RC Luftschiffmodelle bauen – Tipps und Erfahrungen mit Gaszellen, Hüllen, Folien, Ballons

[Graf Ferdinand]

Für mein Modell der Bodensee von 1920 im Maßstab 1:55 verwende ich eine ultraleichte Gaszelle aus – kein Witz – Abdeckfolie aus dem Baumarkt.
Die Grammatur der PE-Folie ist unschlagbar: 4,2 g/m², die Dichtigkeit passabel. Bei einer Füllung von 140 Litern verliere ich pro Stunde bis zu 6 Liter! Das passt gerade so für einen Flugbetrieb, der wegen der Akkus sowieso längstens 40 Minuten beträgt.
Bei Versuchen habe ich herausgefunden, dass das meiste Gas durch die mit Tesa geklebten Nähte abhaut, daher hat meine bevorzugte Gaszelle nur eine Naht an ihrer Unterseite. Hier ist auch das Ventil eingeklebt, das ich aus einem normalen Folienballon ausgeschnitten habe.
Vielleicht lässt sich der Gasverlust noch reduzieren, aber ich weiß nicht ob man so dünne Folie überhaupt luftdicht verschweißen kann ...
Und Klebstoffe habe ich auch noch nicht ausprobiert.

 

[Graf Ferdinand]

Fast genauso leicht ist Solarballon-Folie mit ca. 6 g/m² und vermutlich ähnlich dicht.

Wer hat Erfahrungen mit Rettungsdecken (ca. 18 g/m²) gesammelt und kann etwas über ihre Dichtigkeit sagen?

 

[Graf Ferdinand]

Und jetzt noch ein Wort zur Flugstabilität: verliert so eine Zelle oder Ballon zu viel Gas, bleibt der Modell-Zeppelin nicht mehr waagerecht in der Luft, sondern kippt zum Heck oder zum Bug, je nachdem wohin das Helium in der Zelle wabert. Da ist dann selbst mit Trimmgewichten nichts mehr zu machen.

Mögliche Lösungen: entweder die Zelle unterteilen, indem man sie mit Nähfaden abbindet (tailliert) oder gleich mehrere Zellen nehmen.

Historische Randnotiz: Dieses Problem hatten sehr oft auch die Luftschiffe des ersten Weltkriegs, wenn sie sich mit defekten oder leckgeschossen Gaszellen extrem bug- oder hecklastig in ihre Heimathäfen zurückschleppten.

 

[Graf Ferdinand]

Handelsübliche Folienballons können dagegen mitunter sehr lange das Gas behalten.

Tipp: einfach im kühlen Keller lagern!

Mit einem Folienballon (ca. 120 l) in Zeppelinform (Maße gefüllt ca. 110 cm x 55 cm) hatte ich einmal extremes Glück. Der blieb ungelogen drei Monate flugfähig – war halt super gearbeitet.

 

[Graf Ferdinand]

Aus Rettungsfolie habe ich erst einmal eine Gaszelle gebaut und die zwei Bahnen mit Transferklebeband verbunden. Da durch diese umlaufende Naht das Helium genauso gut oder sogar leichter als durch Tesaband abhaut, taugte mir diese Zelle gar nicht ...

Das nächste Mal verwende ich besseren Kleber ...

 

[Johannes Eissing]

Super Projekt, ich bin begeistert!
Das Problem mit der aerostatischen Instabilität ist aus dem Schiffbau bekannt. Auch C. P. Burgess schreibt darüber in seinem Klassiker "Airship Design", 1927. Das Problem ist die "freie Oberfläche" zwischen Traggas und der Luft darunter. Da hilft nur unterteilen, am Besten mit einem "Schott" zwischen den einzelnen Gaszellen.
Den Burgess gibt es als Reprint. Hilfreich ist vielleicht auch Dürr, "Fünfundzwanzig Jahre Zeppelin-Luftschiffbau"

 

[Graf Ferdinand]

So, liebe Luftschiffer, jetzt mal ein Tipp zur Frage

Wie messe ich am besten den Auftrieb meiner Gaszelle?​

Klar, früher: Gewichte dran bis das Teil schwebt, und dann ab damit auf die Waage. Heute kann man das mit einer kleinen modernen und digitalen Küchenwaage (mit Zuwiegefunktion, "Tara") wesentlich schneller ...

