Projekt "UFO": 3 vertikal ausgerichtet Impellertri

Naja, die Dinger um 2 Achsen zu kippen ist aber mechanisch wieder ein Stück anspruchsvoller...
Ich würde sagen nur um eine Achse, aber eben jeden Impeller seperat.


Mal davon abgesehen bringt es vermutlich eh kaum was wenn man die Dinger um 2 Achsen kippen kann.
(man kann auch so schon alle denkbaren Bewegungen realisieren)

Denn der Winkel zwischen den Achsen beträgt doch prinzipbedingt 120°,
d.h. durch das Kippen der Impeller kann man eine Kraft in fast jede beliebige Richtung erzeugen.
(natürlich nur wenn man auch die Impellerleistung für jeden Impeller einzeln regeln kann)

Wirklich sehr interessante Idee.
Allerdings sehe ich hier einige Probleme mit den Impellern. Wenn ich das richtig verstanden habe soll das ganze mit 3 Impellern betrieben werden die über Stellmotoren schwenk und kippbar angebracht sind. Das Hauptproblem, das die ganze Aparatur wie ein Helikopter ohne Heckroter wie ein Brummkreisel rotiert ließe sich mit einem zusätzlichen Impeller der wie bei Schiffen als Querstrahlruder dient verhindern. Eine Drehnickbewegung durch verstellen eines Treibwerkes zu verhindern würde bedeuten das der senkrecht nach oben gerichtete Schub verringert wird. Das Objekt wird über die Seite abkippen, wenn der Schwerpunkt nicht genau mittig liegt kommt eine seitliche roll nickbewegung dazu und muss wiederum abgefangen werden. Wäre es nicht einfacher das Prinzip eines Helikopters ohne Blattverstellung zu nutzen. Das soll bedeuten 3 Senkrecht stehende Schubdüsen liefern konstanten Auftrieb. Die Motoren dieser Vektorschubdüsen laufen ständig auf 100%. Die Auftriebsregelung erfolgt durch die Veränderung der Blattanstellung. Damit ließe sich das Objekt auf der Stelle schwebend fliegen. Zur Schubvektorsteuerung in der horizontalen Ebene kommen 4 erheblich kleinere Luftschrauben zum Einsatz. Hierbei ist zu bedenken das ein seitliches Abkippen nicht durch eine Richtungsänderung der senkrechten Schubvektoren sondern nur durch den von ihnen erzeugten SChub ausgeglichen werden können. Die Lageregelung für den Steig und Sinkflug könnte dann ein einfaches Kreiselgyrometer übernehmen. Zur Entlastung der tragenden Schubvektoren könnte zusätzlich ein Ring mit einem gängigen Tragflächenquerschnitt um das Objekt angebracht werden um bei Bewegungen in einer horizontalen Ebene einen Aufrieb zu erzeigen.
Zum Problem der Linearbeschleunigungsmessung sehe ich ebenfalls eine Lösung mit einem hängenden Pendel dessen ruhenden Masse als Bezugspunkt durchaus geeignet sein dürfte.
Das größe Problem sehe ich allerdings in der Energieversorgung. Einfache NiCd oder Akkus dürften hier ihren Dienst versagen da zum Schweben doch erhebliche Energiemengen aufgebracht werden müssen. Vielleicht bietet die Lithium plymer Technik hier einen Ansatz aber Flugzeiten jenseits der 5 Minuten Marke halte ich mit einem Elekroantrieb in diesem Falle für nicht erreichbar.

Bei Fragen etc . stehe ich gerne mit Rat und Tat zur Seite

Danke für deine ausführliche Antwort!

Da das ganze Objekt mechanisch möglichst einfach bleiben soll (Gewicht, Kosten, Regelungsaufwand) will ich schon versuchen, mit den 3 Impellern die Lage stabilisieren zu können und auch gezielt bestimmte Lagen zu erreichen und zu halten.
Wenn zum Beispiel durch das Schrägstellen der Plattform Schub senkrecht nach oben kleiner wird, müssen konsequenterweise alle Triebwerke mehr Schub leisten. Ich hoffe, dass das mit meiner Regelung in den Griff bekommen lässt.
Was den freien Flug betrifft: Um sich wirklich mit Akkus in die Lüfte zu erheben, sind Impeller wirklichnicht besonders geeignet, da sie für hohe Geschwindigkeiten ausgelegt sind. Mit etwas größeren und effizienteren Impellern sehe ich aber durchaus eine Möglichkeit, sich in die Lüfte zu erheben.

Dazu gleich eine wichtige Frage von mir:
-- Wie gestaltet man am Besten den Strömungskanal für den Impeller, sodass möglichst viel Standschub geliefert wird??
- Erfahrungen? -ist "nackter Impeller" mit Einlauflippe ok?

So ich hänge noch 2 kleine Bilder an, damit sich jeder was vorstellen kann unter der Idee.

@Nebirosh
Natürlich kann man die Drehung durch einen (oder mehrere) zusätzliche kleinere Impeller ausgleichen, das wäre sicher die einfachste/bequemste Variante...

Aber auch wenn nur die drei (kippbaren!) "Hauptimpeller" zur Verfügung stehen,
sollte es mit einer ordentlichen Regelung problemlos möglich sein das Ding ruhig schweben zu lassen.


