Solarflieger

[Holger Lambertus]

Ich habe die Liste der Bin-Codes habe ich erweitert, und einen Solarzellenrechner erstellt.
http://lambertus.info/index.php?id=solarzellen

Habe auch grad mal ein Vergleichsfoto Gen-2 (C60) vs. Gen-3 (E60) meiner Zellen zum verifizieren der Zellen gemacht.
Auf der Minusseite (rechts im Bild, heller hervorgehoben) befindet sich ein Minuszeichen nur bei der E60 (orangener Pfeil),
die Leiterbahnen um das Lötpad sind bei der E60 "ründlicher" ausgebildet.

 

[Röhrich]

Ist es so, dass die Steigung in gleichem Maß steigen sollte wie der Durchmesser damit die Drehzahl um den Skalierfaktor gesenkt werden kann (muss) und damit die Strahlgeschwindigkeit konstant bleibt? Bleibt der Schub und damit die Leistung dann auch konstant? Wahrscheinlich schon da Leistung=Drehmoment*Drehzahl=Schub*Geschwindigkeit...
Mein Propeller hat 15.6x8.3, also den 1.3fache n Durchmesser und damit ca 1.3faches Drehmoment? Also müsste für gleiche Leistung die Strahlgeschwindigkeit und die Drehzahl um ca.25% sinken?
Macht das selbst für gemütlichere Flieger Sinn oder sogar nur gepuffert? Mal abgesehen davon dass die Drehzahl auch noch runter muss.
Das mit den geteilten Zellen in Serie um Kabel zu sparen klappt wohl auch nicht so gut weil dann der Einstrahlwinkel doch recht unterschiedlich ist zumindest wenn man die Nase belegen möchte.
Ist es bei gekrümmten Zellen denn auch schon so, dass die direkt angestrahlten Bereiche die geneigten Bereiche aufheizen. Man also nicht einfach nur den Einstrahlwinkel mittelt sondern auch noch Verluste hat?

Mann ist das alles interessant...

Ich bin immer noch am hin und herüberlegen ob Nurflügel oder nicht.
Die Belegung wäre besser, man braucht (warum auch immer) keine V-Form. Und man spart sich die Masse des Leitwerksauslegers, des Höhenleitwerks und eines Servos.
Wenn man nicht Thermikschleichen will wäre so ein Brett von der Leistung ja auch garnicht so schlecht. Man kann ja bei gegebener Spannweite die Fläche also Tiefe recht groß machen um das Auslegungs-ca gering zu halten. Der induzierte Widerstand der im Langsamflug dominiert ist ja nur abhängig von der Spannweite, Masse und dem Quadrat der Fluggeschwindigkeit. Im „Schnellflug“ hat man dann halt etwas viel Fläche und damit Widerstand, allerdings mit einem dünnen, Widerstandsarmen Profil (mit geringer Krümmung). Im Schnellflug kann man das ja auch mit der dann zur Verfügung stehenden Leistung kompensieren.

Alternativ, ein Flieger mit Leitwerk aber ohne Höhenruder, also Steuerung um die Querachse mit den Wölbklappen.

Wirklich sehr spannend das Ganze...

 

[Holger Lambertus]

Hallo Röhrich
Hab Dir mal ne kleine Excel dranngehängt, da der Durchmesser eine Fläche ergibt, steigt die Steigung im Quadrat zum Durchmesser.

Und
http://lambertus.info/index.php?id=prop-brech
Auch mit diesem Tool lässt sich das recht gut abschätzen, ist noch Beta, der Rechner kann nun auch rückwärts, also von der Wellenleistung her (weil die ist ja bei Solarflieger gegeben) rückwärts die Antriebsdaten schätzen. Primärer Sinn des Tools ist es, die Auswirkungen unterschiedlicher Mittelstücke auszutesten.

 

[Holger Lambertus]

Achso Nuri
Ohne V-Form, dafür mit Verwindung, so oder so, ein Teil der Zellen ist immer rausgedreht. ?
Es fliegen einige ja auch erfolgreich sogar sehr rechteckige Nuris (Planke).
Auf der anderen Seite, spannend wird es immer spannend wenn diese große leuchtende Kugel tiefer am Horizont hängt, dann müsste man schon fast "messern" um halbwegs ideal zur Sonne zu fliegen, da sind die Abweichungen zum Panel dann 30° und mehr, so das ich mir um die 1° bislang recht wenig Gedanken gemacht habe.
Es gibt da soviele Wege nach Rom

 

[Röhrich]

Das stimmt wohl
Ich war auch weniger wegen der V-Form auf dem Nuri Trip (Brett, ohne Pfeilung und Verwindung aber dafür mit ordentlich Tiefe und damit Fläche) sondern wegen dem besseren Solarleistung/Gewicht Verhältnis bzw. dem gesparten Servo.
Danke für den Tip mit den Tools - damit spiel ich mal ein wenig.
Könntest Du noch was zu dem Verlust-Gedanken bei gekrümmten Zellen sagen? Heizt da der stärker angestrahlte Bereich den Rest?
Danke und schöne Grüße!

