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Thema: VTOL -- Vertikal Take of and landing --

  1. #1
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    VTOL -- Vertikal Take of and landing --

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    Hallo Leute,

    hier möchte ich mein neues Projekt vorstellen:

    Ich möchte einen Senkrechtstarter (VTOL) bauen, der zum Schluss auch autonom fliegen soll.

    1. Technik:

    Als Antrieb verwende ich 3 Brushless- Motore mit Impeller- Aufsatz, die jeweils einen Schub von ca. 680g erzeugen.
    Die Steuerung der Motore wird über Brushless- Reglern reallisiert, die man über PWM ansteuert.

    Um auch wirklich damit fliegen zu können sind noch 3 Servos als Aktuatoren an den Motoren montiert, die eine Schub- Vektor- Steuerung ermöglichen. Somit sind die Motoren in der X- Achse schwenkbar.
    Die Servos sind auch mit einer PWM ansteuerbar.

    Die Sensorik beinhaltet 3 Gyros zur Stabilisierung der X- und Y Achse.
    Als Maßnahme gegen Drifts müssen auch Beschleunigungssensoren eingebaut werden.

    Die Spannungsversorgung des VTOL Liefert ein Li-Po Akku mit 22,2V und 2500mAh und 20C.

    Nun muss noch ein Mikrokontroller als Steuerung ausgesucht werden.
    Leider habe ich da noch nicht so viel Ahnung und wende mich damit an euch, ich hoffe jemand kann mir da helfen.

    Nun Zur Funktionsweise:


    Das VTOL in die Höhe bewegen.

    Dies bedeutet, das bei einem Anstieg des Schubs die Erdanziehundskrafte überwunden werden.
    Um Drifts und den Bodeneffekt entgegenzuwirken müssen die Servos dementsprechend die Impeller
    in die entgegengesetzte Richtung steuern, um gerade nach oben zu kommen.

    Sollte das nicht ausreichen, muss die Drehzahl eines Impellers nachgeregelt werden,
    um einen Absturz zu vermeiden. Dazu ist ein 3- Achsen Gyro nötig.

    Das VTOL auf einer Position halten

    Um das VTOL nach erfolgreichen Aufstieg auf einer Position halten zu können,
    ist ein Beschleunigungsmesser für nick und roll nötig.
    Der Beschleunigungssensor gibt der Steuerung Auskunft darüber, in welche Richtung
    der VTOL wegdriftet,
    die Steuerung wird dann versuchen, dies durch die entsprechende Anstuerung der Servos zu unterbinden.
    Sollte auch dies nicht ausreichen, wird auch hier die Drehzahl der Impeller nachgeregelt.

    Vorwärtsflug des VTOL

    Um nach vorne zu fliegen, werden die Impeller durch die Servos solange in der Nick Achse gedreht, bis die gewünschte
    Geschwindigkeit erreicht ist (Vektorsteuerung?). Die Geschwindigkeit kann dann durch Zurückstellung
    wieder gedrosselt werden, bis zum Stillstand. EIne Art Schubumkehr kann auch realisiert werden, wenn die Servos um 180°
    gedreht werden (falls dies technisch möglich ist).

    Kurvenflug des VTOL

    Der Kurvenflug wird durch die Drehzahl der beiden hinteren Impeller geregelt.
    Wenn man beispielsweise
    eine Rechtskurve fliegen will, dann verringert sich die Drehzahl des
    rechten Impeller zeitgleich erhöht sich die Drehzahl des linken Impeller.

    Landen des VTOL

    Falls dies alles in 100 Jahren geklappt hat, gestaltet sich der Landevorgang umgekehrt des
    Startvorgangs.


    Eine Skizze mit der groben Aufbauweise habe ich auch dazugefügt.

    Ich hoffe auf Gute zusammenarbeit!

    Grüsse

    Xyro
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken vtol2.jpg   vtol1.jpg  

  2. #2
    Tja, das Problem ist, dass dies leider nicht so einfach ist:

    hier vielleicht mal als Anregung/Inspiration:
    http://www.yellow-bl.de/fs/modelle.htm

    Ganz so einfach wie man sich das vorstellt ist es leider nicht, auch nicht mit Gyros/Sensoren etc..

    Vielleicht solltest du es auch erstmal mit normalen Propellern und nicht mit Impellern probieren..

  3. #3
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Vielen Dank für die Info,

    Ein VTOL- Fluggerät muss ja nicht nur mit 2 Propellern funktionieren.

    Der Quadrokopter ist ja auch ein VTOL, der mit einer AVR Steuerung funktioniert, und der ist nicht so überzogen teuer wie Deine Inspiration.
    (Nichts für Ungut)

    Mein VTOL- Projekt ist eigentlich nichts anderes als ein Tri- Kopter Abwandlung, und sollte bei dementsprechender Programmierung auch fliegen können.

