Vollautonomer Zeppelin

Hi erstma,

ich überlege schon seit zwei Wochen ein autonomes Flugobjekt zu konsturuieren. Meine erste Überlegung war einfach einen Heli um einen Microcontroller und diversen Sensoren zu erweitern.
Also bestellte ich mir einen Heli um bischen daran zu testen, jedoch wurde mir schnell klar das dies aus gründen der Eigenstabilität garnicht oder kaum machbar ist.

Dann bin ich auf den X-Ufo gestoßen dessen Eigenstabilität angeblich durch die 4 Rotoren verbessert sein soll. Also habe ich geplant recharchiert und bin dabei auf folgenden Thread gestoßen:

https://www.roboternetz.de/phpBB2/viewtopic.php?t=14317

Eigentlich ist dies die beste Möglichkeit allein durch die Eigenstabilität, da dadruch die Aufwendigen und teuren Kreisel und Beschleunigungsmesser entfallen.

Nun ist meine Überlegung einen 1,5m langen Ballon mit einem Durchmesser von 0,5m zu basteln. Dabei dachte ich erstma an einen Latexballon umhüllt mit einen robusten Stoff. Um diesen Ballon werden dann mittig zwei Schnallen befestigt wo dran dann die "Steuereinheit" mit Microcontroller und zwei Motoren zum Einsatz kommen soll.
Ich habe mal ein Bild zum verdeutlichen angehängt:

Bild hier  

Die Motoren sollen schwenkbar sein um mit denen auch den auftrieb/abtrieb zu ermöglichen. Für die Drehung könnte man dann die Geschwindigkeit der Motoren jenachdem mindern oder erhöhen.

Ich hoffe ich habe alles berücksichtigt und auch keine Denkfehler gemacht.
Klappt überhaupt die Steuerung mit nur Zwei Motoren??
Wo kann ich Lattexballons beziehen?

Mfg

die Steuerung sollte auch mit 2 motoren klappen, allerdings is das ganze halt nicht so wendig wie ein heli o.ä.
das nächste problem is der auftrieb:
Volumen(Ellipsoid) = 4/3 * Pi * a * b * c
V = 4/3*3,14*0,5m*0,5m*1,5m = 1,57m^3

Bei Verwendung von Helium als Traggas:
Auftrieb = (Dichte(Luft) - Dichte(Helium)) * Volumen(Helium)
Auftrieb = (1,293 kg/m^3 - 0,1785 kg/m^3) * 1,57m^3
Auftrieb = 1,1145 kg/m^3 * 1,57m^3
Auftrieb = ca. 1,75 kg

Von diesen 1,75 Kg geht dann das Gewicht von der Ballon-Hülle, Akkus, Elektronik, Motoren... usw. ab... :-k

um die Hülle herzustellen könnte man evtl. aus Styropor ne Form bauen und die dann mit Flüssig-Latex überziehen...
oder einfach mehrere runde ballons miteinander verbinden... (evtl erstma zum testen)

ausserdem brauchst du dann ja sicher noch ne positionsbestimmung (gps, triangulation per ir oder funk...), was dann aber auch wieder aufs gewicht geht...

evtl. wäre auch noch ein "not-ablass-ventil" für das helium notwendig, wenn die akkus leer sind und der wind deinen zeppelin immer höher trägt...

wenn du das wirklich ins auge fassen willst solltest du erstma auflisten was du brauchst und die gewichte ausmessen / abschätzen und dann entsprechnd das volumen planen...

mfg

Hier gibt es auch einige Anregungen zum Thema.
Erwärmung durch Sonnenbestrahlung.
http://www.ey-cool.com/ballon/ballonseite.htm
Bild hier  

Für die Positionsbestimmung habe ich an GPS+PPC(350g) gedacht.
1,75KG sind viel im gegensatz zu dem was ich hätte mit dem Heli machen können. Aber irgendwie vertraue ich der Rechnung nicht, das kommt mir viel zu viel vor.

Das mit dem Flüssiglatex ist eine gute idee ist es dann aber auch Helium undurchläsig?

Ich habe in der zwischenzeit ein wenig weiter rechachiert und irgendwie hat mich das gnaze eher demotiviert als mich von der Machbarkeit überzeugt...

Sicher ist das ganze machbar, nur hat man meisst als Hobbyentwickler nicht die Mittel.

