Solarflieger

[merijnwijnen]

Mal Vorstellen:
Ich bin langjähriger (Experimental) Modellflieger und möchte mal ein Solarflieger bauen. "Das" Buch habe ich schon gelesen, und die sehr lange, informative aber leider unstrukturierte Geschichte hier. Deutsch is nicht meine Muttersprache, also Fehler nich beachten...
Erfahrung in Leichtbau habe ich schon, letztes Projekt war ein 28 gr / 50 cm mini-DLG, voll CFK (14 gr Leergewicht) . Auch mit Elektronik und Software habe ich mich schon beschäftigt.

Ich bin jetzt dran die Auslegungsberechnungen zu machen, es wird ein Wiesenschleicher für schwache Bedingungen, soll ja im Winter noch fertig werden.
Zur Antriebsauslegung habe ich da eine Frage:
Ich habe mal versucht met Motocalc, Drivecalc und Ecalc zu rechnen. Wenn ich gleiche Propeller mit gleichem Drehzahl rechne, sind Motocalc und Drivecalc relative nah, Ecalc rechnet mir ein viel höhere Standschub (>1/3 mehr). Die Propellermodellen von Drivecalc sind vielversprechend, leider rechnet Drivecalc nur im Stand, nicht im Flug. Was nutzt ihr zum Antriebsauslegung? Was da in die Programmen gerechnet wird is leider sehr unklar, Spezial wie die Propellerkonstanten exakt definiert sind is nur für Drivecalc festgelegt.

Ich habe eine sehr interessante Veröffentlichung gefunden von M. Selig, mit Windkanal Messungen vieler Propeller:

https://m-selig.ae.illinois.edu/pub...2020-AIAA-Paper-2020-2762-CamPropsTesting.pdf

Kennt ihr das? Da sind jede menge Aeronaut Propeller drin den wir normalerweise benutzen können, mit Ct un Cp nach NACA definition (wird auch in Propcalc benutzt.)

Ich überlege mich jetzt um basiert auf diese Daten eine einfaches Excel program zu basteln damit ich mit relevante Daten im Flug rechnen kan. Das alte Program von Schenk/Persson könnte da eine gute Basis sein tue die Motordaten, Propeller tue ich dan selber auf basis der Selig Messungen.

Es kommen sicher noch mehr Fragen, aber für jetzt ist Schluss.
Grüsse,
Merijn

 

[Dietrich_M]

interessanter Link, danke.
Wenn ich das richtig verstehe kann man z.B. bei niedrigen Drehzahlen etwa 4% mehr Wirkungsgrad aus einem 10x8-Prop im Vergleich zu einem 10x6-Prop rausholen, wenn die Geschwindigkeit passt.

Gruß Dietirch

 

[merijnwijnen]

Das stimmt. Und vielleicht noch wichtiger: de Re-zahl effecten sind schon seriös, Effizienz steigert sich beachtlich mit steigender Drehzahl. Da könnte es sich lohnen um den Propeller kleiner zu wählen, und den Antrieb hochdrehender aus zu legen. Das ist schon eine interessantes Erkenntnis. Dazu ist den Vorschritszahl mit gutem Wirkungsgrad gar nicht so breit.
Ich bin jetzt dran die daten so zu bearbeiten das mann damit rechnen kan. Einlesen und ein wenig 3D curve fitting. Eine Übung in Octave, dauert aber noch eine Weile.
Gruss,
Merijn

 

[merijnwijnen]

Es hat eine weile gedauert, aber mein Program (Helios_Solar Flight Analyser) um mit die UIUC propellerdaten etwas sinnvolles zu machen ist jetzt im Grunde fertig. Kurzbeschreibung:

• Alle gemesse Luftschrauben sind importiert als Polynome
• Motordaten liste (noch limitiert, kan jeder aber ändern.
• Liste mit Solarzellen
• Complettes motormodel wie in Drivecalc 2.21 ist drin, nicht aber die Möglichkeit um aus Messdaten Motordaten zu rechnen, das kan jeder ja in Drivecalc 2.21
• Import einer XFLR5 Model Polare, oder Modellierung des Modells mit fixed Cd und errechnetes Cd_induziert
• Einfache MPP-simulation (fixed voltage mitt MPP Spannung der gewählten Zellen).
• Entweder solar mode (MPP), oder Batterie mode (fixed voltage)
• Auswertung der Antriebsstrang
• Auswertung der Sinkpolare und Steigpolare
• Ausgiebige Anleitung und Beschreibung, aber leider auf Englisch (kostet viel weniger Zeit, so gut ist mein Deutsch ja nicht)

Geschrieben in .xls format, aber in Libreoffice. Nicht getestet in MS excel.
Die meisten Fehler sollten mittlerweile gefunden sein, aber keine garantie.
Falls jemand interesse dran hat, lass mal hören ob es gefällt und ob noch Fehler drin sind.