Ihr braucht einen Klotz (so schwer, dass er der Zelle als Haltegewicht dienen kann), daran bindet ihr mit einer Schnur eine Wäscheklammer oder Buchbinderklemme, kurz: ihr braucht ein Ballongewicht, das auf die Waage passt.

Das wiegt ihr jetzt mit der Waage, schaltet mit Tara das Gewicht auf Null und hängt jetzt mit der Klammer eure Gaszelle dran. Die Waage zeigt euch jetzt z.B. mit "–74 g" exakt den effektiven Auftrieb eurer Gaszelle an ...

Airships up!

 

[Graf Ferdinand]

Für mein nächstes Projekt, einen Spiel- und Spaß-Zeppelin für's Wohnzimmer, oder später vielleicht Z.R. III (als Fatty ) im Maßstab 1:87, habe ich jetzt mal meine 120-Liter-Zelle genauer ausgemessen, damit ich genaue Längen- und Durchmesserdaten habe und das Ding dann gut in die Außenhülle passt.

So schaut der Silberzeppelin-Folienballon (Händlerangaben: 110 x 55 cm) aus.

Ich nenne ihn den "fliegenden Hinkelstein":



Dimensionen, gefüllt: L: 1,1 m, H: 0,52 m, Dmax: 0,43 m.
(L: Spitze zu Spitze, H: Naht zu Naht, D: am "Äquator", Unten ist da, wo das Ventil rausschaut.)

Bei Füllung mit Helium über 70 g Auftrieb, Volumen knapp 120 Liter.
Da kann man dann also schon eine hübsche Hülle drum rum bauen und 2, 3 Motörchen dranhängen ...

Eine L/H/D-Tabelle für den Hausgebrauch gibt's demnächst hier ...

 

[Graf Ferdinand]

120-Liter-Ballon "Silber Zeppelin" – Technische Daten und Maße
Händlerangabe: 110 x 55 cm
Gewicht: 43 g. Maße (leer): 125,5 × 73,5 cm.
Maße (prall): 110,5 x 51 x 43 cm

Verlauf von Spitze bis Ende (in cm, +/– 0,5 cm)
L/H/D
0 / 0 / 0
5,6 / 23,5 / 30 (!)
12,5 / 36,5 / 36
22,2 / 46,3 / 38
34,3 / 50,7 / 41
50,4 / 51 / 43
63 / 49,1 / 41
70,5 / 47 / 40
76,2 / 45 / 39
82,6 / 41,4 / 36
87,7 / 37,5 / 34
94,4 / 31,3 / 32 (!)
101,5 / 23,5 / 26 (!)
105,5 / 16,5 / 16,5
109,1 / 10 / 10
110,5 / 0 / 0

Bei (!) war der gemessene Durchmesser größer als die korrespondierende Höhe.
Aufgrund Faltenbildung, Füllmenge und möglichen Abweichungen in der Produktion natürlich nur ein Fingerzeig für eigene Pläne.

 

[Johannes Eissing]

Für mein nächstes Projekt, einen Spiel- und Spaß-Zeppelin für's Wohnzimmer, oder später vielleicht Z.R. III (als Fatty ) im Maßstab 1:87, habe ich jetzt mal meine 120-Liter-Zelle genauer ausgemessen, damit ich genaue Längen- und Durchmesserdaten habe und das Ding dann gut in die Außenhülle passt.

So schaut der Silberzeppelin-Folienballon (Händlerangaben: 110 x 55 cm) aus.

Ich nenne ihn den "fliegenden Hinkelstein":

Anhang anzeigen 12115201

Dimensionen, gefüllt: L: 1,1 m, H: 0,52 m, Dmax: 0,43 m.
(L: Spitze zu Spitze, H: Naht zu Naht, D: am "Äquator", Unten ist da, wo das Ventil rausschaut.)

Bei Füllung mit Helium über 70 g Auftrieb, Volumen knapp 120 Liter.
Da kann man dann also schon eine hübsche Hülle drum rum bauen und 2, 3 Motörchen dranhängen ...

Eine L/H/D-Tabelle für den Hausgebrauch gibt's demnächst hier ...

