{"id":1118,"date":"2013-12-09T23:34:13","date_gmt":"2013-12-09T21:34:13","guid":{"rendered":"http:\/\/windreiter.de\/wordpress\/?page_id=1118"},"modified":"2013-12-09T23:34:13","modified_gmt":"2013-12-09T21:34:13","slug":"argo","status":"publish","type":"page","link":"http:\/\/blog.windreiter.de\/?page_id=1118","title":{"rendered":"Argo"},"content":{"rendered":"<p align=\"center\"><b>Die Argo<\/b><\/p>\n<p align=\"center\">Bau und Jungfernflug eines Starrluftschiffmodells<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\" align=\"center\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07886-Medium.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-large wp-image-1060 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07886-Medium-1024x681.jpg\" width=\"550\" height=\"365\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07886-Medium-1024x681.jpg 1024w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07886-Medium-300x199.jpg 300w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07886-Medium.jpg 1154w\" sizes=\"(max-width: 550px) 100vw, 550px\" \/><\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Der Artikel als PDF: \u00a0<a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/Die_Argo.pdf\">Die_Argo<\/a><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/Die_Argo.pdf\"><br \/>\n<\/a><\/p>\n<p><strong>Warum ein Luftschiff bauen?<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Argo ist kein gew\u00f6hnliches Luftschiff, sie ist als Starrluftschiff geplant. Das bedeutet, so wie die alten Zeppeline hat sie ein starres aerodynamisches bespanntes Au\u00dfenger\u00fcst in dessen Inneren sich mehrere Gass\u00e4cke befinden. Das hat einige Vorteile gegen\u00fcber normalen Ballons, aber gleichzeitig auch eine Reihe von Nachteilen die den Bau eines solchen Modells zu einem gro\u00dfartigen Problem machen. In dieser kleinen Projektdokumentation zeigen wir wie einige dieser Probleme gut, andere in Ans\u00e4tzen gel\u00f6st wurden.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Argo ist gleichzeitig ein experimentelles Luftschiff, bei dem eine H\u00fcllenform getestet wird, die die Ruder, \u00e4hnlich wie bei einem Kanu direkt in die Form integriert. Das erh\u00f6ht die Aerodynamik sowie das Volumen des Schiffs. Gleichzeitig soll die Argo zwei kleine diagonal drehbare Brushless Motoren nutzen um neben dem Vorw\u00e4rtsflug auch extrem enge Kurven oder r\u00fcckw\u00e4rts Einparken zu beherrschen.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Um die ganze Geschichte noch spannender zu machen soll die Argo ihren Jungfernflug auf der Luftschiffregatta der Airship Association in Sussex, UK antreten. Das hei\u00dft das fertige, h\u00f6chst filigrane Luftschiff muss irgendwie unbeschadet von Deutschland, \u00fcber die Beneluxl\u00e4nder und den Kanal bis ins Vereinigte K\u00f6nigreich kommen. Aber erst mal muss die Argo geplant werden.<\/p>\n<p><strong>Plan:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Argo wurde von ihrem Vorg\u00e4nger \u201eHugin\u201c abgeleitet, der noch \u00fcber 4 starre Ruderfl\u00e4chen am Heck verf\u00fcgte, die aus der H\u00fcllenform herausgezogen sind. Die Argo selbst wurde auf 3 gr\u00f6\u00dfere Ruderfl\u00e4chen umgestaltet, von denen jede in eine bewegliche Fl\u00e4che m\u00fcndet, die von einem Servo angesteuert wird. Durch 3 Ruder spart das Schiff etwas Gewicht gegen\u00fcber der 4 Ruder Variante und verliert im Prinzip keine Freiheitsgrade. Etwas schwieriger ist die Ansteuerung dieses Lambda-Ruders, aber da ein Microcontroller zum Einsatz kommen wird, ist das kein gr\u00f6\u00dferes Problem.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/3DModell.png\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1046 aligncenter\" alt=\"3DModell\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/3DModell.png\" width=\"558\" height=\"276\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/3DModell.png 698w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/3DModell-300x148.png 300w\" sizes=\"(max-width: 558px) 100vw, 558px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Im Bild schon sichtbar ist die Zerlegung der H\u00fclle in einzelne Querschnitte die sp\u00e4ter als Grundlage f\u00fcr das Ger\u00fcst dienen. Das Ger\u00fcst wird aus 1 mm starkem Balsaholz in 3 mm breiten Bahnen entstehen, mit Ponal verklebt und anschlie\u00dfend mit hauch-d\u00fcnnem Papier bespannt. Die Gass\u00e4cke entstehen aus Rettungsdecke und werden formlos in die H\u00fclle gestopft und mit Helium gef\u00fcllt. Die Elektronik kommt von Slowflyern und wird \u00fcber einen Panstamp Micro-controller vom PC aus per Joystick gesteuert. Der Transport nach England schlie\u00dflich soll in einer ma\u00dfgeschneiderten Kiste passieren. Kommen wir also zur Realisierung.