Taumelscheibenkreiselsystem "V-Stabi" von Ulrich Röhr
Als kleiner Elektronik-Freak habe ich mich entschlossen, dieses Kopfkreiselsystem einfach einmal zu testen.
Da ich sowohl Mehrblattköpfe als auch Rotorköpfe mit Paddelstange fliege - und das sogar noch abwechselnd an einem Tag, macht es Sinn, die bekannten Eigenheiten der Mehrblatt- und Rigidköpfe durch eine elektronische Hilfe soweit zu stabilisieren, sodass sie sich wie ein Paddelkopf fliegen. Dies ist zumindest das, was bei meinen Internet-Recherchen über den V-Stabi als Leistungsversprechen herausgekommen ist.
Heute gibt es mittlerweile eine Mehrzahl von Stabilisierungssystemen jedoch erscheint mir hier der V-Stabi am geeignetsten, weil dieser den Parameter "Geschwindigkeit" aktiv misst und in der Kreiselstabilisierung berücksichtigt. Gerade bei Mehrblattköpfen ist dieser Parameter gegen das Aufbäumen bzw. Unterschneiden des Hubschraubers ausschlaggebend.
Kurz nachdem ich den V-Stabi bei Ron Sebastian (www.rs-heli.de) bestellt hatte, habe ich folgenden Lieferumfang erhalten:
Die
Lieferungt umfasst:
- die Mikroprozessoreinheit des V-Stabi
- die Kreiseleinheit mit 2 eingegossenen SMM Bauteilen
- die Drucksensoreinheit
- das Verbindungskabel PC zu V-Stabi für die Programmierung
- die Einstellsoftware und die Anleitung auf CD-ROM
Zunächst wurde für den V-Stabi ein Plätzchen an der Mechanik vorgesehen, wo dieser entsprechend der Kabellängen leicht untergebracht werden kann. Der V-Stabi ist in meinem Fall zwischen dem Empfänger und dem Stromversorgungsmodul Emcotec DPSI eingeschleift.
Beim Anschluss zeigte sich gleich ein großer Vorteil des V-Stabi. Durch die Anlenkung der Taumelscheibe mit 4 Servos wurden bei meiner FC28 bisher 4 Kanäle am Empfänger gebraucht (1,2,6, und 8). Dadurch stand der bei mir beliebte 8-er Kanal nicht mehr für Sonderfunktionen zur Verfügung. Dadurch, dass der V-Stabi die gesamte TS-Mischung selbst übernimmt, kann nun in der FC28 das Heliprogramm H1 gewählt werden und sind damit nur mehr die 3 Kanäle Roll / Nick / Pitch als Gebereingangssignale an den V-Stabi notwendig. Der V-Stabi mischt dann die Taumelscheibe entsprechend der gewünschten Anlenkung und gibt die Signale an die 4 Taumelscheibenservos aus. Damit ist der Kanal 8 der Empfangsanlage wieder frei .... HURRA !!
Entsprechend der Bedienungsanleitung ist beim Anschluss der Servos an den V-Stabi sehr genau auf die Polarität zu achten, da die Anschlüsse nicht gegen Verpolung geschützt sind.
Um den V-Stabi zu programmieren sowie Veränderungen an den einzelnen Regelparametern vorzunehmen muss das mitgelieferte Kabel mit der COM Schnittstelle eines PC (am Flugfeld doch besser ein Laptop) und dem V-Stabi verbunden werden. Im Scale-Rumpfheli ist das Einstecken dieses etwas steifen, geschirmten Kabels mit dem 3-poligen Mikro-Steckers am V-Stabi gar nicht so einfach und am Flugfeld fast schon unmöglich. Aus diesem Grund habe ich mir ein eigenes Kabel gemacht, welches einmal fix am V-Stabi angeschlossen ist, in den Cockpitbereich reicht und dort eine Steckverbindung hat. Hier kann ich nun den zweiten Teil meines Kabels bequem einstecken. Um den sehr wichtigen Verpolungsschutz zu gewährleisten habe ich hier eine Futaba Buchse und einen Futaba Stecker verwendet. Die Belegung der 3 Adern am 9-poligen Stecker am PC kann man leicht über ein Messgerät herausfinden und sollte nach der Fertigstellung des Kabels am besten noch 10 mal kontrolliert werden bevor dieses am V-Stabi eingesteckt wird, denn laut Anleitung kann eine Verpolung hier Schaden anrichten.
