HomeImpressionen vom BauSchwenkmechanismus


Entwicklung eines Schwenkmechanismus

Vorversuche

Zu Beginn wurde ein Schwenkmechanimus in einer einfachen Ausführung mit Servo als Spindelantrieb und M6 Nylonschraube als Spindel gefertigt:

Durch die Vorversuche konnten folgende Erkenntnisse gewonnen werden:

  • Für spielfreie Lagersitze sind Miniaturkugellager mit Bund wesentlich besser als solche ohne Bund.
  • Bei der oben gezeigten Ausführung wird das gesamte Torsionsmoment über die Schwenkachse in den Flügel eingeleitet. Diese gibt dabei wesentlich nach. Auch in einer anderen Ausführung (gewickelt statt pultrudiert) ist fraglich, ob die Torsionssteifigkeit ausreicht. Daher sollte das Torsionsmoment besser über einen zweiten Punkt eingeleitet werden, indem die Spindelmutter an einem anderen Punkt im Flügel gelagert wird.
  • Die Geschwindigkeit der Schwenkbewegung ist viel zu langsam mit einem üblichen Servo. Selbst durch eine Änderung der Untersetzung konnte die angestrebte Geschwindigkeit nicht erreicht werden. Dies ist aber unabdingbar, soll eine herkömmliche Servoelektronik verwendet werden. Ansonsten werden die Endstellungen nur sehr langsam angefahren, auch wenn die maximale Verfahrgeschwindigkeit wesentlich höher ist.
    Aus diesem Grund stand fest: Das Schwenkgetriebe muss selbst gefertigt werden in einer entsprechenden Untersetzung.

Kinematik

Bei den meisten manntragenden Senkrechtstartern wird eine teleskopierbare Spindel verwendet, welche ganz vorne im Flügel gelagert ist. Solche Spindeln sind jedoch im kleinen Maßstab bei ansprechenden Gewichten kaum zu erhalten. Nachfolgende 2D Kinematiksimulation zeigt, dass die Lagerung der Spindel vorne am Flügel ohne teleskopierbare Spindel nicht möglich ist, da diese dann zu weit über die Flügelvorderkante hinaus ragt.

Für den endgültigen Schwenkmechanismus wurde daher eine Lagerung der Spindel hinter dem Drehpunkt gewählt. Ein kleines Stück lässt sich die Spindel auch teleskopieren durch die Ausführung der Spindelmutter.

Konstruktion

Die folgende Skizze zeigt den Aufbau des Schwenkmechanismus:

Während der Erprobung eines ersten Prototypen fand noch einmal eine Änderung statt: Die Spindelmutter war anfangs an einem fest im Flügel verklebten Rohr gelagert. Genau diese Lagerstelle war sehr spielbehaftet. Nachdem sämtliche Änderungsversuche wie z.B. der Tausch der M2 Schraube gegen einen 3mm Stahlstift und die Verwendung anderer Lager keinen Erfolg brachten, bildet nun die Spindelmutter eine Einheit mit dem Rohr und wird als Ganzes im Flügel gelagert. Diese Änderung führte zu einer signifikanten Verbesserung.

Fertigung

Die Fertigung des Schwenkmechanismus benötigte einiges an handwerklichem Geschick und viel Präzision. Insbesondere bei der Fertigung des Spindelantriebes:

Die Spindel selbst wurde für den ersten Prototypen in einer Hybridbauweise aus Aluminium und Kohlefaser hergestellt. Allerdings hat sich diese Variante als zu empfindlich bei der Bearbeitung auf der Drehbank herausgestellt. Deshalb kam dann später ein Exemplar aus Vollaluminium zur Verwendung.
Nachfolgende Bilder zeigen diese Prototypenspindel und den Bau der Spindelmutter:

Zu guter Letzt waren noch ein paar Klemmringe nötig, um die Motorgondeln auf der Schwenkachse zu fixieren:


Prototyp des Schwenkmechanismus bereit für die ersten Testläufe

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