Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

[Helibri]

Hallo ihr Lieben,

da hat mich am Ende von meinem letzten Thread doch einer von euch gefragt, wann ich meinen nächsten Heli kaufe...

Da wird nichts draus. Genauer: zum Fragezeitpunkt war das schon passiert und die neue Gerätschaft hat so viele neue Fragen aufgeworfen, die dringender Beantwortung bedürfen, und die nur mit einem neuen Ansatz zu ergründen sind. Und ein wirklich neuer Ansatz wiederum kann nur mit einem Eigenbau erreicht werden.

Wie soll der aussehen? Eine Heli Konstruktion in meiner Lieblingsklasse, 250er Blattlänge. Konsequent kompakt, möglichst konsequent leicht. Direktantrieb ist ein Muss. Riemenheckantrieb über Riemenscheibe auf der Hauptrotorwelle, keine Zahnräder. Kein Freilauf vorgesehen. Abfluggewicht <500g, lieber näher bei 400g.
Chassis aus Karbon und Alu, das ist ohne großen Werkzeugpark darstellbar.

Ein paar Abmessungen: typische lichte Weite der gängigen Rahmenkonstruktionen ist scheinbar 30mm. Warum nur? Die gängigen Akkus haben ca. 32/33mm Breite, und passen da genau nicht rein. Also wird das Chassis eine Weite von 35mm haben. Ein typisches Heckrohr ist vorgesehen mit Ziel 12mm Durchmesser. Scheint dick, soll aber ohne Abstrebung funktionieren. Wie das vibrationstechnisch umsetzbar ist, wird sich zeigen. Länge abhängig von den verfübaren Riemenlängen.
Weitere Abmessungen - schwierig. Da ich keinen Zugriff auf Profiwerkzeug habe, bin ich von gängigen Komponenten abhängig. Rotorkopf Elemente und Heckrotoreinheit müssen zugekauft werden. Das wird ein Suchspiel im dem erhältlichen Ersatzteilpark.

Aber hier geht es los, ihr seht hier schon mal meinen zukünftigen Heli (also das Chassis) in seiner Urform.

WIN_20171225_12_41_42_Pro.jpg

4mm Aluminium Blech und 25mm Rundmaterial, 1mm und 1,5mm CFK Platten.

Da ich auf der Suche nach Gleichgesinnten bin und mir noch eine ganze Menge Informationen fehlen, bin ich auf eure Kommentare sehr gespannt!

[echo.zulu]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Nach meiner eigenen Erfahrung macht es Sinn sich als Erstes Gedanken über die Servoanordnung und die Taumelscheibe zu machen. Daraus ergeben sich dann viele Konstruktionsmaße automatisch. Aus diesem Grund würde ich z.B. den Abstand der Chassisplatten erst danach festlegen.

[Ulli600]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Das nenne ich mal ambitionierte Eckdaten.
Direktantrieb, 3D tauglich, unter 500g... Als gekaufter 280er wiegt er das Doppelte. Hast du dir schon einen Motor ausgeguckt?

[Bernhard Kerscher]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

... schau dir mal den Oblivion an... kommt zwar aus dem Drucker aber da kannst dir bestimmt was abguggen ;-)

[Helibri]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Hallo zusammen,

freut mich, die ersten Reaktionen zu bekommen!

Danke für den Hinweis auf den Oblivion. Tatsächlich bin ich auf den Heli schon früher mal gestoßen. Ist vom Ansatz her schon effizienter als die meisten Designs und gefällt mir sehr gut, aber halt kein Direkttriebler.

Tatsächlich war ein wesentlicher Startpunkt für die Konstruktion die Servoanordnung. Darüber hinaus dann natürlich der Motor, um einen Ansatz zu bekommen was wo untergebracht werden muss. Ich war zwischen den Jahren nämlich fleissig und hab schon mal konstruiert und die ersten Teile gefertigt. Bin nur mit dem Texten nicht hinterher gekommen. Motor und etliche Komponenten liegen also schon auf dem Tisch. Aber dazu am Wochenende mehr.

Jetzt hab ich erst nochmal eine kleine Geschichte zum Hintergrund, die ich vorab vorbereitet hatte, und die kommt im nächsten Post.

[Helibri]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Hier also die Story, warum ich alter Esel jetzt gerade aufs Eis gehe. Ist allerdings schon wieder viel blabla, einfach überspringen, falls euch das nicht interessiert.

Nach dem letztes Jahr unfreiwillig mein Trex250 (aka 'Der Weihnachtshubschrauber') zum Großprojekt wurde, bin ich im Sommer, als der Kampf mit dem Kleinsaurier noch voll tobte, auf den Goblin Fireball aufmerksam geworden. Was für ein geiler Ansatz, dacht ich, super einfach angelegtes Direktantriebskonzept in einer echten 3D Maschine.

