Konstruktion und Bau einer Aufstiegshilfe für (manntragende) Gleitschirme

Hallo,
in diesem Thread hatte ich kürzlich um Hilfe in Fusion 360 gebeten, und dankenswerter Weise bekam ich sie auch von @wersy . Er hat mich auch zu diesem Thread ermutigt, wobei meine Bedenken waren, dass es sich nicht um ein "richtiges" Modellbau-Thema handelt, da der Zweck nicht hier hinein fällt. Viele Bereiche sind aber enthalten, wie z.B. Konstruktion, CNC, Formenbau Antriebsauslegung, Servos.
Es handelt sich auch nicht um einen Erfahrungsbericht oder eine Baubeschreibung, sondern eher um eine Absichtserklärung, da ich damit zwar vor etwa einem Jahr begonnen habe, jedoch noch nicht weit vorangekommen bin.
Zur Ausgangslage: Seit einigen Jahren fliege ich Gleitschirm und baue deswegen auch keine Flugmodelle mehr.
In letzter Zeit kam das Thema Aufstiegshilfe für den Thermikeinstieg immer wieder auf. Es gibt Kollegen, die sich so etwas selbst gebaut haben. Das Angebot an kommerziellen Produkten ist sehr überschaubar und die Schnittstelle mit meinen Vorstellungen ist nicht besonders groß. Vorhanden sind:
  • verkleidetes Standard-Gurtzeug (Advance Lightness 2)
  • Hacker Q150 für Paramotor
  • Hacker HST-350 Controller
  • Smoto 14s 10p Akku
  • e-Props Starr-Propeller mit 130 cm Durchmesser, abgestimmt auf den Motor
  • Kleinteile, wie Linearpoti als Gasgriff, Propeller-Adapter, Kabel, ...
  • CNC Fräse (Sorotec Hobbyline 7545)
  • Wenig Erfahrung mit Konstruktion und Umsetzung
Das Ergebnis soll so aussehen (wenn mir ein Kollege die Veröffentlichung von Bildern seines Antriebs erlaubt, reiche ich sie nach):
Im Rückencontainer des Gurtzeugs
IMG_8397.JPG
soll eine Box untergebracht werden, die den Raum optimal ausfüllt, und als Halterung und Schutz für Motor und Controller
IMG_8345.jpg
dient. Es ist nicht viel Platz dafür, sie müssten aber gerade so hinein passen. Der Stoff des Gurtzeuges muss natürlich aufgeschnitten werden, damit eine Prop-Verlängerung durch passt. Außerdem sollte der Motor drehbar gelagert sein (wie im Bild auf dem Testbrett), damit der Schubwinkel verstellt werden kann. Der Start erfolgt ziemlich aufrecht, evtl sogar mit Vorlage, beim Fliegen sitzt man zurück gelehnt. Daher sollte der Propeller möglichst immer im optimalen Winkel stehen.
Das Gurtzeug hat unter der Sitzfläche einen Schaum-Protektor, der entfernt werden kann. Den Akku habe ich extra für dieses Fach anfertigen lassen. Anstelle des Protektors ist eine Akku-Halterung aus Schaum geplant. Das hat den Vorteil, dass der sich Schwerpunkt beim Fliegen nicht groß verändert. Die kommerziellen Produkte haben meist den Akku hinter dem Rücken, was beim Fliegen ziemlich stört.

Was bisher geschah:
Der Rückencontainer wurde ausgeschäumt
IMG_8347.JPG
das Modell in Scheiben geschnitten, diese auf Papier übertragen, eingescannt und in Fusion nachgezeichnet.
Die Rippen wurden gefräst,
IMG_8380.JPG
mit Styropor ausgefüllt und mit einer Schicht 80er Glasgewebe laminiert. Da ich kaum Erfahrung mit Spachteln, Lackieren Schleifen habe, wurde das erst mal übersprungen. Das daraus resultierende Modell passt recht gut in das Gurtzeug.
IMG_8445.JPG IMG_8429.JPG
Damit habe ich versucht, eine Negativform zu bauen. Aufgrund der schlechten Oberflächen-Qualität war schon absehbar, dass das Ergebnis nicht wirklich brauchbar sein wird. Erfahrung hat es dennoch gebracht.
Da ich die Rippen in Fusion ja schon hatte, kam mir viel zu spät die Idee, damit erst mal ein sauberes Modell zu konstruieren und mit diesem dann eine bessere Form zu fräsen. Das ist inzwischen geschehen.
img_9904-jpg.12451662

Ein paar Kleinigkeiten wären noch zu ändern, außerdem habe ich es so aufgeteilt, dass beim Fräsen Hinterschneidungen auftreten. @wersy hat es noch mal erheblich verbessert und das nächste Modell ist gerade in der Fertigung.
Heute kam von ihm dann der Vorschlag, daraus doch ein öffentliches Thema zu machen, um es mal möglichst vollständig durchzukonstruieren.
Falls also noch jemand etwas dazu beitragen möchte, würde ich mich sehr freuen.
Fortsetzung folgt...
 