Viel spass damit.

Gruesse,

Merijn

 

[Dietrich_M]

Hallo Merijn,
hab mal die Datei mit EXEL geöffnet. Anfanges stehen da noch Werte drin.

wenn ich dann "Geschützte Ansicht" "Bearbeitung aktivieren" drücke, werden anscheint die Werte nicht mehr gefunden?

Gruß Dietrich

 

[merijnwijnen]

Das im ersten bild eine zeilen nicht berechnet werden ist weil prop und motor nicht zueinander passen bei höhere Geschwindigkeit.
Was du gemacht hast im zweiten bild verstehe ich nicht ganz. Im Prinzip sind die orangenen Blätter nur zu schauen, da sollte mann nichts ändern wollen.
Versuche mal eine halbwegs fliegbare Kombination aus motor und prop zu laden (axi 2808-24 und 11x4, and 12 Zellen). Dan sollte alle Zeilen da sein. Wenn ##### erscheint pass das Zahl nicht im Feld. Einfach etwas breiter machen.

Wenn nötig such ich mal ein Rechner mit Excel drauf zum testen.

Guess,

Merijn

 

[Dietrich_M]

wenn ich es breiter mache steht da überall "#NAME?".
er versucht z.B das hier: "=INDIREKT(_xlfn.CONCAT("I_";$Y5))" was ist "_xlfn.CONCAT"

The Excel _xlfn. prefix indicates that your workbook contains a function that is not supported by your version of Excel.

Habs gefunden:
so funktioniert es "=INDIREKT(("RPM_" & $Y5))"

Gruß Dietrich

 

[merijnwijnen]

Danke Dietrich,
Das ist dann ein unterschied (leider) zwischen Libreoffice und MS Excel.
Welche version von Excel hast du? 365 und 2019 sollten CONCAT drin haben, die ältere nicht.

Ich habe es gerade versucht, das geht zo auch in Libreoffice (mit &), ist aber eine menge Arbeit.
Andere Lösung: ich habe concat gewechselt für das ältere concatenate.
Versuche mal diese neue Datei.


Gruesse,

Merijn

 

[Dietrich_M]

Ja, die neue Version funktioniert jetzt auch mit EXEL-2010.
Ich hatte inzwischen das Programm mit "&" geändert und nachdem es funktioniert hat, ein bisschen damit gespielt.
Für meinen 16 Zellen-Solarflieger mit AXI2212/34 scheint die 10x6 Latte wirklich die beste Wahl zu sein.

Hut ab, Mega. Ich weiss nicht wie ich es sagen soll, das Programm ist absolut Spitze, und ich hab noch längst nicht alles verstanden.
Und großes Danke, dass Du es zur Verfügung stellst.

Gruß Dietrich

 

[Holger Lambertus]

Moin Merijn
Bin grade dabei ich ein wenig reinzuarbeiten, nach ein paar Minuten "spielen" (Libre Office unter Linux).

ABSOLUT BEEINDRUCKEND

(Info evtl. der Anleitung Quelle für Drivecalc 221: https://www.elektromodellflug.de/drivecalc.html
Leider funktioniert das nicht in Libre-Office )

 

[Holger Lambertus]

Nachtrag
Mit WDS-Office rennt das Drive-Calc 221 auf Linux :-)

Die Solarzellen habe ich aktualisiert - xls und pdf im Anhang

 

[Röhrich]

Einfach traumhaft - vielen Dank für die viele Arbeit!!!

 

[merijnwijnen]

Dank alle fuer die nette Kommentare! Das freut mich riesig.
Ich werde die Info von Holger einarbeiten und dan alles hier wieder bereitstellen.

Was mich interessiert ist ob das was hier errechnet wird auch mit der Praxis Übereinstimmt. Damit meine ich im Flug, den ich habe nie verstanden weshalb meist nur Standschub benutzt wird wenn gerechnet wird. Nur weil es einfacher ist? Speziell für grössere langsam drehende Latten ist das effiziente Bereich nicht sehr gross. Im Anfang der Elektroflug Und Solarflug) war das besser. Vielleicht is es heute zu einfach geworden um Elektroflug zu betreiben, bei soviel Leistung ist Abstimmung weniger wichtig.

Für die Drivecalc Spezialisten habe ich noch eine frage: das einzige was ich in Drivecalc nicht verstehe ist dieses:
Wenn keine oder zu wenig Messdaten vorhanden sind, wird K auf null gesetzt, und R auf 1.66*R_motor, wobei R_motor den Wert aus der Liste mit Motordaten ist. Das K null ist kann ich noch verstehen, denn was unbekannt ist bleibt unbekannt. Aber weshalb 1.66? Um K=0 aus zu gleichen?