Lechtz...

Schiet, keine Kohle, nur Verbindlichkeiten und offene Baustellen. Mit sabbernden Lefzen den Fireball Thread verfolgt. Au weia, waren da teilweise wieder bornierte Chaoten am texten, konnte mich gerade noch entblöden, da auch noch in die Tasten zu hauen... aber was eine geile Technik. Allerdings mit dem Haken: zu schwer. Für meinen Geschmack natürlich, andere nennen das 'Erwachsen'. Trotzdem, mein Fireball Plan entstand. Von der Trex Combo war ja dann plötzlich die ganze RTF ( ) Ausstattung mit Servosatz, FBL und Empfänger übrig. Mussten nur Akkus und ein passender Regler her. Machbar, dacht ich kaum - ZACK - schon gabs ein unkontrolliertes Zucken im Bestellfinger.

Das Kit kam, war in Windeseile montiert, und Hut ab: Selten eine so durchdachte Konstruktion gesehen. Neue Ansätze und intelligente Lösungen allumher.
Dann bin ich mit der Freeware, mit der ich meine Funke betreibe, in ein Problem gelaufen, das sich schon bei der Trex250 Einstellung als Bug gezeigt hatte. Das hat mich drei Wochenenden aufgehalten und musste tatsächlich mit Hilfe eines der Entwickler gelöst werden. Und es wurde gelöst und der Heli flog. Und wie.

Und trotzdem war da dieses nagende Gefühl. Wenn die Skala von elegant und filigran bis brachial reicht, dann ist meines Erachtens der Fireball ganz weit auf der Seite von brachial angesiedelt. Mein abflugfertiger Fireball wiegt satte 979g, das ist exakt einen Mückenschiss schwerer als meine deutlich größeren MT360er.
Hallo?
Wenn mein MT360 in den Acker fällt, dann ist der Heli kaputt. Wenn der Fireball in den Acker fällt, dann ist der Acker kaputt.
Aha.

Kann man das Fireball Konzept also vielleicht Richtung elegant verbessern oder optimieren? Chassis kann man ohne Weiteres erleichtern. Leichtere Komponenten möglich, auch Karbon statt Plastik im Handel - teuer. Und mit sehr begrenztem Potenzial. Die strukturelle Basis des Fireball ist die Platte unter der der Motor und auf der die Rotorwellenlagerung montiert wird und die gleichzeitig die ganze Servomimik hält. Genialer Ansatz, wenig Teile, aber alle schwer. Die Platte wird immer voll auf Biegung belastet, muss also dick sein. Die Lagereinheit hat einen recht kurzen Lagerabstand, gilt gleiches. Die Hauptrotorwelle hat fette 5mm, stabil aber schwer. ßberall bedingt das eine das andere, und ich kam zum Schluss, wenn man da das Verschlimmbessern anfängt kann man zwar alles mögliche machen, hat dann aber keinen Fireball mehr.
Da hilft nur eins: Selber bauen und besser machen.

[Johnny]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Coole Idee, ich kann dir aber direkt sagen: das wird verdammt schwierig in deinen angepeilten Gewichtsbereich zu kommen.

Der Oblivion besteht fast komplett aus Sinterplastik und ist in deinem angepeilten Gewichtsbereich, mit normalem Motor und normalen Komponenten. Und der ist schon sehr auf Gewicht optimiert, wo nur das nötigste dran ist.

Ein Freund von mir hat ebenfalls einen Heli in der Klasse gebaut aus CF in Kombination mit Sinterteilen und mit normalem Motor, da war die leere Mechanik bei etwa 450g. (suche: XOME von Tim G.)

Wenn du das durchziehen willst würde ich mich als allererstes mit dem Motor anfangen. Der darf nicht mehr als etwa 60g-70g wiegen wenn du den restlichen Heli sinnvoll und stabil dimensionieren willst. Motor vom Fireball wiegt 180g. Wenn du da nichts passendes findest, eigentlich sofort game over. 110g an der restlichen Mechanik zu sparen ist in der Größe quasi unmöglich.

Zu dem kommt, ein Heli mit 250mm Blättern und dem Gewicht (~450g) benötigt erfahrungsgemäß etwa 300W Dauerleistung und um die 3000rpm um vernünftig 3D zu fliegen. Du bräuchtest also einen Motor der leicht ist, eine niedrige KV hat und trotzdem noch gut Leistung bringt.

Ich wünsche dir jedenfalls viel Erfolg! Noch einen Tipp: Geh direkt auf 280er Blätter. Macht alles wesentlich entspannter, glaub mir.

