horizontale und vertikale Rahmensteifigkeit für PIDs...

[jodi2]

Hallo,

ich kämpfe immer noch damit, meinen 4" Mini (152mm M2M) mit 1306 und 3S zum sauberen Fliegen zu bekommen, wie im Afro Mini thread schon erläutert, allerdings ist es mit 8bit MW nicht viel anders. Der einteilige CF Rahmen aus 2,5mm Material ist etwas schmal und nicht so steif wie erhofft geraten, würde aber in der Steifigkeit für größere Copter/Motoren/Props wie bisher gebaut meiner Meinung nach noch reichen. Irgendwie scheint mir diese Kombo in Größe, Gewicht, Drezahl/Resonanzfrequenzen besonders sensibel.
Ich habe jetzt nochmal etwa den gleich Rahmen unten drunter geklebt, der Rahmen ist jetzt bocksteif, die Vibrationen sind geringer als vorher (schaukeln sich nicht mehr innerhalb von 1-2 Sekunden auf und lassen den Copter crashen), er ist fliegbar, aber schön/sauber ist ist anders, das ist noch weit weg vom Ziel.
Ich hab mich allerdings schon öfter gefragt, warum kleinere CF Rahmen fast immer im Verhätlnis zur Dicke von meist 2,5-3mm sehr breite Arme haben. Das ist zwar für das Widerstandsmoment in horizontaler Richtung toll, aber für das in vertikaler Richtung weniger, daher scheint mir ein viereckiger oder runder Armquerschnitt eigentlich viel sinnvoller, um gleich Stabilität und Steifigkeit in alle Richtung zu haben, sei es voll, als Rohr oder Sandwhich. Selbst in voll (also sagen wir eine Leora doppelt dick aber nur halb so breite Arme) wäre das außer im Zentrum nicht/kaum schwerer, dafür vertikal viel steifer/ähnlich steif wie horizontal. Dass es wegen dickerem Material teurer würde, ist mir klar.
Außerdem wäre damit bei kleinen Rahmen die im Verhältnis zu kleinen z.B. 5" Props recht große überstrichene "Verlustfläche" der Arme unter den Props deutlich kleiner, als bei den üblichen breiten Armen.

Sind aber evtl. (vielleicht auch abhängig von Coptergröße/Armlänge/PIDs/Propgröße/Drezhahl) vielleicht andere horizontale und vertikale Steifigkeit nötig, sprich, horizontal mehr, sind die kleinen CF Rahmen auch darum in dieser Richtigung so breit? Tilman?
Könnte das evtl. bei mir jetzt auch etwas nützen, also ein deutlich neuer breiterer gleichdicker Rahmen mehr als ein doppelt dicker alter schmaler Rahmen (anbei nochmal Fotos alt/neu).

Gruß
Jo

 

[r0sewhite]

Ein aus einer Platte gefräster Arm ist in horizontaler Richtung eh absolut steif. Die Breite bestimmt daher quasi nur die vertikale Biegesteifheit. Die Frage ist, was für einen Copter man haben will. Als Kameraträger braucht man maximale Steifheit, daher eignen sich Plattenarme hier auch nicht wirklich. Bei einem Racer würde eine dicke aber schmal geschnittene Platte den Arm jedoch zu spröde machen, was bei einem Crash leichter zu Bruch führt.

Ich habe nun so unheimlich viele Leoras fliegen sehen, dass ich guten Gewissens behaupten kann, dass sie mehr als steif genug für ein erstklassiges Flugbild mit strengen PIDs ist. Dennoch hat es nach über 300 (vermutlich nicht sehr sanft behandelten) Leoras erst einer geschafft, einen Arm zu töten. Das ist genau das, was ich erreichen wollte.

Die Kehrseite ist, dass man ab 4S doch ein wenig sorgfältiger aufbauen muss. Bei so extremen Drehzahlen und Belastungen muss man schon halbwegs ordentlich gewuchtete Motoren und Props verwenden oder alternativ mit den PIDs runter gehen. Allerdings bin ich mir nicht sicher, ob sich ein Rahmen mit Alu-Vierkantrohren da auch noch gutmütiger verhalten würde.

Ich vermute eher, dass Dein Problem in der Frequenz zu suchen ist. Je kleiner der Copter, desto höher die Eigenresonanz und desto schwieriger lässt sie sich in der FC filtern.

