Geplante Modellbauprojekte




Wenn ich mein Luftkissenprojekt abgeschlossen habe, werde ich eine andere Nische des Modellbaus erschließen. Derzeit sind (natürlich neben Pistenraupen) folgende Sondermodelle in der engeren Auswahl:
 
 


Schneefahrzeug Arctis






Schneefahrzeug ArctisIch habe diese Abbildungen in einer Zeitschrift (Hobby 13/1961) gefunden. Der Autor, Alfred Palka, beschreibt ein futuristisches Schlittenmodell mit Kabelsteuerung, das durch zwei Duoperm-Getriebemotoren angetrieben wurde. Die Ober- und Unterschale wurden mit einem Kugelhammer aus Alublech getrieben. Der Vortrieb wurde durch gegenläufige Schnecken (wie im Fleischwolf) erzeugt.
 
 
 

Schneefahrzeug Arctis
Meine Überlegungen hierzu :
Der Rumpf (z.B. aus GFK) soll vor Feuchtigkeit und Beschädigung der RC-Komponenten schützen. Er könnte z.B. an einen Schiffsrumpf erinnern. Die beiden Antriebsschrauben werden über jeweils einen Getriebemotor (400er) angetrieben.
Probleme sehe ich derzeit bei der Getriebewahl und den Schnecken (z.B. Alu, Drehbank).

Ich habe zwischenzeitlich bei einem Pistenraupenpionier (Tucker) gelesen, daß er vor der Nutzung von Ketten auch (leider erfolglos) ein solches Schraubenkonzept erprobt hat.
 
 

Eisgleiter






EisgleiterEs gibt Eisgleiter (zumindest als Original), die mit drei Kufen und Segel übers Eis sausen, siehe auch Eissegeln.de , oder http://www.s-line.de/homepages/philsmodellbau/pages/modellbau.html !
 
 
 
 
 
 

EisgleiterMeine Überlegungen hierzu:
Vortrieb durch 400er Motor und Luftschraube (evtl. durch ein Rohr geschützt). Steuerung durch Seitenruder und/oder lenkbare vordere Kufe. Die hinteren Kufen werden an einem CFK-Rohr befestigt. Der Rumpf wird aus Balsa- oder Sperrholz gebaut. Auch eine GFK-Lösung oder tiefgezogene ABS-Teile sind denkbar. Wenn eine Bremse notwendig ist, könnte diese als Kralle ins Eis gedrückt werden (wie beim Rennbob).

Denkbarer Aufbau eines >Gleiters<, aber mit RädernFür einen ersten Versuch kann ich mir den abgebildeten Aufbau voretellen (die Teile wurden nur für das Foto zusammengelegt, also bisher noch ohne funktion!): Unter eine Holzplatte wird vorne eine lenkbare Möbelrolle geschraubt. Hinten befestigt man eine Achse mit den Hinterrädern (Flugzeugräder). Über der Hinterachse wird der Motor (400er) auf einem Pylon montiert. Dahinter kommt das Seitenruder (natürlich drehbar). Akku, Empfänger, Servo und Regler finden ihren Platz auf der vorderen Brettseite. Da man nicht auf das Zufrieren der Teiche warten muß, bis man das Modell ausprobieren kann (ich habe leider kein Eißstadion zur verfügung), halte ich die Verwendung von Rädern für sinnvoll.
Angetrieben durch den Wind (mit Segeln) gibt es sowas auch als Original.
 
