Baubericht eines Tricopter

Moin Leute,

ich kann echt nix dafür, dass ich mich mit dem FPV-/Tricopter-Virus infiziert habe. Daddes herrliche Videos auf rcexplorer.se sind daran schuld. Warum muss der Kerl auch so schöne Videos online stellen?

Wie auch immer. Da meine Helis nur noch selten kaputt gehen und ich schon langsam Bastelentzugserscheinungen bekomme, kam mir das Tricopter-Projekt gerade recht. Allerdings wollte ich kein Experiment mit Baumarkt-Materialien (auch wenn viele einfache Tricopter richtig gut fliegen), sondern eine technische Basis, die möglichst hohen Ansprüchen Genüge tut. Also sollte er möglichst leicht, stabil und wartungsfreundlich sein.

Da sich bei mir grundsätzlich mehr Kisten mit Heli-Ersatzteilen stapeln, als es meiner Frau lieb ist, kam mir der Gedanke, möglichst viele Heli-Teile in der Konstruktion zu verwenden. Das ist zwar etwas teurer, hat aber für mich den entscheidenden Vorteil, dass ich bei einem Defekt nicht extra ein Teil speziell anfertigen muss, sondern es einfach nachbestellen kann. Ein guter Teilelieferant ist der T-Rex 450, da es massenweise Clone-Teile in verschiedensten Qualitäten und Preisstufen gibt und nahezu alles zueinander kompatibel ist.

So sind meine Ausleger nun einfach 450er Heckrohre, die im Mittelteil mit Heckrohrhaltern montiert werden. Die Motorhalter sind wiederum mit Höhenleitwerks-Schellen montiert. Die Anfertigung spezieller Teile beschränkt sich somit lediglich auf ein paar CFK-Platten, wobei der Begriff "lediglich" sich als etwas untertrieben heraus stellte.

Da ich zwar über 20 Jahre 2D Vektorgrafikerfahrungen aber keine 3D CAD-Erfahrungen habe, war der Planungsaufwand schon entsprechend groß. Spätestens, wenn man sicherstellen will, ob eine auf 2 Achsen arbeitende Umlenkung später in der Praxis richtig funktioniert, wird der Zeichenaufwand ätzend.

Unkonventionell wird sein, dass ich zur Stabilisierung zunächst ein µRondo, also ein FBL-Stabisystem vom Helicopter verwenden will. Da ich auf Unterstützung des Programmierers des µRondo zählen kann, sind etwaige Software-Anpassungen kein Problem und letztendlich funktioniert die Hardware ja auch nicht anders, als jede andere Multicopter-Stabilisierung. Drei Kreisel stabilisieren drei Achsen und die beiden Flugachsen müssen über einen Mischer laufen. Vom Grundprinzip arbeitet eine 120°-Taumelscheibe nicht anders, als die drei Ausleger des Tricopter. Einziger Unterschied ist, dass der Tricopter kein negatives Pitch kennt.

Sollten wider erwarten alle Stricke reißen und sich das µRondo nicht kooperativ zeigen, kann ich immer noch auf Multi Wii umbauen. Für eine KK-Platine wäre zwar nicht genug Platz, doch wüsste ich seit Multi Wii auch keinen zwingenden Grund mehr für ein KK-Board.

Um nicht alles doppelt und dreifach zu schreiben, verlinke ich hier einfach auf den Bericht auf meiner Webseite: http://www.microcopters.de/artikel/der-tricopter-wird-gebaut. Ein par Fotos werde ich hier auch verkleinert hochladen, doch auf der Webseite gibt es alle Fotos in hoher Auflösung zu sehen.

Mittelteil von oben:
4199

Wirklich, toller und vor allem SAUBERER Aufbau bis jetzt.

Liebäugle auch mit einem Tri- oder Multikopter!

Bin echt gespannt wie es weitergeht.

LG Gerald

ähhhm, JAAAA *habenwill*
das gleiche für nen quadro und nochmal fürn octocopter - bitte ^^


echt gut gebaut - wenns so fliegt, wie es aussieht, wirds wunderbar fliegen !

Danke für die Blumen. Normalerweise bin ich ja echt ein ruhiger und geduldiger Typ, doch so langsam werde ich richtig hibbelig. Hoffentlich kommen die letzten CFK-Teile bald aus der Fräse, damit der Tricopter fertig wird.

