Solarflieger
- Ersteller Lupo01
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Sry für die späte Antwort.
z.b. den hier. https://de.aliexpress.com/item/1005...92-3&pdp_ext_f={"sku_id":"12000017157516216"}
Ich konnte einige Fragezeichen nun selber lösen. Bei dem genannten besteht das Problem, dass die Eingangspannung über 18v liegen muss. Für ein kleines leichtes 2s System müssten dann wieder ziemlich viele Zellen in Reihe, um auf die Spannung zu kommen.
z.b. den hier. https://de.aliexpress.com/item/1005...92-3&pdp_ext_f={"sku_id":"12000017157516216"}
Ich konnte einige Fragezeichen nun selber lösen. Bei dem genannten besteht das Problem, dass die Eingangspannung über 18v liegen muss. Für ein kleines leichtes 2s System müssten dann wieder ziemlich viele Zellen in Reihe, um auf die Spannung zu kommen.
Dietrich_M
User
Nach langer Zeit war bei uns mal wieder tolles Solarflugwetter, wolkenloser Himmel, Windstill, -5°.
Hier mal der Log von Heute mit meinem 2,14m, 16Zellen Flieger.
Hier mal der Log von Heute mit meinem 2,14m, 16Zellen Flieger.
Dietrich_M
User
Ja ist mein alter Flieger vom Post #1650
Solar Sense
Hallo Zusammen,
nach einigen Diskussionen mit Dietrich wollte ich auch einen Solarflieger machen. Die meisten Solarflieger sehen im Flug etwas „kippelig“ aus. Deshalb wollte ich gern ein Flugzeug mit angenehmen Flugeigenschaften und ansprechender Leistung.
Unser F5J Flieger Sense bietet sich da geradezu an. Leicht, fliegt ausgewogen bei geringer Flächenbelastung und liefert sehr gute Segelflugleistung. Für Solarflug gibt es sicher günstigere Flieger, da man schon allein 27% der Oberfläche des Flügels für Wölbklappen und Querruder verliert. Die Fläche zwischen Klappensteg und Tragflügelvorderkante ist dann so schmal, dass nur die Sunpower Maxeon C60 mit 125x125mm in Frage kommen. Im Außenflügel ist auch das schon zu groß, so dass hier halbe Zellen verwendet werden müssen. Wenn man gedanklich schon bei halben Zellen ist, kann man auch direkt auf dem ganzen Flügel halbe Zellen verwenden.
Mit den halben Zellenverbindern (in blau) kann man alle halben Zellen einer Flügelhälfte in Reihe schalten. Das hat den Vorteil, das man wenig Leitung zum Zurückführen von der Flügelspitze braucht. Zusätzlich kann man eine 22s2p Konfiguration herstellen, die bei einseitiger Abschattung noch brauchbar funktionieren sollte. Die offene Frage für mich ist hier nur: wie gut sind zwei halbe Zellen im Vergleich zu einer ganzen?
Man sieht auch direkt, dass es am Außenflügel im Bereich der Vorderkante zielich eng zugeht, wo nach außen die letzten beiden halben Zellen parallel liegen. Hier ist die Krümmung am höchsten, die die Zelle noch mitmachen muss. Um sicherzustellen, dass man das so noch umsetzen kann, haben wir von diesem Bereich des Flügels eine Testform gemacht.
Genau an der kritischsten Stelle habe ich dann eine alte Zelle eingesaugt. Als Außenlage habe ich eine Lage 110g/m² Glasgewebe verwendet ohne die Form vorher zu lackieren.
Die Zelle macht die Krümmung offenbar problemlos mit.
Dünneres Glasgewebe, mehr Harz und Klarlack in der Form würden der Oberfläche gut tun. Zudem muss extrem sauber gearbeitet werden - man sieht das Staubkorn sofort in der Oberfläche.
Die Ergebnisse lassen jedenfalls erstmal hoffen und bei Interesse kann ich in loser Folge weiter berichten.
Viele Grüße,
Benjamin
Hallo Zusammen,
nach einigen Diskussionen mit Dietrich wollte ich auch einen Solarflieger machen. Die meisten Solarflieger sehen im Flug etwas „kippelig“ aus. Deshalb wollte ich gern ein Flugzeug mit angenehmen Flugeigenschaften und ansprechender Leistung.