 

[Mayday]

Wie Tilman ja schon sagt: Die immer auftretetenden Resonanzfrequenzen machen, wie größten Probleme. So man denn welche hat. Stichwort ist die Torsionssteifigkeit.
Rahmen wie Leora und Co sind ja ein alter Hut. Da. die Teile so gut fliegen, ist der kleinen Baugröße geschuldet und den damit genutzten Propellergrößen. Wer solcherlei Rahmen hochskaliert, gerade auch in den Plattendimensionen, kann u.U. sehr lange verschlimmbessern und bekommt trotzdem keinen vibrationsfreien Aufbau hin.

Wir hatten ab 2010 damit experimentiert, Rahmen am Stück und aus mehreren Teilen, aber immer aus Plattenmaterial, zu testen.
Teils wurden Arme innen mit Langlöchern versehen, damit die Auswirkungen verschiedener Armlängen auf die Resanzfrequenzen der Motor-/Propkombinationen besser darstellbar wurden und eben auch der selbstinduzierte Zustand der größten Vibration besser
wiederholbar einstellbar war.
Den größten Störfaktor macht die mangelnde Torsionssteifigkeit der Bauweise. Im Gegensatz zu Rohren (Nicht weicher Aluquadratrohre, sonder Rundrohre vernünftigen Durchmessers!) sind die Plattenausleger massiv benachteiligt und zeigen bei leichter Unwucht ein nicht berechenbares Verhalten. Das ist mit anderen Bauweisen besser in den Griff zu bekommen und disqualifiziert diese Bauweise für einen Einsatz, bei dem nicht immer penibel auf gute Wuchtung geachtet werden kann!
Resonanzfrequenzen, die bis zur Bruchlast führen können, sind wesentlich schneller erreicht, als bei "konventioneller" Bauweise, wenn diese vernünftig ausgeführt ist.

Letztendlich hat nur bei wirklich kleinen Coptern die Plattenbauweise Sinn (wir reden nicht von Sandwichmaterial; da haben wir einen Copter mit 800mm Teilkreis!). Die Bauweise ist billig, simpel und man kann einfach die Plattenstärken anpassen.
Für kommerziellen Einsatz hatte sich die Bauweise zu dem Zeitpunkt deutlich disqualifiziert, trotz der einfachen Bauweise und des simplen bis nicht vorhandenem Engineerings. Man legt einfach alles überrobust aus und hat keine Probleme! Insofern kein Unterschied zu den "normalen" Coptern.

Stand der Tests ist aber eben noch mit ganz anderen Flight Controls erreicht worden... Heute ist das sicherlich anders. Dazu muß ich sagen, daß ich nur für Material- und Prüfaufgaben da war, nicht für die Elektronik.

 

[ThinMan]

Hallo!

Hast Du zufällig irgendwelche Erfahrungen/Kenntnisse über gewickelte Carbon Rechteckrohre?

Ich wollte mein nächstes Koax-Projekt mit 23x18x1 mm Rohren konstruieren. Hoffe, das die wesentlich steifer und stabiler als Aluvierkant sind. Ich habe diese Art ausgesucht, weil da ein zerlegbarer Koax-Stecker in den Arm soll und da sind die halt besser anzuordnen und ich muß mich nicht um das Verdrehen der Arme kümmern.

ThinMan

 

[Mayday]

Off topic...
Nee, hatte die damals nicht. Aber generell würde ich sagen, daß Du, was Steifigkeit betrifft, wesentlich besser dran bist. Ist vom Harz, der Faserausrichtung usw. abhängig. Ist klar, denke ich.
Generell wird hier im Copterbau aber fast alles oversized gebaut. Und sinnlos! Carbon Rohre einfach irgendwie auswählen, in Aluklemmen stecken und gut is'... Na ja. Ich benutze nicht umsonst recht selten CFK, weil es ebenso selten Sinn hat.
Aber sieht schon geil aus, oder... ?
Mit runden Rohren wirst Du wesentlich besser dran sein. Ein Einsatz ist doch schnell kontruiert für Stecker.
Aber eigentlich ging es um "Plattencopter"...

 

[ThinMan]

Naja:

horizontale und vertikale Rahmensteifigkeit für PIDs...

Ist für mich zwar nicht off topic, wird aber hier wohl äußerst Ernst genommen.

Dann fällt mir nur noch ein, das man ja Versteifungen einkleben könnte, dann geht das ev. auch mit Plattenmaterial.

