UL mit Elektroantrieb?

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aeroklaus
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UL mit Elektroantrieb?

Beitrag von aeroklaus » Mi 18. Okt 2006, 16:40

habe diesen Beitrag schon vor längerer Zeit vorbereitet, aber wg. Simsewing zurückgehalten:

Ich nehme jetzt einfach mal an, dass der Zeitraum von der ersten Planung bis zu einem flugfertigen Prototypen ca. 2 Jahre ist. Das dabei entstandene Flugzeug bzw. dessen Nachbauten wird von da ab wenigstens 10 Jahre fliegen, wahrscheinlich aber eher länger.
Über die Entwicklung des Benzinpreises kann man gegenwärtig nur spekulieren, womöglich wird er in 2 Jahren bei wenigstens 1,80Euro/Liter liegen, in 10 Jahren kann er leicht beim Doppelten angelangt sein. Womöglich aber auch wesentlich höher.

Mit anderen Worten, in dieser Hinsicht laufen uns die Kosten davon und wir sollten uns rechtzeitig nach Alternativen umsehen.

Ein Standart UL wie die C22-Aero verbraucht pro Flugstunde mit einem 64PS-Zweitakter wenigstens 15L/Stunde bei 120km/h, verglichen mit einem halbwegs modernen PKW ist das ein ziemlicher Schluckspecht. Die Highender stehen da besser da, da ist man bei demselben Verbrauch mit 250km/h unterwegs.
Aber eigentlich taugt der Vergleich mit einem PKW nicht, es geht uns ja nicht so sehr um einen möglichst geringen Verbrauch pro 100km, sondern um einen möglichst geringen Verbrauch pro Flugstunde.

Wenn ich mich etwas umsehe, liegt ein Dreiachser optimistischerweise bei mindestens 5L/h (der Ulf 2), typisch aber eher bei 10-20L/h. Da sind die Kollegen der benachbarten Leichtfliegerei besser:
ein aerodynamisch eher bescheidener Motorgleitschirm begnügt sich oft schon mit 3 Litern, ein Minimum mit einem Exxtacy-Starrflüglerdrachen bleibt schon fast im Standgas des 16PS Solomotors oben und erlaubt eine Reisegeschwindigkeit von 80-100km/h mit einem Verbrauch von höchstens 2-3Litern.
Gut, ich vermische hier Ein-und Doppelsitzer, aber der Trend ist doch hoffentlich trotzdem deutlich:

Wieso sind unsere Dreiachs-Ul´s so ineffektiv? Wieso brauchen wir soviel PS, um in die Luft zu kommen?

Das es auch anders geht, zeigen Beispiele:

Bryan Allen überquerte am 12.Juni 1979 mit Muskelkraft (0,3PS) den Ärmelkanal. Sein Fluggerät, der Gossamer Albatros. war 32kg schwer.

Und am 23.April 1988 fliegt der Radprofi K. Kanellopoulos mit dem Muskelkraftflugzeug "Dädalus 88" 119 km von Kreta zur Ägäisinsel Santorin.

Nun, obwohl ich in der "Ökohauptstadt" Freiburg wohne ;) , will ich nicht unbedingt in die Luft strampeln, aber wie wäre es mit einem Elektroantrieb?

Ein in Deutschland zugelassenes Ul mit Elektroantrieb gibt es ja schon, den Silent Elektrik Selbststarter:
http://www.airenergy.de/html/ae-1_silen ... egler.html
Der schafft mit seinem 13KW-E-Motor und den Lithium Akkus immerhin 3 Starts auf eine Höhe von ca. 600m, entsprechend einer Motorlaufzeit von 15min.
Das ist der Stand von jetzt, in ein paar Jahren (wenn ein evt. neuer Prototyp dann erstflugfertig ist), könnte die Akkuleistung noch um einiges höher sein.
Der Antrieb wiegt komplett übrigens ca. 45kg, einschliesslich Akkus. Gar nicht so schlecht, oder?