Da die Bedienungsanleitung ohnehin im Internet zum Download zur Verfügung steht, will ich hier nicht weiter auf die Ersteinstellung der Servos für die Taumelscheibe eingehen. Dies ist einfach gemäß Anleitung vorgenommen worden und ist keine Hexerei. Mechanisch war es in meinem Fall jedoch notwendig, die Taumelscheibengestänge an den Servos um 1 Loch nach innen zu setzen um die Ausschläge zu reduzieren.
Nun war noch die Frage der Montage der Druckrohre für die Geschwindigkeitsmessung notwendig. Über dieses Thema habe ich mich schon einmal mit Ulrich Röhr unterhalten, da die Montage am Full-Scale Heli doch etwas problematisch ist. Die beste Position, nämlich im Bereich der Taumelscheibe ist natürlich furchtbar un-scale aber letztlich habe ich mich sicherheitshalber für die ersten Versuche für diese Position entschieden. Die Druckrohre, aus 3mm Messingrohr gebogen, habe ich so montiert, dass keine wesentlichen Änderungen (keine Löcher etc.) am Heli notwendig sind und die Rohre schnell und leicht wieder entfernt werden können wenn eine andere, scaleverträglichere Position gefunden ist. Je nach den Ergebnissen der Testflüge steht auch noch die Option im Raum, gänzlich ohne diese Druckrohre bzw. Geschwindigkeitsmessung auszukommen - dies hängt aber vom Verhalten des Rotorkopfes ab und wird sich in der Folge noch zeigen.
An einem Abend konnte so der V-Stabi montiert und die Ersteinstellung vorgenommen werden.
Erste Flugerprobung mit dem V-Stabi
Der letzte Flug ohne V-Stabi war mir noch gut in Erinnerung. Es war ein sehr windiger Tag mit recht starken Böjen und das Fliegen war alles andere als entspannend. Der Heli hat sich im Schwebeflug bei jeder Böje heftig aufgebäumt, sodass er nur mit wirklich beherzten Nickbefehlen beruhigt werden konnte.
Mit dementsprechend hoher Erwartungshaltung habe ich dann also den Heli mit V-Stabi an einem ähnlich windigen Tag getestet. Dabei wurden alle Regelparameter des V-Stabi mittels der "RESET" Funktion der Software sozusagen auf neutral gestellt. Laut Anleitung soll mit dieser Werkseinstellung ein gefahrloses Fliegen und Herantasten an die optimalen Parametereinstellungen gewährleistet sein.
Kurz und gut - es war ein voller Erfolg. Bereits mit den Werkseinstellungen war der Heli sehr gut stabilisiert. Auf Windböjen reagierte er lediglich mit einem leichten Steigen und die zyklischen Befehlen kamen schnell, direkt und präzise. Aus dem Schwebeflug heraus begann ich nun die Maschine in immer größeren 8-ter Schleifen zu fliegen und war regelrecht begeistert. Im Schnellflug war nur noch ein leichtes Anheben der Nase zu bemerken welches aber nicht unangenehm war und sicher auch noch durch eine Optimierung der Regelparameter zu dämpfen ist. Dazu bin ich an diesem Tag nicht mehr gekommen, weil sich am Stecker des Drucksensors ein Wackelkontakt eingeschlichen hatte und somit die geschwindigkeitsabhängige Regelung außer Betrieb war. Dieser Umstand birgt hiermit noch einige Testmöglichkeiten um eventuell überhaupt auf den Drucksensor verzichten zu können.
Insgesamt habe ich an diesem ersten V-Stabi-Test-Tag in 6 Flügen 10 Liter Kerosin verflogen.
Mein Fazit
Der V-Stabi ist eine nicht gerade billige aber wertvolle kleine Regeleinheit, die nach meiner bisherigen Erfahrung große Leistung vollbringt. Es ist tatsächlich nicht leicht das Fluggefühl mit V-Stabi zu beschreiben. Einerseits ist es so wie mit einem normalen Rotorkopf mit Paddelstange, andererseits wieder ist es vom Fluggefühl noch deutlich präziser und stabiler. Es machte einfach Spass einen Heli mit 2,2m Rotordurchmesser in nur 1 bis 2m Höhe über dem Boden zu kurven, dabei durch Wind und andere äußere Einflüsse keine Überraschungen zu erleben, und stets ein sicheres Fluggefühl zu haben, da der Heli präzise den Steuerknüppelbefehlen folgt.