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Argo wurde wie folgt berechnet. Bei einer L\u00e4nge von 2,4 m und einem gr\u00f6\u00dften Durchmesser von ca. 0,6 m hat sie ein theoretisches Innenvolumen von 470 Litern. Dies entspricht, bei minderwertigem Ballongas, einem praktischen Auftrieb von 470 g. Auf diese 470 g verteilen sich die Gewicht der verschiedenen Baugruppen gesch\u00e4tzt folgenderma\u00dfen:<\/p>\n<p>Ger\u00fcst \u2013 100 g<br \/>\nBespannung \u2013 64 g<br \/>\nGass\u00e4cke \u2013 80 g<br \/>\nElektronik \u2013 80 g<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Das entspricht 324 g Gesamtgewicht. Da dies eine optimistische Rechnung ist, und es in der Praxis grunds\u00e4tzlich schlechter wird, gingen wir beim Bau von \u00fcber 150 g Redundanz in Gewicht aus, damit auch beim Auftreten von Problemen das Endkonstrukt in der Lage ist zu schweben. Das wird sich auszahlen, wie wir sp\u00e4ter sehen werden.<\/p>\n<p><strong>Bauabschnitte:<\/strong><\/p>\n<p><strong>Das Ger\u00fcst<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Das filigrane Ger\u00fcst wird in zwei Abschnitten gebaut, eine Ober- und eine Unterseite, die anschlie\u00dfend in der Mitte verklebt werden. Als Schablone dienen 13 MDF Platten die dem 3D Modell entsprechend zugeschnitten wurden. Um die Querschnitte vom Computer auf die MDF Platten zu \u00fcbertragen, wurde das referenzierte Bild mit einem Beamer auf die Holzplatten geworfen und abgezeichnet.<\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06287-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1047 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06287-Small.jpg\" width=\"191\" height=\"288\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06287-Small.jpg 319w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06287-Small-199x300.jpg 199w\" sizes=\"(max-width: 191px) 100vw, 191px\" \/><\/a>Nun wird das Baumaterial produziert, aus nicht ganz 3 Platten 1 mm starkem Balsaholz 10 x 100 cm wurde ein riesiger Haufen filigraner Balsabalken geschnitten, die die Tr\u00e4ger f\u00fcr das Gerippe bilden. Einer dieser Balsaholzbalken wiegt etwa 0.8g und ist alleine recht zerbrechlich und flexibel.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06294-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1048 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06294-Small.jpg\" width=\"505\" height=\"336\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06294-Small.jpg 721w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06294-Small-300x199.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 505px) 100vw, 505px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Der Verbund der Balken in einer gro\u00dfen Struktur mit Quer und L\u00e4ngstr\u00e4gern ist jedoch erstaunlich stabil und kann einiges an Belastungen wegstecken. Gleichzeitig ist das Material flexibel und kann auf spezielle Weise in Form gebracht werden, was f\u00fcr den Bau der Argo mit ihrer komplizierten H\u00fcllenform perfekt ist. Als ersten Schritt werden die L\u00e4ngsspanten auf der Vorlage fixiert. Im zweiten Schritt werden Querrippen der Form nach gebogen und aufgeklebt. Damit die Rippen die korrekte Form auch halten werden sie in Wasser eingelegt und anschlie\u00dfend an den Knickpunkten \u00fcber einem L\u00f6tkolben gebogen. Diese Technik kommt etwas abgewandelt im Schiffsbau vor und so kann Holz dauerhaft in Form gebracht werden. Die getrockneten und in Form gebrachten Querrippen werden nun ganz einfach mit Ponal, jeweils an den Kreuzungspunkten auf den L\u00e4ngsspanten aufgeklebt. Zur Fixierung verwenden wir Klammern aus dem Gartenbedarf, mit denen man eigentlich Kletterpflanzen dazu bringt an ihren Stangen zu bleiben. Diese Klammern sind leicht und haben einen guten Anpressdruck, au\u00dferdem hatten wir reichlich davon. In diesem Abschnitt ist die Geschwindigkeit des Baus prinzipiell nur durch die Menge der Klammern und das Abtrocknen des Klebers bestimmt.