Übrigens wird in diversen Hanglidingforen schon seit einiger Zeit über E-Antrieb diskutiert, womöglich gibt es schon bald funktionierende Lösungen auf Bastelbasis:
http://www.dhv.de/vbulletin2/showthread ... 266&page=1

Der Traum hingegen, eine bezahlbares und alltagstaugliches Solarflugzeug zu bauen, scheitert leider an den Kosten und der Leistung der momentan verfügbaren Solarzellen:
Selbst bei einem Wirkungsgrad von 100% würde bei einer nutzbaren Fläche von 15qm nur eine Leistung von ca. 15KW bereitstehen. Von 100% sind wir aber noch sehr weit entfernt, aber zum Akkuladen reicht´s jetzt schon.

Womöglich wird das erste funktionierende Solar-UL ein Motorgleitschirm sein, denn da hat man einfach mehr Fläche zur Verfügung (25-30qm):
http://solarparaglider.com/

Aber zurück zu unseren Dreiachsern:

15 Minuten (momentane) Flugzeit ist natürlich etwas mager, aber wie wäre es mit einem HCHE (human controlled Hybrid Engine):

Zuerst bräuchte ein leichtes, möglichst effektives einsitziges Fluggerät, das sollte eine ähnliche Leistung haben wie der ULF1 (GZ 15, Sinken 1m/s) oder auch der Mitchell Wing. Wieso eigentlich nicht ein Nurflügler? Es muss nicht unbedingt konventionell aussehen! Auf jeden Fall preiswert (natürlich), einfach zu bauen, leicht, zerlegbar, womöglich auf dem Autodach transportabel. Das geht, seht Euch mal moderne Starrflüglerdrachen näher an, da kann man den ganzen Flügel, der eine Carbon-Torsionsnase hat, einfach zusammenklappen, die Bespannung wird gelöst und die Carbonrippen werden einfach an den Holm geklappt. Man erreicht mit solchen Flügeln, die ca. 35kg wiegen, Gleitzahlen bis 20, abhängig davon, was unten im Luftstrom dranhängt und bremst. Helmut Grossklaus hat für so einen Flügel ein GFK-Trike mit Einziehfahrwerk entwickelt, den Silent Glider M: http://www.silentfamily.com/sgm.htm

das bekommt einen kleinen 15-20PS Einzylinder, den man erstmal nur für den Start benötigt. Ist die Arbeitsflughöhe erreicht, wird manuell auf einen E-Antrieb umgeschaltet (Verbrennungsmotor aus, E-Motor an). Mit dem könnte man dann, bei reduzierter Leistung, 20, 30, 40 Minuten fliegen. In ein paar Jahren, bei besserer Akkuleistung bestimmt länger. Machen die Akkus schlapp, wird das Einzylinderchen wieder angeworfen und man knattert nach Hause.

Zu kompliziert? Wie bekommt man die Leistung zweier Motoren auf einen Propeller?

Gar nicht, man hätte einen grossen Zentralprop für den Verbrennungsmotor, und anstelle eines grossen E-Motors verwendet man zwei kleine symmetrisch rechts und links in den Tragflächen. Die Motörchen gibt´s in dieser Leistungsklasse schon im Modellbaubereich.

Fertig ist die Öko-Dreimot (und gleichzeitig hat man ein Problem: darf ein UL eigentlich 3 Motoren haben?)

Oder?

Grüsse Klaus

Noch was zum schmökern:
http://www.motor-schirm.de/wbb2/thread. ... eadid=2395
(man muss allerdings angemeldet sein)
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Beitrag von Wabo » Do 19. Okt 2006, 04:45

Das Thema interessiert mich sehr. Habe ich doch seit einiger Zeit Komponenten rumliegen. Mit MH-Aerotools und meinem eigenen Propellerprogramm nach Larabee gerechnet müßten mit 4kw locker 20-25kg Flugschub für einen Drachen rauskommen. Das kann zum Starten eventuell nicht ausreichen, aber zu leichtem Steigen doch wieder. Ich werde mal ein paar Komponenten fotografieren und hier reinstellen.

Die von Dir angegebenen Links machen noch mehr Mut! Tatsächlich war bei mir eines der Haupthindernisse die Anordnung und Befestigung am Drachen. Da ist mir noch nicht passendes über den Weg gelaufen.
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Beitrag von Abdul » Do 19. Okt 2006, 05:58

Hallo Klaus,
in Deutschland sind wir in der glücklichen Lage, daß die Anzahl der Motoren in der LTF-UL nicht festgeschrieben ist.
Das Handling bei einseitigem Motorausfall ist allerdings dann etwas, was in der Planung etwas Gehirnschmalz erfordert. Bei Push-Pull Anordnung (in Italien gibt es den Tucano als Push-Pull Zweimot) ist ein stehender Quirl sicherlich kein Problem.
Aber auf der anderen Seite: JA WARUM DENN NICHT!!!!

