DIY:Floaty

Aus Tatendrang
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Mit Floaty soll ein Flugfahrzeug Konzept umgesetzt werden. Hierbei steht die zentrale Frage im mittelpunkt:

Ist es möglich, dass ein Luftfahrzeug Luft auf die eigenen Tragflächen so beschleunigt, dass genügend Auftrieb generiert wird um zu fliegen?

Motivation 

Grundsätzlich geht es hierbei um eine Machbarkeitsstudie. Es soll herausgefunden werden ob ein solches Flugfahrzeug flugtüchtig ist und wenn ja, ob es eventuell energieeffizienter, geräuschärmer und besser manövrierbar als herkömliche Quadrocopter ist. Des weiteren, besitzen beinahe alle heutigen Quadrocopter frei rotierende propeller welche eine wesentliche verletzungsgefahr darstellen, was vermieden werden könnte.

Konzept

Genereller Aufbau

Floaty von der Seite mit Querschnitt
Floaty von oben
Zur beschleunigung der Luft werden wir ein erstmal ein Propeller benutzen. Wenn man hinter dem Propeller eine Tragfläche installieren würde, könnte Auftrieb erzeugt werden. Jedoch wäre dieses gerät dann nicht manövrierbar. So hatten wir die Idee ein kreisförmiger Flügel zu bauen und die Luft, welche vom Propeller beschleunigt wird, aufzuteilen und umzuleiten (Siehe Bilder "Floaty von oben" und "Float von der Seite mit Querschnitt"). Als Tragfläche haben wir das Profil "Airfoil S1223" benutzt weil es einen hohen Auftrieb generiert (circa 2,4 Cl bei circa 13,5 grad Neigung). Zwar besitzt dieses Profil auch einen hohen Luftwiderstand, dieser ist aber bei unserem Konzept zu vernachlässigen. Da die Tragflächen nicht wie bei einem Flugzeug durch die Luft gleiten und dadurch dann ein hoher Luftwiderstand die Geschwindigkeit des Flugzeuges reduzieren würde, sondern kreisförmig am Rumpf befestigt sind und der Luftwiderstand sich ringsum dann ausgleicht.

Simulation

Richtungsvektor der Luft

Um Material und Zeit einzusparen haben wir versucht umfassende Simulationen zu generieren. Leider wurden diese zu komplex und aufwändig, dass wir uns entschlossen haben direkt unser Konzept zu durcken und es in echt zu testen. Das einzige was wir geschafft haben, war die Richtungsvektoren der Luft zu simulieren (siehe Bild "Richtungsvektor der Luft").

Problematik

Durch die begrenzte Maße des 3D-Druckers, war ein paar der Formen, wie zum Beispiel die des Flügels, erlaubten es uns nicht dieses Bauteil an einem stück zu Drucken weshalb wir für diese Teile ein Stecksystem entwickelt haben.

Bauteile

Aufgeteilt in verschiedene Bauteile, der unterer Hauptteil, oberer Hauptteil, Flügelkomponenten, Flügelträger und die Beine

Hauptteile

Oberer Hauptteil Unterer Hauptteil
Floaty-body top.jpg
Floaty-oberes hauptteil.jpg
Floaty-body bottom.jpg
Der oberer Hauptteil wird auf den unteren Hauptteil aufgesetzt, dafür gibt es auf der Unterseite vom oberen Hauptteil Einkerbungen wo die "Luftstrom-Richtungslenker" vom unteren Hauptteil an dem oberen Teil einzusetzen werden, um diese fest zu kleben. Der untere Hauptteil beinhaltet in der Mitte, tiefer gesetzte Löcher wo der Motor für den Impeller angeschraubt wird. Die vertikal gedruckten Teile sind um den durch den Impeller erzeugten Luftstrom in die richtige Richtung zu lenken.

Flügelkomponenten

Floaty-Flügelkomplett.jpg
Der Flügel wird aus 18 Komponenten zusammen gebaut. Im unteren Teil werden die drei verschiedenen Komponenten gezeigt aus jeweils zwei Perspektiven.
Floaty-flügel normal.jpg
Floaty-Flügelkomponente04.jpg
Floaty-Flügelkomponente06.jpg
Floaty-Flügel normal2.jpg
Floaty-Flügelkomponente03.jpg
Floaty-Flügelkomponente05.jpg

Stecksystem

Steckverbindung

Umsetzung

Auswertung