Sikorsky VS-300 V4

[DiKey]

Ein historischer Hubschrauber als Modell?

Angeregt durch die Artikelserie im ROTOR-Magazin vom April und Mai 2014 über die Sikorsky VS-300 ist die Idee gereift den ersten Hubschrauber mit Heckrotor als Modell zu bauen.

Doch wie kommt man an Pläne, Zeichnungen oder Daten von so einem Fluggerät das vor fast 75 Jahren nur als Prototyp gebaut wurde?

Das Original, besser die Evolutionsstufen V1 bis V4, wurde in den Jahren 1937 - 1941 von Igor Sikorsky gebaut und den Testflügen unterworfen. Erst die V4 hatte den heute typischen vertikalen Heckrotor. Nach 102 Flugstunden hatte die Maschine ausgedient und steht seit damals im Henry Ford Museum.

Die Artikel im Rotor und die Suche im Internet brachten zwar ein paar Informationen aber für den Bau, der natürlich so Scale als möglich sein soll, war es zu wenig.
Nach einigen netten Mails und interessanten Telefonaten mit dem Hubschraubermuseum ( http://www.hubschraubermuseum.de/

https://www.youtube.com/watch?v=SEAy2Yx_dY4

Dietmar

[der_dreamdancer]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Das wär doch was....
Das könnt ich mir gut vorstellen, jeden Tag von der Arbeit nach Hause zu fliegen...

[heliroland 66]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Sieht nach einem tollem Projekt aus! Vorne unter den Piloten der Akku und ein 2 stufiges Getriebe dürfte auch in den rumpf passen. Das einzige, dass schwierig werden dürfte, ist die Anlenkung des Rotorkopfs über eine Spinne. Was das Gitterrohr angeht, würde ich mir nicht so viele Sorgen machen, dass sollte halten, sieht man ja bei den ganzen Lamas.
Aber bitte mit Baubericht mit vielen Bildern.

Roland

[DiKey]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Das einzige, dass schwierig werden dürfte, ist die Anlenkung des Rotorkopfs über eine Spinne

Ein wahres Wort gelassen ausgesprochen!
Was sich Igor Sikorsky da gedacht hat ist für mich schwer nachvollziehbar.
Leider geben die Unterlagen da nicht wirklich was her. Ich hab zwar das US-Patent in dem die prinzipielle Steuerung zum Patent angemeldet wurde aber, wie so oft, die Realität stimmt nicht mit den Plänen überein.

Daher gilt es aus den Fotos und Zeichnungen die Kinematik der Steuerung herauszulesen.
Was ich schon hab ist, dass es eine um 30° mechanisch gedrehte Taumelscheibenanlenkung mit mechanischer Pitcheinmischung sein müsste. An der Technik WIE das Pitch eingemischt wird knappere ich noch rum.
Wenn ich das hab kann ich den Platzbedarf für die Anlenkungen abschätzen und schaun wie ich dann die Mechanik unterbring.
Wenn ich es schaffe soll die Mechanik wie beim Original gestaltet werden. Da hilft ein Blich in ein anderes Patent in dem der Antriebsstrang schön dokumentiert ist.
Aus dem Motor raus (Kurbelwelle in Längsachse) auf eine Scheibe für 5 Keilriemen -> dann auf eine große Riemenscheibe mit innenliegendem Freilauf -> von da einmal direkt zum Heckgetriebe, die andere Seite geht in ein Kegelradgetriebe (90° Umlenkung) und direkt auf die HRW.
Spannen ist auch die Konstruktion des Heckantriebs: Von der Welle aus dem Freilauf geht eine Starrwelle bis fast ans Ende des Heckauslegers -> dann ein Kegelradgetriebe und der "letzte Meter" wieder als Keilriemenantrieb mit 2 Riemen.

Der Bildausschnitt zeigt sehr schön die TS-Anlenkung, leider sind die wichtigen Details - die Mischung der Bewegungen - im Rumpf verborgen.