@Stephan: Ätsch! Diesmal haben wir in Deutschland sogar die weniger restriktive Gesetzeslage. Ihr armen Franzosen dürft ja nur einmotorige ULs fliegen! Das ist ja fast so beschämend, wie nicht regelmäßig überprüft zu werden!

Einen hab ich noch: Bei Zweimot ist vielleicht sogar eine Doppelrumpfauslegung interessant. So als Anregung: Eine LO-120 mit zwei Motoren vorne an den Leitwerksträgern und ein dritter als Pusher am Rumpfheck.

Jetzt hör ich aber mal das Spinnen auf.


Michael
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Beitrag von bushpilot » Do 19. Okt 2006, 06:27

Aber die Doppelrumpfidee finde ich cool - denkt mal an sowas wie eine nor atlas in klein...
trinkt mehr flugbenzin!
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Beitrag von Wabo » Do 19. Okt 2006, 07:24

Bild

Damit erziele ich 8kg Schub etwa 10 minuten lang. Wiegt etwa 2,5 kg alles zusammen.
Wenn ich noch 3 Akkus dazu packe mach ich etwa 12kg Schub 15 Minuten damit.
Kosten 650EUR
Zwei Motoren und 6 Akkuspacks sollten reichen für mindestens 300Höhenmeter ohne Startvorgang.
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Beitrag von tiniro01 » Do 19. Okt 2006, 09:13

Toller Denkansatz mit den drei Motoren. :)

Wird bestimmt funktionieren.
Aber ich ich bin ein Freund des "keep it simple" (haben wir eigentlich keine deutsche Redewendung dafür?)

Lieber ein UL mit aktzeptablem Gleitwinkel und nur einem Motor.
Läuft diese Kombination erst mal, werden sich über die dann einsetzende Entwicklung Reichweite und Flugdauer von selbst verlängern.

Was sind das eigentlich für Motore, von denen hier gesprochen wird?
Irgendwelche Industrie-Standards?


Gert
Gruß Gert
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Beitrag von Thommy » Do 19. Okt 2006, 09:39

Hi

Kurzer Hinweis, bei einem U-Boot (nur zur Anregung) werden die Akkus mit einem Diesel Generator, Atom oder sonst was geladen und der Antrieb ist pur elektrisch.
Also wenn man einfach sagt:
1. wir nehmen einen starken E-Motor 15-20kw
2. Akkus für 20 Minuten Flugzeit
3. wenn es nicht reicht dann werfen wir einfach den Benziner an und erzeugen Strom somit braucht man kein 2-5 motorigen Flieger.
4. wer Geld hat kann sich auch ein paar Solarzellen auf die Fläche schrauben, die sind ja mittlerweile dünn wie Alufolie.
5. wenn die Brennstoffzelle bald soweit ist kann man auch darüber nachdenken ? (Zukunft)

Was will ich sagen der Weg geht hin zum Mix also zum ?Hybriden? Antrieb.

Nur mal so

Sehr spannend was hier diskutiert wird ?

Ciao Thomas
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Beitrag von bushpilot » Do 19. Okt 2006, 09:48

Sehr guter Vorschlag! Muss man mal drüber nachdenken...
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Beitrag von aeroklaus » Do 19. Okt 2006, 12:22

gut, ich habe schon befürchtet, das interessiert keine Sau....

@Abdul: prima, ich habe nämlich gehofft, dass man die Möglichkeit der Verbietung mehrerer Motoren in der LTF-UL vergessen hat....
Aber man bräuchte wahrscheinlich ein "Multi-Engine-Rating" oder wie das heisst. So einfach geht das natürlich auch wieder nicht :mad:

@Walter: lese ich da tatsächlich "Graupner" auf dem Holzprop??

