Fahrwerksdynamik und Dämpfung

...anschließend beruhigt sich das System nicht mehr, sondern federt/schwingt/vibriert mehr als 100 ms vor sich hin/weiter (bis zum Bildrand, es geht aber noch viele weitere hunderte von ms so, es beruhigt sich nicht). Wie gesagt, das fms hat keinen Dämpfer, nur eine Feder.
Deshalb ist das auch kein Stoß- sondern ein Schwingungsdämpfer (in beiden Fällen beträgt das Max. ca. +/- 15).
 

cap-1

User
Ich finde die Versuche wirklich klasse, natürlich ist der Versuch unter Labor Bedingungen immer etwas anderes als im Freiland.
Aber nur so kann man Grundlagen erkunden und ich finde deshalb was hier der Forumskollege macht wirklich klasse.
Deswegen erst mal Hut ab.
Mich interessiert das ganze auch deshalb, da ich gerade dabei bin Fahrwerksbeine für einen 12kg Warbird zu bauen. Und mich frage welche Federn ich einbauen soll und wie sich vielleicht mittels Reibungseinheiten eine Dämpfungswirkung herbei führen lässt. Öldruck gibt es leider nicht in der Größe, das sie ins Bein passen.

Das ist auch bestimmt der Grund warum käufliche Beine (Behotec, Jet A1, usw.,) für Flugzeuge nur mit Federn zu bekommen sind.

Vielleicht macht der Threadstarter auch mal einen Versuch wie sich die Federkraft auf das verhalten des Beines auswirkt, starke Feder im Vergleich zu einer weichen Feder.

Ich finde jedenfalls den Thread schon mal super.

Hallo,

das ist ein riesiges Gebiet mit den Federn.
da gibt es ja Progressiv gewickelte und gleichartig im Kraftverlauf gewickelte Federn.
Interessant ist das allemal.
Gruß Günther
 
Do und Fr hab ich meine letzten paar Stunden im Betrieb zu absolvieren.

Danach hab ich viel Zeit. Alle Weihnachtsgeschenke sind schon gekauft und gut versteckt. ;)

----------------------------

Was mir an den Loggerdaten überhaupt nicht gefällt, ist X. Was ist X? An der Fräsmaschine ist das, was nach rechts und links läuft, entsprechend an der Drehe die Z-Achse. Da der Logger an einer Stange in einem Gelenk befestigt ist, dürfte der gar kein X anzeigen, weil in X keine Bewegung möglich ist. Wäre das ein Drucksensor, könnte das gehen, ich setzte aber mal voraus, daß eine Beschleunigung ohne Weg nicht möglich ist. Vielleicht verwechselt der Logger auch X mit Y. Jedenfalls, das müßte erstmal geklärt werden.

Wenn Z das ist was ich denke, und der Logger das auch denkt, würde das bedeuten, daß der Stoßdämpfer in Z (Höhe) nur 5 g macht, während das Federfahrwerk von fms 15 g macht (oder mehr, da Anzeigegrenze), der Stoßdämpfer also die Z-Beschleunigung auf weniger als 1/3 des Federfahrwerks reduziert.

Vermuten kann man viel.

Das muß jetzt eingegrenzt werden, daher einige Umbauten geplant:

Den Gelenkarm werde ich in Kugellager setzen, damit das Zittern aufhört.

Für die Verankerung der Fahrwerke mache ich genormte Platten und eine passende Aufnahme, damit man die verschiedenen Fahrwerke mit einem Handgriff austauschen kann.

Es müssen zum Vergleich weitere Fahrwerke her.

Nämlich:

1) Ungedämpftes Fahrwerk (Dämpfung ist da nur das Gummi des Rades). Das wird für die Messungen der Null-Abgleich.

2) Fahrwerk mit einer Mittenspirale (typisches Bugfahrwerk)

3 und 4) Einziehfahrwerke, davon gibt es zwei T ypen:

a) die einen federn direkt nach oben (so wie das fms-Fahrwerk)

b) die anderen federn umgelenkt über einen Gelenkarm nach oben.