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06296-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1049 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06296-Small.jpg\" width=\"577\" height=\"384\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06296-Small.jpg 721w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC06296-Small-300x199.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 577px) 100vw, 577px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Bestimmte Bereiche des Schiffs wie die Ruderkonstruktion am Heck, oder die Ansatzpunkte der Motoren am Bug wurden verst\u00e4rkt, indem zwei Balsah\u00f6lzer \u00fcbereinander verklebt wurden. Das verleiht der Spante eine deutliche Steigerung in der Steifheit, bedeutet aber auch zus\u00e4tzliches Gewicht. Auf diese Weise wurde also zuerst die Oberseite des Schiffs konstruiert und anschlie\u00dfend die Unterseite. Um Platz zu schaffen, ist nun der richtige Zeitpunkt gekommen eine Konstruktion von Schn\u00fcren an der Decke des Zimmers anzubringen, um das Luftschiff sp\u00e4ter dort hoch zu h\u00e4ngen. An zwei Seilen konnte so die Oberseite der Argo an die Decke geh\u00e4ngt werden und so \u00fcber der fertigen Unterseite positioniert werden, dass beide St\u00fccke, im genau richtigen Abstand verklebt werden k\u00f6nnen. Die so fertige Ger\u00fcststruktur wird nun wieder an der Decke hochgezogen und so kann das Schiff von allen Seiten bearbeitet werden. Verschiedene Ankerpunkt in der Struktur f\u00fcr die Haken, die von der Decke herabh\u00e4ngen machen es sogar m\u00f6glich das Schiff zu drehen um es von verschiedenen Seiten zu bearbeiten. Hier wurde bereits deutlich, dass beim Bau des Ger\u00fcstes ein wenig zu sehr an Gewicht gespart wurde und die Struktur dadurch zwar einiges an Steifheit besitzt, aber wahrscheinlich nicht genug um das Bespannpapier sauber aufzutragen. Aber das passiert im n\u00e4chsten Bauabschnitt.<\/p>\n<p>Gesamtgewicht an dieser Stelle: 60 g (Gesch\u00e4tzt waren 80 g)<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Die Bespannung:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Um die Aerodynamik eines Starrluftschiffs zu schaffen, muss das Ger\u00fcst bespannt werden. F\u00fcr ein Modell in der Gr\u00f6\u00dfe der Argo mit etwa 2,5m L\u00e4nge ist beim Bespannmaterial einzig wichtig dass es so leicht wie m\u00f6glich ist. Das leichtest m\u00f6gliche Material ist eine Art Mylar Kondensatorfolie, die angeblich mit wenigen Gramm pro m\u00b2 daherkommt, aber f\u00fcr uns nicht zu beschaffen war. Vorhanden war eine gro\u00dfe Rolle extrem d\u00fcnnes Brotpapier, das sich gut verkleben lie\u00df und ein Gewicht von ca. 12 g pro m\u00b2 auf die Waage brachte. Da eine gesch\u00e4tzte Oberfl\u00e4che von 4.5 m\u00b2 bespannt werden musste, und reichlich Abfall beim Zuschnitt anf\u00e4llt haben wir uns f\u00fcr diese bezahlbare L\u00f6sung entschieden. Bahn f\u00fcr Bahn wird dieses Papier nun zugeschnitten und mit extrem d\u00fcnn aufgetragenem Ponal mit dem Ger\u00fcst verklebt. Die ist eine langwierige meditative Arbeit, verlang hohe Sorgfalt und zog sich \u00fcber viele Abende hinweg. Die komplizierte Struktur des Hecks und die Rundungen des Bugs sorgten f\u00fcr einige Probleme beim Anbringen der Papierst\u00fccke, die sich sp\u00e4ter in Faltenwurf bemerkbar machen, was der \u00c4sthetik des Schiffs einen gewissen Abbruch tun sollte. F\u00fcr Elektronik und die Gass\u00e4cke wurden einige Elemente der Struktur nicht zugeklebt, so dass der Innenbereich der Argo zug\u00e4nglich blieb.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07726-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1052 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07726-Small.jpg\" width=\"433\" height=\"288\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07726-Small.jpg 721w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07726-Small-300x199.