Rundrohre haben halt nicht so viel Platz und bereiten bei meinen rausnehmbaren Steckern große konstruktive Probleme. Vor allem bei 9 Goldies. Das Vierkant hat auch weniger Angriffsfläche für die Props, Verdrehsicherung ist gleich mit eingebaut etc.

Bin ja schon weg, habt Ihr Eure Ruhe.

ThinMan

 

[Mayday]

Quatsch, meine ich so nicht...
Ich hatte damals nur Vierkant verbaut (Alu). Dann langsam davon abgekommen... Mittlerweile lasse ich mir meine eigenen Rundrohre aus Alu ziehen und verbaue nur auf Wunsch CFK Rohre.
Vierkant hat mehr Widerstand als Rundrohr, aber ds ist alles sekundär wichtig. Vierkantrohr kann man konstruktiv nur mit hohem Aufwand paßgenau fertigen. Die Rundrohre werden mir exakt eingeschliffen und sind nicht vergleichbar mir den meisten fertigen Rundrohren. Wenn Dir die Genauigkeit der CFk Quadratrohre reicht, dann versuche es doch damit. Praktischer ist es allemal!! Würde damit auch weiterhin bauen (und habe einen Prototypen auch auf der Werkbank, um ehrlich zu sein...), wenn die Rundrohre nicht in der Praxis besser wären.
Abseits der Spielzeuggrößanklasse haben Copter aus Plattenmaterial jedenfalls nix verloren.

 

[ThinMan]

Tja, wie gesagt, Rundrohr für 9 Goldies wirft viele Probleme auf. Hier mal verschiedene Ansätze, die mir aber eben nicht so optimal vorkommen:



Auf dem ersten Bild sind meine verbauten (geklebt) Stecker für einen Motor und 22er Rohr zusehen.

Die 3 folgenden Bilder sind für 25er Rohr konstruiert. Da ich die Stecker aber nicht mehr verkleben wollte und die unbedingt teilbar sein sollen, damit man das eben alles ausserhalb reinfummeln kann, ist Rundrohr da nicht so geeignet. Schon die Fixierung des inneren Steckerteiles ist nicht einfach, da ist eben wenig Platz drin.

Das hat mich dann zu dem letzten Bild geführt. Das sollte eigentlich funktionieren und nicht so viel wiegen, wie die anderen Entwürfe.

Hier noch ein Bild von der ursprünglichen Studie, für die die Koax-Stecker gedacht waren:



Da bin ich aber mittlerweile etwas von abgekommen und bei einem Y6 angelangt.

ThinMan

 

[jodi2]

Danke Tilman, ich dachte nicht daran, dass ein Rahmen durch etwas Flex crashfester wird.

Also Ihr dürft hier gerne "meinen" thread kapern, wenn es um PIDs und Rahmenauslegung dafür geht, von mir aus auch mit 1m M2M Monstern...
Nur hatte ich halt bisher bei meinen größeren Coptern damit Null Probleme, wobei "größer" bei mir 5-10" und 1806-2212 bedeutet und meist mit möglichst kurzen Armen/kleinen Rahmen. Wie Mayday schon sagt, hat sich da ja viel verbessert die letzten Jahre und ich bin netterweise gleich mit IMU6050 groß geworden, die ist meiner Erfahrung sehr gutmütig, was Standardsetups um 1000kV und 3-4S angeht. Ich hab bis zu diesem kleinen Zwerg bei über 30 Coptern lediglich bei den seit letztem Jahr üblichen "Race-Setups" mit 2000 und mehr kV und 4S Probleme mit PIDs gehabt und P&D senken müssen, aber nur für sauberes/optimales Vollgas, bis 3/4 Gas war immer(!) alles sorglos.
Bei diesem 1306/4"/3S Zwerg ist es jetzt eher andersrum, Schweben und drunter ist eine Katastrophe/unfliegbar/schaukelt sich auf selbst mit halbiertem/gedritteltem P&D (erst mit 1/10 ist es ok...), ab mehr Gas, sagen wir ab Halbgas ist es ok/Vollgas sogar sauber. Motoren mit Props laufen ohne FC (mit der Baseflight GUI gesteuert) und am Teststand in allen Gasbereichen seidenweich.