 



Solarmodell mit Stirlingmotor







*****Ursprüngliche Überlegung
In einer alten AMT habe ich eine Abbildung eines Automodells mit Solarzellen auf dem Dach gesehen. Angeblich werden in der Schweiz Rennen mit solchen Fahrzeugen ausgetragen.
Meine Alternative: Antrieb direkt durch einen Stirlingmotor. Leider habe ich von solchen Wärmekraftmaschinen keine Ahnung. Dennoch müßte man in einer großen schwarzen Dose (die die gesamte Oberfläche des Modells bedeckt) Luft erhitzen können und die Temperaturdifferenz zur umgebenden Luft (Einlässe unter dem Fahrzeug, aber nachteilig bei aufgeheiztem Asphalt) mittels Kolben und Zylinder in eine Drehbewegung umwandeln, die das Fahrzeug antreibt. Die Drosselung könnte dann über ein Ventil erfolgen.
Natürlich kann der Versuchsträger auch ein Schiff sein. Die Temperaturdifferenz zwischen schwarzem Deck und dem vom Wasser umströmten Rumpf wird deutlich größer sein. Außerdem kommt man auch mit geringen Antriebsleistungen aus.
Bei der Umsetzung als Flugzeug (wenn das überhaupt möglich ist) würde ich eine schwarze Tragfläche vorschlagen. Eine mögliche Konstruktion währe vielleicht eine Rippenfläche (zum Druckausgleich natürlich mit durchbrochenen Rippen), die oben mit einer durchsichtigen (für das gesamte Sonnenspektrum), innen verspiegelten, und unten mit einer schwarzen (absorbierenden) Folie bespannt ist. Da die Tragfläche ohnehin benötigt wird, stellt die >Energieversorgung< kein Zusatzgewicht dar, wie sonst beim Akku üblich. Auch ein >Heißluftmotor< müßte in der Gewichtsbilanz deutlich günstiger abschneiden als ein E-Motor (ich vermute, das bei Verwendung einer Kolbenmaschiene kein Getriebe benötigt wird).
Da z.B. bei einem Motorsegler der Motor nur interwallartig benutzt wird (zum Aufsteigen), wäre es vorteilhaft, das die zeitweise nicht benötigte Warmluft in der Tragfläche zu belassen. Das wird zu einem Druckanstieg führen (also Überdruckventil einbauen) und das Profil verändern (außer wenn man eine druckfeste Beplankung, klar/schwarz, benutzt). Das muß bei der Profilauswahl berücksichtigt werden.
Aber dazu muß ich mir noch entsprechende Informationen besorgen.
Die RC-Stromversorgung könnte man konventionell (mit Akku) oder über eine Solarzelle ( mit Pufferakku oder Kondensator, kann aber bei Auto- oder Bootsmodell möglicherweise auch entfallen, da ohne Vortrieb auch keine Lenkung notwendig ist) lösen.
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Eine erste Suche im Internet (z.B.: The Swiss Stirling Society, American Stirling Company ) hat folgendes ergeben:

- Der Wirkungsgrad kann deutlich höher sein als bei anderen Wärmekraftmaschinen. Dies gilt aber wohl vorallem bei großen Temperaturunterschieden.
- Wenn man Stirlingmotoren mit anderen Motoren vergleicht, so heißt die Konkurenz: Dampfmaschine.
- Es gibt solarbetriebene Stirlings, aber man ist froh, wenn sie überhaupt funktionieren. Die Leistungsabgabe scheint nicht auszureichen, um damit ein Modell sinnvoll zu betreiben.
- Möglicherweise sind sie nicht so einfach in der Drehzahl zu beeinflussen.
- Sie sind meist nicht selbstanlaufend.
- Stirlingmotoren funktionieren ganz anders!!