 

[Holger Lambertus]

Moin
Die Manntragenden habe da mehr das Problem mit Hot-Spots, wenn man dort die Reihenstrings von vorne nach hinten verlegt wurden. Die in der Sonne liegenden Zellen werden auf die Leistung der weniger in der Sonne liegenden Zellen runtergeknechtet (in der Reihenschaltung ist der Strom überall gleich, sprich es wird auf den Strom limitiert, den die gerade schlechteste Zelle erwandelt. Schön kann man das bei den kleinen Fliegern sehen; mit einer Zeitung auf nur einer Zellen kann man die Drehzahl bis zum Stillstand runterwürgen).

Legt mach sie der Querachse entlang, hat man das Problem nicht, und die hintereinanderliegenden Strings wäre dann parallel, da kann man z.B. Bypassdioden verwenden.
So entstehen auch keine Hotspots, die weniger angestrahlten Strings werden dann erst gar nicht heiß, und die stärker angestrahlten können ungetrübt liefern.

Ich glaube das war auch der primäre Unterschied zwischen Solarimpulse 1 und 2, warum die 1 nicht so gut funktioniert hat. ?

Auf dem Modellflieger geht der String typischerweise auch zur Querachse.
Dann sind die gekrümmten Bereiche in der Zelle in sich wie parallelgeschaltet. (die Streifen auf der Rückseite)

Ein Knackpunkt gibt es, der aber für uns weniger wichtig ist, da wir die MPPs mit Konstanter Spannung betreiben;
Die Zellen haben in sich in den unterschiedlichen Bereichen der Krümmung auch eigentlich auch unterscheidliche MPP-Spannungen, die MPP-Kurve einer stärker gewölbten Tragfläche ist nicht ganz so "Bilderbuchhaft", es ergibt sich aus meiner Logik und aus meinen Messungen oben an der Spitze so etwas wie ein "Flachdach" , was es auch schwieriger macht den MPP automatisch per Soft zu finden, als bei einem flachem Panel vom Hausdach.


Edit etwas google:
https://tarjomefa.com/wp-content/uploads/2017/06/6897-English-TarjomeFa.pdf
Zuggleich Bildquelle für: (MPP-Kurve wird vom Dromedar zum Kamel...)

 

[Röhrich]

Neben dem unterschiedlichen MPP fließt wohl auch Strom von den stärker bestrahlten Bereichen zurück in die schwächer bestrahlten. Die Streifen müssten wohl auch durch Dioden getrennt sein. Wahrscheinlich ist es besser zwei schmale Strings auf der gekrümmten Oberfläche (quer) parallel zu schalten und mit Diode zu trennen anstatt einen String mit breiten Zellen zu krümmen? Wobei ich keine Ahnung habe wie groß der Spannungsabfall in so einer modernen Diode ist und ob sich das dann lohnt...

 

[Holger Lambertus]

JAEIN

Wenn wir eine große Lipozelle mit aktuell 3,8V und eine kleine Lipozelle mit aktuell 3,7V einfach so parallel schalten, dann haben wir ein Problem.

Dasselbe aber zeitgleich mit einer Last, so das die Spannung beider Zellen auf 3,6V sinkt, ist kein Problem.
In der Parallelschaltung darf dann der Strom unterschiedlich sein (nach Ri), aber die Spannung ist immer gleich.

Wenn dann bräuchte man auch für jeden Streifen einen eigentändigen MPP-Regler

Der Spannungsabfall einer Schottky Diode ist etwa gleich der S>pannung einer Solarzelle. Die modernen Smart Dioden können so nur um die 30mV haben, sind aber erstmal zu träge für die hohe Motor-PWM. haben aber eitlweise etwas Probleme mit ihrer Trägheit bei der hohen Motor-PWM, so das dann meist eine Kombi aus beiden genutzt wird (weiß das so genau jetzt aber auch nicht).