Auf den Solar-Ufo bin ich auch gestoßen, doch da ist das Problem das, das Helium sich nicht gerade lange hält.

Aber vielleicht kann man so einen Solar-Ufo von innen mit Flüssiglatex einstreichen um es dichter zu machen.

Zitat:

---

mit einem Kubikmeter Helium ein Auftrieb von 1,1145 kg erzeugen

---

http://de.wikipedia.org/wiki/Traggas

ob das Latex dann wirklich dicht ist wird von der schichtdicke abhängen...
aber selbst richtige Zeppeline sind nicht völlig gasdicht und müssen gelegentlich nachgefüllt werden...

Ok, Danke wenns bei Wikipedia steht dann muss das wohl stimmen.

Ich hatte noch die Überlegung das ganze evtl mit Teichfolie zu machen. Die Teichfolie bestehet zwar aus PVC aber mann kann damit beliebige Formen schneiden und zusammen schweissen.

Die Frage ist natürlich wie schnell sich das Helium darin verflüchtigt und wie schwer das PVC mit diesen Maßen ist.

Habe gerade ne menge Erfahrungen mit Helium gemacht.
Normale Latex-Luftballons halten nur einen Tag das Helium.
Als wirklich gasdicht (über eine Woche) hat sich Alu-Rettungsfolie (eigentlich beschichtetes Mylar) aus Auto-Verbandskästen erwiesen. Kleben mit UHU irgendwas (habe ich vergessen, müsste ich nachgucken) und anschließend Klebestelle überbügeln.
Zusätzlich zu Akku und Motoren sind zwischen 50 und 500 g Nutzlast möglich.
Aber: Helium ist schweineteuer! (Alles andere ist billig)
Und die Dinger steuern sich wirklich träge wie ein Schiff, brauchen also ewig zum Bremsen und zur Richtungsänderung.
Mit entsprechender Hingabe sollte autonomer Betrieb aber möglich sein.

Geil, ich werde es gleich mal direkt ausprobieren. Hoffe die Tage hält mich nicht die Polizei an und will das ich den Inhalt des Verbandkastens überprüfe. :)

Kannst du evtl. nochmal genau nachschauen welcher UHU Kleber das war oder gehts mit jedem UHU??

Bei uns gibt's für den Betrieb mit grösseren Flugkörpern gesetzliche Auflagen und Genehmigungen, glaub ich.
Vielleicht vor dem Start noch erkundigen, man weiß ja nie

Wer glaubt zu wissen, muß wissen, er glaubt. ;)

Ja bis ich was flugtüchtiges habe ist ist noch ein weiter weg, aber danke für den Hinweis.

Mfg

Hab eben bei einem Partyservice angerufen wegen dem Hellium. Das ganze soll 85€ kosten + Verleihkosten für die Gasflasche. Dabei wusste er noch nichtmal wieviel Liter drin sind. Irgendwas mit 100 Luftballons...

Naja ich muss mich mal umschauen, vorallem bräuchte ich Einweg Flaschen.

@Pheidros:
Was habt ihr für Erfahrung gemacht mit dem Helium, vielleicht haste ja auch das Projekt hier vorgestellt oder könntest das mal tun.

Es gibt zwar momentan nicht soviel resonanz für dieses Projekt aber ich hoffe es liegt daran das alle im Urlaub sind ;)
Ich mache trotzdem mal einen Statusupdate um evtl. interessierte unter euch einen Einblick zu gewähren..

Statusupdate:
Habe mir nun die Rettungs-Schutzdecke aus dem Auto-Verbandskasten besorgt und mit einem Bügeleisen testweise einige Enden mit einander verklebt. Hält eigentlich relativ stabil, es fängt eher an zu reißen als sich wieder zu lösen.
Also habe ich mir erstmal bei Conrad für 1.95€ das Stück, drei weitere Folien für experimente bestellt.
Wegen dem teueren Helium Preis, werde ich mit dem Helium-Tests erst nach dem die Hülle fertig ist beginnen.