Leider bin ich nicht selber im Besitz einer Fräse, so dass ich einen Freund um Hilfe bitten musste. Ich bin froh genug, dass ich überhaupt jemanden habe, der mir die Teile fräsen kann, daher möchte ich auch ungerne drängen. Ich fürchte, längerfristig werde ich wohl doch mal meine Frau überzeugen müssen, dass ich eine Fräse brauche. :dodgy:


EDIT: Ein Quadro ist bereits in Planung. Natürlich auch komplett aus CFK. Die Grafiken sind schon fertig, doch jetzt wird erst mal der Tri fertig gestellt.

Übertreib es aber nicht mit dem CFK, gerade beim Landegestell. Denn CFK ist nicht unbedingt das Material der Wahl wenn es um Störungsminimierung bei FPV geht...

Wirklich saubere Arbeit, gratuliere!

Was meinst Du mit Störungsminimierung? Die Bruchfestigkeit oder die Einwirkungen auf das RC-System aufgrund der Leitfähigkeit?

Zweiteres, also Einwirkung auf die Signalqualität wegen Abschirmung durch das Carbon. Ich würde die Antenne unten anbringen und das Landegestell nicht aus CFK machen, sondern Kunststoff, GFK oder irgendwas nicht-leitendes. Dann sollte es passen.

Siehe hier beispielsweise:
http://www.fpv-community.de/comm/forum/showthread.php?tid=2438

Abschirmungsprobleme befürchte ich weniger. Ich habe mehrere Punkte zur Anbringung der Antennen geplant, die es nach Fertigstellung zu vergleichen gilt.

Primär geplante Stelle für den Videosender ist oben auf dem Deckel. Das heißt, der effektive Strahler beginnt erst ca. 2cm über dem höchsten Bauteil. Alternativ gibt es eine weitere Stelle unten an der Akkuhalterung. Das entspricht der selben relativen Position, nur auf der Gegenseite.

Da das Chassis durchgehend leitend ist und an Masse liegt, sollten sich meinen bescheidenen RF-Kenntnissen nach die Ausleger wie Radiale eines normalen Lambda-Strahlers verhalten. Der Lambda 1/4 Strahler des Sender sollte dafür eine gute Ausgangsbasis sein.

Die Füße kommen übrigens zwar außen an die Ausleger (siehe Grafiken auf meiner Webseite), sind jedoch aufgrund der Plastikschellen elektrisch isoliert. Im Grunde genommen sind die drei Motoren die größten Störfaktoren, wenn man das komplette Konstrukt als 1/4-Strahler mit drei Radialen betrachtet. Möglicherweise sollte/müsste ich sie sogar gegen das CFK isolieren, was an sich aber kein Problem darstellen sollte.

Wenn sich die Praxis nicht an die Theorie halten will, kommt einfach ein Dipol an einem der Ausleger montiert. Das wäre zwar keine optisch besonders elegante Lösung, dürfte dafür aber ziemlich narrensicher funktionieren.

Der RC-Empfänger ist von Haus aus als Dipol ausgelegt, von daher wird ihn das Chassis vermutlich weniger interessieren. Je nachdem, wo der Strahler des Video-Senders hinkommt, kommt der RC-Empfänger auf die Gegenseite. Somit sind beide auch gut gegeneinander geschirmt, was bestimmt nicht das Schlechteste ist. Frequenzabstand hin oder her, ich bezweifele, dass der Spektrum Satellit mehr als ein, zwei billige Kondensatoren als Rauschfilter hat.

Schön gemacht das Ganze!!
Gut und sauber auch, daß Du viele Heliteile verwenden kannst. Bei mir war´s eher andersrum: Mit der Fräse zu Hause und Zentnern an PE Material mache ich vieles selbst. Andererseits werden die Heliteile immer billiger...
Die Idee mit der koaxilalen Anlenkung des Heckmotors habe ich auch probiert. 10mm GFK Rohr, sehr verdrehsteif. Allerdings habe ich die Präzesionskräfte unterschätzt! Je nachdem, wie stark der Kreisel aufgedreht ist, schwingt es doch schon mal auf, trotz eines ultraschnellen Servos. Und das bei einem Testaufbau ohne alle Arme, nur einer (eingespannt) Denke, daß die direkte Anlenkung vielleicht besser ist. Aber alles bis jetzt nur Gedanken.
Halt uns auf dem Laufenden!!!

