Selbstbau von Schwimmern für Piper PA-18 Super Cub im Massstab 1:4

Liebe Wasserflug-Gemeinde

vor Kurzem konnte ich eine Piper PA-18 Super Cub erwerben, welche seinerzeit von Benja Modellbau im Massstab 1:4 angeboten wurde. Da die Piper für mich ein absoluter Klassiker unter den Wasserflugzeugen darstellt, tat ich dies nicht zuletzt mit dem Hintergedanken, die Maschine auch auf dem Wasser einsetzen zu können. Die hierfür benötigten Schwimmer werde ich selber anfertigen.

Zum diesem Selbstbau-Projekt hat mich ein download-Bauplan einer Piper Cub auf Schwimmern animiert. Ich verwende allerdings nicht den Plan selbst , sondern hole mir dort lediglich Anleihen für mein eigenes Schwimmer-Projekt. Im Weiteren verfüge ich über sehr gute Möglichkeiten zum Selbstbau:
  • ein CAD
  • eine CNC-Fräsmaschine
  • eine geräumige Werkstatt mit grossen Arbeitstischen
Gleichwohl ist der Bau von Schwimmern für mich eine Premiere. Darum habe ich mich erst schlau gemacht über die konstruktiven Randbedingungen, welche beachtet werden müssen, sollen die Schwimmer dann auch gut funktionieren. An dieser Stelle ein Dankeschön schon mal an Bernd Schweikhardt von den Bodensee-Wasserfliegern aus der Region Hanau, welcher meinen ersten Entwurf kritisch begutachtet und für tauglich befunden hat.

beste Grüsse, Daniel


Bild_104_gross.jpg

Quellenangabe: Modellbau Benja > Kundenbilder / Fotograf: Fredy Prachoinig
 
Liebe Leser

der erste Entwurf auf meinem CAD-System ist gemacht. Es handelt sich dabei um einen Volumen-Vollkörper noch ohne jegliches konstruiertes Innenleben und dient für die Erstellung eines dem Original nahe kommendes Designs. Dabei sollen die folgenden nachvollziehbaren Randbedingungen, welche ich bei meinen Recherchen im Netz gefunden habe, eingehalten werden:
  • Schwimmergesamtvolumen 150% - 200% des Wasservolumens, welches dem Gewicht des verdrängten Wassers entspricht
  • Teilvolumen hinter der Stufe beträgt 80-95% des Volumens vor der Stufe
  • Länge hinter der Stufe 75-90% der Länge vor der Stufe
  • hintere Gleitfläche 7-9 Grad von der Wasseroberfläche ansteigend
  • Stufenhöhe 15-20% der Stufenbreite
  • Position der Stufe 1-2% der Flügelspannweite hinter dem Schwerpunkt des Flugzeugs
Ein CAD bietet hier sehr nützliche Dienste. Zum einen liefert es immer aktuelle Schwerpunkt- und Volumenangaben zum aktuellen Design, andererseits kann mit sinnvoll erstellten Formeln das Volumenmodell schnell angepasst werden. und last but not least werden hier aus der finalen Konstruktion auch die Konturdaten für die Fräsprogramme erstellt.

Die Einhaltung aller Randbedingungen sollte sich beim vorliegenden Design als nicht vereinbar erweisen. Es hat sich herausgestellt, dass das Volumenverhältnis hinter der Stufe zu vor der Stufe nur ca. 65% erreicht. Ich vermutete bei dieser Auslegung ein stark hängendes Heck des Modells im Stillstand. Andererseits fiel auf, dass auch die meisten käuflichen Schwimmer ein ähnliches Design aufweisen und durchaus funktionieren. Hier also der Entwurf:

drawing volume.jpg

Quellenangabe: Verfasser

bis demnächst, Daniel
 
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Liebe Wasserflug-Gemeinde

nachdem ich auch den Wasserflug-Experten Rolf Breitinger auf den thread aufmerksam gemacht habe, bekam ich sogleich von ihm einen zwar kleinen, aber bedeutenden Verbesserungs-Vorschlag:

Er riet mir, die Gleitfläche vor der Stufe steiler auszugestalten, um die Kontaktfläche beim Gleiten mit dem Wasser zu verringern und dem sogenannten Tauchstampfen entgegen zu wirken. Diese Änderung war im Grunde ganz leicht zu vollziehen:

  • Schwimmerhöhe im Bereich der Stufe durch "herunterziehen" der Stufen-Unterkante um 10mm erhöhen
  • Gleitfläche vor der Stufe von der Stufenkante weg mit konstantem Winkel ansteigen lassen

Durch diese Massnahme kann der Schwimmer in der Gleitphase besser auf der Stufe um die Querachse balancieren, ohne einen nennenswerten Kontaktzuwachs mit der Wasseroberfläche zu erhalten. Das minimiert Bremseffekte und sorgt für ein ruhigeres Gleiten auch bei kleineren Nickbewegungen um die Querachse.

