließen. Ich nenne die mal BYPASS-Bohrungen.
In dem Bereich von der Abbildung, Kolben ist in Ausgangsstellung (unbelastet), haben wir die größtmögliche Öffnung für das Öl.
Nun beginnt der Kolben einzurücken:
Als erstes erreicht er die kurze Bypass-Bohrung. Sobald er die mit dem unteren Rand erreicht, ist die Bohrung geschlossen.
Damit wird der Querschnitt für die Hydraulik kleiner, die Dämpfung wird stärker.
Im weiteren Verlauf erreicht der Kolben auch das Ende der zweiten Bohrung:
Und verschließt auch diese.
Jetzt befindet sich der Dämpfer in der maximalen Stufe. Und kann der Feder helfen, daß diese nicht auf Block geht.
Kommen wir zur Zugstufe:
Ist der Kolben am Anschlag, beginnt der Rückweg. Jetzt drückt die Feder mit der größten Kraft. Und die Dämpfwirkung ist passend dazu maximal.
Insgesamt haben wir damit eine stufenförmige Differenzierung der Dämpfwirkung:
Stufe 1: beide Bypässe sind offen, sehr geringe Dämpfwirkung.
Stufe 2: ein Bypass ist offen, mittlere Dämpfwirkung.
Stufe 3: beide Bypässe geschlossen, maximale Dämpfwirkung.
Dazu kommt, daß die Druckstufe mit minimaler Dämpfwirkung beginnt, die Zugstufe aber mit maximaler Dämpfwirkung.
Zug- und Druckstufe sind nicht gleich, sondern haben verschiedene Kennlinien.
Das ist eine echte Differenzierung.
Jedenfalls theoretisch.
Vielleicht funktioniert das, vielleicht auch nicht.
Wie sieht das in der Praxis aus? Das wär die Frage.
Xeno