@Gert: das mit den 3 Motoren ist eigentlich als Inspiration gedacht. Mir persönlich würde ein "Silent AE für Arme", also sowas wie ULF1 oder Mitchell Wing mit einem E-Hilfsmotor genügen. Die momentan geringe Akkulaufzeit würde ich eher sportlich sehen: mit einer Ladung möglichst lange oder möglichst weit fliegen. Aber ich weiss, dass ich mit meinem Faible für gering motorisierte Fluggeräte relativ alleine stehe. Macht auch nichts.

@Thommy: nicht schlecht, der Gedanke! Ich mache mir nur Sorgen um den Gesamtwirkungsgrad, wenn man mit Elektromotoren unterwegs ist, muss man mit jedem Watt und mit jedem Gramm geizen.
Aber Solarzellen kann man sich, zumindest für ein alltagstaugliches Flugzeug, erstmal abschminken. 15KW bei 15qm Fläche, dafür bräuchte man Zellen mit 100% Wirkungsgrad. Man erreicht aber höchstens 20-25%. Mit 5 PS kommt man leider nicht in die Luft.

Grüsse Klaus
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Beitrag von Wabo » Do 19. Okt 2006, 12:30

Ja, Graupner. Born konnte ich mir nicht leisten. Der ist zu teuer. Sobald mir dann jemand eine Untersetzung anbietet, an die ich zwei Motoren anbauen kann, mach ich selber einen Propeller.
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Beitrag von Thommy » Do 19. Okt 2006, 12:41

@Klaus
ja ja das habe ich mir schon gedacht ;-) aber ich dachte eher daran die 20 Minuten auszudehnen also mit den Solarzellen einfach ein bisschen ?Saft? nachzulegen und dann eben 30-35 Minuten fliegen.
Auch denke ich nicht mit dem Benzinmotor dann 3h rumzutuckern, sondern eben auch wieder 15-20 Minuten zu überbrücken, sonst bräuchten wir ja keinen E-Motor.
So etwas macht doch auch der neue Primus o.ä. von Toyota (beim Bremsen die Akkus Laden).

@all
Ja und dann fällt mir noch die Uni Stuttgart ein mit ihren Solar-Elektro-Seglern
?350 Kilometer - Weltrekordflug des Solar-Segelflugzeugs "Icaré II"
http://www.innovations-report.de/html/b ... 19461.html

Leider ist das mit dem Gesamtwirkungsgrad so eine Sache, der Benzinmotor hat ja auch nur 20% -30% (bitte nicht auf die Zahlen festnageln) alles andere geht als Abwärme weg.

Der E-Motor (bürstenlos) liegt ja immerhin schon bei 80%-95% also schon viel besser.

Also kostenseitig wird es günstiger mit dem ?Strom? da kommt man denn auf 2-4 Euro für eine Stunde fliegen aber die Umweltbilanz ist dann mal ganz außen vor. (Atomstrom, Steinkohle, Öl usw. na ja)

So mal meine Gedanken dazu ?

Ciao Thommy
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Beitrag von Thommy » Do 19. Okt 2006, 12:45

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Rechnen mit der Energie...

Beitrag von gero » Do 19. Okt 2006, 13:40

...
Wo steckt da mein Rechenfehler, nehmen wir mal 20 kW Leistung für den Motor an, bedeutet das bei 100 V Spannung 300 A Stromstärke (bei 66% Wirkungsgrad). Das bedeutet 28 LiPo Zellen in Reihe. Um auf 300A zu kommen brauch ich wenigstens 10 Zellen Parallel (überschläglich) , d.h. ich brauche zusammen 280 Lipos. Immernoch mit 6-10 Minuten Flugzeit gerechnet.

Das ist nach heutigen Werten:
1.) Ein Vermögen, vor allem wenn man die Lebensdauer mit 100 L-Zyklen annimmt. (d.h. TBO=10h)
2.) Möchte ich da bei einem elektrischen / thermischen Problem nicht in der Nähe sein
3.) Die Bodentechnik (Ladegerät) ist glaub ich, auch recht anspruchsvoll (ich stell mir gerade ben Balancer mit 28 Anschlüssen vor

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Beitrag von aeroklaus » Do 19. Okt 2006, 19:59

Hallo Leute,

es geht mir nicht darum, einem Simsewing2 oder sonstigen Flieger auf Teufel komm raus einen E-Antrieb zu verpassen, das würde natürlich nicht funktionieren. Das hier hat mit den Threads nebenan nichts zu tun, sondern es sollte eine eigenständige Diskussion um ein alternatives Konzept sein.