Sicher ist der Aufwand zur Einstellung der Parameter etwas groß und es ist auch sicher nicht jedermanns Sache einen Laptop auf´s Flugfeld zu zerren jedoch lohnt es sich. Auch braucht man sich nicht vor der Einstellung des V-Stabi zu fürchten. Ulrich Röhr hat bei der Entwicklung der Einstellsoftware echt gute Arbeit geleistet, sodass die Einstellungen recht einfach und transparent vorgenommen werden können.
Das Bild zeigt das Einstellmenü zur Trimmung des Helis und zur Einstellung der Regelparameter.
Trotz aller Euphorie möchte ich an dieser Stelle noch 2 Warnungen aus der V-Stabi Anleitung wiederholen:
Der V-Stabi ist kein Autopilot und kein System, welches einen Heli aus unkontrollierten Flugsituationen retten kann. Der V-Stabi gehört in die Hände erfahrener Modellhubschrauberpiloten die in der Lage sind den Hubschrauber in jeder Lage zu kontrollieren, denn wird der Heli vom Piloten zu Boden gesteuert, so wird er dort präzise und sicher auftreffen. Auch die Ersteinstellungen des V-Stabi erfordern eine gedankliche Auseinandersetzung mit der Funktion der Taumelscheibe und deren Servos denn mit einem unbedachten Mausklick in der Software kann der Heli unsteuerbar werden (z.B. Servo-Drehrichtung, Kreiseldrehrichtung etc). Auch bei der Trimmung des Hubschraubers ist ein Umdenken nötig - die Taumelscheibe funktioniert nun ähnlich wie ein Heading-Hold Kreisel, d.h. beim Einschalten werden die neuen 0-Positionen bestimmt - somit ist es notwendig, die Trimmungen am Sender beim Einschalten immer mittig zu belassen und die Trimmung entweder mechanisch oder über die V-Stabi Software vorzunehmen.
Für Interessierte steht sowohl die Software als auch die Anleitung auf der V-Stabi Hompage zum Download bereit. ( www.vstabi.de)
Funktionstüchtiger Scale-Lasthaken
Schon beim Anbau meiner Lasthaken-Attrappen stand für mich fest, dass ein funktionstüchtiger und vorbildgetreuer Lasthaken entwickelt werden muss, denn die am Markt erhältlichen Lasthakensystem sind für meinen Fall leider nicht einsetzbar, da diese entweder nicht meinem Vorbild entsprechen oder/und meist ein Mikroservo eingebaut haben, was ebenfalls meinen Scale-Kriterien nicht entspricht.
Hier meine bisherige, nicht funktionstüchtige Interpretation
Nach einigen Recherchen im Internet konnte ich tatsächlich einige Bilder und Explosionszeichnungen von bei den Vorbildern verwendeten Lasthaken finden. Diese haben grundsätzlich 3 voneinander unabhängige Auslösemechanismen, manuell am Haken selbst, via Bowdenzug und elektromechanisch. Natürlich hätte die elektromechanische Auslösung auch für den Modellhaken einen enormen technischen Anreiz jedoch scheiterten meine bisherigen Versuche an der zu geringen Kraft derart kleiner Elektromagneten, sodass sie in einem nur 3cm großen Lasthaken untergebracht werden könnten.
Dementsprechend kam also nur die direkte, mechanische Auslösung in Frage, welche aufgrund der direkten Montage der Haken am Rumpf recht einfach aus dem Rumpfinneren realisiert werden kann.
Hier die Einzelteile ......
Nachdem ich die ersten Testaufbauten noch aus GFK hergestellt hatte, habe ich mich nun für die Endvariante für eine Konstruktion aus Aluminium entschieden. Die Teile dazu wurden CNC gefräst bzw. in Handarbeit (speziell die Federn) hergestellt.
... in montiertem Zustand ....
Ein wesentliches Element der Konstruktion ist, dass alle Elemente gefedert ausgeführt sind. Hier im Bild fehlt lediglich noch die Feder des eigentlichen Hakens. Durch die Federung am Haken wird gewährleistet, dass sich der Haken auch ohne Last öffnet. Durch die Federung der Rückhalteklappe kann die Seilöse bei geschlossenem Haken eingeklinkt werden und durch die Feder des Auslösehebels kann der geöffnete Haken geschlossen und arretiert werden, ohne dass das Servo betätigt werden muss.
.... hier funktionsbereit !
... lackiert und eingebaut ... fertig !