Unser F5J Flieger Sense bietet sich da geradezu an. Leicht, fliegt ausgewogen bei geringer Flächenbelastung und liefert sehr gute Segelflugleistung. Für Solarflug gibt es sicher günstigere Flieger, da man schon allein 27% der Oberfläche des Flügels für Wölbklappen und Querruder verliert. Die Fläche zwischen Klappensteg und Tragflügelvorderkante ist dann so schmal, dass nur die Sunpower Maxeon C60 mit 125x125mm in Frage kommen. Im Außenflügel ist auch das schon zu groß, so dass hier halbe Zellen verwendet werden müssen. Wenn man gedanklich schon bei halben Zellen ist, kann man auch direkt auf dem ganzen Flügel halbe Zellen verwenden.
Mit den halben Zellenverbindern (in blau) kann man alle halben Zellen einer Flügelhälfte in Reihe schalten. Das hat den Vorteil, das man wenig Leitung zum Zurückführen von der Flügelspitze braucht. Zusätzlich kann man eine 22s2p Konfiguration herstellen, die bei einseitiger Abschattung noch brauchbar funktionieren sollte. Die offene Frage für mich ist hier nur: wie gut sind zwei halbe Zellen im Vergleich zu einer ganzen?
Man sieht auch direkt, dass es am Außenflügel im Bereich der Vorderkante zielich eng zugeht, wo nach außen die letzten beiden halben Zellen parallel liegen. Hier ist die Krümmung am höchsten, die die Zelle noch mitmachen muss. Um sicherzustellen, dass man das so noch umsetzen kann, haben wir von diesem Bereich des Flügels eine Testform gemacht.
Genau an der kritischsten Stelle habe ich dann eine alte Zelle eingesaugt. Als Außenlage habe ich eine Lage 110g/m² Glasgewebe verwendet ohne die Form vorher zu lackieren.
Die Zelle macht die Krümmung offenbar problemlos mit.
Dünneres Glasgewebe, mehr Harz und Klarlack in der Form würden der Oberfläche gut tun. Zudem muss extrem sauber gearbeitet werden - man sieht das Staubkorn sofort in der Oberfläche.
Die Ergebnisse lassen jedenfalls erstmal hoffen und bei Interesse kann ich in loser Folge weiter berichten.
Viele Grüße,
Benjamin
GC
User
Hallo Benjamin,
sehr interessant! Bitte unbedingt weiter berichten.
Wenn ich das richtig verstanden habe, schnallst Du die Zellen nicht auf die Fäche eines vorhandenen Modells, sondern baust einen neuen Flieger mit integrierten Zellen. Oder willst Du alle Zellen halbieren?
Bei den halben Zellen im Außenbereich würde ich immer 2 parallel schließen, damit sie wie eine ganze wirken. Oder willst Du alle Zellen halbieren? Das Gewicht, das Du bei der Rückführung durch ganze Zellen einbringst, wird wohl nicht kriegsentscheidend sein.
Woher sollte denn die einseitige Abschattung kommen? So groß ist der V-Knick doch gar nicht.
sehr interessant! Bitte unbedingt weiter berichten.
Wenn ich das richtig verstanden habe, schnallst Du die Zellen nicht auf die Fäche eines vorhandenen Modells, sondern baust einen neuen Flieger mit integrierten Zellen. Oder willst Du alle Zellen halbieren?
Bei den halben Zellen im Außenbereich würde ich immer 2 parallel schließen, damit sie wie eine ganze wirken. Oder willst Du alle Zellen halbieren? Das Gewicht, das Du bei der Rückführung durch ganze Zellen einbringst, wird wohl nicht kriegsentscheidend sein.
Woher sollte denn die einseitige Abschattung kommen? So groß ist der V-Knick doch gar nicht.
Zuletzt bearbeitet:
eifeljeti
User
Das wird ja ein Solar-Gigantor mit der Spannweite ! Achte beim Design mit drauf, das dir vorne das Akkugewicht fehlen wird, das dürfte bei einem (langen) = F5j-Rumpf evtl. das Genick brechen und natürlich - keine blanke CFK-Oberseite - sonst knisterts unter den Zellen 
Bitte weiter berichten !!!!!!!!!
Bitte weiter berichten !!!!!!!!!