5) wäre dann mein Dämpfer-Fahrwerk (von dem ich eigentlich erwarte, daß es Testsieger wird) ;)

6) wäre ein noch unbekannter Typ, der sich aus den Versuchen vielleicht ergeben wird.

Xeno
 
Starres Fahrwerk, Eigenbau.

starrfahrwerk.JPG

Material: 4mm VA rund.

Um so ein Fahrwerk herzustellen, egal ob 4, 5, 6 oder 8 mm Stahl, braucht es ungefähr 5 Minuten plus X. Es wird mit der Flamme warm gebogen bei ca. 800 Grad (mittleres Rot). Man muß genau die Stellen erwärmen, wo die Biegung liegen soll. Da der Stahl durch das Glühen je nachdem weich wird, nochmal auf 800 Grad nacherhitzen und im Wasser abschrecken. Will man größere Drahstärken als die Radbohrung, kann man den Querdorn entweder hartlöten oder man dreht das Ende vor dem Biegen auf den passenden Durchmesser ab, z. B. von 6 auf 4, und biegt es einfach.

Der Charme der Methode liegt im Preis, 1000 mm VA rund liegen bei 1,5 Euro, reicht für 2 Fahrwerke.

Das Problem bei dem Logger sind die 15 g. Mehr kann er nicht anzeigen. Ich habe heute versucht, in den Meßbereich unterhalb 15 g zu kommen, ohne Erfolg.

Fallhöhe wurde von 200 auf 100 mm reduziert. Und dann nochmal auf 50 mm.

Trotzdem hängt die Anzeige immer noch bei bzw. oberhalb 15 g.

Als Vergleich zu dem starren Fahrwerk (so richtig starr ist es nicht, weil der 4mm Draht natürlich auch federt) das Dämpferfahrwerk einmal mit hartem Stoßdämpfer, einmal mit weichem Stoßdämpfer.


Man erkennt, daß man damit nicht glücklich wird:

combo.jpg


Bei dem starren Fahrwerk 100 mm ist klar zu sehen, daß die Messung an der Obergrenze 15 g voll anschlägt. Da können durchaus auch 30 oder 40 g wirken.

Bei den Dämpferfahrwerken ist der Effekt weniger ausgeprägt, aber auch die klopfen oben bei 15 g an.

Insgesamt sind die Unterschiede zwischen Starr und Dämpfer zuwenig spezifisch. Es wird die Leistung der Dämpfung nicht so recht erkennbar. Am besten schneidet noch der Dämpfer mit der weichen Feder ab. Was darauf hindeutet, daß man die Federn passend zum Gewicht abstimmen muß. Die müssen passen.

Wie kommt man in denMeßbereich < 15 g?

Die Fallhöhe von 50 mm weiter zu reduzieren, geht nicht, weil dann gar keine Dynamik mehr drin ist.

Möglich, fällt mir jetzt vor dem Pokal-Achtelfinale ein, daher heute nicht mehr umsetzbar:

Wenn man den Sensor näher an das Gelenk setzen würde, also das Kind auf der Schaukel zur Mitte rutscht, daß dann die Kräfte kleiner werden. Mit viel Glück sogar vielleicht proportional mit dem Hebelarm kleiner werden.

Das wär eine mögliche Lösung. Wenn nicht, muß man sich was anderes überlegen.

Xeno
 

RWA

User
Interessantes Thema, Respekt!

Ich würde den Weg aufzeichnen und davon Bewegungsgeschwindigkeit und Beschleunigung ableiten, so lässt sich einfacher aufteilen,
wieviel Kraft über welche Strecke vom Dämpfer aufgenommen wird.
Die Kraft, die in die Feder geht ist einfach davon zu trennen, weil sie nur wegabhängig ist

Dadurch, das der Sensor jetzt einen Kreisbogen beschreibt, hast du immer Beschleunigung in x u z, willst aber nur z wissen, denke ich.