Volumen kann man schnell abschätzen mit Länge x Breite x Höhe x 0.52

 

[Graf Ferdinand]

Richtig! Die Formel liefert eine gute Näherung, das heißt, sie passt mal besser, mal schlechter, in diesem Fall (aufgrund Messfehler oder Abweichung von der Idealform) schlechter ...

Bei diesem Zeppelin-Ballon errechne ich mit der Formel:

1,1 m × 0,43 m × 0,51 m × 0,52 = 0,125 m³​

also 125 Liter.

Bei der praktischen Überprüfung durch Bestimmung von Gewicht des leeren und Auftrieb des prallen Ballons komme ich auf

43 g + 74 g = 117 g​

das entspricht 117 Liter.

Das sind immerhin 8 Liter bzw. Gramm Unterschied in der Praxis. Da heißt es: Haben oder Nichthaben, Schweben oder am Boden kleben ...

Merke: Berechnen ist gut, überprüfen ist besser.

 

[Graf Ferdinand]

Und wenn ich den exakten Auftrieb (Helium in Luft) von 1,09 g/l zugrunde lege, komme ich sogar auf ein noch geringeres ermitteltes Volumen. Beim "schwebenden Hinkelstein" sind das dann sogar nur 109 Liter anstelle der errechneten 125 Liter.

 

[Johannes Eissing]

Und wenn ich den exakten Auftrieb (Helium in Luft) von 1,09 g/l zugrunde lege, komme ich sogar auf ein noch geringeres ermitteltes Volumen. Beim "schwebenden Hinkelstein" sind das dann sogar nur 109 Liter anstelle der errechneten 125 Liter.

"exakt" ist so ne Sache beim Auftrieb. Meist vergleicht man unterschiedlich gute Annahmen. Messen hilft immer

 

[Graf Ferdinand]

Experiment: Der schwebende Würfel



Hiermit wollte ich mal testen, wie gut eine Rettungsfolie das Helium hält.
Nach dem Vorbild von Alan Sherwoods Luftschiffmodellen habe ich also einen schwebenden Würfel konzipiert.
Die Grundidee war dabei, auf Nähte bzw. Verklebungen der Gashülle komplett zu verzichten, um den Gasverlust zu minimieren.

Das Gerüst besteht aus 4 mm dicken Styroporleisten (12 für die Kanten und eine zusätzliche Mittelstebe an der Unterseite). Drum herum habe ich Rettungsdecke so gewickelt und verklebt, dass nur an der Unterseite des Würfels einen Schlitz offen bleibt. Dadurch bekommt man an den Stirnseiten des Würfels diese gewichtsintensiven Überlappungen, die aussehen wie bei einem Weihnachtspaket.

Für den Flug wird dann durch den Schlitz langsam und vorsichtig so lange Helium eingefüllt, bis die ganze Konstruktion zu schweben beginnt. Bei 35 cm Kantenlänge wiegt der Würfel 28 g und benötigt daher mindestens 28 l Helium, um abzuheben. Das errechnete Maximalvolumen liegt bei 40 l.

Das Schwebeverhalten war aber leider enttäuschend. Die Rettungsdecke hielt das Gas leider nur sehr schlecht. Der Würfel erreichte nur für wenige Sekunden (!) in der Luft den Schwebezustand. War's ein kleines Leck? Oder doch die unten offene Konstruktion?

Folienballons sind wohl doch die bessere Alternative ...

 

[S_a_S]

Also bei dem unten offen hast Du natürlich das Problem, dass es einen Gasaustausch geben kann. Das Helium ist ja kein statischer Block, sondern das sind wild durch die Gegend schwirrende Moleküle. Genauso wie die Luft drum herum. Das durchmischt sich im Lauf der Zeit.

Dazu kommt möglicherweise, dass sich durch den Temperaturgradienten im Raum das Helium ausdehnt (was im Sinne eines Heißluftballons ja gut wäre), aber da es nicht im geschlossenen Raum ist, eben durch den Schlitz auch entweicht. Kühlt es sich ab, wird N2/O2 eingesaugt.

Abgesehen davon dürften sich durch das Falten und Lagern in der Tütenverpackung an den Knickstellen kleine Löcher gebildet haben, sieht man im Durchlicht meist ganz gut - sollte aber nicht so extrem wirken, wie der Schlitz.

Grüße Stefan