Dietmar

[DiKey]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Die Anlenkung der TS hats in sich!

Zum "Erholen" hab ich den Motor ins CAD geklopft und mit den ersten Anriebskomponenten in den Rahmen gesetzt. Wahrscheinlich wird ich da noch ein paar mal umplanen - aber dazu ist Papier ja da.

Die Riemenscheibe wird ich auf alle Fälle ausfräsen und Bohrungen einbringen, so ist sie einfach zu schwer.

Die Frage die ich mir stell - Soll ich die Untersetzung einstufig oder zweistufig ausführen? Wo sind die Vor- und Nachteile der jeweiligen Ausführungen?

Die Auslegung soll für 10S bleiben, dadurch kann (wenn die Rechnungen halbwegs stimmen) für den Rundflug ein Strom von 20 - 25A erreicht werden.

Mir schwirrt der Kopf, .....


Dietmar

[DiKey]

[klarisatec]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Hallo Dietmar,

Deine Berechnungen für den Antriebsriemen sehen doch ganz gut aus und bei der Sicherheit von 0,91 bist Du doch gut dabei. ... und Du würdest Dich wundern, welche Sicherheiten mittlerweile beim Maschinenbau verwendet werden...

Evtl. ist der Riementyp AT noch eine Option? Der Zahngrund ist hier nochmals deutlich breiter und die Belastbarkeit fast 30% höher, im Vergleich zum HDT Zahnriemen. Allerdings müsstest Du schauen, ob Du mit den ßbersetzungen klar kommst. Die ß sind nicht wesentlich unterschiedlich zum HTD Typ.
Ich verwende diesen Zahnriementyp ebenfalls für zweistufige Getriebe mit einer Leistung von ca. 3 kW.

Die Riemenscheibe wird ich auf alle Fälle ausfräsen und Bohrungen einbringen, so ist sie einfach zu schwer

Auf jeden Fall. Bei mir hatte sich da Gewicht vom Rohling von 228g auf 50g im fertig gedrehten Zustand verringert...

Ich werde auf jeden Fall gespannt weiterlesen.

Gruß Markus

[DiKey]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Hallo Markus,

die AT Riemen hab ich auch schon im Aug gehabt. Was mich abgehalten hat mit diesen zu Planen ist, dass in meinen Unterlagen (Maedler) die höchsten angegebenen Drehzahlen für AT 5 bei 7000RPM liegen.
Im Netz werden allerdings Daten mit 10000 RPM angegeben - und mit der ßberlegung, dass die Angaben ja für Industriemaschinen mit Dauerlauf erarbeitet sind sollte es beim Heli passen.

Dass die Scheiben erleichtert werden müssen wird mir nicht erspart bleiben. Ausdrehen/Fräsen/Bohren alles was Gewicht spart wird gemacht werden.

Leider ist dein Zitat ohne Link und ich find den Thread nicht, kannst du mir bitte den Link reinstellen. Wahrscheinlich kann ich dort das ein oder andere abschauen und muss das Rad nicht zum x- ten mal erfinden.


Mit der Auslegung bin ich auch etwas weiter: AT 5 25mm
Mit dem 16mm Riemen komm ich leider auf eine Sicherheit von 0,61 und das scheint mir etwas wenig zu sein. Zumal die Drehzahl eh an der oberen Grenze liegen wird.

20/60 - 28/60 --> Untersetzung 6,4
bei n(Motor) = 9500 komm ich auf n(Kopf) = 1480 RPM


Dietmar

[DiKey]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Warum andere Helis mit Riemenantrieb fliegen und sich nicht in der Luft zerlegen passt mit meinem Weltbild nicht zusammen

Nach allen überschlagsmäßigen Berechnungen müssten sich bei einigen Helis die Riemen im Flug auflösen. Aber bei den Konstruktionen wird die Empirik über die Theorie siegen!
Dazu kommt, dass alle Berechnungsmodelle auf industrielle Anwendung mit mehreren tausend Betriebsstunden abzielen.

