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Im bisherigen Modell des Searchwings ist der Servo zur Steuerung der Querruder offen an der Unterseite des Flügels montiert. Von dort aus wird die Kraft mittels einer dünnen Stange an das Ruder übertragen. Das Prinzip ist im folgenden Bild zu sehen:

„querruder_servo.jpg (JPEG Image, 800 × 389 pixels)“. https://www.edf-jets.de/images/stories/tests-2012/hype_interceptor/querruder_servo.jpg (zugegriffen Nov. 29, 2021).

Aufgrund der Fragilen Bauteile kann es bei der Landung auf dem Wasser zu mechanischen Schäden kommen. Des Weiteren ist der Servo nicht wasserdicht und wird dementsprechend häufig beschädigt. Aufgrund dieser Schwächen überarbeiten wir die aktuelle Lösung.

Ziel ist es, die Schutzklasse IP57 zu erreichen, also das Flugzeug 30 Minuten einen Meter tief unter Wasser zu halten, ohne dass innere Komponenten nass werden.

Die größte Herausforderung bei diesem Projekt besteht darin, eine wasserdichte Kraftübertragung zwischen Ruder und Servomotor herzustellen.

Lässt man die Servomotoren an der Unterseite der Flügel, müssten diese in einem wasserdichten Raum befestigt werden. Zusätzlich müsste die Durchführung der Stange beweglich sein, da sich diese sowohl vor und zurück, als auch hoch und runter bewegt. Geeignet dafür wäre ein Balg, das allerdings fest verpresst oder geklemmt sein müsste. Auch die Abdichtung des Servos und die Kabelführung gestalten sich schwierig. Eine Durchführung der Kabel am Rumpf muss zusätzlich wasserdicht gestaltet werden.

Da diese Lösung mehrere komplizierte Komponenten beinhaltet, konzentrieren wir uns vorerst auf einen anderen Lösungsansatz: Befinden sich die Servos im Flugzeugrumpf, muss lediglich eine Welle über eine abgedichtetes Lager aus dem Rumpf geführt werden. Diese übergibt eine rotatorische Bewegung vom Servo an das Ruder. Dadurch ist es möglich, die Elektronik im Trockenen einzubauen. Außerdem wird die Menge an außenliegenden empfindlichen Teilen stark reduziert. Die Ansteuerung der Flügel könnte über einen Haken am Ende der Welle erfolgen, der in das Querruder führt, siehe “Kraftübertragung an das Ruder”

Erste Idee zum Test einer Wellendurchführung: Wir kaufen eine GFK-Platte, in die an der Unterseite ein 4mm Loch gebohrt wird, durch das unsere Welle durchgeführt wird. Diese Platte soll der Boden eines oben offenen Quaders sein, dessen Seitenwände aus Plexiglas auf die Gfk-Platte aufgeklebt werden. Um einen dickeren Boden zu erreichen, wird auf der Innenseite eine zurechtgefräste Plexiglasplatte aufgeklebt, die die Dichtung befestigt. Getestet werden eine Wellendichtung und ein O-Ring, jeweils mit 4mm, da das die kleinste zu findende Größe für Wellendichtringe ist. Das komplette Gebilde wird dann in Wasser getunkt, um zu sehen, ob die Bodenkonstruktion dicht ist.

Bild

Die benötigten Teile sind bereits bestellt (außer Kleber und eventuell Sillikon zum Abdichten der Quaderkanten).

Kraftübertragung an das Ruder

Befindet sich am Ende der Welle ein Haken von z.B. 90° oder 45°, könnte dieser in das Querruder geführt werden und somit direkt das Ruder ansteuern. Dieses System wird RDS genannt. Zu überlegen und zu testen wäre, wo diese Übertragung am besten stattfinden kann, ohne ungewollte Kräfte oder Reibungen hervorzurufen. Dabei ist zu beachten, dass sich der Haken in der Vorrichtung bewegen wird. Außerdem muss noch herausgefunden werden, wie dick die Querruder an welcher Stelle sind und wie viel Material für die Steuerung ausgeschnitten werden könnte.

Ein Beispiel für die Positionierung wurde unter folgendem Post gefunden: https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?1101332-Schreiner-Viper-Jet

„meins.jpg (JPEG Image, 800 × 393 pixels)“. https://www.rc-network.de/attachments/meins-jpg.9494283/ (zugegriffen Nov. 29, 2021).

Einen groben Überblick über die Möglichkeiten der Kraftübertragung bietet folgenden Seite: http://www.aer-o-tec.de/de/index.php/FAQ/2016/04/14/anlenkungs-systeme

In folgendem Post sind viele Links zu verschiedenen Steuerungssystemen zu finden: https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?2254545-List-of-RDS-and-LDS-systems

Leider scheinen die meisten Modellbauer in den Foren von RDS-Systemen abzuraten, da sie zu weich zum Steuern werden. In jedem Fall wird hier noch viel Arbeit zu tüfteln sein. Eine Seite mit etwas Anleitung findet man in folgendem Post: https://www.rcgroups.com/forums/showthread.php?1318603-Baudis-Fosa-F3B-F3F/page26 Hier konnte auch eine Excel-Tabelle zur Berechnung der möglichen Auslenkungswinkel abhängig vom (Überwurf?) finden.

