Antrieb
des Ornithoptermodells EV8

Kugelgewindetrieb

Für die Umwandlung einer rotierenden in eine lineare Bewegung wird beim EV8 ein Kugelgewindetrieb verwendet. Eine entsprechende Technik hat bereits Paul MacCready 1985 bei seinem Flugsauriermodell QN eingesetzt (Details zu seinem Antriebsprinzip siehe Zeitungsartikel über sein Projekt).

Bei den hier gewählten Abmessungen ist darin, bezogen auf eine Schlagperiode, eine Drehzahluntersetzung von 38:1 enthalten. Der Wirkungsgrad für beide Umwandlungsrichtungen beträgt etwa 0,9. Diese hervorragenden Eigenschaften waren ausschlaggebend für die Antriebs-Neuentwicklung.

In jeder Schlagperiode werden damit aber zwei Motor-Drehrichtungswechsel erforderlich.

Hinweis:
Anstelle der Kugelgewindespindel kommt auch ein Ball Reverser Actuator in Betracht (siehe Weblink 1). Der Elektromotor muss dann die Drehrichtung nicht mehr wechseln.

Kompensationsfeder

Anstelle der bisher bei den EV-Modellen üblichen, aufpumpbaren Gasdruckfeder mit Rollmembrane (siehe Antriebsmechanik vom EV4 ), wird beim EV8 eine Industrie-Gasfeder verwendet. Deren Federkraft ist leider nicht einstellbar.

Bei großen Federkräften in Verbindung mit einer kleinen Federrate bieten Gasfedern gegenüber Stahlfedern Vorteile. Sie haben eine kleinerer Bauform und ein geringeres Gewicht - aber auch höhere Verluste.

Bei guter Energierückführung über den Kugelgewindetrieb und den Motorsteller in den Antriebsakku kann diese sogenannte Kompensationsfeder später auch entfallen.

Motor

Zu Beginn der EV8-Entwicklung wurde wegen seinem relativ kleinen Massenträgheitsmoment ein bürstenloser Motor vorgesehen - damals noch mit Sensoren.

Nach der Modellfertigstellung gab es aber noch keine Drehzahlsteller mit ausreichend kurzer Verzögerungszeit bei Drehrichtungswechsel. Es musste daher auf einen Kollektormotor umgerüstet werden.

Heute gibt es aber auch für bürstenlose Motore Drehzahlsteller mit hier ausreichend schneller Drehrichtungsumkehr.

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Elektronik

Die Ansteuerung des Drehzahlstellers mit genauer Flügelpositionierung in der Gleitflugstellung, Geschwindigkeitsänderung, Drehrichtungswechsel usw. ist recht aufwändig.

Im Zuge der Erprobung von nebenstehendem Versuchsaufbau fiel die Entscheidung zur Ausführung mit einem programmierbaren Logikbaustein - auch PLD oder Mikrocontroller genannt. Mangels ausreichender Programmierkenntnisse konnte ich anfangs aber nur etwa die Hälfte dieser Hardware durch Software ersetzen (siehe nebenstehendes Logikschema).

Download
BASIC-Programm
(zip 8 KB)

Inzwischen sind aber die Mikrocontroller so schnell und leistungsfähig geworden, dass man selbst mit einer einfachen BASIC-Programmiersprache alles in einem Chip unterbringt. Mit dem abgebildeten Steuercomputer kann man Antriebe für Schlagfrequenzen bis etwa 8 Hz ansteuern.

Antrieb-Einzelteile

Man sieht hier im Vordergrund die bei EV-Modellen übliche & Schaukel (Sperrholzrahmen) zur Lastverteilung auf die Flügelanschlusswalzen. Dahinter liegt das erstmals beim EV8 für die Mechanik konzipierte Chassis.

Chassis

mit Gewindespindel, Federn und Führung, aber noch ohne Motor. Es ermöglicht den Antrieb als Ganzes in den Rumpf ein- und auszubauen.
Die Gasfeder dient als Führung der Stahlfeder.