Ornithopter

[oberallgeier]

.. Ornithopter versuchen .. Erfahrungen?

.. bei den Ornithoptern .. zum Schwerpunkt so gut wie nie ne Angabe..

Erfahrungen - neee, ausser recht persönliche zum Fliegen mit Schwerpunktverschiebung *gg* (Weißt Du ja. Aber auch meine Erfahrungen mit den von mir konstruierten/gebauten/geflogenen Gleitschirmen helfen da eher nix :-// ).
Mal ein Rat: Warum die Vögel fliegen, Werner Nachtigall, ISBN 3-89136-035-5. Der Autor selber hatte das Buch anders nennen wollen: "Wie die Vögel fliegen". Ziemlich gute Beschreibungen, soweit ich es kenne keine Angabe zum Schwerpunkt. Könnt ich Dir schenken/leihen/zusenden.??

[Rabenauge]

Hm, ist nen nettes Angebot.
Ehe du es weg wirfst, würd ichs nehmen- aber wirklich nur, wenns dir im Weg liegt...

Das physikalische Prinzip hinter dem Vogelflug ist kein grosses Geheimnis, und für mich auch ne recht einfache Sache: im Prinzip (stark vereinfacht) haben wir da Segel, wie man sie z.B. von einer Jolle kennt. Durch das verdrehen beim Auf-bzw. Abschlag entsteht mal so rum, mal so rum ne Tragfläche, und durch die erzwungene Anströmungsrichtung (immer von vorne) braucht man nur noch den passenden Anstellwinkel, um auch beim Aufschlag (Flügel geht nach oben) Auftrieb zu erzeugen.
Oder, zumindest weniger Ab-als Auftrieb beim Abschlag.
Im Grunde ganz einfach....

Ganz so gut wird es mit nem Membran-Flügel natürlich nicht funktionieren, weil das Profil keineswegs optimal sein wird, aber dass es grundsätzlich geht, beweisen diverse Videos.
Ich hab aber auch schon Anregungen zu ner aktiv (gesteuerten) Verwindung gefunden, wo man dann tatsächlich auch profilierte Flügel einsetzen könnte. Vielleicht später mal- das wird dann nämlich doch aufwendiger.

Inzwischen ist die Haupteinheit übrigens fertig:



Man erkennt vone die beiden Servos, unten längs den Akku (der nur eingeschoben ist, damit kann ich den Vogel später trimmen, indem ich den weiter vor oder zurück schiebe- der ist das schwerste Bauteil), obendrüber den Stepup-Regler, der mir 6V aus dem Akku holt.
Mit weniger will ichs nicht angehen, da die Servos dann natürlich leistungsfähiger sind als mit 5V (und laut Händler bis zu 6.5V vertragen).
Ganz oben der Archer-RC-Empfänger.




Auf der anderen Seite sitzt der Arduino ProMini, der die Empfängersignale in Flügelbewegungen umsetzen soll.
Der kleine rote Stecker hinten ist ein Ladeanschluss für den Akku, dahinter sitzt noch ein Jumper, der als Hauptschalter dient.

Die blauen Teile hab ich mir kurzerhand gezeichnet und mitm 3D-Drucker so leicht wie nur möglich gedruckt (die sind ohne "Oberseite" gedruckt, also nur Unterseite und Infill), die haben noch Aufnahmen für einige Carbon-Stäbe, die dann den eigentlichen Rumpf bilden sollen.
Das wird dann alles verklebt und mit klebstoffgetränktem Zwirn stabilisiert.
Die Flügel werden direkt an den Servohörnern verbaut.
Was noch fehlt: ein Spannungsteiler. Da die Fernsteuerung Telemetrie hat, kann ich den auf nen Eingang am Empfänger legen, und so die Spannung des Akkus auf dem Display ausgeben, oder mir nen Alarm einrichten. Da muss ich mal schauen, was an brauchbaren Widerständen da ist, die Archer-Empfänger vertragen auf dem Analog-Eingang nämlich nur 3V.



Damit rechne ich mit nem Abfluggewicht von 110-120g, mal sehen, ob das klappen wird.
Im Notfall kann ich noch etwas weiter abspecken, indem ich z.B. die Druckteile noch stellenweise ausfräse.
Ich hoffe aber, das klappt so...viel Gewicht kommt ja nicht mehr: einige Carbon-Stäbchen und als Bespannung will ich es mit Rettungsdecke versuchen, das Zeug ist das dünnste, was ich da hab. Und erstaunlich reissfest auch..damit hab ich früher schon Raketengleiter bespannt.

Da die Carbon-Stäbe heute wohl nicht mehr kommen werden, setz ich mich jetzt mal an die Software.

[jmoors]

Ich frage mich, warum man die Flügel getrennt mit Servos ansteuern muss. Man braucht relativ starke Servos, damit genug Geschwindigkeit und Kraft aufgebaut wird. Wenn beide Flügel synchron laufen und mit dem Schwanz gesteuert wird, könnte man für die Flügel einen Motor mit aufgesetzter Exzenterscheibe nehmen. Ist einfache und wahrscheinlich auch günstiger.