Hallo deftones,
ich finde dein Vorhaben sehr interessant. Folgende Ideen dazu zur Beschichtung der Solarzellen. Nachdem die Fläche in der Negativform gebaut wird, ist die Oberfläche glatt und es entsteht keine Steuwirkung durch eine mit Abreißgewebe angerauhte Außenseite (Jeansdesign - wie bei Holger Lambetus). Daher würde ich die Beschichtung der Solarzelle so dünn wie möglich machen, weil deren "Unterbau" nass in nass eine feste Voll-GFK Fläche ist. (oder?) Ich verwende eine sehr dünne Klarsichtfolie (dünner als die bekannte Fischhaltefolie), die mit aufgerolldem Harz verklebt wird (bisher nur bei Possitivbauweise vewendet).
Verwendest du Vollzellen in Reihe und parallel Halbzellen in Reihe, so müssen beide die gleiche Spannung d. h. gleich Zellenanzahl erhalten, oder?
Wäre zu überlegen, auf die Wölbklappen zu Verzichten und dafür gleich 160er Zellen ohne Halbzellen zu plazieren.
Gruß
Reinhold
ich finde dein Vorhaben sehr interessant. Folgende Ideen dazu zur Beschichtung der Solarzellen. Nachdem die Fläche in der Negativform gebaut wird, ist die Oberfläche glatt und es entsteht keine Steuwirkung durch eine mit Abreißgewebe angerauhte Außenseite (Jeansdesign - wie bei Holger Lambetus). Daher würde ich die Beschichtung der Solarzelle so dünn wie möglich machen, weil deren "Unterbau" nass in nass eine feste Voll-GFK Fläche ist. (oder?) Ich verwende eine sehr dünne Klarsichtfolie (dünner als die bekannte Fischhaltefolie), die mit aufgerolldem Harz verklebt wird (bisher nur bei Possitivbauweise vewendet).
Verwendest du Vollzellen in Reihe und parallel Halbzellen in Reihe, so müssen beide die gleiche Spannung d. h. gleich Zellenanzahl erhalten, oder?
Wäre zu überlegen, auf die Wölbklappen zu Verzichten und dafür gleich 160er Zellen ohne Halbzellen zu plazieren.
Gruß
Reinhold
Dietrich_M
User
Wenn man versucht bei ungünstigen Bedingungen das beste rauszuholen, könnte die Idee mit den halben Zellen in Serie pro Flügelhälfte und dann parallel vielleicht günstig sein.
Wenn die Sonne Mittags z.B. nur 18° Elevation hat, wie jetzt gerade, und der Flieger wie im Bild quer zu Sonne fliegt, würden die Zellen links aussen mit nur 13° angestrahlt.
Da bei Reihenschaltung das schwächste Glied entscheidet, würden bei Reihenschaltung ganzer Zellen ca. 16.6W verfügbar sein. Bei halben Zellen und Parallelschaltung der beiden Flächenhälften würde das schwächste Glied links gleichbleiben, aber an der rechten Hälfte hätte das schwächste Glied etwas mehr Strom.
Hier würde die linke Hälfte im Bild nur 8,8/2W bereitstellen können, die rechte aber 25.3/2W insgesamt = 17.05W (ca 3% mehr). Bei noch geringeren Sonnenwinkeln (ich konnte am Wochenende noch bei 12° fliegen) oder auch bei ungünstigen Schräglagen sollte sich der Effekt noch verstärken.
Gruß Dietrich
Wenn die Sonne Mittags z.B. nur 18° Elevation hat, wie jetzt gerade, und der Flieger wie im Bild quer zu Sonne fliegt, würden die Zellen links aussen mit nur 13° angestrahlt.
Da bei Reihenschaltung das schwächste Glied entscheidet, würden bei Reihenschaltung ganzer Zellen ca. 16.6W verfügbar sein. Bei halben Zellen und Parallelschaltung der beiden Flächenhälften würde das schwächste Glied links gleichbleiben, aber an der rechten Hälfte hätte das schwächste Glied etwas mehr Strom.
Hier würde die linke Hälfte im Bild nur 8,8/2W bereitstellen können, die rechte aber 25.3/2W insgesamt = 17.05W (ca 3% mehr). Bei noch geringeren Sonnenwinkeln (ich konnte am Wochenende noch bei 12° fliegen) oder auch bei ungünstigen Schräglagen sollte sich der Effekt noch verstärken.