Hier mal Aufsetzen und Einfedern fast perfekt, ohne Überschwingen, mit Wegaufnehmer, Auflösung 1000Hz, Geschwindigkeit und Beschleunigung abgeleitet:

jump G z.JPG

Roland
 

v-form

User
Hallo,

super wie Du das Thema angehst. Mir ist dabei der aperiodische Grenzfall des harmonischen Oszillators eingfallen. Auch auf die Gefahr hin,
daß jetzt alle schon Bescheid wissen: Ein schwingendes Feder-Masse-Dämpfer-System, also Masse = Flugzeug, Feder = Feder im Fahrwerk, Dämpfer = Dämpfer im Fahrwerk kann dazu gebracht werden, nur sehr kurz nachzuschwingen. So sagt jedenfalls die Theorie. Im Extremfall sogar ohne nachzuschwingen. Die Resonanzfrequenz des Systems kann durch den Dämpfer auf null gebracht werden. Die Resonanzfrequenz ohne Dämpfung hast Du ja bereits gemessen, jetzt muss nur noch Dämpfer bestimmt werden.

Es muss gelten: omega² = gamma² . Omega ist 2 mal PI mal Resonanzfrequenz. Gamma ist Die Abklingkonstante des Dämpfers.
Gamma = - Kraft des Dämpfers / (Masse*2* vertikale Landegeschwindigkeit). Die Kraft des Dämpfers hängt dabei von seiner Geschwindigkeit ab. Je schneller, desto mehr Kraft bringt der Dämpfer auf.

Das habe ich alles aus Wikipedia, steht unter "Lineare Dämpfung" beim Thema "Harmonischer Oszillator". Im Grunde brauchst Du "nur" einen Dämpfer, der bei der angenommenen vertikalen Landegeschwindigkeit die gleiche Kraft aufbringt, wie sie der Flieger aufbringt, wenn er auf den Boden knallt.

Also bei 4kg Flugzeug und 1 m/s Geschwindigkeit: Der Dämpfer muss bei 1 m/s 4kg drücken. Vielleicht könnte man die Kraft des Dämpfers mit einer Waage und einem Akkuschrauber und einer Art Pleul messen. Die halbe Kraft oder nur 20% wären sicher auch schon eine recht gute Dämpfung.

Viele Grüße
Tobias
 

RWA

User
Also bei 4kg Flugzeug und 1 m/s Geschwindigkeit: Der Dämpfer muss bei 1 m/s 4kg drücken. Vielleicht könnte man die Kraft des Dämpfers mit einer Waage und einem Akkuschrauber und einer Art Pleul messen.
Die halbe Kraft oder nur 20% wären sicher auch schon eine recht gute Dämpfung.

Viele Grüße
Tobias

Da würde ich auch ansetzen, entscheidend ist der Dämpfer.


Roland
 

RWA

User
Hast du nicht einen Denkfehler in deiner Betrachtung?
Nämlich dass ein Flugzeug im freien Fall aus einer bestimmten Höhe den Boden berührt.

Das tut es doch auch ohne Vorwärtsgeschwindigkeit schon nicht, wegen der Flügel, die dann wie eine Bremse wirken.


Roland
 
Hast du nicht einen Denkfehler in deiner Betrachtung?
Nämlich dass ein Flugzeug im freien Fall aus einer bestimmten Höhe den Boden berührt.
Für die Aufpralldämpfung ist nur die Vertikalkomponente relevant. Ausser ein wesentlicher Teil der Fedebewegung geht in Flugrichtung, wie z.B. bei den einfachen Torsionsstab-Federungen, wo das Fahrwerk nach hinten ausweicht.
Dann musst Du allerdings auch eine realistisch unebene Landebahn modellieren, was dann endgültig heisst, im Trüben zu stochern.
 
Hier mal Aufsetzen und Einfedern fast perfekt, ohne Überschwingen, mit Wegaufnehmer, Auflösung 1000Hz, Geschwindigkeit und Beschleunigung abgeleitet:

Anhang anzeigen 1885500

Roland

Hast du zu dem Wegaufnehmer einen Link, Bezugsquelle, Preis?

Eine andere Möglichkeit wäre ein Kraftmesser. Das ist aber alles auch nicht ganz billig.

Daher werde ich erstmal versuchen, den Logger in Position zu bringen.

@RWA Der Flieger braucht irgendeine Sink-Geschwindigkeit größer als Null. Wie man die erzeugt, ob im freien Fall oder mit einer Mechanik, ist egal. Der freie Fall erlaubt es, abhängig von der Höhe eine exakt reproduzierbare Geschwindigkeit zu erzeugen.