Für Motor und Controller habe ich Halterungen gefräst. Der Motor sitzt auf einer Platte, darunter eine 20 mm Achse für die Schubwinkelverstellung.
IMG_DA0ECD85702E-1.jpegIMG_8D88F8A00E54-1.jpeg
Der Plan ist, an dem überstehenden Ende (es wird noch eine längere Version geben) einen Hebelarm anzubringen und diesen mit einem Servo oder einen Schrittmotor zu verbinden. Das muss alles auch noch in die Box im Rückencontainer.
Ob die Lagerböcke aus POM stabil genug sind, oder besser 7075 er Alu verwendet wird weiß ich noch nicht.
Endgültig ist das jedoch noch nicht, falls es bessere Ideen gibt.
Der Akku mit CanBus Interface für die Telemetrie:
IMG_80D5DFFA58FF-1.jpeg
Und so sieht die Umsetzung eines Kollegen aus, allerdings mit größerem Gurtzeug. Auf einen Käfig würde ich gerne verzichten, aber dann bräuchte ich einen Klapp-Propeller, der schwierig zu beschaffen ist.
IMG_221AF42D6FB0-1.jpegIMG_EBA4D5016DEA-1.jpegIMG_E75EEFCE804E-1.jpeg
 

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Hallo Michael,
hier kommen Bilder vom Motor
IMG_9363.jpegIMG_9361.jpeg
und die Fusion Skizze, die ich zum Fräsen der Halterungen erstellt habe.

Der Montageraum des Controllers beträgt ca. 185x183x41mm.
Die Einbaupositionen stelle ich mir so vor:
Bildschirmfoto 2023-06-06 um 18.00.04.png
Gruß,
 

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Micha

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Moin,

Bin dabei. 3D Scannen, Konstruktion und Fräsen bis 2500mm x 1230mm x 600mm am Stück ist kein Thema.

Melde dich falls du Interesse hast.

Habe frisch die Lizenz und die Brüllaffen am Kreuz mag ich nicht.

MfG Micha
 
Bin dabei. 3D Scannen, Konstruktion und Fräsen bis 2500mm x 1230mm x 600mm am Stück ist kein Thema.
Klingt gut. Auf meiner Hobbyline kann ich maximal 50 mm dicke Platten fräsen (Portal 140 mm abzüglich Vakuumtisch und Fräser). Daher muss ich die Hälfte der Positivform in drei oder vier Stücke aufteilen.
Habe frisch die Lizenz und die Brüllaffen am Kreuz mag ich nicht.
Ich auch nicht. Außerdem taugt so ein Teil meiner Meinung nach nicht fürs Thermikfliegen. Hier wird auch auf Schubstangen verzichtet, der Pilot überträgt den Schub auf die Tragegurte.
Wäre halt gut, wenn das gleiche Gurtzeug verwendet wird, denn die Motorbox dürfte das aufwändigste Teil sein. Bei Motor und Controllern kann man auf verfügbare Teile zurück greifen, (mein) Akku ist eine Sonderanfertigung. Wer sich damit auskennt, bekommt so einen aber auch selbst gebaut.
Die Motorlaufzeit wird bei ca. 15 Minuten liegen, weswegen natürlich Dauerbetrieb mit Vollgas nicht sinnvoll ist, sondern eher wenig Schub, um die Höhe zu halten und zur nächsten Thermik zu kommen. Mir würde auch ein kleinerer (und vor allem leichterer) Akku, z.B. 14s6p mit 50 A Zellen gefallen, denn damit sinkt noch mal das Gesamtgewicht und auch die nötige Leistung.
Melde dich falls du Interesse hast.
Gerne. Ich habe gerade gesehen, dass wir nicht weit voneinander entfernt sind. Das dürfte Einiges erleichtern.
 

Micha

User
Moin,

Thermikfliegen, hak es ab. Ich hab gedacht ich flieg einen Traktor. Schulung fand mit Miniplanes statt. Ich habe mit Bergfliegen begonnen und kenne meinen Schirm, für gewöhlich reicht schon fast die Gewichtsverlagerung für das flache Kreisen. An diesem Brülaffen war ich mit der Bremse auf Ellenbogenhöhe beim Kreisen, sonst bewegt sich gar nichts. Mit dem selben Sichrm und normalem Gurtzeug hängst du da schon in der Steilspirale...