Gruß Dietrich
GC
User
Ein weiteres Problem wird, wie bereits angesprochen, der Schwerpunkt sein. Da du keinen Akku im Modell haben wirst, kannst du ruhig einen relativ schweren Motor nehmen. Ich habe in meinen Dauerflieger Sharon einen Tango von Kontronic 450 kV mit einem Reisenauer Getriebe eingebaut. Dazu noch einen 23x12 Prop mit gekröpften Mittelteil hat einen recht guten Wirkungsgrad ergeben. Die Berechnung dazu hat von Andy gestammt.
Hallo Zusammen,
vielen Dank für das feedback! Tatsächlich möchte ich gern 22 halbe Zellen pro Flügelhälfte in Serie schalten, beide Flügelhälften dann zusammen parallel. Die möglichen Vorteile hat Dietrich noch mal schön zusammengefasst. Hat hier jemand Erfahrung mit halben Zellen in Bezug auf den Wirkungsgrad?
Genauso freue ich mich über konkrete Ideen, wir man die Module gegen die Außenlage des Flügels (aus Kohlefaser) isolieren könnte. Da gibt es noch keinen ganz genauen Plan. fest steht aber, dass die Zellen in die Struktur integriert werden sollen.
Da die Leitwerke extrem leicht gebaut sind, erwarte ich erstmal keine Schwierigkeiten den Schwerpunkt passend einzustellen. Tatsächlich habe ich nicht des leichtesten Antrieb ausgesucht und ich plane einen Pufferakku (2s 600mAh LifePo4) für die Empfangsanlage zu verwenden, die natürlich vom BEC (PV gespeist) geladen wird.
Viele Grüße,
Benjamin
vielen Dank für das feedback! Tatsächlich möchte ich gern 22 halbe Zellen pro Flügelhälfte in Serie schalten, beide Flügelhälften dann zusammen parallel. Die möglichen Vorteile hat Dietrich noch mal schön zusammengefasst. Hat hier jemand Erfahrung mit halben Zellen in Bezug auf den Wirkungsgrad?
Genauso freue ich mich über konkrete Ideen, wir man die Module gegen die Außenlage des Flügels (aus Kohlefaser) isolieren könnte. Da gibt es noch keinen ganz genauen Plan. fest steht aber, dass die Zellen in die Struktur integriert werden sollen.
Da die Leitwerke extrem leicht gebaut sind, erwarte ich erstmal keine Schwierigkeiten den Schwerpunkt passend einzustellen. Tatsächlich habe ich nicht des leichtesten Antrieb ausgesucht und ich plane einen Pufferakku (2s 600mAh LifePo4) für die Empfangsanlage zu verwenden, die natürlich vom BEC (PV gespeist) geladen wird.
Viele Grüße,
Benjamin
Antriebsauswahl
Um sich zunächst Mal vor Augen zu führen, was man eigentlich erreichen möchte, habe ich auf Basis des Impulssatz verschiedene power loadings nachgerechnet. Das ist die Leistung pro Kreisfläche (W/D²), die man über den Propeller umsetzt. Trägt man die sich ergebenden Wirkungsgrade über der Fluggeschwindigkeit auf, ergibt sich folgendes Bild:
Ich bin zunächst von 50W an der Welle ausgegangen, die über Propellerdurchmesser zwischen 0.2m und 0.6m umgesetzt werden. 0.6m ist der maximal mögliche Propellerdurchmesser beim Sense, wenn man einen Klapppropeller verwenden möchte.
Die Ergebnisse stellen das theoretische Optimum dar, so als könnte man die 50W Wellenleistung über die gesamte Fläche perfekt gleichmäßig, drallfrei, reibungsfrei usw. umsetzen. Real gebaute Propeller sind gerade bei unseren kleinen Reynoldszahlen gerne 5-10% schlechter im Wirkungsgrad als die obigen Ergebnisse. Nichts desto trotz sieht man deutlich, dass ein geringes power loading (also ein großer Propellerdurchmesser) im relevaten Geschwindigkeitsbereich extrem hilft, wenn man an einem guten Wirkungsgrad interessiert ist.
Auf Basis dieser Ergebnisse gehen meine weiteren Überlegungen in Richtung eines Getriebeantriebes. Da ich von elektrischen Antrieben nur sehr vordergündig Ahnung habe, waren die Diskussionen mit Dietrich, Uwe, Tim, Markus, Thomas und Michael sehr hilfreich – herzlichen Dank an dieser Stelle noch mal dafür!