Anschluss der Welle zum Servo

Kann der Servomotor direkt an die Welle angeschlossen werden? Gibt es dafür eine kostengünstige Lösung und ist der Platz vorhanden? Bisher ist geplant, dass der Rumpf so konstruiert wird, dass sich die Ruder direkt neben dem Rumpf befinden. Somit ist eine Wellendurchführung ohne große Umlenkungen möglich. Der mechanische Servoanschluss besteht aus einem Ritzel mit M2 Innengewinde und einer geriffelten Oberfläche. Die mitgelieferten Übergansteile werden auf das Ritzel gesteckt und mit einer Schraube festgeschraubt. Diese Teile stehen alle zu 90° ab und drehen sich um das Ritzel. Unser Ziel wäre es, an die Stelle der Schraube eine Welle zu befestigen, sodass wir eine rein rotatorische Bewegung haben. Es war die Überlegung, eine lange Schraube zu verwenden, die am Ende kein Gewinde hat. Solche Schrauben konnten bis zu einer Länge von meist 3cm, maximal 4cm gefunden werden. Allerdings ist zu befürchten, dass sich Schrauben nicht als Welle eignen, da sie eventuell nicht exakt zylinderförmig sind, sondern beispielsweise konisch.

Bei Oberflugmodellbau.de werden Wellenaufsätze angeboten, die unseren Vorstellungen entsprechen. Eine telefonische Nachfrage ergab, dass für unsere Servos eine Sonderanfertigung getätigt werden müsste, dies aber durchaus machbar wäre. Dabei kann auch die Länge der Welle bestimmt werden. Die Sonderanfertigung soll nicht bedeutend teurer als andere Wellenaufsätze sein.

„RDS - System C“, Ober Flugmodellbau. https://oberflugmodellbau.de/rds-system-c (zugegriffen Nov. 22, 2021).

Bei Sven Hollenbeck, der über die Seite http://formenzauber.de/RDS.html zu finden ist und auch Extraanfertigungen anbietet, wurde auch angefragt. Allerdings findet es Herr Hollenbeck nicht lohnenswert, einen neuen Ziehstempel zu fertigen, mit dem man die Verzahnung stoßen kann, da unsere eMax-Servos zu wenig verbreitet sind. Generell ist er aber schon bereit, Anfertigungen zu machen und hat auch schon mit anderern Hochschulen kooperiert.

Ein weiterer Anlaufpunkt wäre eventuell https://flightcomp.com/collections/rds-lds-servo-drive, die fertige Anschlüsse anbieten. Allerdings ist mir die Funktionsweise noch nicht klar.

einfaches Einbauen

Die Montage der Servos und der Lenkvorrichtung sollte möglichst einfach sein. Es sollte also wenig verklebt werden und alle Teile sollten gut zugänglich sein. Dies ist ein weiterer Aspekt, der gegen eine Anbringung der Servos an der Unterseite der Flügel spricht, da diese eine wasserdichte Abdeckung bräuchten, welche wahrscheinlich verklebt werden würde.

Genauere Überlegungen zur einfachen Anbringung der Wellendurchführung und zum inneren Aufbau der Servohalterung folgen.

automatisches Abfallen der Flügel bei Aufprall aufs Wasser

Es wurde gewünscht, dass bei einem starken Aufprall die Flügel abfallen, um größere Schäden zu verhindern. Dies sollte auf jeden Fall in der Planung der Steuerung der Querruder berücksichtigt werden.

  • Servos: ES08MDII von EMAX (bestellt bei Funduino)
  • GFK-Platte: FR4 naturgrün Glashargewebe 520 x 260 x 0,5mm (bestellt bei masterplatex, F3-YREG-RGV2)
  • Plexiglasplatte: GS plexiglas transparent 4mm dick, 30 x 30cm (bestellt beiKunststoffplattenonline)
  • O-Ring: NBR70 4 x 1,5mm (bestellt bei diehr-rabenstein.de)
  • Wellendichtring: 4 x 12 x 6mm DA (bestellt bei diehr-rabenstein.de) und Radial-Wellendichtring 4 x 8 x 2mm, Bauform AO (bestellt bei bauer-modelle.de)
  • Welle: Edelstahl ∅4mm, 50cm, h8 geschliffen (bestellt bei bauer-modelle.de)
  • Gleitlager:

Bohrköpfe für die Fräse:

Kleber:

  • 3M™ Scotch-Weld™ 2-Komponenten-Konstruktionsklebstoff auf Epoxidharzbasis DP490
  • 3M™ Scotch-Weld™ 2-Komponenten-Konstruktionsklebstoff auf Epoxidharzbasis DP100

Kathrin Honermann (17.11.2021).

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  • Last modified: 2021/12/10 15:31
  • by kathrin