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The Goddard Gyrosystem
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Hier ging es mir darum, einen mechanischen Autopiloten zu entwickeln,
angelehnt an das Goddard'sche Prinzip, was ich in einer TV-Sendung sah. 
Es gab Mitte der Achtziger auch keine elektrischen 2-Achs-Gyrosysteme
für Modelle, erst recht wären elektrische Systeme natürlich viel zu schwer 
gewesen - so entschied ich mich also zur Entwicklung eines mechanischen 
2-Achs-Gyrosystems.

Hierbei hängt ein Bleigewicht im Inneren des Rumpfes und steuert über seine 
Masseträgheit die Klappen der Fins an. 
Die wesendlichste Frage war nun, ob das tatsächlich funktionieren würde, 
oder ob das System sich "hochschaukeln" würde, d.h., ob eine Bewegeung 
des Flugobjektes zwar zu einer Korrektur führen würde, dabei aber so massiv 
gegensteuert würde, so dass wiederum eine neue übersteuerte Lage entstünde, 
die wiederum gegengesteuert würde, usw. und somit in null komma nichts 
ausser Kontrolle geraten würde - oder ob hier tatsächlich, wie gewünscht, ein 
schnelles Gleichgewicht der Fluglage eintreten würde.

Somit also am Ende die Frage, mit welcher Sensibilität und mit welcher 
Masseträgheits-Verzögerung das Gyrosystem arbeiten wird. 
Würde es eine durchgehend lineare Flugbahn erzeugen, oder würde es erst auf
jeweils deutlich sichtbare und spürbare Querlagen gegensteuern?
Ich entschied mich das System auf "höchste Sensibilität" einuzustellen, also bei 
minimaler Querlage bereits ein Maxium an Klappenausschlag!
Natürlich wurden die Klappen, trotz grossen Ausschlages immer noch 
proportional zur abweichenden Neigung angesteuert.

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Testgleiter
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Zunächst entstand ein Gleiter, mit einer Spannweite von etwa 30 cm, der das 
Gyrosytem im Freiflug ohne Motorisierung testen sollte. 

In der Mitte des offenen Gitterrumpfes befand sich unter einer kleinen,
höher gelegenen Querstrebe das Bleigewicht, welches an einem Bindfaden
frei hing und somit in alle Richtungen pendeln konnte. 
Vom Bleigewicht aus wiederum liefen vier Bindfäden umgelenkt zu
den zwei Klappen. Je ein Faden für die Oberseite der Klappe, je einer für
die Unterseite. Die Klappen steuerten nun, wie bei einem Deltaflügel
üblich, gleichzeitig die Quer- und Hochachse des Modells. 
Die Steuerung über das Seitenruder war und ist mit diesem System nicht 
möglich, da ein seitlicher Kurswechsel des Modells, abweichend von der 
Ideallinie des Geradeausfluges nicht zwingend eine Schräglage bewirkt, in 
die das Gewicht hätte hineinpendeln können.
Das Modell konnte also Kursänderungen vollziehen oder komplette 
Kreisbögen fliegen, oder auch sich gegen den Wind ausrichten. 
Der Autopilot sorgte dabei immer für eine, zum Erdmittelpunkt hin exakt 
horizontal ausgerichtete Fluglage.
Auf dem Bild sieht man gut die arbeitenden Klappen, die sich ganz aussen
links und rechts am Deltaflügel befinden. Auf dem Bild ist die in Flugrichtung
gesehene rechte Klappe stärker nach unten gestellt als die linke Klappe.

Da Haupt- und Vorflügel aus einfacher, flacher Pappe bestanden,
konnte nun getestet werden, wie das System reagiert, wenn weitere, 
unabhängige Klappen, bzw, der Einstellwinkel des Vorflügels verändert
würde. Das Modell verhielt sich vorbildlich und steuerte gegen, bzw glich
die Klappenstellungen der zweiten Klappen einwandfrei aus! 
Natürlich bremsen ausgefahrene Klappen enorm und man kann die Stellung 
der einen Klappen, durch eine Gegenstellung zweiter Klappen nur in sehr 
begrenztem Umfang durchführen, da es sonst zum Strömungsabriss aufgrund 
zu geringer Fluggeschwindigkeit kommt!
Bei einer Veränderung der Stellung des Seitenruders flog das Modell wie 
erwartet Kreisbögen, blieb jedoch horizontal stabil.