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 433px) 100vw, 433px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07867-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1059 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07867-Small.jpg\" width=\"433\" height=\"288\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07867-Small.jpg 721w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07867-Small-300x199.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 433px) 100vw, 433px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07892-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1061 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07892-Small.jpg\" width=\"505\" height=\"336\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07892-Small.jpg 721w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07892-Small-300x199.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 505px) 100vw, 505px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Nach dem Auftragen der Bespannung wurde das Luftschiff zu schwer f\u00fcr die exakte Feinwaage, aber die zur Verf\u00fcgung stehende Ikea Waage brachte nur ungenaue Sch\u00e4tzungen zustande. Allem Anschein nach, ist das Gewicht aber deutlich \u00fcber dem Sch\u00e4tzwert und ca. 220 g wiegt das Schiff mit der fertigen Bespannung, sowie dem vorher gebauten Ger\u00fcst. Schon eingerechnet sind 3 Mikroservos die die Heckruder bewegen sollen. Kommen wir also zum n\u00e4chsten Bauabschnitt, der Elektronik der Argo.<\/p>\n<p><strong>Die Gass\u00e4cke:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Der Auftrieb der Argo kommt von zwei Gass\u00e4cken die aus einer d\u00fcnnen Alu beschichteten Kunststofffolie (16 g\/m\u00b2) gefertigt sind. Diese wurden in etwa zugeschnitten und mit einem doppelseitigen Klebeband verbunden, das extrem starke und Gas-dichte Verklebungen zul\u00e4sst. Im Prinzip wird ein gro\u00dfes St\u00fcck Folie einfach in der Mitte gefaltet und an den R\u00e4ndern verklebt. Ein vorher eingelegter Folienschlauch ist der F\u00fcllstutzen und wird nach F\u00fcllung mit Klebeband verschlossen. Da die Form der Argo durch ihr Ger\u00fcst und die Bespannung festgelegt ist, kann der Gassack formlos das innere ausf\u00fcllen, was die Fertigung deutlich erleichtert.<\/p>\n<p><strong>Die Elektronik:<\/strong><\/p>\n<p>Grob skizziert besteht die Elektronik des Schiffs aus folgenden Komponenten:<\/p>\n<p>&#8211;\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Ein 3,7 V 1S Lithium Polymer Akku am Bug, der das gesamte Schiff mit Strom versorgt<\/p>\n<p>&#8211;\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 Ein panstamp Modul, das zum einen die Funkverbindung zum Grund aufbaut und zum anderen die Servos ansteuert, im Prinzip also die Rolle eines flexiblen Empf\u00e4ngers \u00fcbernimmt, der gleichzeitig Rechnen und auch noch Senden kann. Dieses panstamp Modul kontrolliert die anderen Komponenten:<\/p>\n<p>&#8211;\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 2 mikro Brushless Motoren mit ESC am Bug, die einzeln angesteuert werden k\u00f6nnen<\/p>\n<p>&#8211;\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 2 Servos, die jeweils die Richtung der Brushlessmotoren steuern und ein Schwenken des Schubstrahls von vorne nach Hinten erm\u00f6glichen.<\/p>\n<p>&#8211;\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0\u00a0 3 Servos am Heck die jeweils ein Ruder ansteuern.<\/p>\n<p>Insgesamt sind also 7 Fernsteuerkan\u00e4le zu belegen und recht komplex anzusteuern, aber dazu sp\u00e4ter mehr.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Die Heckservos<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Als erstes wurden die Ruder ins Ger\u00fcst eingebaut und mit Servos verbunden. Um Gewicht zu sparen entschieden wir uns f\u00fcr micro Linearservos. Diese wogen mit Halterung nur 2.5 g und wurden mit d\u00fcnnem Kuperlackdraht mit dem Controller im Bug verbunden. Alle 3 Servos im Heck teilen sich den Draht der die Versorgungsspannung liefert und haben je einen Draht f\u00fcr das Signal. Die 3 Servos k\u00f6nnen also mit 5 Einzeldr\u00e4hten angesteuert werden. Nach Einbau der Ruder stellte sich heraus, dass die kleinen Linearservos zum einen zu