[Helibri]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Hi Jonas,

wird nicht einfach, ist mir klar. Und sauber bilanziert hab ich auch noch nicht, weiß also nicht wirklich gut wo ich rauskomme. Vor allem habe ich noch keinen vollständigen ßberblick über die Komponenten, aber es wächst.
Ich weiß was ich gewichtsmäßig so im Hangar habe, und das kann ich besser. Leere Mechanik bei 450g
Werd ich mir mal anschauen, aber die muss ja aus Stahlblech sein.

280er Blätter sind die Hintertür, falls das mit dem Gewicht völlig schief geht, aber mein Anspruch ist ein anderer.

Wir werden sehen!

[Helibri]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Das gibt mir auch direkt die ßberleitung zum nächsten Abschnitt der ßberlegungen.

Nämliche einen eleganteren Heli bauen. Ich spreche von Trainern und 3D Maschinen, also reinen Zweckkonstruktionen. Und wenn ich mir den konstruktiven Aufbau der gängigen Hersteller so betrachte, erscheinen die mir nicht unbedingt effizient. Ich sehe jede Menge Struktur, die eigentlich keine Aufgabe erfüllt, außer anscheinend, den Heli größer zu machen. Damit natürlich auch schwerer. Die Konstruktionen sind überwiegend konventionell und folgen immer wieder gleichen Schemata. Der besprochene Fireball war da eine Ausnahme und hat mir gezeigt, dass nicht alles so aussehen muss wie das immer alle behaupten.

Jetzt also konsequenter Neubau. Aber wie anfangen? Leider habe ich vergleichsweise wenige Threads zum Neubau einer Mechanik und dem anschließenden Erfliegen und optimieren der Flugeigenschaften gefunden. Jonas hat mir gerade den Hinweis auf den Xome gegeben, fettes Teil und von der Herangehensweise das was ich machen möchte. Aber halt auch sehr groß, und Profimaschinerie im Einsatz die ich nicht habe, leider kein Baubericht. Hab ich richtig gelesen, Tim Grünewald (15) Wow, ich bin sprachlos

... aber kaum entsprechende Bauberichte. Vielleicht hab ich ja auch nicht intensiv gesucht. Anders als beim Xome war was mir meist begegnet ist Tuning und Umbauten gängiger Modelle, Kreuzungen, hier bisweilen auch mit neuem Rahmen und überarbeiteter Mechanik aber leider mit einer Architektur wie vom Standardhersteller.

Ganz Tragisch: Bauberichte von detailliert angelegten Konstruktionen im 100% Eigenbau mit viel CNC-Einsatz im 700er bis 800er Format, die dann leider abbrechen. Manchmal noch ein Hinweis, dass dem Erbauer die Zeit ausgegangen ist. Bleibt zu hoffen, dass die anderen ihr Projekt erfolgreich in die Luft gebracht haben, nur darüber leider den Bericht vergessen!

Und dann sind da viele Scale Bauprojekte, die ich teilweise mit gebanntem Staunen verfolge. Mein großer Held ist derzeit Easter43 mit seiner EC135 Fenestron - WOW. Hendrik, wenn du dich je hierher verirren solltest: Meinen tiefen Respekt! Was du zeigst ist eine absolute Höchstleistung! Nicht nur die Darstellung der EC135 in klassischer 450er Baugröße ist atemberaubend, auch werkelt im Inneren eine selbst entwickelte Mechanik, die konsequent neue Wege geht. Und alles ohne professionelle Werkzeugmaschinen. Es geht, gerade wenn alle behaupten, es sei unmöglich.

ßberwiegend habe ich aber auch im Scale Projekte beobachtet, die eine gängige Mechanik mit einem gekauften Rumpf umkleiden. Gut gemacht, aber trifft nicht was mich wirklich interessiert.

Aber sicher werded ihr mir den Weg weisen zu den interessanten Berichten, die ich nicht gefunden habe!

[Helibri]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Jetzt endlich weiter mit dem Neubau.

Die wichtigste Frage muss zuerst geklärt werden: Motor - für Direktantrieb.
Der Fireball hat beeindruckt, keine Frage. Und sein Motor ist kleiner und leichter als zunächst spekuliert wurde. Bringt aber trotzdem 180g auf die Waage. Da der Heli leicht werden soll, sollte ich auch mit weniger Leistung und Drehmoment auskommen. Zielgewicht <100g für den Motor. Ziel für die Stromversorgung: 4 Zellen. Rotordrehzahl mit Potenzial 4500-5000 1/min. Der Motor sollte also im Bereich 320 - 380KV liegen, Ziel 350KV.