  Ich dachte, man müsste dem Motor warme und kalte Luft zuführen. Statt dessen muß man den Motor selbst auf einer Seite aufheizen und auf der anderen abkühlen. Im Motor wird die eingeschlossene Luft (oder Helium oder Wasserstoff) immerwieder erhitzt und gekühlt, sie befindet sich also in einem geschlossenen Kreislauf. Ein >Verdrängungskörper< verschiebt die Luft abwechselnd zur warmen oder zur kalten Seite. Durch das Ausdehnen und Zusammenziehen der Luft wird ein Kolben bewegt. Durch die Kurbelwelle wird eine Drehbewegung erreicht. Durch diese wird wiederum der Verdränger bewegt (mit 90° Phasenunterschied). Das ganze läuft typischerweise bei niedrigen Drehzahlen ab (100 bis 1000 U/min scheinen mir üblich zu sein). Da sowohl die Ausdehnung als auch das Zusammenziehen der Luft genutzt werden hat man bei jeder Umdrehung zwei Arbeitstakte. Man kann auch einen Anteil der Wärme der Luft vor dem Abkühlen in einem >Regenerator< zwischenspeichern. Das erhöht den Wirkungsgrad. Ich glaube das der Regenerator einen Heißluftmotor erst zu einem Stirlingmotor macht.

Dieses Funktionsprinzip scheint z.B. für ein Schiffsmodell kein unlösbares Problem darzustellen - man muß halt den ganzen Rumpf als Motor bauen. Obendrauf kommt eine schwarze Platte. Innen muß sich ein großer Verdränger (extrem leicht) auf- und abbewegen. Mit einem Brenner ausgestattet ergeben sich die gleichen Einsatzbereiche wie mit einer Dampfmaschine (Drehzahl und Leistung sollten in der gleichen Größenordnung liegen).

Beim Automodell kann ich's mir auch noch vorstellen (große Dose mit Rädern drunter), aber bei Flugzeugen habe ich so meine Bedenken. In den Tragflächen müßten sich über der gesamten Fläche riesige Verdränger auf- und abbewegen.

Es gibt auch eine Stirlingvariante, die mit zwei Zylindern betrieben wird: Einem heißen und einem kalten. Dabei wird die Luft abwechselnd in beide Zylinder verschoben. Die Kolben sitzen auf einer gemeinsamen Kurbelwelle (90°). Der Luftkanal zwischen den Zylindern sollte ein möglichst kleines Volumen und einen möglichst großen Querschnitt haben; die beiden Zylinder sollten also nicht zu weit auseinander sein. Im Luftkanal befindet sich der Regenerator.

Die dritte Variante ist ein >Freikolbenmotor<, bei dem die Druckänderung im Motor zum Verschieben des Verdrängers genutzt wird (also ohne Ankopplung an den Arbeitskolben / Kurbelwelle). Das ist aber wohl noch schwieriger abzustimmen.
 

Nun habe ich einiges über die Funktionsweise und die Geschichte von Stirlingmotoren gelernt. Möglicherweise bleibt das aber auch der einzige Erfolg dieses Projektes.
Eine denkbare Anwendung im Modellbau ist der Ersatz von Dampfmaschinen im Schiffsmodell. Hier erwarte ich einen besseren Wirkungsgrad, da die Temperaturdifferenz wesentlich größer als bei Solaranwendungen ist (Brenner - Wasser). Das Gewicht wird geringer sein (kein Kessel). Das Modell kann z.B. mit einem verstellbaren Propeller ausgestattet werden. Gute Anregungen findet man auch bei http://www.solnet.ch/stirling/cuisentw.html.
Wenn der Einsatz eines Brenners nicht stört, dann ist auch der Einsatz im Automodell denkbar. Gegenüber einem Verbrennungsmotor wird die Leistung zwar sehr gering ausfallen, der zu erwartende Geräuschpegel aber auch. Es wird also eher zu einem schlecht kontrollierbaren dahinntuckern führen. Es gibt kleine, ungesteuerte Fahrzeuge, die wie Dampfwalzen aussehen.
Für den Flugbereich halte ich die zu erwartende Leistungsabgabe beim rein solaren Betrieb (geringe Temperaturdifferenz) für zu gering. Ein Erwärmen des Motors im Flug durch einen Brenner ist sicher zu gefährlich.