[Rabenauge]

Für zwei Flügel brauchst du nen Motor mit doppelter Kraft...
Ein zentraler Antrieb hat auch Nachteile: die Flügel laufen zwangsläufig immer synchron, ohne allzu aufwendige Mechanik (die man erstmal bauen muss, so dass sie dauerlastfähig _und_ leicht ist).
Somit kannst du _nicht_ mit den Flügeln steuern.
Man braucht also zusätzlich mindestens ein Servo- womit wir von der Kostenbilanz eher schlechter dastehen als vorher, da auch der Antriebsmotor nen Regler braucht.

Dazu kommt, dass Servos ziemlich einfach anzusteuern sind mit nem Mikrocontroller- und man eben ganz einfach Mätzchen umsetzen kann wie eine virtuelle Schwerpunkt-Verlagerung (es wird eigentlich nur der Nullpunkt der Flügel nach links oder rechts verschoben) oder aber auch mal verschiedene Ausschläge probieren kann.
Und: es ist ganz einfach, Servos definiert zu parken, um mal in nen Gleitflug über zu gehen (beim landen beispielsweise ne ziemlich gute Idee, kann aber auch enorm Energie sparen, wenn man Aufwind hat), bei einem zentralen Antrieb müsste man dazu wieder nen Encoder haben, der wiederum nen Controller braucht.

Gerade diese Sachen will ich testen, so wie ich weiss, dass mein Setup fliegen kann.

Ganz ehrlich: der Kostenfaktor und auch die Handhabung sehen eher schlecht aus für nen zentralen Antrieb.
Nur mal so zusammengerechnet: die von mir verwendeten Servos kosten rund 15 Mäuse, das Stück. Dazu ein Arduino Pro Mini (den werfen dir die Chinesen für 2-3€ nach) und der StepUp-Regler (auch unter nem 5er)- RC-Empfänger braucht man in beiden Fällen, können wir also weglassen.

Einer der günstigsten Fahrtregler, die ich kenne (und für brauchbar halte) wäre der CTI Thor- Kostenpunkt 18€.
Da hast du noch keinen Motor dran hängen und auch kein Lenkservo.
Und dann hast du immernoch einige der oben genannten Möglichkeiten _nicht_.

Das Ganze relativiert sich natürlich ab einer gewissen Grösse dann wieder, nämlich dann, wenn es keine bezahlbaren Modellbau-Servos mehr gibt, die ausreichend stark sind.
Aber wir reden hier von nem Abfluggewicht deutlich unter 200g, bei einer Spannweite von höchstens (wenn die Servos das schaffen) nem Meter.

Grade für ein Experimentalmodell will man doch mehrere Möglichkeiten offen halten- ich kann _ohne_ Änderungen an der Hardware einfach mal die Flügel weiter, oder weniger weit ausschlagen lassen, kann verschiedene Schlagfrequenzen versuchen, kann probieren, ob es sich mit Gewichtsverlagerung oder grösseren/kleineren Ausschlägen besser lenkt- alles Mögliche.

Inzwischen hab ich übrigens den Code von RCGroups mal ausprobiert: der funktioniert schon.
Hat aber keine Möglichkeit, mit den Flügeln zu lenken (es wird einfach nur mehr oder weniger "Gas" gegeben (...die Schlagfrequenz verändert)), und der Code ist mir etwas unausgereift, weil z.B. ein Trimmen ohne umprogrammieren nicht möglich ist.

Ich hab daher schonmal angefangen, nen eigenen zu schreiben.
Vorerst steht nur das Grundgerüst (Empfängersignale non-blocking einlesen, Servos einbinden), aber es geht ja weiter.
Da werden sich heute noch Dinge tun.

Ach ja: ne Lade"Station" hab ich auch noch schnell gebacken: ein passendes Kabel an eine dieser Mini-LiPo/LiIo-Ladeplatinen geschmiedet.
Somit könnte man den Vogel später sogar im Feld an ner schnöden Powerbank laden.

[Crazy Harry]

Ich kann nichts sinnvollen dazu beitragen, aber trotzdem Hut ab. Ein schönes Projekt, das ich gespannt verfolgen werde.

Viel Erfolg
Harry

[Rabenauge]

Wird schon klappen....

Gestern abend hab ich noch ne Steuermöglichkeit programmiert, wie geplant, wird der Schwerpunkt so verschoben, dass sich ein Kurvenflug ergeben sollte.
Das ist stufenlos steuerbar. Die Kommandos kommen vom Fernsteuersender.
Auf diese Weise kann ich nämlich auch die Trimmung am Sender auch nutzen.
Die Servos sind hier in Gleitflug-Stellung (Kraftflug gibts noch keinen, das hab ich für heute geplant), beide Flügel leicht nach oben gestellt, um Längsstabilität zu erzeugen.
Diese V-Form wird auch beim Lenken beibehalten..

[jmoors]

Es kommt bei deiner Steuerung extrem auf das Flügelprofil an. Im schlechtesten Fall können sich die Kräfte gegenseitig aufheben, wenn Du die Flügel synchron verstellst. Für den Kurvenflug würde ich eher zur Flächenverwindung (Anstellwinkel an einem Flügel ändern) tendieren oder, wenn Du deinem Prinzip treu bleiben willst, eine Fläche absenken und eine Fläche gerade halten.


VG, Jürgen, der mit großem Interesse das Projekt verfolgt.