Vielleicht noch eine Frage an Pheidros:
Wie habt ihr das mit dem Verschluss oder Ventil gemacht? Was habt ihr da genau angebracht um die dinger immer wieder nachzufüllen? Einfach mit einer Schnurr zugebunden oder etwas "professioneller" ?

mfg

man könnt ja das ventil von so nem "aufblas-wasserball" rausschneiden und einkleben... oder von nem fussball, das dürfte ein wenig dichter und stabiler sein...

am besten wär nen schlauch einkleben und dann an nen elektisch steuerbares pneumatik-ventil gehen... dann haste auch nen not-gas-auslass...

zum thema helium:
http://cgi.ebay.de/Helium-Ballongas-...QQcmdZViewItem

Danke für den Tipp bei Ebay, relativ günstig deshalb habe ich mir erstma paar Flaschen ersteigert. Mal abwarten, hoffe die sind bis Dienstag da und ich kann einbischen testen.

Bis dahin heisst es lesen,lesen,lesen,verwerfen... :D

In diesem Sinne...

Schau mal hier: http://www.ballon-boutique-plauen.de/
Stehen jede Menge nützliche Infos drin.
Unser Kleber nannte sich irgendwie "UHU Power Stick".
Wir hatten eine fertige Gondel mit Motoren und Fernsteuerung und mussten nur die Hülle basteln (war so ein Wettbewerb).
Malerfolie (ganz dünne) geht auch, ist aber schwerer zu kleben und bügeln.
Unser Ventil war dickere Folie, zu einer Art Strohhalm gerollt und in die Hülle geklebt. Einmal umknicken und mit Büroklammer befestigen und hält dicht.
Vorsicht beim Einlassen des Heliums: Die großen Flaschen haben 200 Bar Druck. Wenn du das Gas zu schnell in die Hülle einlässt, zerreisst es sie sofort. Ist uns ein paar mal passiert.
Macht aber tierisch Spaß, wenn das Ding mal fliegt (ja ich weiß, es fährt.)

Noch ein Tip: Kauf dir gleich 10 von diesen Rettungsdecken. Wir haben sie alle gebraucht. Weil: Wenn du irgendwo eine undichte Stelle drin hast, kannst du das Ding am besten gleich wegschmeissen. Das Loch findest du nicht!
Helium geht durch die kleinsten Lücken.

Ballongas ist echt teuer. Das gibt mir zu denken, da zwar die Kosten für den Ballon und der restlichen Sachen günstiger ist aber dafür mehrmals in Ballongas investiert werden muss....

Naja ich werd mir das die Tage mal durch den Kopf gehen lassen, aber mal abwarten....

Wenn das Ballongas zu teuer ist, wie ist es mit Heißluft?

Zur Abschätzung:
Welche Temperatur ist erreichbar oder üblich? welche Größe und welche Energie ist für eine sinnvolle Füllung (für 1kg Nutzlast) erforderlich? wie groß wird der Energieverlust pro Zeit, also die Verlust-Leistung sein? kann sie durch Sonnenbestrahlung ausgeglichen werden?
Manfred

Habe ich auch schon dran gedacht, nur hat es 1/3 auftrieb vom Helium, also muesste ich es theoretisch 3mal so gross basteln um die gleiche Nutzlast zu transportieren.

Mit Sonnen Bestrahlung wäre es glaube ich nicht machbar, denn desto grösse der Temperatur unterschied zwischen innen und aussen desto mehr Auftrieb erhält der Ballon. Also müsste ich ein riesigen Ballon basteln um den gleichen effekt wie mit dem Helium zu erreichen.

Ich habe ja jetzt erstma 5 von den Ballongas pullen bestellt, ich glaube zwar nicht das es reichen wird um 1,5m³ zu füllen aber mal abwarten und Tee trinken ;)

hast du schon mal an wasserstoff gedacht?
ich meine ist zwar nicht ganz ungefährlich aber eine alternative.

Bei 1,6m^3 ist das verdammt gefährlich!

Ich komme da auf 71mol Wasserstoff!

Bei -571,6 kJ pro 2mol H² kommt man auf ~-20000 kJ !!!!

Damit kannst du 60 Liter Wasser von Raumtemperatur zum Kochen bringen ^^, oder dir die Bude in die Luft jagen!

Zitat:

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Zitat von cemizm

Ich habe ja jetzt erstma 5 von den Ballongas pullen bestellt, ich glaube zwar nicht das es reichen wird um 1,5m³ zu füllen aber mal abwarten und Tee trinken ;)

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na wenn die 6 - 8 Bar haben kommst du damit nicht weit. Du hättest ne 10 Literflasche mit 200 Bar nehmen sollen. Ist billiger.

