Ferdinand, deine Koaxkopter in allen Ehren! Besonders dein X16 ist schon beeindruckend.
Allerdings bist du mit deiner Theorie auf dem Holzweg. Ich möchte den Thread nicht für Koaxdiskussionen missbrauchen, deshalb nur kurz.
Fall 1: Schwebeflug mit perfekt ausgeglichenem Kopter (kein Drehausgleich notwendig)
Der obere Propeller wird von ruhiger Luft angeströmt und beschleunigt die auf eine Geschwindigkeit V1. Diese beschleunigte Luft trifft jetzt auf Propeller 2 (den unteren). Dieser dreht andersherum und reduziert somit die Verwirbelungen im Antriebsstrahl (Effizienzgewinn). Wenn nun der Propeller 2 mit der gleichen Drehzahl dreht wie Propeller 1, dann wird die Luft nicht weiter beschleunigt (wenn man nun die Reibungsverluste auf dem Weg von Propeller 1 -> Propeller 2 vernachlässigt). Ohne Beschleunigung kann auch kein Schub erzeugt werden. F = m x a, das wusste der Newton schon ;-)
Der untere Propeller muss also schneller drehen um noch mitzuarbeiten.
In diesem statischen Fall kann man einiges optimieren. Dazu gibt es eine Menge an Untersuchungen. Der untere Propeller muss ca. 19% mehr Steigung haben (je größer der Abstand wird, desto weniger) um mit der gleichen Drehzahl die gleiche Arbeit zu verrichten.
Zusätzlich muss der obere Propeller ca. 10% größer sein, da der Strahldurchmesser mit der Entfernung abnimmt:
Fall 2: (Im Multikopterbereich eigentlich dauernd vorhanden)
Der Kopter dreht sich oder muss eine Drehung ausgleichen:
Aufgrund der unterschiedlichen Bauart der Propeller ist das Massenträgheitsmoment unterschiedlich. Bei gleichen Regelungsparametern wird der Propeller mit dem kleineren J grundsätzlich schneller seine Solldrehzahl erreichen.
Wenn sich der Kopter nun beispielsweise nach Links dreht, muss der obere Propeller schneller drehen und der untere langsamer (angenommen oben rechtsdrehend und unten links). Der untere Propeller bekommt nun wesentlich stärker beschleunigte Luft als in Fall 1. Allerdings soll er gleichzeitig seine Drehzahl weiter reduzieren. Er kann demzufolge weniger Arbeit verrichten. Die Verhältnisse stimmen nicht mehr.
Ich denke es wird klar worauf ich hinaus will. Die Koaxanordnung im Multikopterbereich ist immer irgendwie mit Nachteilen verbunden. Mit einfacher PID Regelung kann man durch Anpassung der Mixertabellen noch einiges korrigieren, perfekt wird es allerdings nie. Ganz schwierig wird es allerdings mit dem L1 Controller von Autoquad der hoffentlich bald erscheinen wird. Hier wird nicht die Spannung der Motoren gesteuert, sondern der vom Propeller erzeugte Schub. Allerdings weiss man im Fall 2 gar nicht, wieviel Schub der untere Propeller gerade erzeugt, da es von der aktuellen Drehzahl des oberen Propeller abhängt. Hier wäre eine ziemlich schwierige mathematische Beschreibung notwendig (Differentialgleichungen lassen grüßen) und der Messaufwand um die Regler erstmal einzustellen dürfte auch gigantisch sein. Man müsste jede Drehzahlkombination der beiden Propeller aufnehmen.
Koaxanordnungen sind toll, platzsparend lassen sich starke Kopter bauen. Allerdings sollte man die Physik nicht ganz vergessen ;-)
Yannick
Allerdings bist du mit deiner Theorie auf dem Holzweg. Ich möchte den Thread nicht für Koaxdiskussionen missbrauchen, deshalb nur kurz.
Fall 1: Schwebeflug mit perfekt ausgeglichenem Kopter (kein Drehausgleich notwendig)
Der obere Propeller wird von ruhiger Luft angeströmt und beschleunigt die auf eine Geschwindigkeit V1. Diese beschleunigte Luft trifft jetzt auf Propeller 2 (den unteren). Dieser dreht andersherum und reduziert somit die Verwirbelungen im Antriebsstrahl (Effizienzgewinn). Wenn nun der Propeller 2 mit der gleichen Drehzahl dreht wie Propeller 1, dann wird die Luft nicht weiter beschleunigt (wenn man nun die Reibungsverluste auf dem Weg von Propeller 1 -> Propeller 2 vernachlässigt). Ohne Beschleunigung kann auch kein Schub erzeugt werden. F = m x a, das wusste der Newton schon ;-)
Der untere Propeller muss also schneller drehen um noch mitzuarbeiten.
In diesem statischen Fall kann man einiges optimieren. Dazu gibt es eine Menge an Untersuchungen. Der untere Propeller muss ca. 19% mehr Steigung haben (je größer der Abstand wird, desto weniger) um mit der gleichen Drehzahl die gleiche Arbeit zu verrichten.
Zusätzlich muss der obere Propeller ca. 10% größer sein, da der Strahldurchmesser mit der Entfernung abnimmt:
Fall 2: (Im Multikopterbereich eigentlich dauernd vorhanden)
Der Kopter dreht sich oder muss eine Drehung ausgleichen:
Aufgrund der unterschiedlichen Bauart der Propeller ist das Massenträgheitsmoment unterschiedlich. Bei gleichen Regelungsparametern wird der Propeller mit dem kleineren J grundsätzlich schneller seine Solldrehzahl erreichen.
Wenn sich der Kopter nun beispielsweise nach Links dreht, muss der obere Propeller schneller drehen und der untere langsamer (angenommen oben rechtsdrehend und unten links). Der untere Propeller bekommt nun wesentlich stärker beschleunigte Luft als in Fall 1. Allerdings soll er gleichzeitig seine Drehzahl weiter reduzieren. Er kann demzufolge weniger Arbeit verrichten. Die Verhältnisse stimmen nicht mehr.
Ich denke es wird klar worauf ich hinaus will. Die Koaxanordnung im Multikopterbereich ist immer irgendwie mit Nachteilen verbunden. Mit einfacher PID Regelung kann man durch Anpassung der Mixertabellen noch einiges korrigieren, perfekt wird es allerdings nie. Ganz schwierig wird es allerdings mit dem L1 Controller von Autoquad der hoffentlich bald erscheinen wird. Hier wird nicht die Spannung der Motoren gesteuert, sondern der vom Propeller erzeugte Schub. Allerdings weiss man im Fall 2 gar nicht, wieviel Schub der untere Propeller gerade erzeugt, da es von der aktuellen Drehzahl des oberen Propeller abhängt. Hier wäre eine ziemlich schwierige mathematische Beschreibung notwendig (Differentialgleichungen lassen grüßen) und der Messaufwand um die Regler erstmal einzustellen dürfte auch gigantisch sein. Man müsste jede Drehzahlkombination der beiden Propeller aufnehmen.
Koaxanordnungen sind toll, platzsparend lassen sich starke Kopter bauen. Allerdings sollte man die Physik nicht ganz vergessen ;-)
Yannick