schwach sind, und zum anderen recht zappelig, eine Kombination die sie von der Verwendung der Ruder ausschloss. Wir suchten also weiter und kamen zu den n\u00e4chst gr\u00f6\u00dferen normalen RC Servos (ca. 3 g), die direkt mit den Rudern verbunden einen Ausschlag von ca. 80\u00b0 auf beide Seiten erm\u00f6glichten. Mithilfe des Controllers kann man den vollen Bereich der Servos nutzen, der normalerweise von handels\u00fcblichen Fernsteueranlagen auf einen deutlich engeren Bereich begrenzt wurde. Im Fall der Ruder haben wir den Ausschlag schlie\u00dflich auch wieder begrenzen m\u00fcssen, da sie in Maximalauslenkung gerne miteinander kollidierten. Vor allem bei der Heckkonstruktion und deren Elektronik musste ein Maximum an Gewicht gespart werden, da im Vergleich weniger Traggas im Heck ist und dass erreichen einer horizontalen Balance des Schiffs nur mit viel Gewicht im Bug m\u00f6glich ist.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07954-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1067 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07954-Small.jpg\" width=\"433\" height=\"288\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07954-Small.jpg 721w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07954-Small-300x199.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 433px) 100vw, 433px\" \/><\/a><\/p>\n<p><strong>Die Motoren:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Als Motoren verwendeten wir die kleinsten bezahlbaren Brushlessmotoren (2.3 g) die wir auf dem Markt ergattern konnten. Angesteuert werden diese von winzigen ESC(0.2 g), die \u00fcber den Servodraht mit Strom versorgt werden. Das gesamte Bordnetz h\u00e4ngt direkt und ungeregelt am Akku, so dass Servos und Fahrtenregler mit einem Strom von, je nach Ladung des Akkus, 3.7 V \u2013 4.2 V arbeiten, was im Experiment sehr gut funktioniert. Da die Motoren recht kr\u00e4ftig sind und rechnerisch bis zu 2 Ampere ziehen, entschieden wir uns zur Stromversorgung Kabel dickere und isolierte Kabel mit 0.14m\u00b2 Querschnitt zu nutzen, w\u00e4hrend das Signal wieder \u00fcber Kupferlackdraht zum ESC geleitet wird. Die kleinen Slowflyerluftschrauben wurden direkt auf die Motorwelle geklebt um das Gewicht f\u00fcr den Spinner zu sparen. Beide Motoren zusammen entwickeln trotz ihrer winzigen Gr\u00f6\u00dfe ordentlich Schub und klingen durch den riesigen Resonanzk\u00f6rper des Luftschiffs gro\u00dfartig.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Die Motorservos:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Zwei kr\u00e4ftigere 5g Servos regeln die Richtung des Motorschubs. Dies dient der besseren Man\u00f6vrierbarkeit und funktioniert nach dem folgenden Prinzip. Die Motoren sind weit vorne im Schiff und ihre Schubachsen schr\u00e4g angeordnet. Pusten die Propeller nach vorne, fliegt das Schiff nach hinten, pusten sie nach hinten, fliegt es vorw\u00e4rts. Auf der Mittelstellung sind sie nach unten und nach Au\u00dfen gerichtet. Ein Teil des Schubs geht also nach unten, ein anderer nach Links und Rechts. Wenn man nach oben fliegen will, w\u00e4hlt man diese Einstellung, will man zur Seite fliegen, wird einer der Motoren runtergeregelt, so dass durch den anderen Motor eine Kraft zur Seite entsteht. Dadurch dass die Motoren vorne angebracht sind, dreht sich das Schiff auf der Stelle. Die Fassungen der Servos und Motorhalter wurden in FreeCAD designed und auf einem Ultimaker gedruckt. Da die Bauteile akkurat ausgef\u00fchrt und wegen der Motorkr\u00e4fte recht robust sein m\u00fcssen, entschieden wir uns gegen eine Balsaholzkonstruktion und f\u00fcr die gedruckte Plastik Variante. Ein vollst\u00e4ndiger Motorpod mit Propeller, Motor, ESC, Servo, Halterung und Kabeln wiegt so schlussendlich 15 g. Es kommen also 30 g f\u00fcr die beiden Pods zum Schiffgewicht hinzu.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07914-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1063 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07914-Small.jpg\" width=\"433\" height=\"288\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07914-Small.jpg 721w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07914-Small-300x199.