 

[Röhrich]

jetzt ist erstmal alles klar

 

[poncho2020]

Hallo in die Runde,

ich möchte ja wie schon mal erwähnt ein Solarboot bauen und wollte mal die Experten fragen ob dieser Motor mit 32 solcher Zellen brauchbar ist?
Oder würdet ihr einen anderen nehmen?

Gruß Markus

 

[poncho2020]

Und noch eine generelle Frage. Der Motor soll unter Wasser betrieben werden (Tragflügel-Solarboot) damit ich keine lange Flexwelle brauche. Die Motoren haben ja alle eine relativ kurze Welle. Ich hätte aber gern einen größeren Abstand (ca. 4 cm ) zwischen Motor und Schiffspropeller (der direkt auf die Welle geschraubt werden soll) damit er besser angeströmt wird. Ich benötige also eine längere Motorwelle mit 4mm Gewinde für den Propeller. Wie mache ich das am besten?
Gruß Markus

 

[GC]

Das scheint ein sehr interessanter Motor zu sein. Jedenfalls ich habe so etwas noch nie gesehen: 78g und 300KV. Leider sehe ich nichts im Datenblatt von MPX über max Strom, eta und Standstrom. Gibt es für die Schiffe noch mehr solche Motoren, evtl. noch leichtere mit extrem niedrigen KVs?

 

[poncho2020]

In der Größenordnung habe ich nichts vergleichbares gefunden.

 

[Holger Lambertus]

Hallo Markus
Sollen die 32 Zellen in Reihe verschaltet werden ? Oder 16s2p ?

Leider ist der Motor nicht im Drivecalc - ich habe den mal über die Windungen aus den schneller drehenden Versionen simuliert, eta max an 16,8V Umpp (32Zellen in Reihe) wäre so bei ca. 2-3A , darüber steil bergab. Es bräuchte einen Motor mit Etamax an ca 5A.
Beim Boot ist das Motorgewicht vermutlich nicht ganz so tragisch ?

Das mit dem Propeller sollte kein Problem sein, da schnitzen wir mal fix ne passende welle...



EDIT
Für 16s2p wäre ggf der Turnigy Aerodrive SK3 - 2836-1040kv interessant, zuman er auch schlanker ist, und wenn das mit Deinem Propeller Anpassungstechnisch funktioniert. Hier bräuchte des den eta max dann für 2p um die 10A

Turnigy Aerodrive SK3 - 2836-1040kv Brushless Outrunner Motor

Turnigy Aerodrive SK3 - 2836-1040kv Brushless Outrunner Motor

hobbyking.com

 

[poncho2020]

Hallo Holger,

erste Frage. Meinst du es ist sinnvoller 16s2p als 32 in Reihe? Und dann die Frage wegen kv. Ich dachte es wäre sinnvoll genau wie bei den Flugmodellen eine möglichst große Schraube mit möglichst geringem kv. Sind ja fast 700 kv Unterschied zwischen den Motoren. Dennoch bin ich da auf eure Einschätzung angewiesen. Was noch wichtig wäre ist eine 4mm Welle. Die meisten Propeller haben M4 Gewinde. Alternativ gäbe es noch diese Dogdrive Propeller die einfach auf eine glatte Welle aufgeschoben werden und mit Madenschraube gesichert werden. Doch bei diesen ist die Auswahl sehr gering bzw. es sind in erster Linie Propeller für Speedboote (kleiner Durchmesser hohe Steigung) und da bin ich mir nicht sicher ob die für meinen Einsatzzweck geeignet sind.

Hier mal ein erster Entwurf mit Beschreibung, auch wenns nicht in die Rubrik Elektroflug passt (brauche nur etwas Unterstützung zum Thema Solar und Antrieb).