Da ich mich in den letzten Tagen etwas mehr mit der Funktionsweise bescheftigt habe, habe ich meine Überlegungen zu Heißluftmotoren mit Kreiskolben auf einer eigenen Seite festgehalten. Wer mir dazu einen Tip geben könnte (z.B. funktioniert nicht, gibt's schon, ohne Regenerator zu schlechter Wirkungsgrad, siehe www...), der schreibe mir doch bitte eine E-Mail!

PS: Ich werde diesen Bereich vorerst nicht weiterverfolgen - die Aussicht auf Erfolg erscheint mir derzeit als zu gering.
An dieser Stelle noch einmal vielen Dank an alle, die mir mit Informationen weitergeholfen haben!
 
 

Autoscooter







Vorderrad von obenIch habe mir einige Gedanken zu einem lenkbaren, angetriebenen Vorderrad gemacht. Dazu soll ein Kugellager benutzt werden, dessen Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Antriebsrades. Der Außenring des Lagers wird horizontal auf dem Chassis befestigt. Die Radachse wird laut Zeichnung am Innenring montiert. Hier wird auch eine Aufnahme für das Servogestänge eingebaut. Auf der Achse sitzt das Antriebsrad, an das eine Riemenscheibe befestigt wurde.
 
 
 
 

Vorderrad mit MotorDer Motor wird über dem Rad eingebaut. Er wird z.B. mit Hilfe von zwei Motorschellen und einem Montageblech auf dem Lagerinnenring befestigt. Er wird also mitgelenkt. Der Abtrieb erfolgt durch einen Zahnriemen (vielleicht reicht auch ein Gummiband).
 
 
 

Versuchsträger VorderachseDieser Versuchsaufbau soll zeigen, wie ich mir das vorstelle: Der Motor (280er) wird über dem Rad montiert und treibt dieses über ein geeignetes Getriebe an. Die komplette Antriebseinheit wird im inneren eines großen Kugellagers (hier durch eine Klebebandrolle angedeutet) an dessen Innenring befestigt und mit Hilfe eines kleinen Ruderhornes angelenkt.
Das hier gezeigte Beispiel ist nicht funktionsfähig (Motor defekt, falsche Untersetzung, Antriebszahnrad zu groß - dadurch zu geringe Bodenfreiheit, Achsen zu labil und nicht ausreichent arretiert, Rad- und Motoraufhängung nicht ausreichend Torsionssteif,...).

Das Modell soll auf Teppich fahren können. Daher sollte es eine ausreichende Bodenfreiheit besitzen, ohne "Gestelzt" zu wirken. Der Motor sollte "lang" untersetzt werden (ca. 20:1), um die notwendige Kraft zu liefern. Ein Motor der Größe 280 bis 400 sollte ausreichen. Die Fahrgeschwindigkeit sollte recht gering sein. Um dem Vorbild im Fahrverhalten nahezukommen, muß besonders auf einen kleinen Wendekreis geachtet werden. Dazu könnte man auf das Kugellager einen Zahnkranz montieren, in den ein Zahnrad greift, das auf dem Lenkservo sitzt. Dabei ist es sinnvoll, das Poti aus dem Servo auszubauen und separat (mit einem großen Zahnrad) am Zahnkranz anzukoppeln.

Die Hinterräder (z.B. Flugzeugräder, 5 cm Durchmesser) werden einfach auf einer Achse frei drehbar gelagert. Die Achse und die RC - Einbauten werden auf dem Chassis befestigt. Umlaufend wird ein Rammschutz aus Schaumstoff montiert. Die Karosserie wird z.B. aus GFK oder ABS hergestellt.
 
 




Verstellbares Radialgebläse
 
 

Rarial/Varial - GrundplatteRarial/Varial - FlügelRarial/Varial - Abdeckring mit SenklöchernRarial/Varial - Einstelllehre

















Für mein erstes Luftkissenboot (XXS) hatte ich verschiedene Radialgebläse gebaut. Da diese verklebt wurden, konnte die Steigung (der Winkel der Flügelblätter) nicht verstellt werden, um eine Anpassung an den Motor zu erreichen. Da dies aber sehr wünschenswert ist, und ich in der >Elektro Modell< 1/2000 den Bericht über die Verstellluftschraube >varioProp< von Ramoser gelesen habe, plane ich dessen Funktionsweise für mein Radialgebläse zu nutzen.