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 433px) 100vw, 433px\" \/><\/a><\/p>\n<p><strong>Der Akku:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Um das Schiffsgewicht niedrig zu halten werden die kleinsten vertretbaren Batterien verwendet. Da die Motoren nicht sehr viel Strom ben\u00f6tigen, und Luftschiffe \u00fcberhaupt au\u00dferordentlich sparsame Flieger sind, da sie keinerlei Energie f\u00fcr das Schweben verschwenden, sind 1S 300mAh Akkus perfekt geeignet und wiegen 8,5 g pro St\u00fcck.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Die panstamp:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Das Herzst\u00fcck der Elektronik und Steuerzentrale des gesamten Luftschiffs ist ein panstamp Modul. Diese kleinen Funkmodule entstammen einem Hausautomatisierungsprojekt, sind Freeware und werden per Arduino programmiert. Wir haben uns f\u00fcr diese L\u00f6sung entschieden, weil die Argo per Software \u00fcber den PC gesteuert werden sollte, um v\u00f6llig frei programmierbar die komplexe Ansteuerung der Motoren und Ruder zu schreiben. Gleichzeitig kann das \u00dcbertragungsprotokoll der Steuersignal frei geschrieben werden und erm\u00f6glicht so beliebig viele Kan\u00e4le und Funktionen einzubauen. Letzten Endes entschied aber das Gewicht von nur 2.2 g f\u00fcr die Panstamp als L\u00f6sung, genauso wie der niedrige Preis. Die Panstamp wurde mit einem 3.3 V Spannungswandler vom Bordnetz der Argo entkoppelt und mit den Signalkabeln der Servos verbunden. Eine d\u00fcnne Kuperlackdrahtantenne bildet die leichtgewichtige Empfangseinheit und wir sind bis zu einer Entfernung von ca. 100 m Luftlinie nie in Empfangsl\u00fccken gekommen.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07918-Small.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1064 aligncenter\" alt=\"SONY DSC\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07918-Small.jpg\" width=\"433\" height=\"288\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07918-Small.jpg 721w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC07918-Small-300x199.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 433px) 100vw, 433px\" \/><\/a><\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Die Programmierung:<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Auf dem panstamp modul l\u00e4uft eine recht simple selbstgeschriebene Arduino Firmware, die sich einiger open source libraries bedient und im Prinzip nichts anderes tut als st\u00e4ndig auf Funksignale der Bodenstation zu warten. Gleichzeitig schreibt sie die letzten vern\u00fcnftigen Signale an die jeweiligen Servos und Motoren raus. Das l\u00e4uft mit einer Frequenz von etwa 16 ms pro Zyklus ab, was etwas schneller ist als die 20 ms, die handels\u00fcbliche Fernsteuerungen leisten. Die eigentliche Rechenarbeit und die Steuerung erfolgt am Boden. Dort ist ein weiteres panstampmodul als Sender an einen Notebook angeschlossen. Auf diesem Notebook l\u00e4uft eine Software die in der offenen Programmiersprache Processing geschrieben ist und Steuersignale von einem Joystick einlie\u00dft, in Befehle f\u00fcr die einzelnen Servos und Motoren der Argo umrechnet und dann als Paket an das Schiff sendet.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/GUI_control.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1071 aligncenter\" alt=\"GUI_control\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/GUI_control.jpg\" width=\"388\" height=\"361\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/GUI_control.jpg 647w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/GUI_control-300x278.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 388px) 100vw, 388px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Da der Steuercode recht komplex ist wird er hier nur in groben Z\u00fcgen besprochen. Der eigentliche Sinn des Codes ist es, die Bewegungen aller Servos und Motoren auf die Steuerbefehle des Piloten umzurechnen. Lenkt der Pilot also nach rechts, bewegen sich die 3 Servos des Heckruders entsprechend und wird die Position der Motorservos genauso wie der Schub der Motoren automatisch auf die Steuerbewegung angepasst. Dabei gibt es zwei Modi, den Hover und den Cruise mode. Im Cruise mode sind die Motoren starr nach Hinten gerichtet