Gesucht habe ich letzten Endes konkret nach einem kleinen Außläufer mit gutem Wirkungsgrad bei etwa 13V und 6A, was die Zellenbelegung des Fliegers wie oben beschrieben maximal liefern können sollte. Am Ende bin ich bei Sunnysky fündig geworden. Der X2216-III wiegt etwas über 60g bei 880rpm/V, 0.5A Leerlaufstrom und 89mOhm Innenwiderstand. Mit 12° timing und 16kHz PWM Frequenz bzw. diesen
Reglereinstellungen nachgemessen ergaben 860rpm/V, 0.53A Leerlaufstrom bei 11.35V und 80mOhm Innenwiderstand. Die Daten habe ich in diesem Motormodell https://web.mit.edu/drela/Public/web/qprop/motor1_theory.pdf verwendet.
Die Ausführungen zum Getriebe hier habe ich gelesen. Anschaulich ist mir aber erstmal nicht klar, wie die Verlustleistung eines Getriebes unabhängig von der umsetzten Leistung sein soll. Reibung ist im Wesentlichen ja immer Anpresskraft mal Reibbeiwert und warum sollte das ausgerechnet auf Zahnflanken eines Getriebes anders sein?
Abgebildet habe ich das Getriebe wie von Drela vorgeschlagen in einem höheren Leerlaufstrom I0: Io + I * (1-etaG), wobei I der Strom im Betriebspunkt und etaG der Getriebewirkungsgrad ist. Da ich an einem anderen Motor mit dem angepeilten Reisenauer Mirco Edition N 5:1 die Erhöhung des Leerlaufstroms mit Getriebe nur mit Mühe messen konnte, bin ich von 90% Getriebewirkungsgrad ausgegangen. Damit ergibt sich der neue Leerlaufstrom mit Getriebe zu 1.13A und es ergibt sich nach dem einfachen Motormodell folgendes Bild:
Zumindest erreicht man theoretisch bei 13V und 6A einen Wirkungsgrad von etwa 85% von Motor und Getriebe bei 2200rpm an der Welle. Das sind zwar nicht die Fabelwirkungsgrade, die man von Faulhaber und Marxon Motor/Getriebekombinationen so ließt, dafür halte ich den Antrieb aber für sehr robust und alltagstauglich. Deshalb wird das der Auslegungspunkt für den Propeller.
Viele Grüße,
Benjamin
Um sich zunächst Mal vor Augen zu führen, was man eigentlich erreichen möchte, habe ich auf Basis des Impulssatz verschiedene power loadings nachgerechnet. Das ist die Leistung pro Kreisfläche (W/D²), die man über den Propeller umsetzt. Trägt man die sich ergebenden Wirkungsgrade über der Fluggeschwindigkeit auf, ergibt sich folgendes Bild:
Ich bin zunächst von 50W an der Welle ausgegangen, die über Propellerdurchmesser zwischen 0.2m und 0.6m umgesetzt werden. 0.6m ist der maximal mögliche Propellerdurchmesser beim Sense, wenn man einen Klapppropeller verwenden möchte.
Die Ergebnisse stellen das theoretische Optimum dar, so als könnte man die 50W Wellenleistung über die gesamte Fläche perfekt gleichmäßig, drallfrei, reibungsfrei usw. umsetzen. Real gebaute Propeller sind gerade bei unseren kleinen Reynoldszahlen gerne 5-10% schlechter im Wirkungsgrad als die obigen Ergebnisse. Nichts desto trotz sieht man deutlich, dass ein geringes power loading (also ein großer Propellerdurchmesser) im relevaten Geschwindigkeitsbereich extrem hilft, wenn man an einem guten Wirkungsgrad interessiert ist.
Auf Basis dieser Ergebnisse gehen meine weiteren Überlegungen in Richtung eines Getriebeantriebes. Da ich von elektrischen Antrieben nur sehr vordergündig Ahnung habe, waren die Diskussionen mit Dietrich, Uwe, Tim, Markus, Thomas und Michael sehr hilfreich – herzlichen Dank an dieser Stelle noch mal dafür!