Xeno
 

RWA

User
Für die Aufpralldämpfung ist nur die Vertikalkomponente relevant. Ausser ein wesentlicher Teil der Fedebewegung geht in Flugrichtung, wie z.B. bei den einfachen Torsionsstab-Federungen, wo das Fahrwerk nach hinten ausweicht.
Dann musst Du allerdings auch eine realistisch unebene Landebahn modellieren, was dann endgültig heisst, im Trüben zu stochern.

Mit über 1,50m/sek senkrecht aufschlagen ist bereits für die Wirbelsäule gefährlich, etwa 800mm/sek sind da die Grenze, aber auch schon sehr unangenehm.
Manche LKW haben Stossdämpfer, die den Vorderwagen auf diesen Wert abbremsen vor Ende Hub, um den Fahrer nicht zu gefährden.

Bei einer idealen Landung wird die vertikale Komponente null einen cm vorm Aufsetzen, keiner hört 20cm über dem Boden auf zu fliegen und lässt dann fallen. Und selbst wenn ich aushungere in 20cm Höhe fällt das Flugzeug nicht wie ein Stein zu Boden.

Aus 20cm Höhe mit Vorwärtsfahrt fällt ein Flugzeug ohne Flügel schneller zu Boden als mit, denke ich.
Ich würde den G-Aufnehmer an einen Flieger schrauben und erstmal herauszufinden versuchen, was eine realistische Vertikalgeschwindigkeit ist, denn wenn ich beim Abstimmen eines Dämpfers einen freien Fall zugrunde lege, ist er für alles darunter zu hart.


Roland
 

RWA

User
Hast du zu dem Wegaufnehmer einen Link, Bezugsquelle, Preis?

Eine andere Möglichkeit wäre ein Kraftmesser. Das ist aber alles auch nicht ganz billig.

Daher werde ich erstmal versuchen, den Logger in Position zu bringen.

@RWA Der Flieger braucht irgendeine Sink-Geschwindigkeit größer als Null. Wie man die erzeugt, ob im freien Fall oder mit einer Mechanik, ist egal. Der freie Fall erlaubt es, abhängig von der Höhe eine exakt reproduzierbare Geschwindigkeit zu erzeugen.

Xeno

Wenn du dir mein Beispiel anschaust, siehst du, das der Punkt der grössten Beschleunigung keine Aussage über den Hub oder die maximale Bewegungsgeschwindigkeit zulässt, beides brauchst du aber um die passende Feder und den passenden Dämpfer zu finden.

Ich würde die Feder so wählen, das der Flieger statisch grade so voll ausgefedert steht, und den Rest über den Dämpfer machen, das ist schon anspruchsvoll genug.

Für dich am einfachsten und am billigsten ist ein Höhengeber einer automatischen Leuchtweitenregulierung aus einem Auto. Gibt es beim Schrotthändler sicher für ganz kleines Geld und sind auch neu günstig. Lineargeber, wie ich sie verwende, sind, wenn sie was können, sehr teuer, da kostet einer schonmal 900€.

Oder, die einfachste Lösung, in dern Drehpunkt deines Versuchsaufbaus ein Potentiometer.
Wenn der Winkel zu klein ist, dann das Poti über einen Hebel antreiben, das habe ich schon bei einem echten Gyrocopter gemacht um Auslenkungen am Rotor zu messen.


Roland
 
@RWA

Von 20 cm Höhe bin ich ja schon längst weg. Bin jetzt bei 50 mm angelangt. V= 1 m/sec, t= 100 msec.

Ein Fahrwerk muß auch mal was aushalten! Du kannst nicht immer nur von den Sonntagslandungen ausgehen. Daher müssen die Belastungen schon etwas knackiger sein als im IDEALZUSTAND.

Der Sensor wurde dicht an das Gelenk verlegt.

Erfolg: keiner.