Ja, aber gleich wieder verworfen... :)

Also es wäre sicher ne Alternative sogar eine sehr günstige und bessere, aber auch um so gefhärlichere Alternative.

Das Problem ist, das man Wasserstoff nicht einfach so im Laden kaufen kann und Daheim herstellen wird wohl auch nicht in Frage kommen.

tas problem bei wasserstoff ist halt weil es in verbindung mit sauerstoff extrem explosiv ist das weiß ich^^ .... aber nicht immer gleich den wasserstoff verdammen er selbst ist nicht brennbar aleine. und du kannst ihn selber herstellen, in dem du elektrolyse bei wasser durchführst (sollte aber mit ner brennstoffzelle passieren da du sonst ein gemisch aus sauerstoff und wasserstoff bekommst was auch knallgas genannt wird. also nicht wirklich das ware^^)

Zitat:

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Zitat von Fennias

Zitat:

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Zitat von cemizm

Ich habe ja jetzt erstma 5 von den Ballongas pullen bestellt, ich glaube zwar nicht das es reichen wird um 1,5m³ zu füllen aber mal abwarten und Tee trinken ;)

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na wenn die 6 - 8 Bar haben kommst du damit nicht weit. Du hättest ne 10 Literflasche mit 200 Bar nehmen sollen. Ist billiger.

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Würde es die als Einweg flaschen geben, hätte ich das sicher gemacht, aber 3 Tage um par Test durchzuführen und dann für jeden weiteren Tag 1,40€ ist nicht gerade was ich mir darunter vorstelle...

mit wasserstoff gehts nicht!! ich hab mir versuchsweise mal ein bischen wasserstoff hergestellt (ist ja kein problem, 2 alustreifen in salzwasser, stromdrauf, fertig :D ) und das ganze in ner PET flasche gesammelt.. bis die flasche voll war war kein wasserstoff mehr drin weil der einfach wieder entweicht... wasserstoffatome sind so klein, die kommen überall durch..
das problem haben auch die ingenieure beim bau der tanks für wasserstoffautos... nur durch dicken stahl und gekühlt unter hohem druck ist wasserstoff lagerbar....

Habs mal in reagenzgläsern gemacht, das ging...

So, hab nun die Aussenhülle fertiggestellt. Habs ohne Kleber gemacht und es hält ziemlicht gut zumind. Luft entweicht nicht.
Aber wer Weiss wie es mit Helium aussieht, mal einfach abwarten. Sollte ja eignetlich schon heute da sein.

Also mit Wasserstoff will ich nicht gerne experementieren ist mir einfach zu gefährlich....

Es hält auch ohne Kleben dicht. Nur nicht zu prall auffüllen!

Gruß und viel Erfolg

Phaidros

wollte nur ein paar links posten
die EPFL hat nen fliegenden zeppelin entwickelt und ich hab mal an einem wettbewerb teilgenommen und einen solchen gebastelt und programmiert

http://lis.epfl.ch/index.html?content=events.php
http://asl.epfl.ch/contests/current//resources.shtml (ganz unten)

diese zeppeline können die höhe halten und per linearkamera helle objekte erkennen und gegebenenfalls ausweichen oder auf sie zusteuern.

wir hatten mit 4 motoren (inkl propellern), 2 sharp distanzsensoren, akku, elektronik, 1 linearkamera, prozessor und kohlefasergerüst ca 140g last am ballon

Wirklich schade das Wasserstoff "etwas" gefährlich ist, denn Wasserstoff kann man einfach herstellen z.B. indem man Alu in Natronlauge auflöst. Auf diese Weise füllte ich meine Ballons in meiner Jugend.

Ferngesteuerte Zeppeline gibt es im Modellbaubereich schon eine ganze Weile... Also wenn du nach Materialien für die Ballon Hülle suchst, dann schau dich mal bei den Modellbauern um!