Gesucht habe ich letzten Endes konkret nach einem kleinen Außläufer mit gutem Wirkungsgrad bei etwa 13V und 6A, was die Zellenbelegung des Fliegers wie oben beschrieben maximal liefern können sollte. Am Ende bin ich bei Sunnysky fündig geworden. Der X2216-III wiegt etwas über 60g bei 880rpm/V, 0.5A Leerlaufstrom und 89mOhm Innenwiderstand. Mit 12° timing und 16kHz PWM Frequenz bzw. diesen
Reglereinstellungen nachgemessen ergaben 860rpm/V, 0.53A Leerlaufstrom bei 11.35V und 80mOhm Innenwiderstand. Die Daten habe ich in diesem Motormodell https://web.mit.edu/drela/Public/web/qprop/motor1_theory.pdf verwendet.
Die Ausführungen zum Getriebe hier habe ich gelesen. Anschaulich ist mir aber erstmal nicht klar, wie die Verlustleistung eines Getriebes unabhängig von der umsetzten Leistung sein soll. Reibung ist im Wesentlichen ja immer Anpresskraft mal Reibbeiwert und warum sollte das ausgerechnet auf Zahnflanken eines Getriebes anders sein?
Abgebildet habe ich das Getriebe wie von Drela vorgeschlagen in einem höheren Leerlaufstrom I0: Io + I * (1-etaG), wobei I der Strom im Betriebspunkt und etaG der Getriebewirkungsgrad ist. Da ich an einem anderen Motor mit dem angepeilten Reisenauer Mirco Edition N 5:1 die Erhöhung des Leerlaufstroms mit Getriebe nur mit Mühe messen konnte, bin ich von 90% Getriebewirkungsgrad ausgegangen. Damit ergibt sich der neue Leerlaufstrom mit Getriebe zu 1.13A und es ergibt sich nach dem einfachen Motormodell folgendes Bild:
Zumindest erreicht man theoretisch bei 13V und 6A einen Wirkungsgrad von etwa 85% von Motor und Getriebe bei 2200rpm an der Welle. Das sind zwar nicht die Fabelwirkungsgrade, die man von Faulhaber und Marxon Motor/Getriebekombinationen so ließt, dafür halte ich den Antrieb aber für sehr robust und alltagstauglich. Deshalb wird das der Auslegungspunkt für den Propeller.
Viele Grüße,
Benjamin
Propeller design
Bei der vorgestellten Zellenbelgung und Antrieb ist mit 13V und 6A, also etwa 75W elektrischer Eingangsleistung zu rechnen – das bedeutet ~63W an der Welle bei 2200rpm. Ein Maximum Power Point Tracker ( http://www.lambertus.info/MPP.html ) würde dann so funktionieren, dass er zwischen Empfänger und Regler eingeschleift wird und die Stelleröffnung so steuert, dass die Zellen im MPP bei 13.2V gehalten werden.
Für die volle Eingangsleistung (63W an der Welle, 2200rpm) habe ich mit Xrotor für V=7m/s und R=0.295m einen "Steigpropeller" ausgelegt. Mit Qprop habe ich für diesen Propeller mit dem ausgewählten Antrieb die Wirkungsgrade und Leistungen über der Fluggeschwindigkeit berechnet. Die Regleröffnung (gesteuert vom MPP) sind über kleiner werdende effektive Spannung am Motor abgebildet.
Eine Farbe entspricht immer einer Spannung, die Durchgezogene Linie zeigt die Propeller- und die gestrichelte Linie die Motorwirkungsgrade über der Fluggeschwindigkeit. Auf dem zweiten Bild sieht man, was das für die Leistungen bedeutet. Die Farbe codiert wieder die Spannungsreihe, durchgezogene Linien sind jetzt die am Propeller umgesetzten Leistungen, gestrichelt sind die dazugehörigen, elektrischen Eingangsleistungen gezeigt. Die schwarze Linie ist der Leistungsbedarf des Fliegers bei m=1.25kg für den Horizontalflug über der Fluggeschwindigkeit.
Es zeigt sich, dass man ab etwa 15W elektrischer Leistung fliegen kann. Immer wenn die vom Propeller umgesetzte Leistung größer ist als die benötigte, kann man steigen. Bei kleinen Fluggeschwindigkeiten ist der Leistungsüberschuss erheblich, schneller als 12.3m/s kann man dabei allerdings auch bei optimaler Einstrahlung nicht fliegen.