Hier also das neue Design:

drawing volume_0B.jpg

Quellenangabe: Verfasser

Nun geht's an die Konstruktion der Spanten- und Beplankungsstruktur.

einen schönen Heilig Abend, Daniel
 
Liebe Leser

Den Konzept-Entwurf habe ich heute fertig gestellt. Damit ist der "proof of concept" erbracht.

So wie abgebildet wiegt die Konstruktion aktuell 245 Gramm. Allerdings ist die Materialdichte mit Standardwerten für die jeweiligen Hölzer gerechnet und kann allenfalls als Anhaltspunkt dienen.

Die nächsten Schritte:
  • Errechnung der Dichte der verschiedenen Komposite-Materialien (Holztyp/ Hartgrundierung/ Glasgewebe & Epoxydharz > Verbundplatte)
  • Verfeinerung der Konstruktion (Beplankung/ Gewichtsreduktion/ Einbauten/ Drainage)
  • Konstruktion rechter Schwimmer (gespiegelte Kopie des linken Schwimmers)
  • Konstruktion des Untergestells

Proof of concept:

1609268401359.png

1609268527019.png

1609268548982.png


Quellenangabe: Verfasser

Morgen geht's nach Zürich ins Modellbau-Fachgeschäft. Dort werde ich alle notwendigen Leisten holen sowie verschiedenes Zubehör suchen wie z.B. Seilrollen, Stahllitze, Tropfenprofile, Klampen etc.

einen schönen Abend
Daniel
 

Filou

User
Hoi Daniel

Mach wenn möglich am Vorderteil der Schwimmer noch "Wasserumlenker" an der Aussenkante an, so dass das Wasser nach unten abgelenkt wird, Spritzt dann weniger und vor allem auf der Innenseite nicht an den Rumpf.

Gruss
Ralph
 
Hallo Ralph

danke für den Hinweis, das ist entsprechend den Originalschwimmern geplant so. Auch die Schwimmerspitze wird noch mit einem Balsaklotz versehen und entsprechend verrundet.

Gruss, Daniel
 
Hallo Andreas

vielen Dank Andreas, die sind u.a. vom Treffen in Bönigen, oder? 😉 Hast du auch Bilder vom Seil-Mechanismus für das Wasserruder (Lenkseile und Aufziehen der Ruder)? Jedes Detail das zu erkennen ist hilft 🙂

Lieber Gruss und danke, Daniel
 

Andreas Maier

Moderator
Teammitglied
Sodele, aus Hergiswil vom 25. Mai 2019 und September 2020
(wie immer kann man auf die Bildsche drufklicka für die größere Ohsichta.)


Der obere Seilzug ist die Ansteuerung Seitenruder,
der untere Seilzug geht etwas nach Vorn,...

2019.05.25 Vierwaldstättersee und Seeplane Meeting-0311.JPG



... um dann zu den Schwimmern runter geleitet zu werden.

2019.05.25 Vierwaldstättersee und Seeplane Meeting-0310.JPG



Hier erkennt man neben der Seitenruder Anlenkung, auch das Seil zum linken Schwimmer (linken Wasserruder)
und den Klappmechanismus mit der Feder und dem Zugseil.
(die Wasserruder klappen durch die Feder bei Berührung von Hindernissen automatisch hoch)

2019.05.25 Vierwaldstättersee und Seeplane Meeting-0312.JPG



Hinten ist der Anlenkhebel des Wasseruders und die Seildurchführung
des Klappmechanismuses zu erkennen.

2020.09.05 Hergiswil-0353.jpg






Ob ich von der Ansteuerung der Räder (Hauptfahrwerk Frontfahrwerk) etwas habe,
da muss ich genauer durch die vielen Wasserflug-Alben. ;)



Hier findest du ein wenig mehr zu den Floats.

Seite 59




Gruß
Andreas
 
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Guten Abend liebe Leser

so, inzwischen sind die Beplankung im 3D-Modell aufgebaut und die einzelnen spezifischen Gewichte der Verbundplatten für die Bauteile-Herstellung berechnet (1x49er Glasgewebe>PU Hartgrund>Balsaholz<PU Hartgrund<1x49er Glasgewebe). Für das nachfolgend dargestellte 3D-Modell inklusive Beplankung ergibt sich so ein ermitteltes Gewicht von ca. 650 Gramm pro Schwimmer (dies nur als Zwischenbilanz).

Heute habe ich bei der Hamburger Tauwerk Fabrik halbweiches Edelstahl-Drahtseil (Ø 0.45 mm) sowie die zugehörigen Nico Presshülsen bestellt. Das Drahtseil wird für die Erstellung der Anlenkung und den Aufzugsmechanismus des Wasserruders benötigt. Ob das Drahtseil geschmeidig genug sein wird, um sich an die kleinen Blockseilrollen, welche auf dem Schwimmer und am Rumpf montiert werden, sauber anzuschmiegen, muss sich zeigen. Graupner Diamant Fesselfluglitze mit Ø 0.50 mm jedenfalls tut's nicht wirklich.... man darf gespannt sein....
Weiter habe ich am Modell der Piper den Rumpf im Bereich der vorgesehenen Streben-Befestigungspunkte vermessen. Wenn ich die hinteren Befestigungspunkte der Fahrwerks-Aufnahme verwende und zwei neue Befestigungspunkte gleich hinter dem nächsten Rumpfspant (in Richtung Heck des Flugzeugs) vorsehe, kann ich den erforderlichen Abstand von 255 mm wie in der Zeichnung gezeigt genau einhalten. So wird auch die Stufe auf die angestrebten 30 mm hinter dem Flugzeug-Schwerpunkt zu liegen kommen.