Wie auch immer - meine Mathematik sagt, dass in der ersten Stufe ein AT5 Riemen mit 16mm und in der zweiten Stufe ein AT5 mit 25mm passen müsste.
Dabei wird die Untersetzung gleichmäßig auf die beiden Stufen aufgeteilt. Jeweils das Ritzel mit 24 Zähnen und das Rad mit 60 Zähnen. So kann ich falls nötig durch Austausch der Ritzel eine Feinanpassung durchzuführen.

Am CAD sind die Riemenräder auch schon leichter gemacht worden - die echten liegen noch im Lager des Lieferanten


Dietmar

[DiKey]

AW: Sikorsky VS-300 V4

HEUREKA!

Nach einigen Stunden der Suche auf Bildern, Videos aus den Internet, Patentschriften und vielen Tassen Kaffee ist es geschafft.

Durch vereintes Hirnschmalz (an dieser Stelle vielen dank an Tom) haben wir das letzte Rätsel der Anlenkkinematik zur Taumelscheibe gelöst.

Jetzt wird es darum gehen die Bewegungsabläufe so zu adaptieren, dass alles im Modell funktioniert.


Da es keine (vorzeigbaren) neuen CAD-Zeichnungen gibt muss ich euch mit einem Video vertrösten - viel Spaß.

https://www.youtube.com/watch?v=-OGDVyj9mrY

Dietmar

[DiKey]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Die grobe CAD-Skizze zeigt die Funktion der "Sikorsky"-Taumelscheibe.

Die ersten Abschätzungen der Kinematik sind vielversprechend - wahrscheinlich ist es scale realisierbar.

Im grünen Bauteil fehlt die zweite hälfte der Taumelscheibe. Außerdem noch das ein oder andere Kleinteil.
Die Zapfen an der Seite vom roten Bauteil gehören in fixe Lagerblöcke.
Die Bewegungen sollten selbsterklärend sein

Bei der ganzen Planung darf ich auch nicht aus dem Auge verlieren, dass ich die Teile auf meinem Maschinenpark gefertigt werden sollen. Und da stehen keine CNC-Maschinen; alles mit Kurbel.


Dietmar

[gde2011]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Oh, oh. Chapeau, chapeau!!

[DiKey]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Die Animation im Inventer ist doch etwas schwieriger als gedacht - oder bin ich zu bl**?

Aber ich wollte euch den Bewegungsablauf nicht vorenthalten. Die Videoqualität ist zwar nicht grad berauschend aber man sieht was.

(Gute Tipps für Inventor nehm ich gern entgegen; das Ding autodidakt zu lernen ist der Hammer)

http://youtu.be/yoTDVh8nir0

Dietmar

[DiKey]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Für meine weitere Planung würde ich gern auf die Erfahrung von euch zurückgreifen.

Welche Blattanstellungen sind für einen ruhigen Scaleflugstil sinnvoll?
Bei meiner Anlenkung schaff ich mechanisch maximal +/- 12° Collective und +/- 12° Cyclisch (da bin ich aber absolut am "Anschlag")

Nur diese Ausschläge machen mMn im Scaler keinen Sinn.
Collective -4° bis +12° bei Schwebepitch +4° sollten passen.
Und Cyclisch? Ich tendiere zu +/- 8°. Was sagt ihr dazu?

Zur Erinnerung: der Heli wird 1,5m Rotordurchmesser bei 6kg Masse haben (die hab ich, gegen die ersten Schätzungen, nach oben revidieren müssen). Als Kopfdrehzahl peil ich max 1500 RPM an - bei einem Dreiblattkopf.

Danke für die Inputs


Dietmar

[heliroland 66]

AW: Sikorsky VS-300 V4

Ich habe bei meiner Lockheed mit 4-Blatt nur -4 - +8 Collectiv und habe reichlich schub damit um auch aus einer kritischen Situation raus zu kommen. Cyklisch habe ich auch +-8 aber mit sehr viel Expo und Dual.
Gruß
Roland