Einleitung

Was passiert hier?#

Hallo zusammen. Auf dieser Webseite werden wir (Maximilian und ich) unsere Bau- und Lernfortschritte dokumentieren. Wir bauen einen schweren Multicopter / Multirotor, der zur Familie der UAV bzw. Drohnen gezählt wird. Wobei der Begriff Drohne ziemlich negativ besetzt ist.

Was ist das?#

Ein Multirotor ist halt ein Flugkörper wie ein Hubschrauber, nur anders. :-) Sehr bekannt und verbreitet sind ja Quadcopter, aber es gibt auch unzählige andere Bauformen wie ich gelernt habe. Die bekanntesten sind Tricopter, Hexacopter und Oktokopter. Es gibt aber viele Varianten wie zum Beispiel X8  , oder sehr imposant eine Selbstbauvariante: DODECA mit 12 Motoren  . Hier noch einer von Gryphon-Dynamics  . Ihr merkt schon die Dinger finde ich geil :-) Wir haben uns für einen Hexacopter mit Y6 Layout entschieden. Der Rumpf ist wie ein Y geformt - hat also drei Ausleger wie bei einem Tricopter. An jedem der Ausleger sitzen  jeweils zwei Motoren. Ein schönes Beispiel mit einer besonderen Motoranordnung ist der Nimbo One  . Wenn an jedem Ausleger ein Motor sitzt handelt es sich um einen klassischen Y3 Tricopter bei dem ein Servo zum verdrehen der hinteren Motorachse benötigt wird.  Beim Y4 kann man auf diesen Servo verzichten denn man gleicht das durch einen weiteren Motor aus.

Unterschied zwischen Hubschrauber & Multicopter#

Hier schauen wir erstmal was beide gemeinsam haben, und dann auf die Unterschiede. Um zu verstehen wie ein Multirotor fliegt ist es gut zu wissen wie ein Hubschrauber fliegt. Dazu gibt es bei  www.heliport.de   eine sehr gute Einführung…

Warum machen wir so etwas beklopptes überhaupt?#

Erstmal ist da eine gewisse Begeisterung für autonome Fluggeräte   für die es sehr viele ernst zu nehmende friedliche!!!, zivile bzw. zivilisierte  Anwendungsgebiete  gibt, zB. in der Archäologie  . Das finden wir an sich schon spannend. Da ich Fotograf  bin finde ich es klasse eine Kamera in die Luft zu bringen und Aufnahmen aus der Luft zu machen. Mir fallen aber noch einige Anwendungen mehr ein… :-) irgendwo ist es zugegebener Maßen auch die Erfüllung eines alten Jugendtraumes. Dann kann man unglaublich viel beim bauen lernen, und seine Fähigkeiten auf vielen Gebieten erweitern. Lernen, dabei etwas entstehen zu lassen und Neuland zu betreten ist einfach spannend und macht Spaß.

Warum  ausgerechnet ein Y6 Layout?#

Mann kann überall nachlesen das bei dieser  Anordnung der Motoren  im Falle eines Motor / Propeller /  Regler-Ausfalls eine Schub-Symmetrie gewährleistet bleibt. Diese redundante Auslegung sorgt dann wohl dafür dass der Y6 Copter  halbwegs kontrolliert gelandet werden kann so lange nur ein Antrieb ausfällt - wie dieses Youtube-Video schön zeigt  .  Der Y6 Copter hat nur drei Arme statt 6 wie bei einem normalen HexaCopter. Das bedeutet weniger Gewicht weil weniger Ausleger. Somit  kann eine größere Nutzlast transportiert werden.  Der Y6 Copter hat ein besseres Flugverhalten bei größeren Windstärken, und halt ein sehr schönes Flugbild :-) Der große Winkel zwischen den beiden vorderen Armen sorgt dafür das die Arme und Propeller nicht so schnell im Bild sind. Allerdings muss man bei der Konstruktion immer noch aufpassen das die Schatten der Propeller nicht störend ins Bild fallen. Nachteile hat dieses Konzept aber auch. Gegenüber einem normalen Copter ergibt sich ein Leistungsverlust auf den ich später noch mehrfach eingehen werde. Ein weiterer Nachteil ist das sich das Ding anfasst wie ein zusammengerollter Igel. Es ist eine stachlige, nicht mehr fassbare Angelegenheit wenn sich die Propeller erstmal drehen: Diesen Copter dann noch in der Hand zu halten ist unmöglich, anders als bei einem Copter der alle Motoren oberhalb der Ausleger montiert hat. Die unteren Antriebe sind auch bei der Landung gefährdet da sie dem Boden doch recht nahe kommen - bei schiefem aufsetzen sind Schäden an Propellern und verbogene Wellen an den Motoren vorprogrammiert. Diese Teile laufen buchstäblich Gefahr ins Gras zu beissen. Vorsicht ist also angesagt. Echte Redundanz bekommt man erst ab 8 Antrieben. Deshalb steht jetzt schon ein großer Dodeka mit 12 Motoren auf unserer Wunschliste.

Habt ihr so etwas schon mal gemacht?#

Nö. Wir tun das was man auf gar keinen Fall machen sollte: Wir starten total unbeleckt und ohne jede Erfahrung in dieses Abenteuer und gucken mal wo uns die Reise hin führt. Es ist - und das wird einem jeder Profi auf dem Gebiet runterbeten - sehr “unklug”. Ratsamer ist es mit einem billigen Quadcopter in das Thema einzusteigen um erstmal Erfahrungen zu sammeln, und teuren Schrott zu vermeiden. Wir starten aber eher mit dem Gedanken “No risk no fun”, und “think big”. Wir werden nicht leichtsinnig vorgehen, sondern jeden Schritt mit Bedacht tun. Diese Dokumentation richtet sich also auch an absolute Anfänger.

Ein Gedanke#

So ein Multicopter ist ja im Grunde eine laute, biestige energiefressende Monstermaschine. Ich sympathisiere auch mit dem Gegenentwurf dazu: Einem kameratragenden Fluggerät das mit minimalem Energieaufwand lange in der Luft bleiben kann. Sei es als Segelflieger oder Fessel- /Wetterballon oder irgend etwas dazwischen. Einen Kompromiss wird man bei der Agilität und Steuerbarkeit eingehen müssen.  :-) Spannende Sache und vielleicht eine Idee für ein zukünftiges Projekt. Max hatte die Idee ein Fluggerät zu entwerfen das genau dazwischen liegt. Eine Art UAV Zeppelin. Nach ein paar Recherchen bin ich auf diese Arbeit  von Marc und Thorsten Niggermann  aus den 90ern gestoßen die in die selbe Richtug zielt.

Weiterführende Links#

• Quadcopter bei Wikipedia 
• Unbemanntes Luftfahrzeug bei Wikipedia 
• Ne wissenschafliche Arbeit der NASA zum Thema koaxiale Rotoranordnung als PDF  ;-) und noch so eine Arbeit aus der Stanford University  . Interessant, aber schwer verdaulich.