und es wird nur \u00fcber den Schub und die Ruder gelenkt. Es ist also nur Vorw\u00e4rtsflug m\u00f6glich, \u00e4hnlich wie bei einem Flugzeug. Wird der Mode per Tastendruck zum Hovermode umgestellt, werden die Motoren nach unten gerichtet und das Schiff schwebt auf der Stelle und kann durch Steuerbewegungen auch r\u00fcckw\u00e4rts fliegen oder eine Punktwende durchf\u00fchren. Zum Steuerprogramm geh\u00f6rt eine Benutzeroberfl\u00e4che, die Eingaben und Ausgaben sichtbar macht, sowie Trimmung erm\u00f6glicht. Damit ist die Argo theoretisch flugbereit und hat schon einige trockene Testfl\u00fcge an den von der Decke herabh\u00e4ngenden Schn\u00fcren bew\u00e4ltigt. Bis zum Jungfernflug sollte die Argo aber noch auf eine lange Reise gehen.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Die Kiste<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Im November 2013 veranstaltete die Airship Association ein Symposium, in dessen Rahmen auch eine Luftschiffregatta f\u00fcr Modelle stattfand. Dort sollte die Argo als Starrluftschiff mitfliegen und ihre innovative H\u00fcllenform und Steuerung pr\u00e4sentieren. Au\u00dferdem w\u00fcrden wir erst dort erfahren ob sie \u00fcberhaupt leicht genug ist, denn erst dort w\u00fcrden wir zum ersten Mal Helium in die Gass\u00e4cke f\u00fcllen. Damit die filigrane Argo den Weg zur Regatta schafft musste eine Transportkiste konstruiert werden. Die epischen Ausma\u00dfe dieser Kiste von 2,6 x 0,6 x 0,6 Meter lassen sich nur schwer fassen und passten auf etwa 5 cm genau in den Laderaum des uns zur Verf\u00fcgung stehenden Bullis mit langem Radstand und ausgebauter hinteren Sitzbank. Sogar der Baumarkt war nur schwer in der Lage Platten in der entsprechenden Gr\u00f6\u00dfe zu liefern. Tats\u00e4chlich hat der Bau der Kiste etwa doppelt so viel Geld verschlungen wie der Bau der Argo, aber die Kiste wird vielleicht auch in Zukunft<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\">\u00a0<a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9225-Small1.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\" wp-image-1072 aligncenter\" alt=\"_DSC9225 (Small)\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9225-Small1.jpg\" width=\"574\" height=\"384\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9225-Small1.jpg 717w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9225-Small1-300x200.jpg 300w\" sizes=\"(max-width: 574px) 100vw, 574px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Luftschiffmodelle beherbergen und ist somit eine echte Investition. Da es hier um ein Luftschiff und nicht um eine Kiste geht, sei hier nur grob die Bauweise beschrieben. 6 Multiplexplatten, mit Holzlatten verst\u00e4rkt wurden geklebt und geschraubt und anschlie\u00dfend mehrfach mit Au\u00dfenfarbe \u00fcberstrichen. Prinzipiell ist die Kiste damit sogar als Dachbox einsetzbar. Griffe und Verschl\u00fcsse der Kiste kamen wieder aus dem 3D Drucker und trugen das \u201eW\u201c als Emblem der Windreiter.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p><strong>Der Jungfernflug<\/strong><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Damit war alles bereit und die Argo trat sicher verpackt in einer gigantischen Kiste die Reise von D\u00fcsseldorf \u00fcber Holland und Belgien, nach Frankreich, dort von Dunkirchen aus mit der F\u00e4hre nach Dover bis schlie\u00dflich West Sussex an. Dort trafen wir auf eine spannende Luftschifffahrer Gemeinde und r\u00fcsteten die Argo zu ihrem Jungfernflug auf. Die Regatta fand in einer Turnhalle statt, und allein der Moment als die Kiste, von 4 Personen durch die T\u00fcren der Halle getragen wurde und alle Augen sich auf den wei\u00dfen Koloss und die Geheimnisse die er barg richteten, entlohnte f\u00fcr die M\u00fche des Baus. Die beiden Gass\u00e4cke der Argo wurden mit Helium gef\u00fcllt und gewaltige Erleichterung machte sich breit als das Starrluftschiff langsam zu ziehen begann und nach oben zu entschwinden drohte. Die Argo war leicht genug. Mit Hilfe des Akkus und einiger Cent M\u00fcnzen wurde sie austariert und mit Herzklopfen f\u00fcr den ersten Start bereit gemacht. Die wei\u00dfe Kiste, nun ihres kostbaren Inhalts beraubt wurde zum Kommandoposten auf dem der Notebook zur Steuerung, genauso wie der Joystick und das Funkrelais einen guten Platz fand. Die Argo schlie\u00dflich, nach etlichen Funktionsschecks, warf surrend ihre Motoren an und erhob sich mit langsamer, fast majest\u00e4tischer Beschleunigung in den Luftraum. Die erste Runde flog sie v\u00f6llig fehlerfrei und kehrte zum Ausgangspunkt zur\u00fcck. In den folgenden Minuten testeten wir alle Steuerfunktionen, trimmten hier und da die Ruder und lernten das Flugverhalten dieses experimentellen Schiffes kennen und zu sch\u00e4tzen.