Ziel ist das es möglichst schnell wird, der Aufbau aber möglichst einfach gehalten werden soll. Aufgrund der relativ großen Fläche die ich für die Solarzellen benötige soll es ein Katamaran werden. Abmessungen in etwa 1700x700mm mit 32 Solarzellen a 161x161mm. Als Tragflügel sollen halbsymetrische Rc-Heli Blätter verwendet werden. Die sollten bei Null Anstellwinkel schon mal etwas Auftrieb liefern. Der Rumpf soll aus Depron und die Kufen aus Styrodur entstehen. Das ganze möchte ich in zwei Bauabschnitte aufteilen. Erst soll das Boot mit Lipo betrieben werden, und wenn es auch mit den Tragflügeln richtig funktioniert kommen die Solarzellen. Da ich nicht 3d zeichnen kann hier mal 2d Ansichten von meinem Vorhaben. Das gelbe sind die Solarzellen die 6 Watt pro Zelle (Laborwerte) liefern. Das Deck wird aus einer 6mm Depron-Platte entstehen, verstärkt mit CFK Streifen. Mittig unter dem Deck wird über die gesamte Rumpflänge auch aus 6mm Depron ein Schacht mit 5 cm Höhe gebaut der ca. 5 cm über der Wasserlinie liegt. Die Kufen fräse ich aus 30mm Styrodur. Die großen Löcher sorgen für Gewichtsersparnis. Die vorderen Tragflügel sollen mit einem Servo den Anstellwinkel während der Fahrt einstellbar machen. Der hintere Tragflügel mit Motor wird über 2 Servos angelenkt für Fahrrichtung und Anstellwinkel. In dem Video sieht man die Funktion. Als Antrieb soll ein langsam drehender (300kv) Brushless Außenläufer wie eingezeichnet an dem Ruderblatt unter Wasser betrieben werden. Durch weglassen einer langen Flexwelle erhoffe ich mir mehr Effizienz. Es gibt auf Youtube diverse Videos die zeigen das das problemlos geht. Über die Korrosion mach ich mir keine Sorgen. Nach jeder Fahrt wird er direkt getrocknet und geölt.

 

[Holger Lambertus]

Hallo Markus
Jetzt kommt Licht ins dunkle :-)
Ganz schön Groß das Ding.

Mit den 32Stück 6" Zellen bräuchtest du dann eher einen Motor für eta-max bei annähernd 10A - ca. 160Watt
Die crux mit der KV ist dieselbe wie beim Flieger, der Innenwiderstand steigt im Quadrat zur KV - halbierst Du die KV brauchst du die doppelte Windungszahl, ergibt einen doppelt so langen Draht, und damit doppelt so Windungen in die Nuten passen, geht dann nur noch halber Querschnitt, darum im Quadrat.
Mit höherer KV verlierst Du dagegen am Propeller, aber irgendwas ist ja immer

für 300KV ist ein 78g Motörchen mit 160Watt gnadenlos überlastet, wenn der da auch sowas wie Wirkungsgrad bei rauskommen soll. Das ist etwa die Motorgröße für 600KV auf den Fliegern mit 12-16 5" Zellen für einen guten eta.
Ich lass das im Hirn mal ein bissl reifen... vermutlich benötigst du einen möglichst schlanken Motor ? Wie wichtig ist das Gewicht ?

Bei den Fliegern kann ich das Gewicht direkt in die Steigleistung mit einfliesen lassen, und so einen quasi einen Gesamtwirkungsgrad bilden. Ich weiß aber nicht wie man das beim Boot macht. Kann man irgendwie schätzen wie stark der Leistungsbedarf z.B. für 100g Mehrgewicht steigt ?

 

[poncho2020]

Hallo Holger,

danke für deine Bemühungen. Das Gewicht wird hier nicht so viel Bedeutung haben wie bei den Fliegern. Schlanke Bauform wäre bestimmt von Vorteil, aber wie du schon sagst, einen Tod stirbt man immer. Ich denke der Wirkungsgrad sollte vorrangig sein. Wenn der Motordurchmesser steigt könnte ich mir (rot dargestellt) eine Art strömungsoptimierte Gondel bauen bzw. drucken lassen.

 

[GC]

Hat schon einmal jemand die neuen 6 Zoll Zellen vermessen? Der Sprung von 5 auf 6 Zoll bringt 44% mehr Fläche und damit auch Strom. Um die 10A zu erreichen, müsste sich da nicht auch deutlich etwas am Wirkungsgrad getan haben?

 

[eifeljeti]

Also bei einem Boot --- würde ich mit einem Servo vorsehen, dass man die Basisplatte der Solarzellen um jeweils 20Grad nach rechts oder links rollen kann (um die Längsachse). Ich vermute ja mal hinter dem ganzen Aufwand irgendeine Art Wettbewerb ?

 

[poncho2020]

Nein, kein Wettbewerb. Es hat mich schon immer mal gereizt was mit Solarzellen und als Abwechslung zum Modellflug mal wieder was aufs Wasser zu bringen. Du meinst wohl die Basisplatte neigen wegen dem Sonnenstand. Hatte ich erst vor aber das wird auch so schon genug Aufwand wie ich mittlerweile feststelle. Diese Woche soll das Depron Fräsen schon mal beginnen damit man mal was in der Hand hat.