MfG Micha
 
Thermikfliegen, hak es ab. Ich hab gedacht ich flieg einen Traktor.
Genau deswegen der Motor im Berg-Gurtzeug mit Akku unterm Sitz, keine Schubstangen, Winkelverstellung usw. und einem normal großem Schirm, weil dann das Fliegen ähnlicher ist als mit einem Paramotor.
Pro Jahr fliege ich ca. 120 Stunden am Berg, bzw. Hügel, da fast nur Flachland und habe einen Moskito-E, der auch als Aufstiegshilfe angeboten wird, aber selbst das ist ein ganz anderes Fliegen, ähnlich, wie du es beschreibst, jedoch in ruhiger Thermik durchaus brauchbar.
 
Zuletzt bearbeitet:
Unabhängig von der Thermik-Geschichte würde es mir schon reichen, wenn hier ein Antrieb entsteht, mit dem man schnell, sauber und leise in die Luft kommt.
Und vielleicht finden sich auch Lösungen, ihn auf andere Gurtzeuge zu adaptieren, damit er universeller einsetzbar ist.
 
Hi Stefan,

Danke fürs reinstellen, ein tolles Projekt. So eine elektrische Aufstiegshilfe (am besten noch bodenstartfähig) hätte ich auch gerne wenn ich bedenke dass die letzten Wochen wegen falscher Windrichtungen keine Flüge von den Hängen in der Umgebung möglich waren.
Ich kenne mich mit den Schirm Motoren nicht aus - wozu braucht es denn Schubwinkelverstellung?
Die zu kaufenden Modelle sind ja unglaublich teuer - weißt du was der Grund ist? Ist es die teure Zertifizierung?

Gruß, Johannes
 
Ich kenne mich mit den Schirm Motoren nicht aus - wozu braucht es denn Schubwinkelverstellung?
Damit der Propeller immer im richtigen Winkel auf die Tragegurt wirkt, also möglichst parallel zur Flugrichtung. Beim Start ist man ziemlich aufrecht, meist mit etwas Vorlage. Dann sollte der Schub nicht in den Boden gerichtet sein. Beim Motorfliegen ist es daher wichtig, fast mit Rücklage zu laufen.
Im Flug hat man je nach Gurtzeug eine entspannte und etwas zurück gelehnte Position. Zumindest beim "Bergfliegen", also ohne Motor. Im Vergleich zum Start muss der Propeller daher weiter oben stehen.
Ohne Winkelverstellung geht viel Leistung in die falsche Richtung. Effizienz ist hier aber einer der wichtigsten Punkte, da man nicht zu viel Akku-Gewicht mitschleppen möchte. Weil die Dinger ziemlich schwer sind und weil sich der Schwerpunkt beim Fliegen ziemlich verändern kann.
Bei optimal eingestelltem Winkel kommt man mit 2-3 kW aus. Je nach Schirm, Gurtzeug, Gesamtgewicht und optimiertem Winkel.
Die zu kaufenden Modelle sind ja unglaublich teuer - weißt du was der Grund ist? Ist es die teure Zertifizierung?
Ein Beispiel: Die Akkus müssen feuerfest verpackt sein und brauchen ein BMS für bis zu 20 kW. Ein Hersteller muss alleine für die Prüfung zehn Stück davon bauen und zerstören lassen, damit alle möglichen Testfälle abgedeckt sind. Das geht in den Gesamtpreis mit rein.

Dann ist der Markt nicht sehr groß. Viele Leute würden angeblich ein Modell kaufen, jedoch darf es maximal 5.000 € kosten und die Motorlaufzeit muss mindestens eine halbe Stunde sein. Das ist nicht machbar. Motor, Controller und Akku kosten im Einkauf schon so viel. Das sind keine Modellbaukomponenten, sondern sie müssen für manntragendes Fliegen zertifiziert sein und Dauerleistungen von 10 - 15 kW problemlos verkraften oder entsprechende Schutzeinrichtungen haben.
Deswegen werden z.B. von Hacker oder MGM nur Komponenten aus den Industrie-Sparten verwendet, obwohl die aus dem Modellbau-Bereich günstiger wären und auf den ersten Blick die gleichen Daten haben.
Ich kenne einige Leute die vom Modellfliegen kommen und mit den Teilen davon selbst fliegen wollten. Meist sind Controller oder Akkus nach kurzer Zeit abgebrannt.
Je höher die Laufzeit, umso höher der Preis und das Akkugewicht. Die werden nicht leichter, wenn sie leer sind, wie ein Tank. Man kann also nicht mal für einen kurzen Flug kurz aufladen und fliegt dann leichter.
 

wersy

User
Hallo Stefan,
gestern hat mich deine Fusion Datei arg irritiert. Die Extrusionen waren nicht sichtbar, und in der Timeline gelb markiert.
Heute entdecke ich die Körper rein zufällig, die befinden sich weit von den Skizzen entfernt.