400er Motor mit meinem verstellbaren Radialgebläse
Der Aufbau ist generell der gleiche wie bei meinen bisherigen Gebläsen - nur das die Flügel hierbei geschraubt werden. Die Schrauben müssen im oberen Ring versenkt werden, damit sie nicht an der Abdeckung schleifen. Außerdem muß ich eine Einstellehre (mit Winkelmesser, z.B. aus einem Geodreieck) bauen. Der Bau der Flügel könnte als Strang erfolgen; auf ein Messingrohr werden tropfenförmig (oder in einer anderen Profilform) Messingbleche gelötet, oder eine profilierte Balsaleiste wird mit dünnem Sperrholz beplankt. Die einzelnen Flügel werden in der benötigten Länge vom Strang abgesägt. Dadurch kann man mit wenig Arbeitsaufwand verschieden hohe (natürlich Sätze von je 4,6,8... gleichhohen) Flügel mit gleichem Profil bauen.

Zum Einstellen lockert man eine Schraube, stellt mit der Lehre den gewünschten Flügelwinkel ein und schraubt den Flügel wieder fest. Das wiederholt man mit den restlichen Flügeln. Ich plane vier Flügel zu verwenden, da diese sich einfach positionieren lassen und von der Stabilität her die Untergrenze darstellen.

Heute, am 21.01.2000, habe ich den ersten Versuchsträger fertiggestellt. Die Scheibe ( 70mm Durchmesser) und den Ring habe ich aus 1mm dickem Alublech ausgesägt. Die Flügel bestehen aus profiliertem Balsaholz ( 30mm lang), das mit 0,4mm Birkensperrholz beplankt ist. Daraus habe ich die vier Flügel ( 13mm hoch) abgesägt. Das Ganze habe ich mit M3 Senkkopfschrauben zusammengefügt. Dabei stellte sich heraus, das der obere Ring zu dünn ist; er kann sich verbiegen und die Schrauben lassen sich nicht ausreichend versenken. Da für den Betrieb eine ebene Oberfläche zwingend notwendig ist, habe ich die Schraubenköpfe auf das entsprechende Maß abgeschliffen. Ich habe auch noch keine Einstellehre angefertigt. Die erste Einstellung konnte ich aber dadurch gleichmäßig vornehmen, das ich die Flügelhinterkanten mit der Scheibe und dem Ring außen bündig abschließen ließ. Dies ist die Einstellung mit maximaler Steigung.
Obwohl ich dieses Gebläse noch nicht eingebaut habe (dazu ist eine starke Modifikation an XXS - oder eine Neukonstruktion erforderlich), bin ich zuversichtlich, das mit dieser Vorrichtung eine gute Anpassung an den Motor (400er) erreicht wird. Änderungen sind bei dem Abdeckring (zu dünn) und den Flügeln (anderes Profil, kürzer) geplant.

Desweiteren habe ich mich einwenig mit der Vergleichbarkeit von Radialgebläsen und Propellern auseinandergesetzt:
Ein Modellbaupropeller wird mit der Anzahl der Blätter, dem Durchmesser und der Steigung angegeben. Die Blatttiefe und das Profil werden meistens nicht berücksichtigt.
Radialgebläse könnte man beschreiben durch die Anzahl der Blätter, dem Durchmesser (sinnvollerweise nicht dem Außendurchmesser, sondern dem Abstand von Flügelmitte zu Flügelmitte), dem Einstellwinkel der Flügel, der Blatthöhe, der Blatttiefe und dem Blattprofil.
Um beide Gebläse vergleichen zu können, gebe ich mich mit der Flügelzahl, dem Durchmesser und der Steigung zufrieden.
Meine Überlegungen ergaben, das man einen >scheinbaren< Durchmesser nach folgender Formel errechnen kann:
dsRad = Wurzel aus ( 4 x DurchmesserRad x HöheRad )
und die >scheinbare< Steigung nach:
STRad = DurchmesserRad x Pi x TAN Blattwinkel