<\/p>\n<p style=\"text-align: center;\"><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9394-Medium.jpg\"><img loading=\"lazy\" class=\"size-large wp-image-1044 aligncenter\" alt=\"_DSC9394 (Medium)\" src=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9394-Medium-1024x685.jpg\" width=\"550\" height=\"367\" srcset=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9394-Medium-1024x685.jpg 1024w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9394-Medium-300x200.jpg 300w, http:\/\/blog.windreiter.de\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/DSC9394-Medium.jpg 1147w\" sizes=\"(max-width: 550px) 100vw, 550px\" \/><\/a><\/p>\n<p style=\"text-align: justify;\">Die Argo ist als Starrluftschiff tr\u00e4ge, aber sehr gef\u00fchlvoll zu steuern. Die Panstamp\u00fcbertragung funktioniert extrem schnell, so dass genaue Steuerungen m\u00f6glich sind. Der Wechsel von Cruise zu Hover erm\u00f6glicht das Anhalten in der Luft und\u00a0Wenden auf der Stelle, sehr zum Staunen der Besucher. Das Schiff selbst hat nat\u00fcrlich einige Makel, so hat der Innendruck der Gass\u00e4cke dazu gef\u00fchrt, dass das Ger\u00fcst sich verformte und unsch\u00f6ner Faltenwurf die H\u00fclle verzerrte. Damit einher gingen einige Unstimmigkeiten beim Flugverhalten, wie Schwanzlastigkeit beim schnelleren Flug, die sich aber durch das wundersch\u00f6ne Gleiten des Schiffs ohne weiteres \u00fcbersteuern lie\u00dfen. Der Jungfernflug war gro\u00dfartig, einzigartig und dabei viel zu kurz. Eines noch, die Argo nahm am Rennen teil, aber in dieser Baugr\u00f6\u00dfe sind Blimps den Zeppelinen \u00fcberlegen und haben die Argo um L\u00e4ngen geschlagen. Die Reise und den Bau war es dennoch wert und die Argo harrt nun, gut gesch\u00fctzt in ihrer Kiste den Abenteuern die da kommen m\u00f6gen.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<p>Mehr Bilder vom Jungfernflug gibt es in der PDF der Dokumentation:<\/p>\n<p><a href=\"http:\/\/windreiter.de.dd8422.kasserver.com\/wordpress\/wp-content\/uploads\/2013\/12\/Die_Argo.pdf\">Die_Argo<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die Argo Bau und Jungfernflug eines Starrluftschiffmodells &nbsp; Der Artikel als PDF: \u00a0Die_Argo Warum ein Luftschiff bauen? Die Argo ist kein gew\u00f6hnliches Luftschiff, sie ist als Starrluftschiff geplant. Das bedeutet, so wie die alten Zeppeline hat sie ein starres aerodynamisches &hellip;<\/p>\n<p class=\"read-more\"> <a class=\"more-link\" href=\"http:\/\/blog.windreiter.de\/?page_id=1118\"> <span class=\"screen-reader-text\">Argo<\/span> Read More &raquo;<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":2,"featured_media":0,"parent":29,"menu_order":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","template":"","meta":[],"_links":{"self":[{"href":"http:\/\/blog.windreiter.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/1118"}],"collection":[{"href":"http:\/\/blog.windreiter.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"http:\/\/blog.windreiter.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/blog.windreiter.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/2"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/blog.windreiter.de\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=1118"}],"version-history":[{"count":0,"href":"http:\/\/blog.windreiter.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/1118\/revisions"}],"up":[{"embeddable":true,"href":"http:\/\/blog.windreiter.de\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/29"}],"wp:attachment":[{"href":"http:\/\/blog.windreiter.de\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=1118"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}