Die gesetzliche Lage für größere Flugkörper kann man sich wie folgt vorstellen:
Alles was fliegt darf nicht höher als ein paar hundert meter kommen und das auch nicht in der Nähe von Flughäfen.
Für die maximale Höhe kann man sich an Modellraketen orientieren, bei denen einstufige Modelle schon die 600 Meter schaffen.
Es gibt keine eigentliche Beschränkung der größe für Modelle, sondern eine Gewichtsbeschränkung. Das Gewicht darf 25kg nicht erreichen, ansonsten darf das Modell nciht ohne weiteres geflogen werden.
Das sind jetzt alles Angabe aus meiner Erinnerung, aber falls ihr über die Gesetzeslage etwas wissen wollt, dann schaut euch doch mal im Modellbauforum um.
Überhaupt finde ich, dass Hobby Roboteringenieure und Modellbauer viel enger zusammenarbeiten sollten... denn bis jetzt habe ich hier noch keine mobilitäts-Plattform für Roboter gesehen, die im Modellbaubereich nciht schon besser gelöst worden wären.
Z.B. der viel verwendete Kettenantrieb, nen sündhaft teures Kettenfahrzeug dafür auszuschlachten ist keine gute Lösung. Für Modellpanzer mit günstigen selbstbau Ketten gibts aber ganze Communities im Modellbaubereich.(ich schreibe jetzt darüber, weil ich in einem entsprechenden Thread gelesen habe, dass der Konstrukteur eines Ketten getriebenen Roboters doch tatsächlich meinte, dass es nicht möglich wäre Ketten selber zu bauen).

Zitat:

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Zitat von LONy-TOOn

mit wasserstoff gehts nicht!! ich hab mir versuchsweise mal ein bischen wasserstoff hergestellt (ist ja kein problem, 2 alustreifen in salzwasser, stromdrauf, fertig :D ) und das ganze in ner PET flasche gesammelt.. bis die flasche voll war war kein wasserstoff mehr drin weil der einfach wieder entweicht... wasserstoffatome sind so klein, die kommen überall durch..
das problem haben auch die ingenieure beim bau der tanks für wasserstoffautos... nur durch dicken stahl und gekühlt unter hohem druck ist wasserstoff lagerbar....

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Aha, und mit diesem Post ignorierst du die längste und glorreichste Ära von Luftschiffen, die allein durch Wasserstoff in der Luft gehalten wurden...
Zugegeben, die Ära fand mit der Explosion der Hindenburg und dem daraus resultierenden Tod der zivilien Fahrgäste ein jähes Ende.
Klar, Wasserstoff ist das kleinste Element, aber wenn man bedenkt, dass PET Flaschen sogar CO2 durchlässig sind, sind sie wohl kein geeignetes Testgefäß für Wasserstoff.
Zumal ich jetzt gerne wissen würde, wie du die PET Flasche in einen Gaschromatographen bekommen hast, um genau sagen zu können, dass in der Flasche kein Wasserstoff mehr drin war...(voraussetzung damit diese Aussage wahr ist, ist dass überhaupt Wasserstoff in die Flasche gekommen ist)

Den dicken Stahl nehmen die Automobilhersteller für Wasserstofftanks nicht, damit er in der Flasche bleibt, sondern damit die Flasche nicht bei einem Crash kaputt geht und hoch brennbarer Wasserstoff entweicht. Und eine Kühlung werden die für diese Wasserstofflaschen sicherlich auch nicht eingebaut haben, das wäre absolut unwirtschaftlich. Zumal ich im Handel noch keine Wasserstofflasche mit eingebauter Kühlung gesehen habe.
Und wenn du denkst, dass Gas in Flaschen gekühlt wird, nur weil es kalt wird, wenn es ausströmt, dann würde ich sagen fehlt dir ein bisschen physikalisches Grundwissen.

Das mit dem hohen druck ist theoretisch ein Widerspruch. Wenn ich ein Gas unter hohem Druck habe, drückt es sich doch noch viel eher durch kleinste micro Poren, unter druck wird Gas nur gelagert, damit man auch eine ordentliche Menge in so eine Flasche bekommt(oder um das Gas Flüssig zu halten, aber das ist eine andere Thematik. Manche Gase müssen dann tatsächlich gekühlt werden, falls man das vergasen verhindern will. Flüssiger Stickstoff z.B. kann nciht in einer Druckflasche gelagert werden, weil es komplett vergast, egal unter welchem Druck. Und das würde jeden Behälter sprengen, weshalb Behälter für flüssigen Stickstoff niemals geschlossen sind).