Selbst dicht am Scharnier zeigt der Logger 15 g, und es treten weiter regelrechte Wolken von unerwünschten X- Y- Werten auf:

wolken.png

Verdacht: die ganze Apparatur vibriert unkontrolliert in alle Richtungen. Vielleicht nur Zehntel-Millimeter, aber für den Logger reicht das offenbar.

Irgendwo muß der seine XY-Werte ja hernehmen.

Als Hauptverdächtigen für diese Vibrationen habe ich das Baumarkt-Scharnier ausgemacht. An dem hängt ja die ganze Apparatur:

baumarkt.jpg

So ein Baumarkt-Teil ist bequem und schnell montiert, war ursprünglich für was ganz anderes gedacht, aber es "schlabbert" eben in jede Richtung und ist als Quelle der Vibrationen anzusehen.

Hier werde ich nun etwas massiver vorgehen:

lagerbock1.jpg

So ein Lagerbock ist natürlich etwas Arbeit und Aufwand, beides läßt sich aber hier nicht ganz vermeiden. Wo es vibriert, hilft es, die Toleranzen zu reduzieren und vor allem Masse. Viel Masse. Ob es in diesem Falle hilft, wird man sehen.

Es ist möglich, daß die Idee mit dem Beschleunigungslogger falsch war, daß man damit aus irgendwelchen Gründen nicht weiterkommt.

Es ist aber noch zu früh, das zu entscheiden.


Xeno
 

RWA

User

Das ist ein Piezo, das Rohsignal ist da meistens unbrauchbar, weil verrauscht. Hat der keine eigene Signalaufbereitung? Kannst du nicht einen Filter drüber laufen lassen? 11fach (immer ungerade) sampling oder so? Dann sollte das schon klarer ausschauen, so jedenfalls kann ich da nichts Sinnvolles erkennen.

Was natürlich auf jeden Fall hilft, ist den Sensor zu entkoppeln, also Stück Moosgummi drunter oder Klett, jedenfalls kein direkter Kontakt.

Probier mal bißchen rum, wenn du den Hebel händisch bewegst, muss der Messwert sich rauschfrei ändern.


Roland

...und versuch mal, deine graphische Darstellung so zu ändern, dass man auch was erkennen kann, also keine Punkte, die sich gegenseitig verdecken sondern echte Graphen und nicht alles aufeinander, sondern drei Fenster x,y,z., dann wird das schon übersichtlicher.
 

RWA

User
Es ist möglich, daß die Idee mit dem Beschleunigungslogger falsch war, daß man damit aus irgendwelchen Gründen nicht weiterkommt.

Es ist aber noch zu früh, das zu entscheiden.

Naja, ich habe noch nicht gesehen, das jemand mit einem Beschleunigungsaufnehmer eine passende Feder/Dämpfer-Kombination gefunden hätte, weil spätestens wenn es um die hydraulischen Eigenschaften des Dämpfers geht, braucht man Bewegungsgeschwindigkeiten, weil Dämpfer eben bewegungsgeschwindigkeitsabhängig arbeiten.
Kannst du natürlich auch aus Beschleunigungswerten ziehen, ist aber sehr umständlich und ungenau, siehst du ja jetzt schon an deinem verrauschten Signal, deswegen macht das keiner.

Strain Gauges oder Loadcells verwende ich, wenn es um Festigkeiten der beteiligten Bauteile geht, Beschleunigungsaufnehmer nie.

Aber ich folge dir, mal schauen wie weit du kommst, also nicht aufgeben!


Roland
 

RWA

User
Der Sensor wurde dicht an das Gelenk verlegt.

Keine gute Idee, weil der Weg, den er beschreibt, nun noch kürzer ist, also die faktische Auflösung in Messwerte pro mm Weg schlechter.

Du schreibst, er misst mit 1000 oder 1500Hz, schreibt er die Werte auch alle?
Normalerweise werden solche Sensoren mit 300 oder 500kHz gelesen,aber nur mit maximal 5kHz, meistens viel weniger geschrieben.

Roland

Noch was, du musst sicher stellen, das z auch genau senkrecht ist, wenn das Rad den Tisch berührt, also mit Wasserwaage mal nachschauen. Sonst misst du immer zwei oder alle drei Richtungen, liesse sich zwar herausrechnen, aber ich weiss nicht, wie leistungsfähig deine Software ist.
 