Ziel für die erreichbare Flugzeit bei meinem Flugstil sollte mindestens so wie bei meinen im Hangar vorhandenen Modellen dieser Größe sein, sagen wir mal 6min. Mein Blade 300X fällt in die Kategorie und fliegt mit den inzwischen etwas schlappen originalen Akkus 3S 1350mAh noch 6:30. Sagen wir mal großzügig, ich würde den Akku in 6min leer machen, dann würde ich ihn im Mittel mit 10C belasten und 13,5A umsetzen. An 3S sind das 150W, der Stock Motor ist mit 320W geratet, sollte also bis zu 29A können. Das sollte mal als Orientierung dienen.

Woher einen entsprechenden Motor als Direkttriebler nehmen? Zunächst habe ich nach Motoren für Heli Direktantrieb gesucht, aber leider nicht viel gefunden. Der Fireball Motor hat zu wenig KV für 4S und war mir schon zu schwer. Andere Motore gehen bis zu sagenhaften 250g Gewicht bei schlappen 250W Leistung laut Datenblatt. Während der recht erfolglosen Sucherei hatte ich dann die Idee: Bei den Telefonfliegern im Drohniversum gibts doch mannigfach Direktantriebe! Tatsächlich - eine Flut von verschiedenen Antrieben im gesamten KV und Leistungsspektrum. Was dann wieder zu einem länglichen, aber schließlich erfolgreichen Wälzen von Datenblättern geführt hat. Und geworden ist es erst mal der hier:

WIN_20171225_12_42_47_Pro.jpg

Tiger Motor MT4008 380KV

Kein tolles Bild, hab ich jetzt gemerkt, aber der Motor ist gerade zerlegt und entzieht sich der Dokumentation. Mit 380KV liegt der hart am oberen Rand der Bandbreite, war aber letztlich derjenige, der bei <100g, nämlich genau -tadaa- 96,8g, bis zu 20A verdaut und damit an 4S knapp 300W umsetzen kann. Ist etwas weniger als die 300X Rechenbasis, aber ich erwarte ja bessere Wirkungsgrade. Bei 150W mittlere Leistung erwarte ich im Mittel 10A an 4S, was noch im günstigen Wirkungsgradbereich des Motors liegt. Jetzt muss er's nur noch ziehen, als größte Luftschraube wird 17" für das Ding empfohlen, aber damit zieht er dann auch 1,4kg (ja, die geben Schub in Gewichtseinheiten an...) bei knapp 150W, was erst mal ausreichend scheint.

Wird wahrscheinlich eh nicht bei dem bleiben, aber hier fang ich mal an.

[Heli87]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Sehr interessantes Projekt.

Hast du vor die Seitenplatten im CAD zu zeichnen?

Gruß Torsten

[easter43]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Hallo Stefan,

schön dass sich mal wieder einer für einen Direktantrieb erwärmen kann.

Es wird aber schwer, das Fireball-Konzept zu toppen. Gerade der Kraftüberschuss macht m.E. den Fireball derart interessant. Die Mechanik mit der Kupplung zur 5mm-Hauptrotorwelle ist ein Hammer.

Ich hätte da keine Idee, was zur Erleichterung beitragen könnte. Gerade deshalb wünsche ich Dir viel Erfolg für Dein Projekt und bin sehr gespannt.

Und: Danke für das Kompliment.

[Hamburger77]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Aufgepasst bei den Angaben zu Motoren aus der Copter-Szene. Die arbeiten mit sehr - flachen- Propellern. 17 Zoll Durchmesser haben da gern mal nur 4 Zoll Steigung, und die ist es die Leistung frisst. Ecalc kann da evtl. helfen

[kasper]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Hallo guten Tag,
Ich schreibe heute hier zum ersten mal, wenn ich was falsch mache bitte sofort meckern.
Bevor SAB auf die Idee mit dem Direktantrieb gekommen ist habe ich es schon versucht und es geht super. Ist ein Goblin 380 mit gekauftem 180KV Motor. Was dabei sehr schön ist es ist total leise wenn man ein bissi weiter wegfliegt meint man der Motor geht aus. Hatt bei Vollpitch keinen Drehzahleinbruch, 360mm Composit Rotorblätter.
Drehzahl ist 3000 bist 3400 Governor über mini V-Stabi.
Geflogen mit 8S 2200mah 25C Zippy 6,5 min Kunstflug nachgeladen werden 1500 mah


Habe jetzt aus altteilen einen T-Rex 250 Direktantrieb mit Freilauf gebaut. Motor ist ein 620 KV ist zwar zu viel, hatte ich aber noch übrig. Drehzahl 4400 bis 5000 umin Flugzeit 6,5 min. nachgeladen werden 1000mah. Haber erst zwei Flüge gemacht. Muss noch bissi einstellen, hat noch Drehzahleinbrüche, ist aber auch total leise.


Gruß Volker

[Helibri]

AW: Das Experiment - 3D Trainer mit Direktantrieb mal elegant

Hallo Volker,

super, danke für die Rückmeldung, ich wusste doch, ich kann nicht so falsch liegen!