Vielleicht ist es auch nur ein Zufall, dass hier jetzt nur der untere Gasbereich betroffen ist, vielleicht ist am Ende genau dasselbe wie 4S mit 1806-2206 und 2000-2400kV, nur das die Frequenz/Eigenfrequenz da halt am oberen Gasende liegt, hier am unteren. Und vielleicht wird es deutlich über 10" oder 25cm Armlänge bei richtig großen Ömmeln auch wieder kritisch.

Ich hab jetzt jedenfalls noch folgendes versucht: Divsere 4" Props (gewuchet und ungewuchtet), Rahmen mit zwei Warthox Mini CPs und 7,5er Aluvierkantrohr (lag eh noch rum, ist noch steifer als meine zwei aufeinandergeklebten 4" CF Rahmen und noch schwerer), Motoren/Props weiter außen (also minimaler M2M für 5", der Rahmen war eh mal dafür), 5030 statt 4045 Props. Mit 5030 ist es besser/fast gut, aber Ziel ist eben 4"/möglichst kleiner Copter. Von den anderen Steps bringt jeder einzelne geringfügig etwas, aber gut es es mit 4" und 3S auch mit all diesen Steps zusammen immer noch nicht.
Dann dachte ich, gibt's doch nicht, bin doch nicht der erste, der hier 1306 mit 3S versucht, aber aber dann fiel mir ein, ich hab keine MT1306 sondern SunnySky X1306S (mit denen hat hier glaube ich noch kaum wer Erfahrung) und die haben nach meinem Teststand erstaunliche 15-20% mehr max.Schub als die MT1306. Aber letztere lagen auch noch hier rum, also hab ich auf die umgelötet und mit denen ist er endlich auf dem steifen schweren Alu/CP Rahmen fliegbar, bis Halbgas läuft er noch hörbar etwas unsauber (aber keine sichtbares Zittern oder gar Aufschaukeln), Motoren werden aber nicht mehr warm beim Schweben (Kiss eh nicht). Testweise mal 4S, dann ist es mit den MT1306 wieder grausam wie mit den X1306S.
Mit dem CF Rahmen läuft er immer noch sehr unsauber/viele Vibs. Mit dem Alu/CP Rahmen und MT1306 mit 5030 ist er dann praktisch völlig sauber.
P&D während der ganzen Zeit etwa halbiert (also 2.0 und 13), damit es es noch fliegbar.

Es ist also nicht nur der Rahmen (daher werde ich also keinen neuen einteiligen CF versuchen), es sind wohl auch Größe, Gewicht, Props und Drehzahl der (SunnySky)Motoren. Ich denke, ich werde vielleicht einen superleichten 2S Mini auf dem einfachen leichten CF Rahmen mit den höher drehenden SunnySky machen (bei unter 100g leer und mit den Motoren dürfte 2S immer noch nett sein) und vielleicht mal 3S mit den Tigern weiter versuchen, mal spezielle 4" Mini CPS (kostet nicht so viel wie ein ganzer Rahmen...) mit 10x10x1 Carbonarmen und z.B. den neuen 4" HQ Props.

Einen hab ich noch... Könnte oneshot etwas bringen? Das hat ja auch Einfluss auf die Regelung. Oder könnte es u.U. die Sache sogar verschlimmern?

 

[schnellmaleben]

Das ist ja ein interessanter Faden geworden, vielen Dank an alle für ihre Beiträge auch wenn es oft nichts mit dem Thema zu tun hatte... so back op topic:

Einen hab ich noch... Könnte oneshot etwas bringen? Das hat ja auch Einfluss auf die Regelung. Oder könnte es u.U. die Sache sogar verschlimmern?

Beides ist möglich Ich komme gerade leider gerade nicht dazu da weiter rum zu probieren, aber meine Leora hat sich nach der Umstellung auf OneShot in den Flugeigenschaften deutlich verschlechtert (MN1804+KISS+MW2.3). Mit 3S geht es so, mit 4S kommt kaum mehr außer Lärm. Das P weiter runter musste ist schon mal "entgegen der reinen Regelungstheorie"; bzw. offensichtlich spielen noch andere Faktoren mit rein (Resonanzfrequenzen, Rahmen, ...) Wahrscheinlich habe ich immer noch ein hochfrequentes D-Zittern, aber da die Einstellerei bei MultiWii mangels logfile eher Try&Error ist (und mit OneShot auch deutlich schwieriger), ... noch nicht fertig.