Die Frage war desweiteren, in wie weit das Modell auf Schwerpunktver-
lagerung reagieren würde und in wieweit der Schwerpunkt überhaupt noch 
berücksichtigt werden müsste. Ebenso, ob das Modell auch völlig ohne 
Seitenruder stabil bleiben würde, oder ob es dann schaukeln würde.
Da ich das System aber nicht überstrapzieren wollte, allein schon weil man 
bauliche Mängel eben nur sehr begrenzt durch Klappenstellung ausgleichen 
kann, da sonst Strömungsabriss droht. So entschied ich mich, die normalen
Konstruktionsmerkmale halbwegs zu beachten und die wichtigen
Grundeinstellungen im Wesendlichen beizubehalten.

Für eine Phantasie-Konstruktion flog dieses Modell jedoch auf Anhieb 
erstaunlich gut und sicher, eben durch den Autogyro - worin gute Aussicht
bestand das System in raketengetriebenen Modellen einzusetzen.

Abgeworfen wurde vom vierten Stock der Bremer Universität-Zentralbereich.
Flugdauer 11 sek.
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Video mit Ton:    gyro-gleiter.avi     19 sek   1,54 MB
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Titan-Rakete
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Als Titan-Rakete bezeichnete ich alle Modelle mit 4 Fins.
Jede Leitwerks-Flosse hatte eine angesteuerte Klappe.
Das System lief  einwandfrei - im Clip nicht so zu erkennen / zu demonstrieren
gewesen, da beim Drehen mit den Händen die Fäden mit den Fingern 
eingeklemmt wurden. Auch ist die ganz extreme Waagerechte 
ansteuerungstechnisch bereits etwas heikel - aber genau dazu sollte es im Fluge
ja gar nicht erst kommen.

Die Screenshots zeigen das Prinzip und sprechen für sich. 
Der Flug verlief bestens, leider versagte das Bergungssystem und das Modell 
wurde völlig zerstört! Hier die Treibwerksphase, da das kleine Modell in einiger
Entfernung nicht mehr so gut zu sehen ist und sich am Himmel nur noch als ein 
einziges Pixel-Pünktchen vom bewölkten Hintergrund abhebt. 

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              Video:    titan-demo.avi     20 sek    1,63 MB
Video mit Ton:     titan-start.avi       6 sek      740 KB
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X 15

     Ein ambitioniertes Modell, ausgerüstet mit dem Gyrosystem. Hier wurde
     hauptsächlich das Hoch-Runter durch die Klappen gesteuert, da das Gewicht
     zur Seite hin nicht so viel Spielraum hatte, ein klein bisschen jedoch steuerte 
     es die auch Klappen gegenteilig als Querruder an, was ausreichen sollte...

     Länge 50cm, Gewicht 130g

    Die Fluglage war eigentlich stabil, jedoch war das Modell wohl zu hecklastig 
    und auch zum Geradeausflug nicht genug ausgetrimmt. Und was den seitlichen 
    Kurs anbetraf, konnte der Gyro ja nicht allzuviel ausrichten. Leider unternahm
    ich vorab auch keine reinen Gleitversuche mit diesem Modell.
    Interessant war hierbei jedoch die Frage, ob der plötzliche Startschub die 
    Trägheit des innen, frei hängenden Gewichts und damit dessen Rückstoss nach 
    hinten, somit also die Klappen ausschlagen lassen würde, was wiederum die 
    Ausgangslage des Fluges extrem beinflusst hätte.
    Deshalb wählte ich einen langen Start-Führungsstab um diese 
    Klappenausschläge der Startbeschleunigung abzufangen.
    Bei der senkrecht gestarteten Titan stellte sich diese Frage ja nicht, da das 
    Gewicht im Lot zur Flugrichtung hing.

    See, what happens:

                                Video:    x15-demo.avi    12 sek    691 KB
                  Video mit Ton:     x15-start.avi       7 sek    684 KB

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