Wenn man von 2D auf 3D umsteigt, scheint die Umstellung besonders schwer. Man muss sich total umstellen.

Für Einzelteile, die man auch ohne direkten Bezug zur vorhandenen Konstruktion zeichnen kann, erstellt man jeweils eine einzelne Datei. Dadurch wird dieses Teil automatisch eine Komponente und lässt sich somit in eine Baugruppe einfügen.
Also nicht mehrere Skizzen für Einzelteile in eine Datei, und Körper auch grundsätzlich nie verschieben.

Bei einem skizzenbasierten, parametrischen Programm müssen Skizzen immer vollständig vermaßt werden - auch zum Ursprung. Am besten die Skizze gleich am Ursprung aufbauen. Alle Liniensegmente sind dann schwarz. Nur dann kann man man problemlos Änderungen vornehmen, ohne dass es einem die ganze Skizze verhaut.

Eine zweite Besonderheit sind z.B. Radien. Alles was man auch am Körper machen kann, soll man nicht in der Skizze zeichnen. Das hat u.a. den Vorteil, dass Radien in den Skizzen nicht ihre tangentiale Anbindung verlieren. Am Volumenkörper lassen sich zudem alle Abrundungen in einem Zuge einfacher ändern.

Als Beispiel dient hier mal eine deiner Motorplatten.

Minimierte Halbskizze

Skizzen ohne Radien.jpg


Abgerundet nach Extrusion und gespiegelt

Abrunden.jpg
gespiegelt.jpg


Das hatte ich schon gestern gemacht. Deine Datei zeigt aber andere Platten, von denen es keine Skizzen gibt. Sind diese Volumenkörper aktuell?

Vom Motor habe ich nur die eine Seite gezeichnet, mehr konnte ich nicht aus den Fotos entnehmen.

Draufsicht

Motor Draufsicht.jpg


Was sind das für Gewindelöcher?

Halbschnitt

Halbschnitt.jpg


Auch wenn es nicht so genau drauf ankommt, könntest du die Maße nach Aufmaß ändern bzw. durchgeben.

Wie sieht die Rückseite aus?

Wenn du ein Foto machst, dann möglichst senkrecht drauf, mit möglichst großem Abstand und formatfüllen..
Dann lässt sich besser „abzeichnen“ als mit diesem Foto:

Hintergrundbild.jpg
 

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Hallo Michael,

vielen Dank, dann habe ich Einiges zu tun. Bis ich so weit bin, kann es ein paar Tage dauern.
In meine Fusion Dateien packe ich immer so viel wie möglich rein, sofern es irgendwie thematisch ähnlich ist, da ich in der freien Version die Beschränkung auf 10 Dateien habe.
Die anderen Körper in der Datei werden nicht benötigt. Die Skizzen dazu habe ich deswegen entfernt und ging davon aus, dass die Körper auch weg sind, hatte aber nicht ganz herausgezoomt..
Die Lagerböcke und die Achse schicke ich in Kürze.
Was sind das für Gewindelöcher?
Daran wird ein Adapter (Bild vorne rechts, von Lochkreis 50 mm M6 auf 60 mm M6) und an diesem die Propelleraufnahme (230 mm lang) montiert, die so aussehen kann (ganz hinten mit den Stiften):
image.jpg

Helfen dir die Infos hier auf der Hacker Seite vielleicht? Die genaue Bezeichnung des Motors ist Q150-45.

Q150-V3-Einbaumasse-2048x1775.jpg


Und hier eine Zeichnung vom Controller:

Bildschirmfoto 2023-06-07 um 21.06.38.png


Grüße,

Stefan
 

wersy

User
In meine Fusion Dateien packe ich immer so viel wie möglich rein, sofern es irgendwie thematisch ähnlich ist, da ich in der freien Version die Beschränkung auf 10 Dateien habe.

Hallo Stefan,

ich habe auch nur die freie Version - und wohl weit über 500 Dateien in der Cloud :)
Die Sache ist, man kann nur 10 Dateien "gleichzeitig" bearbeiten.
Ist ärgerlich, die sind immer schnell beisammen. Dann schaltet man am besten alle bearbeitbaren Dateien wieder auf schreibgeschützt.
Das geht so:

Kapazität

1686166120277.png

Meine bearbeitbaren Dudumente

1686166301026.png


Dann öffnet sich der Browser

1686166544076.png


Hier alle auf schreibgeschützt schalten

1686166681210.png


Dann geht's wieder wie gewohnt weiter :)

Im Browser kann man sich Odner anlegen und alles themenmäßig strukturieren.
Da siehst du auch gleich deine ganzen Einzelteile und musst nicht deine Dateien durchforsten.
Mit vollgepferchten Dateien musste ich nämlich noch mit AutoCAD arbeiten. Ich mag nicht mehr dran denken...
 
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