Holger, wenn es ausreichend gut ist kannst du das Program auf deiner Solarflugseite zum download bereitstellen wenn du willst. Hier im Thread ist es kaum wieder zu finden.

Noch etwas keines: Holger, ist die letzte version deiner MPP Tracker SW irgendwo zu finden? Ich möchte SW und HW etwas abändern um FRSY Telemetrie (Strom, Spannung und Vario) zu haben. FRSKY benutzt ein single-wire UART Protokoll mit invertiertes Signal, sollte aber nich all zu schwierig sein. Ich weis, Telemetrie kostet Leistung, aber nicht benutzen kann immer noch.

Gruesse,

Merijn

 

[Holger Lambertus]

Hallo Merijn

Aktuell ist die Version für den Attiny44 mit Hott-Telemtrie. Die ist aber reht eng an die Hardware gekoppelt, ich nutze USI für die Telemetrie, da geht erstmal nur 192000Baud, und Bytes senden im 2mS Takt. Wäre das irgendwie machbar für FrSky ?
Viele fragen nach FrSky wenn wir das da draufbekämen wäre das eine super Sache.

Ich stelle das mal zusammen, und lade das heute oder morgen hier hoch.

Aktuell verwende ich den AVRootloader, damit kann man den Chip ganz einfach über das Servokabel flashen. Als Chip geht auch die DIP-Version vom Attiny, wiegt auch nur 0,6g.

Neue Version ist auf dem Attiny412 - aber noch nicht ganz fertig, der hat reichlich schöne Möglichkeiten auch mit One-Wire Uart bis 115200Baud.

Bei der Hott Telemetrie ist der Verbrauch mit Telemetrie wenn man sie auf 1-2Hz runtertaktet merkwürdigerweise sogar geringer als mit abgeschalteter Telemetrie. Die Taktrate lässt sich bequem am Sender einstellen, für Basteleien stelle ich dann auch 10Hz, zum fliegen auf 1-2Hz.

 

[merijnwijnen]

FrSky Telemetrie ist im Prinzip nicht schwierig. Es is ein invertiertes one-wire UART protocol auf (leider) 57600 baud, mit dem Empfänger polling jede 11 ms. Ob das im Tiny 44 geht, da habe ich meine Zweifel, ein richtiges HW UART ware schon besser.
Invertieren und das Signal aufteilen in RX und TX braucht etwas HW (2 FET / transistor und einige Wiederstande). Nah am Hardware programmieren habe ich öfters gemacht wenn es knapp wird im Prozessor und timing wichtig ist.

Ich habe auch schon mit den 412 geliebäugelt, der ist leider im Moment gar nicht verfügbar. Ware wahrscheinlich die bessere Wahl.

Dat alles hat keine eile, so viele zeit habe ich nicht, und ich habe auch noch vor eine CNC foamcutter zu basteln.

Gruesse,

Merijn

 

[Holger Lambertus]

Hallo Merijn
Meinst Du mit invertiert das 1 und 0 vertauscht sind, oder das Bit 0 und 7 vertauscht sind ?
Usi vom At44 liest verdreht ein, Bit 0 ist Bit 7, USI Serial kann so einiges, ist aber immer etwas wirr...

Das schreit dann erst recht nach dem Attiny412, weil, der hat hat One-Wire Uart von Haus aus, und der Knaller, eine Funktion "Pin-invert", also den z.B. beim Sbus übliche Transistor braucht es dann nicht.
Hier haben wir das mal durchgespielt mit dem Pin-invert für SBUS:

SBUS implementation? · SpenceKonde megaTinyCore · Discussion #499

A question in two parts: has anyone seen a compatible SBUS implementation for this core? If not, anybody got pointers for migrating a 328P implementation that is written around the hardware serial ...

github.com

Ein paar At412 und 1624 habe ich, ein paar ganz wenige könnte ich Dir weitergeben, passende DIP-Adapter sind auch da.
Sämtliche Teilcodes für den MPP sind auch fertig. Dann sollten wir das mal angehen ?

Weitere Alternative wäre dann noch Attiny 167, 1634, 841 - leider bekomme bei allen dreien den One-Wire Bootloader nicht ans laufen.
Wenn wir weiter ins Detail gehen wollen, würde ich hier vorschlagen, um hier nicht den Rahmen zu sprengen:

Software und Hardware für Solarflieger

Moin Freunde der Sonne Da es im Solarflieger-Thread die Details was so auf Platinchen drauf ist, und wie sie funktionieren, die Sache nicht übersichtlicher macht, mache ich dafür mal ein eigenen Thread auf. Der Ursprung etwa war etwa hier, auch auf den Seiten davor ging es um Elektronik...

www.rc-network.de

Ich kram heut abend mal auf der Festplatte auch das ganze 412er Zeug zusammen.