Die Energieversorgung dürfte wirklich nicht einfach werden...
Man muss auf jeden Fall versuchen das Ding möglichst leicht und sparsam zu bauen.
Das spricht übrigens auch gegen zusätzliche Impeller, die sind nicht nur schwer sondern verbrauchen auch noch zusätzlich Strom.

-> leichte (teure) Akkus
-> evtl. SMD (spart immerhin ein bischen Gewicht)
-> keine Linearregler! (Energieverschwendung)


@Franz
jo, das ist schonmal ein guter Ansatz...
Allerdings sind die Servos etwas seltsam positioniert, wie sollen die denn so die Impeller kippen?
Viel einfacher wäre es doch, die Impeller direkt an die Servos zu schrauben

zu den Bildern noch:
-Detail: Ansicht von unten; Der Servo wir am Holz angeschraubt. Am schwenkbar gelagerten Ring, in dem der Impeller steckt, ist (in grün ein Hebel befestigt. Dieser Hebel ist über einen 2ten Hebel mit der Servoscheibe verbunden.
-Gesamtbild: jetzt von oben, alle drei Impeller sind leicht geschwenkt, um ein Drehmoment um die Hochachse zu erzeugen.

hellgelb soll Holz sein, die grauen Stangen CFK oder gleich Kohlefaser, in der Mitte eine leichte Platte (hat eine Aussparung, da hier ein Kardangelenk für die Befestigung im Labor Platz haben muss)

@Servos
achso...
ich würde dennoch dazu tendieren die Impeller direkt dran zu schrauben,
so ist die Belastung zwar höher, aber dafür lassen sich die Impeller stärker/schneller kippen

:-) Felix G war schneller als ich :-)

zu den leichten Akkus: da gibts tollt Litihum Polymer Akkus. Die lassen sich auch in ca 5min mit hohen Strömen entladen und sind schön leicht ... und teuer http://home.vrweb.de/schuebeler.impeller/lipo.html

zu den Reglern: habe jetzt sg. "Brushlessmotoren" im Einsatz. Das sind eigentlich Synchronmotoren, die ein gutes Gewicht/Leistungsverhältnis haben. (gibts auch günsitge Modelle). Für diese Motoren braucht man ohnehin eigene Regler.

-- noch jemand Erfahrungen mit Impellern (Kanalgestaltung für max Standschub) ?
Rein theoretisch wärs ja günstig, hinten einen Diffusor (Querschnittsvergrößerung) dranzubauen, damit möglichst viel Druck da ist. Beim Einlass wäre wahrscheinlich eine Düse (Querschnitt wird kleiner) besser, damit der Impeller von schnellerer Luft angeströmt wird (wofür er ja ausgelegt ist)

Ja! servos direkt an Impeller hab ich mir erst auch gedacht!
Aber ich muß die Impeller nur sehr wenig kippen (max 4-5° in jede Richtung).
Mit den Hebeln kann ichs genauer einstellen, ich glaube schnell genug ists trotzdem noch.

Impeller folgen grundsätzlich sog. Staustrahltriebwerken. Allerdings ist die Leistung mit nur einer "Verdichterstufe" mehr als bescheiden.

Aber um es kurz und knapp zu halten : der Lufteinlass sollte knapp 1,5 mal so groß wie der Luftauslass gehalten sein. Es sollte möglichst nichts den Luftstrom einengen. Der Motor müsste also außerhalb des Strahlrohres sein und eine Welle im inneren über einen Riemenantrieb antreiben.
Eine wichtige Frage : Müssen es unbedingt Propeller sein oder können es auch ( mehrstufige ) Schaufelverdichterräder sein ?
Bei den Verdichterrädern würde sich der Schub bei gleicher Leistung erhöhen, allerdings müssten um Strahlrohr gegenläufige Blätter fixiert angebracht sein um einer Verwirbelung hinter dem Triebwerk entgegen zu wirken.
Zur Berechnung von Gasturbinentriebwerken ( vom Prinzip ist ein Impeller eine Turbine ) empfehle ich

Günther Schneider

Verbrennungskraftmaschinen
Kolbenmotoren und Gasturbinentriebwerke

erschienen im Carl Hansen Verlag München

das Buch ist uralt ob du es bekommst ist fraglich, aber vielleicht an der Hochschul- oder Unibibliothek.
Ansonsten schau dich mal auf Modellbauseiten um da gibt es manchmal sehr sehr hilfreiche Tricks und Kniffe.

@Verdichterstufen: Dass der Wirkungsgrad grauenvoll ist stimmt #-o
ca 50% ist schlimm. Die Lage des Motors kann ich auch nicht mehr beeinflussen, da die Impeller schon gekauft sind. ca 60mm Druchmesser.
(->es sind Propeller (keine Schaufelverdichter))

Ist es für den Standschub gut, den Auslass so klein zu machen? Damit erreicht man hohe Geschwindigkeiten, das ist für Jets interessant und wird auch auf den Modellbauseiten empfohlen.
Leider finde ich auf den Modellbauseiten nichts über Standschubmaximierung.
Ich glaube aber dass ein Design wie oben erwähnt (erst Düse, damit Impeller im ausgelegten Betriebsbereich ist, dann Diffusor für Druck) für Standschub nicht schlecht wäre.

Um den Verwirbelungen entgegenzuwirken und den Drall abzubauen, sind im Impeller sogar Leitschaufeln drin (s. Blider von http://www.euromodels.com.au/shop/in...products_id=52)