Aber selbstverständlich halte ich Euch up to date.

Ich denke, dass der Fehler bei Dir woanders lag. Die Scorpion-Motoren haben verflucht viel Kraft, so dass man einen Ausleger richtig fest halten muss, wenn man Gas gibt. Dennoch konnte ich, selbst wenn ich den Ausleger hin und her geschwenkt habe, das Rohr am anderen Ende auch bei hohen Drehzahlen noch ganz leicht mit zwei Fingern drehen und halten. Die erforderliche Kraft ist wirklich minimal und ich möchte wetten, dass für jedes T-Rex 250-Heck größere Stellkräfte nötig sind.

Ich habe mir vorher lange Gedanken gemacht, ob diese Art der Anlenkung stabil genug ausgelegt ist. Das Rohr kann sich aufgrund der Leinwandbindung im Gegensatz zu pultrudierten Rohren quasi nicht verwinden. Zudem habe ich die Hebelkräfte noch auf ein Minimum reduziert, indem ich die Motoren hängend montiert habe. Je geringer der Abstand zwischen YAW-Achse und Propeller-Zentrum ist, desto kleiner sind die Hebelkräfte.

Die meisten mir bekannten Konstruktionen sind mit stehenden Motoren, wodurch die Distanz zwischen YAW-Achse und Propeller etliche Zentimeter beträgt und die Hebelkräfte gravierend stärker sind. Auch wenn die meisten Leute ziemlich starke Servos verwenden, gibt es witzigerweise unheimlich viele YAW-Konstruktionen, die schon auf den ersten Blick absolut schwächlich wirken. Da wird zur Anlenkung ein einfacher Draht zurecht gebogen oder die Lagerung besteht aus einer Spax-Schraube, die durch ein Holzstück geht. Man sollte meinen, dass diese Konstruktionen den Kräften überhaupt nicht gewachsen sind und aufgrund ihres Spiels in der Mechanik nicht sauber funktionieren können, doch sie tun es.

Aber da ich meinen eigenen Messungen und Planungen nicht vollends vertraut habe, kommen aus der Fräse mit den restlichen Teilen auch noch Teile raus, um die YAW-Anlenkung ins Heck zu verlagern. Das war meine erste Planung und da auf den CFK-Platten noch genügend Platz war, lasse ich die Teile einfach mit fräsen, um sie im Notfall griffbereit zu haben: http://www.microcopters.de/artikel/ein-tricopter-wird-geplant.

Jau, klar soweit. Aber die Hebelkräfte sind gering im Vergleich zu den Präzessionskräften! Meinen Aufbau konnte ich auch ganz leicht hin- und herbewegen. Klappte sogar mit einem 9gr-Servo zuverlässig. Das Drehmoment, resp. der Achsabstand spielte keine wirklich große Rolle.
Interessant wurde es beim Regeln über einen Kreisel. Wenn die Empfindlichkeit hochgedreht wird, kommt natürlich irgendwann der Punkt des Aufschwingens. Statisch hat das alles noch geklappt. Aber sobald Bewegung ins Spiel kam, hat der Ausleger mit der innenliegenden Welle Samba getanzt.
Allerdings habe ich keine Erfahrung mit den Kreiseleinstellungen am Tricopter. Es könnte durchaus sein, daß eine geringere Einstellung reichen würde.
Mach mal weiter! Vielleicht ist Deine Konstruktion steif genug!
Wo beziehst Du die Rohre (Heckrohr und Welle)?

Ich muß allerdings sagen, daß ich eine Nummer größer baue... Sollten eher die 600er Rohre werden...

Was mir an deiner Konstruktion besonders gefällt ist die Aufhängung von Motoren OBEN am Motor. Noch mehr gefällt mir das die Drehachse vom Heckmotorhalter viel näher am Prop ist. So sind die wechselnde Massekräfte am Servo geringer .

Was für Kreisel hast Du denn verwendet? Hast Du verschiedene ausprobiert? Da gibt es halt leider gravierende Unterschiede und bei einem halbwegs brauchbaren Kreisel sollte man mehr einstellen können, als nur die Empfindlichkeit. Als Heli-Pilot kenne ich die Pappenheimer ganz gut und weiß in der Regel, wie man ihnen Manieren beibringt.