Neues Scharnier:

gelenk_neu.JPG

Mit diesem neuen Scharnier hat man ein schönes Signal ohne Rauschen:

d50sensormax.png

Jedoch ist das Signal immer noch nicht von den 15g weg. Um das zu erreichen, kann man, da der Vibrationseffekt jetzt weg ist, den Sensor dicht an das Scharnier setzen.

gelenk200.JPG

Der Effekt ist, die Anzeige sinkt erstmals unterhalb von 15 g.

Daher kann man die Fallhöhe wieder auf 200mm anheben, also auf 1,9 m/Sec, um den Fahrwerken auch was zuzumuten.

Sieht dann so aus:

combo4.png

Hier sieht man das erste Mal, daß der Dämpfer Beschleunigung wegnimmt, mit dem weichen Dämpfer ist der Maxwert 6 g, mit den beiden anderen 10 g, der weiche Dämpfer "schluckt" also 4 g, die nicht nach oben durchschlagen.

Das tut der harte Dämpfer leider nicht.

Insgesamt ist das Ergebnis bisher eher mager. Dämpfer und Federfahrwerk (FMS) unterscheiden sich im Grade, aber nicht im Prinzip. Anders gesagt, hat der Dämpfer kein unverwechselbares Profil, an dem man ihn sofort erkennen könnte.

GEnau das hätte ich erwartet.

Statt dessen kann ich bis jetzt von einem durchschlagenden Vorteil eines Dämpfers nichts erkennen.

Mein Gefühl sagt mir aber, da kann was nicht stimmen.

Der Dämpfer muß die Flugzeugzelle entlasten. Wenn man das mit den Beschleunigungssensoren nicht sehen kann, dann taugt diese Meßmethode nicht dafür.

Die ganze Sache ist nicht einfach und zieht sich wohl noch länger hin als gedacht.

Xeno
 

RWA

User
Es ist noch immer unplausibel, innerhalb einer 100stel Sekunde so oft die Richtung wechseln kann vielleicht die seismische Masse in deinem Sensor, das Fahrwerksbein kann es so nicht.

10msek.JPG

10x in einer hundertstel Sekunde die Richtung ändern sind 500Hz, die kann man schon als Ton hören, Kammerton A sind 430Hz.

Wenn alles sinnrichtig funktioniert, zeigt der Sensor vor dem Auslösen durch seine Lage in z etwas weniger als 1G, in X den fehlenden Teil bis zu einem G, ausgelöst muss er z und x zusammen 0G messen, mit in der Bewegung kleiner werdendem x Anteil (durch den Kreisbogen, den der Sensor beschreibt).

Wenn das Rad den Tisch berührt und der Sensor dabei exakt waagerecht steht darf er nur in z eine Beschleunigung messen, die sich beim weiteren Einfedern wieder in z und x aufteilt, (nicht in gleichem Verhältnis wie vor dem Aufsetzen auf den Tisch, weil ich jetzt erst gesehen habe, dass dein Drehpunkt nicht mehr auf gleicher Höhe ist wie vorher)

Vergiss auch nicht, dass ein Teil deiner gemessenen Beschleunigungen eine Zentrifugalkraft ist. Diesen Anteil könntest du herausfinden (und herausrechnen), wenn du deinen Messarm frei fallen lässt, über den Punkt hinaus, wo das Rad den Tisch berührt. Solange der Drehpunkt hoch war, würde z keine Zentrifugalkraft messen, jetzt schon, weil der rechte Winkel aus z an der Messstelle nicht mehr durch den Drehpunkt geht.


Es muss eine Kurve erscheinen wie in meinem Beispiel, nur mit steileren Flanken, weil die Massenträgheit in deinem Aufbau kleiner ist als in meinem, aber prinzipiell wird die so aussehen.

Roland

Noch was, wie weit federt dein Fahrwerk denn überhaupt ein? Wenn du das weil es zu schnell geht nicht erkennen kannst, mach etwas Fett an die Kolbenstange des Dämpfers und schau bis wo hin der das schiebt.
 
Ansicht hell / dunkel umschalten
Oben Unten