 

[Dietrich_M]

hab mal ein bisschen mit dem Programm vom Merijn gespielt.
Hier mal der Gesamt-Wirkungsgrad mit unterschiedlichen Latten für meinem Solarflieger, bei einer Solar-Eingangsleistung von 250W/m^2 (entspricht ca. Mittags-Sonne am kürzesten Tag).
Das Maximum wird je nach Latte bei ca. 9-13m/s erreicht.

Interessant finde ich: die beste Steigleistung des Fliegers liegt letztlich bei ca. 6.5-8m/s. In dem Bereich sind die Wirkungsgrade der unterschiedlichen Luftschrauben kleiner, und liegen auch recht dicht beieinander.
Bisher dachte ich, dass die APC-10x6 die beste Wahl ist. In dem Beispiel bringt aber eine APC 12x10 die beste Steigleistung.

Bei mehr Sonnenleistung verschieben sich die Verhältnisse etwas, auch in Richtung größerer Geschwindigkeit. Im folgenden Beispiel hab ich mal mit 500W/m^2 gerechnet (etwa Mittagssonne Ende September).
Hier scheint die 10x6 im Bereich 9-11m/s wirklich beste Wahl zu sein. Im Bereich 6-9m/s ist aber die 12x10 und 12x6 besser.

Ich frage mich, wie das in der Praxis zu bewerten ist, wenn man z.B. bei flachen Sonnenwinkel einen Kreis fliegt. Welche Latte soll ich da montieren?
Hier ist die Solarleistung ja nicht konstant. Es gibt Zeiten, wo wahrscheinlich mehr als 500W/m^2 anliegen und welche mit weniger als 250W/m^2.
Vielleicht sollte wir das mal versuchen zu simulieren, also einen kompletten Keis?

Vielleicht kann auch mal jemand ausrechnen, wie sich das Ganze bei einem Flieger verhält, der ein dickeres Profil als mein Flieger hat, und deshalb noch etwas langsamer fliegen kann.
Vom Gefühl würde ich sagen, es bringt nichts extrem langsam zu fliegen, da dann der Wirkungsgrad des Antriebs einbricht und die Steigleistung sich nicht verbessern wird.

Gruß Dietrich

 

[merijnwijnen]

Das ist schon interessant. Dafür was es gedacht.

Zum dickeres Profil: Dicker habe ich noch nicht versucht, werde ich mal machen. Ich habe aber wohl mal die gleiche Dicke mit unterschiedliche Wölbung gerechnet (höheres Ca_max).

Und du hast recht, das bringt kaum etwas oder gar nichts, den zwar geht die Minimalgeschwindichkeit (leicht) herunter, das hat aber nur ganz wenig Einfluss auf Sinkgeschwindichkeit. Und dabei ist der Flieger dan schon so Langsam das est schwierig wird um Wirkungsgrad von Motor und Propeller gut zu bekommen. Also: geschwindichkeit lohnt, vom Antrieb her. Aber biete nich zu schnell.
Was wirklich lohnt ist Leichtbau, den dan brauch mann direkt weniger Leistung, auch wenn etwas schneller geflogen wird. Je leichter je besser.

Am Anfang war mein Plan ein Wiesenschleicher zum bauen, mit F1A oder F1B Profil und viel Auftrieb. Gerechtet ueberzeugt das aber gar nicht. Gewicht und wenig Widerstand ist viel wichtiger. Und bei etwas höhere geschwindichkeit geht das F1/2A Profil nicht mehr.

Erkenntnis: man soll immer die Gesamtwirkungsgrad von Flugzeug und Antrieb betrachten.

Gruss,

Merijn

 

[Holger Lambertus]

Hallo Merijn
Ein Wettbewerbs F1 Flieger erklärte mir die sehr hohe Wölbung mit Vorteilen primär in der Startphase (Hochstart), das hier dann die Vorteile den Nachteile in der Segelflugphase überwiegen.

Auf den Solarifari haben wir ein Profil vom Jakob Karpfinger drauf, das ist einem AG04 entwölbt sehr ähnlich, hier standen aber die höheren Geschwindigkeiten im Fokus.
Nicht vergessen sollten wir, bei größeren Wölbungen müssen wir die Solarzellen auch stärker biegen, was wieder Nachteile mit sich bringen kann. Für die Zellen sind dünne wenig gewölbte Profile besser. Höheren Geschwindigkeiten kühlen wiederum die Zellen etwas besser .. Komprmisse ohne Ende ;-)

 

[Dietrich_M]

Solarfliegen am 2. kürzestem Tag.
Hier ein Bild kurz nach der Landung um 14:52. Sonnenwinkel war zu der Zeit 9.7°.