1609796936354.png

Quellennachweis: Verfasser

Beste Grüsse
Daniel
 
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Guten Abend liebe Leserschaft

heute ist das 3D-Druckteil des Schwimmermodells angekommen, welches ich nach der Erstellung des Konzeptentwurfs in Auftrag gegeben habe. Das Lasersinterteil ist ein 17 cm langer Hohlkörper, den ich noch schnell mit einem schnelltrocknenden Lackanstrich versehen habe. Das schwarze Dreieck markiert die gewünschte Schwerpunktlage des Flugzeugs. Danach kommt das Teil auf die Waage, um das zusätzlich benötigte Bleigewicht zu ermitteln, welches - unter den Schwimmer gehängt - zusammen mit dem Schwimmergewicht ca. 50% des Gewichts des verdrängten Wassers vom gesamten Schwimmervolumen entspricht. Daraus müsste sich ca. halbe Eintauchtiefe ergeben. So beschwert habe ich den Schwimmer auf die Wasseroberfläche gelegt. Das Wasser wurde vorgängig zur Verminderung der Oberflächenspannung mit etwas Spülmittel angereichert. Dadurch zeichnet das Wasser eine schöne gerade Wasserlinie am Schwimmer.

Ziel der Übung: Ermittlung der Lage des Schwimmers im Ruhezustand. Ihr erinnert euch: in post#2 habe ich das mit meinem Konzept nicht erreichbare Verhältnis der Volumen vor der Stufe zu nach der Stufe erwähnt. Dieser Versuch soll mir nun die Gewissheit geben, dass ich nicht Schwimmer zu bauen beabsichtige, welche:

  • einen schönen Batzen Geld kosten
  • einen erheblichen Aufwand generieren
  • die Zielvorgabe einer zweckmässigen Ruhelage nicht erfüllen können respektive das Heck des Flugzeugs zu stark herunterhängen lassen
Aber seht selbst:

1609961270480.png


1609961307853.png


Nun mag dieser Aufwand etwas übertrieben erscheinen; er ist aber fast nichts im Vergleich zum weitaus beträchtlicheren Aufwand, der noch vor mir liegt....und den ich gerne nicht umsonst betreiben möchte :eek: Nun denn, es kann weiter gehen! ;)

einen schönen Abend, Daniel
 

Andreas Maier

Moderator
Teammitglied
Warum nimmst du die Maße nicht einfach von den Bildern auf der Herstellerseite ab
und baust sie im Maßstab nach?
Dann das Modell anhand der Fotos draufstellen und so lange verschieben
bis das Modell, so im Wasser steht wie es sein soll.

Zeichnest dann die Stellen an wo das Gestell am Schwimmer befestigt wird,
öffnest den Deckel und machst dort Verstärkungen für das Verschrauben mit dem Gestell hinein.
(Wenn du zum Verkleben des Deckels Holzleim nimmst, kannst du ihn mit dem Bügeleisen lösen,
oder mit doppelseitigem Tape fixieren.)



Hier siehst du gut die Wasserlinie.
2020.09.05 Hergiswil-0992.jpg 2020.09.05 Hergiswil-0050.jpg 2020.09.05 Hergiswil-0359.jpg


2020.09.05 Hergiswil-0296.jpg 2020.09.05 Hergiswil-0156.jpg







Gruß
Andreas
 
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Hallo Andreas

weil ich nicht passend machen will was nicht auf Anhieb passt..... ich bin beruflich als Projektleiter Produkteentwicklung engagiert, und es mag wohl eine Berufskrankheit von mir sein.... aber glaube mir es hat seine Gründe, warum Entwicklungen so laufen. Es gibt immer verschiedene Wege nach Rom, das ist eine alte Weisheit. Die empirische Vorgehensweise ist einer davon und wie du oben sehen kannst, bediene ich mich ihrer auch. Aber nicht um etwas herauszufinden, sondern um etwas zu bestätigen. Es gibt nach dem Bau der ersten Prototypen immer noch genug Überraschungen. Und weil ich das Gestell da haben will wo es beim Original auch sitzt....

Gruss, Daniel
 
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Filou

User
Hoi Dani
Leider wird man bei deiner Vorgehensweise meist belächelt. Das muss zack - zack fertig sein, die Überraschungen kann man dann später noch korrigieren.
Glaub mir, ich weis wovon ich schreibe. Immer wieder muss ich hören: Bist du immer noch am PC am konstruieren.......

Gruss
Ralph

PS: Kann man an deinem Wohnort Wasserfliegen?
 
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