Selbstgebaute Radialgebläse
Demnach sollten meine Radialgebläse folgenden Luftschraubenangaben entsprächen:

Rad. Variabel:   4 Blatt; d = 5,2cm; ST = 1,5cm
Rad. 1:   8 Blatt; d = 9,1cm; ST = 34cm
Rad. 2:   8 Blatt; d = 6,4cm; ST = 8,6cm
Rad. 3:   4 Blatt; d = 5,8cm; ST = 16cm
 
 
 
 
 

Daran kann man sehen, wie willkürlich ich meine Gebläse gebaut habe!
Bei der einstellbaren Variante sollte ich mit höheren Flügeln den >Durchmesser< vergrößern. Bei kürzeren Flügeln ließen sich auch größere Winkel - und damit eine größere >Steigung< einstellen.
Es ist aber auch durchaus möglich, das meine Formeln nicht richtig sind. Wer es besser weiß, der melde sich doch bitte.

Ich habe aber in meinem Luftkissenboot XS2 wieder einen Propeller eingesetzt. Das Radialgebläse wird für mich wohl erst wieder interessant, wenn ich ein LKF mit separatem Hubmotor bauen will.

Weitere mögliche Ziele für RC sind:

Seifenkiste
Jürgen Overrödder hat sicher passende Vorschläge zu diesem Thema.

Ente mit Fußantrieb
Lockente.

Automodell zum Aufziehen (Uhrfeder)

Slowflyer mit Gummimotor

Pistenraupe (1:8)
Ich bastel derzeit ziemlich halbherzig und unbeständig an einer Raupe in 1:10.

Motorschlitten
Ich habe mal eine Internetseite eines Schwedens (?)  gesehen, der so etwas mit 3,5ccm Motor gebaut hat. Leider habe ich den Link nicht mehr.

Langläufer / Ski- / Schlittenfahrer

Inlinescater (Rollschuh / Discoroller...)

Frosch / Hase
(Schrotfest)

Fledermaus
Kohlefaserrohrskellet mit leichtem Drachenstoff. Mit Flügelschlag, evtl. Excenter mit Zugleinen.

Mechanisches Kleinkind auf Dreirad
Auf Roller währe sicher recht anspruchsvoll.

Sechsrädriges Geländefahrzeug
Die schweizer Firma Meili hat in den 50er oder 60er Jahren so etwas unter dem Namen Flextruck produziert. Übrigens hat auch Kässbohrer dieses Fahrzeug in Lizenz gebaut. Dort hieß es Flexmobil. Die gleichnamigen Kettenfarzeuge kamen erst wesentlich später (wohl erst Ende der 70er).

Dieses soll nur als Anregung / Diskusionsgrundlage dienen. Ob ich davon überhaupt etwas verwirkliche, ist eher unwarscheinlich (außer der Pistenraupe und der Seifenkiste).
 

Derzeit bin ich mit dem Einstieg in den Modellflug beschäftigt. Ich kann daher jedem Interessierten nur raten: Schließt euch einem Flugmodellbau-Verein an! Die haben in der Regel die Möglichkeit euch mit Schüler-Lehrer-System den Einstieg deutlich zu erleichtern. Die haben einen geeigneten Flugplatz. Die kümmern sich um die Versicherung. Und die nehmen sich Zeit für euch.
 
 
 

Wer Erfahrungen oder sonstige Informationen zu einem der oben beschriebenen Themen (oder auch andere interessante Modelle) hat, der schreibe mir doch bitte eine Mail an  Juergen@Pellengahr.de