    Um die Sensoren mache ich mir auch weniger Sorgen, denn diese wie zum Beispiel der ENC Gyro wurde ja schon mehrfach in solch Projekte eingebunden.

    Ich bin ja selber am lesen und studieren, aber es gibt ja Foren an denen man sich wenden kann.

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Robotik Einstein Avatar von vohopri
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    Hallo Leut,

    was ich an deinem Konzept nicht verstehe, ist diese Mischung aus Trikopter und Triebwerksschwenken. Üblicher Weise werden die Triebwerke dann geschwenkt, wenn Tragflächen zur Verfügung stehen, die bei vorwärts gerichteten Triebwerken den Auftrieb übernehmen. Drehflügler dagengen neigen sich als Ganzes, um Vortrieb zu erhalten. Dein Entwurf scheint keine vollwertige Tragfläche zu besitzen.

    Ich halte es für erfolgversprechender, das Fahrzeug entweder als Tragflächen vtol mit geschwenkten Triebwerken zu optimieren, oder als Drehflügler mit Neigen des ganzen Geräts.

    Um jetzt deinen Informationsbedarf etwas einschätzen zu können, würd ich gerne wissen, welche Flugmodell Bauerfahrung du schon erworben hast.

    grüsse,
    vohopri

  5. #5
    Zitat Zitat von xyro
    Vielen Dank für die Info,
    Ein VTOL- Fluggerät muss ja nicht nur mit 2 Propellern funktionieren.
    richtig, es funktioniert auch mit Impellern, aber ich denke mit Propellern erreichst du erstmal mehr Schub

    Zitat Zitat von xyro
    Der Quadrokopter ist ja auch ein VTOL, der mit einer AVR Steuerung funktioniert, und der ist nicht so überzogen teuer wie Deine Inspiration.
    (Nichts für Ungut)
    Naja ich denke der Vergleich hinkt ein wenig, der Quadrokopter schwenkt ja seine Propeller nicht für den Vorwärtsflug, dein Ziel ist das schon, und da liegt das Problem, gerade die Übergangsphase vom schweben zum Fliegen. Dass das verlinkte Modell zu teuer ist, insbesondere so wie es aussieht finde ich auch...

    Zitat Zitat von xyro
    Mein VTOL- Projekt ist eigentlich nichts anderes als ein Tri- Kopter Abwandlung, und sollte bei dementsprechender Programmierung auch fliegen können.
    Wie gesagt nicht wenn du die Impeller schwenken willst..

  6. #6
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Hey,

    Durch das Schwenken soll der Vortrieb erzeugt werden, es wird ja nicht direkt um 90° geschwenkt.

    Das Schwenken ist dahingehend erforderlich, weil eben keine Tragfläche zur Verfügung steht. Soll ja auch gar nicht

    Das Gerät soll sich auch nicht neigen, sondern Stabil in der horizontale bleiben. Aber eine gewisse Neigung wird sich wohl nicht vermeiden lassen.

    So. Zu mir:

    Ich fliege seit ca. 4 Jahren Helikopter (Walkera DF, T- Rex 450, T- Rex 500) Durch meine Kollegen, die an den Mikrokopter herumbasteln, habe ich dort auch Erfahrung.


    Mein Ziel ist es, etwas Neuartiges zu bauen und zu testen, es darf auch etwas Anspruchvoller sein, deswegen die Impeller.
    Die Maschinerie wie zum Beispiel Drehbänke und Fräsen und auch Laserschneiden habe ich alles, nur bei der Steuerung beißt es ein wenig aus, da ich nur wenig Wissen darüber habe.

  7. #7
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    Das Schwenken der Impeller und die Impeller machen die ganze Sache ja interessant, oder nicht?

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie Avatar von Willa
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    Hi!
    Ja aber ich Frage mich wo der Sinn liegt jeden Rotor einzeln zu schwenken anstatt das ganze Gerät komplett zu "schwenken" (nicken)... Wenn schon dann bau da doch echt Tragflächen ran, dann macht das Schwenken Sinn.
    Vielen Grüße,
    William (grad einen Tricopter erfolgreich entwickelt)

  9. #9
    Neuer Benutzer Öfters hier
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    hmmm,...
    ich kann ja vorerst das Schwenken weglassen, dadurch wird die Steuerung ein wenig einfacher,...

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Roboter Genie
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    @xyro
    ganz ohne Schwenken geht nicht wegen dem Drehmomentausgleich beim Tricopter, also musst du zumindest den Vorderen Prop schwenkbar machen.
    Zu den Impellern:
    guckst du mal hier: http://www.levitake.de/ allerdings wird die Impellerlösung sicher nicht ganz billig und ausserdem uneffektiv (kurze Flugzeit)
    meine projekte: robotik.dyyyh

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