Im folgenden ist die Auslegung eines "Speedpropellers" zu sehen (V=20m/s, R=0.24m, Wellenleistung 63W, 2200rpm).
Bei den Wirkungsgraden über der Fluggeschwindigkeit fällt folgendes auf: Die Drehzahl nimmt mit der Spannung ab, so dass Punkte mit optimalem Wirkungsgrad (und gleichem Fortschrittsgrad) bei kleineren Spannungen auch bei kleineren Fluggeschwindigkeiten liegen. Offenbar spart einem der MPP praktisch eine Blattwinkelverstellung.
Bei den Leistungen fällt auf, dass man schon mit einer elektrischen Eingangsleistung von 10W fliegen kann, obwohl der Motorwirkungsgrad bei 5V Spannung schon sehr bescheiden ist. Der Leistungsüberschuss ist nicht mehr so hoch, dafür kann man aber bis 21.5m/s unter optimaler Einstrahlung mit Leistungsüberschuss fliegen.
Unter dem Strich scheint mir die Auslegung auf recht hohe Fluggeschwindigkeiten bei maximaler Leistung vorteilhaft zu sein, weil sie mit einem MPP, wie von Holger Lambertus gezeigt, sehr breitbandig funktionieren müsste. Deshalb möchte ich einen Propeller auslegen, der diesem Konzept entspricht.
Bezüglich eines besseren Antriebes und eines genaueren Modells für den Antrieb bin ich übrigens für jeden Tip dankbar. Hier hat das verwendte Motormodell sicher auch Grenzen.
Viele Grüße,
Benjamin
Bei der vorgestellten Zellenbelgung und Antrieb ist mit 13V und 6A, also etwa 75W elektrischer Eingangsleistung zu rechnen – das bedeutet ~63W an der Welle bei 2200rpm. Ein Maximum Power Point Tracker ( http://www.lambertus.info/MPP.html ) würde dann so funktionieren, dass er zwischen Empfänger und Regler eingeschleift wird und die Stelleröffnung so steuert, dass die Zellen im MPP bei 13.2V gehalten werden.
Für die volle Eingangsleistung (63W an der Welle, 2200rpm) habe ich mit Xrotor für V=7m/s und R=0.295m einen "Steigpropeller" ausgelegt. Mit Qprop habe ich für diesen Propeller mit dem ausgewählten Antrieb die Wirkungsgrade und Leistungen über der Fluggeschwindigkeit berechnet. Die Regleröffnung (gesteuert vom MPP) sind über kleiner werdende effektive Spannung am Motor abgebildet.
Eine Farbe entspricht immer einer Spannung, die Durchgezogene Linie zeigt die Propeller- und die gestrichelte Linie die Motorwirkungsgrade über der Fluggeschwindigkeit. Auf dem zweiten Bild sieht man, was das für die Leistungen bedeutet. Die Farbe codiert wieder die Spannungsreihe, durchgezogene Linien sind jetzt die am Propeller umgesetzten Leistungen, gestrichelt sind die dazugehörigen, elektrischen Eingangsleistungen gezeigt. Die schwarze Linie ist der Leistungsbedarf des Fliegers bei m=1.25kg für den Horizontalflug über der Fluggeschwindigkeit.
Es zeigt sich, dass man ab etwa 15W elektrischer Leistung fliegen kann. Immer wenn die vom Propeller umgesetzte Leistung größer ist als die benötigte, kann man steigen. Bei kleinen Fluggeschwindigkeiten ist der Leistungsüberschuss erheblich, schneller als 12.3m/s kann man dabei allerdings auch bei optimaler Einstrahlung nicht fliegen.
Im folgenden ist die Auslegung eines "Speedpropellers" zu sehen (V=20m/s, R=0.24m, Wellenleistung 63W, 2200rpm).
Bei den Wirkungsgraden über der Fluggeschwindigkeit fällt folgendes auf: Die Drehzahl nimmt mit der Spannung ab, so dass Punkte mit optimalem Wirkungsgrad (und gleichem Fortschrittsgrad) bei kleineren Spannungen auch bei kleineren Fluggeschwindigkeiten liegen. Offenbar spart einem der MPP praktisch eine Blattwinkelverstellung.