Im Experten-Menü des Rondo habe ich eigentlich alle wichtigen Parameter im Griff. P- I- und D-Gain sind da nur der Anfang. Damit sollte sich eigentlich jedes Heck unabhängig seiner Kraft, Masse und Beschleunigung stabilisieren lassen. Aber in den meisten Fällen ist Schwanzwedeln auf ganz banale Vibrationen oder falsche Dämpfung zurückzuführen, was einen tieferen Eingriff in die Parameter nur selten wirklich erforderlich macht.

Jau, stimmt wahrscheinlich. Habe nur 401er zum Rumspielen. Wie gesagt, war auch nur ein Versuch erst einmal.
Erst einmal soll der Zentralteil gebaut werden. Eventuell fräse ich den schon mal aus der dicken 50mm PE Platte.
Freue mich auf weiteren Berichtvon Dir!

Mit einem Versuch kommt man leider oftmals nicht weit. Frag mal einen beliebigen T-Rex 250 Besitzer, wie lange er an seinem Heli herumbasteln musste, bis das verfluchte Ding mit dem Schwanzwedeln aufgehört hat. Nicht wenige dürften überzeugt sein, dass die Kreisel nur erfunden wurden, um uns Heli-Piloten zu ärgern. :dodgy:

Sorry, ich hatte die Frage ganz überlesen. Nach vielen Vergleichstests von Materialien anderer Hersteller/Anbieter bin ich bei dieser Firma gelandet: http://www.carbon-composite.com. Nicht unbedingt das Günstigste, doch qualitativ absolute Klasse.

So langsam wird's ernst: Die letzten CFK-Teile sind da und ich bin dabei, den Tricopter aufzubauen. Meine YAW-Anlenkung funktioniert in der Realität noch besser, als in meinen Grafiken und besser, als ich erhofft hatte. Die Mechanik ist absolut spielfrei, leichtgängig und dennoch sehr robust. Ich hatte einen Mindest-YAW-Winkel von +/-30 Grad geplant. Nun komme ich fast auf +/-45 Grad und auch der Servoweg wird mit über 100 Grad schön weit ausgenutzt.

Allerdings muss ich nochmal an die Regler ran: Die 1,5qmm-Kabel waren zwar gut gemeint, doch kriege ich die Verkabelung nur mit übelstem Gequetsche in den Tricopter. Ich werde nun die Regler nochmal mit 1qmm-Litzen verkabeln. Das entspricht eh dem, was fast jeder 15A-Regler hat. Selbst hochwertige Regler wie das Minijazz haben keine stärkeren Litzen, von daher sehe ich da kein Risiko drin.

Um nicht alles doppelt schreiben zu müssen, verweise ich einfach wieder auf den Artikel auf meiner Webseite: http://www.microcopters.de/artikel/der-tricopter-wird-gebaut. Hier noch ein paar Fotos als Vorgeschmack (auf der Webseite sind sie in höherer Auflösung zu sehen):

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Wow, Respekt. Der Tricopter sieht wirklich super aus. Habe bisher noch keinen Tricopter gesehen, der mit soviel Aufwand erstellt wurde. Das Ergebnis kann sich wirklich sehen lassen. Hoffe nur, dass die Abschirmung durch das CFK nicht zu groß sind.

Gruß
Christian

kann nur noch staunen und mich wiederholen - sehr saubere arbeit !
wenn ich meinen (Baumarkt ) mwc fliegen kann, wär ein quadrocpoter in deiner bauweise aufjedenfall was, was ich gerne nachbauen würde !

Was soll denn da Abschirmen.. RC sitzt wie man sieht hinten und hat "freie" Sicht nach unten.
Wenn er denn damit FPV fliegen möchte, dann müsste er halt die AV-Antenne auch nach unten positionieren. Da mach ich mir mal überhaupt keine Gedanken wegen wegen Abschirmung... es sein denn er hat vor seinen Kopter auch manchmal von oben zu steuern.

Aber wirklich tolles Teil. Sieht schwer professionell aus. Für meinen Geschmack zu teuer und aufwändig aber ansonsten echt super =)