Triebstockantrieb
des Ornithoptermodells EV7
1. Antriebseinheit
Die 1986 für den flachen Steigflug berechnete erforderliche Eingangsleistung für den Antriebsmotor betrug im Mittel 133 Watt und maximal 211 Watt während einer Schlagperiode.
Führung der Rolle um den Triebstock
Im Bild ist am Getriebekasten gegenüber dem
Motor die Rudermaschine für die Blockierung gut zu erkennen.
Baugruppen des Triebstockantriebs
2. Triebstock-Animation
Es wurde ein Triebstock mit einer Teilung von 6 mm eingesetzt. Entsprechende Kettenantriebe werden im Modell-Car-Bereich verwendet. Dieser Triebstock bewegt sich auf und ab und treibt die inneren Hebelarme der Schlagflügel an.
Das umlaufende Ritzel muss entlang der gepunkteten schwarzen Linie zwangsweise um den Triebstock herum geführt werden.
Zuerst wird der Kraftflug eingeschaltet. Für die Zurückschaltung auf Gleitflug genügt eine kurze Betätigung der Gleitflug-Taste zu einem beliebigen Zeitpunkt. Ab dem nächsten Durchgang des Triebstocks durch den unteren Totpunkt wird dann der Antriebsmotor auf halbe Geschwindigkeit herunter gefahren und in der Gleitflugstellung ausgeschaltet.
Hinweis:
- Für die Bedienung des dargestellten Triebstockantriebs wäre der Adobe Flash Player erforderlich. Der soll aber nicht mehr verwendet werden. Beim Anklicken des Bildes wird daher nur noch eine Animation gezeigt.
(Animation 2.5 MB)
3. Antriebsmechanik
Die Gasdruckfeder zur Speicherung der aerodynamischen Aufschlagenergie und zum Ausgleich der Auftriebskräfte, ist gut zu erkennen (Druckkessel wie Antriebsmechanik vom EV4). Ebenso der kleinere Federtopf der Endlagenfeder.
Zum Energiefluss der Federn siehe Handbuch Abschnitt 1.5, 1.6 und 2.5, sowie 5.2 und 5.3.
Die Anlenkung der Flügel erfolgte mittels Lenker über die beiden 55 mm langen, inneren Hebelarme der Flügelanschlusswalzen.
3.1 Zeichnungen der Antriebsmechanik
Längsschnitt durch den Rumpf
mit Blick auf die Schlagflügel-Antriebsmechanik.
Die Zeichnung zeigt insbesondere die Schaukel (Sch) in der Seitenansicht
mit ihren Einbauten. Außerdem ist die Lage des Getriebes (AW, Z1,
Z2) mit seinem Kettenritzel (TR) bezogen auf den Triebstock dargestellt.
Draufsicht auf die Schaukel
Die Schaukel ist ein Sperrholzrahmen mit eingebauten Antriebskomponenten.
Der Rahmen hängt an den Lenkern wie eine Schaukel.
Rumpfquerschnitt bei den Anlenkungen
der Flügelanschlussrollen. Die Lenker (L) verbinden die Schaukel (Sch) mit dem inneren Hebelarm
(F) der Flügelanschlussrolle (W) bzw. des Flügels.
Zur Verstärkung des Rumpfes sind auf beiden Seiten je zwei Kohlefaserrohre
(R) eingeklebt. Sie laufen vorne und hinten an der Rumpfwand dünn
aus.
Rumpfquerschnitt durch die Kompensationsfeder
Im Gleitflug bewirkt der Auftrieb ein nach oben gerichtetes Drehmoment
des Flügels. Die Kompensationsfeder
kompensiert bzw.
gleicht dieses Drehmoment am inneren Flügelhebelarm aus. Der Auftrieb
ist aber während des Aufschlags kleiner und beim Abschlag größer
als im Gleitflug (siehe Rechenprogramme, z. B. Orni 1
).
Im Schlagflug mit Kompensationsfeder muss daher der Motor
den Drehmomentunterschied zwischen Gleit- und Schlagflug aufbringen. Dieser
Unterschied ist aber relativ klein. Auf diese Weise ist der Motor während
der ganzen Schlagperiode gering und relativ gleichmäßig belastet.
Außerdem unterstützt die Kompensationsfeder die Einstellung und Einhaltung der Gleitflugstellung während des Fluges. Auch die Variation der Taktzeiten von Auf- und Abschlag ist je nach Einstellung der Feder möglich. Darüber hinaus kann man in ihr die Aufschlagenergie des Flügels zwischenspeichern.
Die Feder ist hier als aufpumpbare bzw. einstellbare Gasfeder ausgeführt. Sie arbeitet mit einem mittleren Betriebsdruck von etwa 3,2 bar [320 kPa] und hat dabei eine Federkraft von 460 N. Der maximal zulässige Druck beträgt 5 bar.
Als Abdichtung zwischen Kolben (K) und Zylinder wird eine Rollmembrane (RM) verwendet. Sie ist reibungsarm und in der Zeichnung gut zu erkennen.
Den Druckbehälter (D) habe ich aus glasfaserverstärktem Epoxydharz über einer Form aus Kerzenwachs hergestellt (siehe hierzu Zeichnungen des Druckkessels, PDF 160 KB).
Rumpfquerschnitt bei der Endlagenfeder
Diese Stahlfeder wirkt über den inneren Flügelhebelarm insbesondere
auf die Masse des Flügels. Die maximale Federkraft beträgt etwa
1000 N. Im Bereich der oberen und unteren Schlagendlage bremst sie die
ankommende Flügelmasse zunächst ab, und beschleunigt sie dann
wieder in die entgegengesetzte Richtung.
Die dargestellte Konstruktion ermöglicht es, nur eine Druckfeder für beide Schlagendlagen der Flügel zu verwenden. Unter bestimmten Voraussetzungen kann man aber in der unteren Schlagendlage auf eine Federung verzichten (siehe Antrieb-Funktionsbeschreibung vom Ornithoptermodell EV8).
Ohne die Endlagenfeder
müsste der Motor bei jedem Flügelschlag
zweimal das Drehmoment zur Beschleunigung der Flügelmasse aufbringen.
Das ist aber mit entsprechenden Energieverlusten verbunden. Es ist besser,
der Flügelmasse mithilfe einer Feder die Schwingung zu ermöglichen.
Rumpfquerschnitt am Triebstock
Man sieht insbesondere eine Rolle (RO) in ihrer Führungsbahn. Diese
Rolle führt das Triebstockritzel (Kettenritzel) rund um den Triebstock
(TS).
3.2 Detailzeichnungen vom Triebstock
Triebstockfassung und Stahlbolzen
Jochblech und der Triebstockrahmen
mit der Führungsbahn der Rolle
Triebstock montiert
Er besteht aus der Triebstockfassung und 6 Stahlbolzen, die mit Rollen
bestückt sind (von einer Rollenkette mit einer Teilung von 6 mm).
Kettenritzel und Fürhungsrolle
Längsschnitt durch das Getriebe
mit dem Triebstock des Modells EV7