Bei den Leistungen fällt auf, dass man schon mit einer elektrischen Eingangsleistung von 10W fliegen kann, obwohl der Motorwirkungsgrad bei 5V Spannung schon sehr bescheiden ist. Der Leistungsüberschuss ist nicht mehr so hoch, dafür kann man aber bis 21.5m/s unter optimaler Einstrahlung mit Leistungsüberschuss fliegen.
Unter dem Strich scheint mir die Auslegung auf recht hohe Fluggeschwindigkeiten bei maximaler Leistung vorteilhaft zu sein, weil sie mit einem MPP, wie von Holger Lambertus gezeigt, sehr breitbandig funktionieren müsste. Deshalb möchte ich einen Propeller auslegen, der diesem Konzept entspricht.
Bezüglich eines besseren Antriebes und eines genaueren Modells für den Antrieb bin ich übrigens für jeden Tip dankbar. Hier hat das verwendte Motormodell sicher auch Grenzen.
Viele Grüße,
Benjamin
Pima Messung und Daten, jedoch ist das alles zu "groß" für mein erstes Vorhaben. Ich baue eine 16-Zeller und habe als Direktantrieb einen Motor BotherHobby Avenger 2816 mit 620 KV ausgewählt, weil kostete wenniger als der AXI und weniger KV und einen Durchmesser der meinen Rumpf entspricht.
Gruß
Reinhold
Gruß
Reinhold
Hallo Reinhold,
bei der Frage, ob ein Getriebe oder ein Direktantrieb die beste Lösung ist, wage ich noch keine definitive Antwort. Ich probiere jetzt einfach die Lösung mit Getriebe. Der Flieger ist natürlich aufwändig, das stimmt. Etwas größere Zellenzahlen(sprich Betriebsspannung) macht die Auswahl von guten Motoren wohl einfacher.
Die Überlegung einen 2-Achser in Holzbauweise für Solarflug auszulegen hatte ich auch schon. Meinst Du, dass das mehr als vielleicht 3 Leute interessieren könnte?
Viele Grüße,
Benjamin
bei der Frage, ob ein Getriebe oder ein Direktantrieb die beste Lösung ist, wage ich noch keine definitive Antwort. Ich probiere jetzt einfach die Lösung mit Getriebe. Der Flieger ist natürlich aufwändig, das stimmt. Etwas größere Zellenzahlen(sprich Betriebsspannung) macht die Auswahl von guten Motoren wohl einfacher.
Die Überlegung einen 2-Achser in Holzbauweise für Solarflug auszulegen hatte ich auch schon. Meinst Du, dass das mehr als vielleicht 3 Leute interessieren könnte?
Viele Grüße,
Benjamin
smartrobert
User
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Gruß Robert
Gruß Robert
Stefan Siemens
User
Hallo Benjamin,
ein Holzflieger wird sicher mehr als 3 Leute interessieren, da ich annehme, dass das Flugzeug auch ohne Solargenerator Sinn machen wird. Gegenüber der Voll- Faserverbund Version sehe ich Vorteile. Jedermann kann das bauen ohne eine Form zu besitzen. Und bei Defekten der Photovoltaik Panels sind Fehlersuche und Austausch wesentlich einfacher.
Gewichtsersparnis bei hoher Festigkeit könnte man über eine Gemischtbauweise mit Carbonholmgurten erreichen. Die Bauteilfertigung ist mit einem Programm wie DevWing und einem Laser kein Problem. Beides ist vorhanden.
Gerade sehe ich die Antwort von Reinhold, da wären wir schon mal zwei, ääh drei ....
Stefan
ein Holzflieger wird sicher mehr als 3 Leute interessieren, da ich annehme, dass das Flugzeug auch ohne Solargenerator Sinn machen wird. Gegenüber der Voll- Faserverbund Version sehe ich Vorteile. Jedermann kann das bauen ohne eine Form zu besitzen. Und bei Defekten der Photovoltaik Panels sind Fehlersuche und Austausch wesentlich einfacher.
Gewichtsersparnis bei hoher Festigkeit könnte man über eine Gemischtbauweise mit Carbonholmgurten erreichen. Die Bauteilfertigung ist mit einem Programm wie DevWing und einem Laser kein Problem. Beides ist vorhanden.
Gerade sehe ich die Antwort von Reinhold, da wären wir schon mal zwei, ääh drei ....
Stefan
Hallo Stefan, ich hätte auch Interesse an einem Zweiachser. Grüß Werner