Und: geht nicht gibt´s nicht! Natürlich wird das funktionieren, die Moschis fliegen schon damit, ebenso der Silent! Und der Anteil irgendwelcher E-Fluggeräte wird in 10, 20 Jahren vom jetzigen Exotenstatus auf einen passablen Prozentsatz gestiegen sein, da bin ich mir sicher.
Natürlich nicht für die Mehrzahl der normalen "von A nach B"-Piloten (dafür bräuchte man dann den Zweit-Verbrennermotor oder die Luft-Nachlademöglichkeit), sondern für einen ganz speziellen Kreis von Spinnern, z.B. Thermikschnüffler. Also weit abseits vom Mainstream. Und so leise, dass der militanteste Flugplatzgegner nicht aus seinem Erholungsschlaf gerissen wird.

Auf jeden Fall, mit einer Normalkonfiguration mit entsprechenden Leistungshunger wird das nicht funktionieren, es müsste schon ein spezielles Fluggerät her:
Einsitzer, leicht, langsam, wendig, gutes Gleiten, gutes Eigensinken um 1m/s, also Flugleistungen in etwa wie ein Gleitschirm oder Drachen. Oder der ULF1.

Ein Schönwetter-Fluggerät für Spätnachmittagsthermikflüge von der Blumenwiese, der zweite Akkusatz liegt geladen im E-Twike. ;)
(Und Martin, mir machte es mit dem Gleitschirm auch nach dem hundertsten Flug am gleichen Hang immer noch Spass, denn die Luft ist jeden Tag, jede Stunde komplett eine andere ;) )

Ich habe nochmals den Motorschirm.de -Thread durchgelesen, um die Eckdaten des schon funktionierenden Moschi-Antriebs herauszuschreiben:

<table width="90%" cellspacing="1" cellpadding="3" border="0" align="center"><tr> <td><span class="genmed">Zitat:</span></td></tr><tr><td class="quote">

Leistung 7,5KW
Schub 35-40kp
Gesamtgewicht 18KG
Akkulaufzeit 10-20 min
Gesamtmaterialkosten 3000?

Keine Lipos, sondern zylindrische Lithium Ionen Mangan Zellen US18650V bzw. US26650VT von SONY, die gleichen, die in den neuesten HILTI AKKU-Bohrhämmern drin sind.
laut Datenblatt 1000 Ladezyklen
Bei BMZ in Karlstein als Akkupack in jeder beliebigen Kundenanordnung zu kaufen
Der Akkusatz alleine kostet 1000?
Der Entwickler verwendet eine Schulze Lader mit 6A Ladestrom: 4 Stunden pro Ladung
Mit Spezialladegerät ( 4-500?) zur Schnellladung: 1/2 Stunde pro Ladung

Für 1,5m/s zu Steigen braucht es bei 110kg Startgewicht und einem Standardschirm mit 1,3 m/s Eigensinken eine Schubleistung von genau 3021 Watt. Bei 10m/s Fluggeschwindigkeit (bestes Gleiten) ergibt das einen notwendigen Schub von 302,1 N bzw ungefähr 30Kilopond Schub.
Für diese 3021 Watt Schubleistung muß der Motor bei einem Propellerwirkungsgrad von 50% und einem Motor von 85% Wirkungsgrad weniger als 8KW elektrische Leistung aus der Batterie kriegen.

</tr></td></table>

Ich habe den Entwickler mal kontaktiert, um hoffentlich mehr darüber zu erfahren.

Grüsse Klaus
p.s.: noch ein funktionierender E-Antrieb:
http://marksparaglidingpages.com/index. ... newsid=188
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Beitrag von gero » Fr 20. Okt 2006, 11:28

Hallo,
... und ich wollte nur leise die Gründe kundtun, die mich (als Elektromodellflieger) bisher beim Überdenken eines Elektro-UL immer ziemlich am Anfang schon aufhalten.

Die Energiedichte. Tut uns an dieser Stelle gleich zweifach weh. Zum einen begrenzt sie die zur Verfügung stehende Energie auf einen doch sehr kleinen Wert. Zum anderen erhöht sie unsere Abflugmasse.

"Extrem"-Elektromodelle, zum Beispiel die Solarmodelle werden von der anderen Seite her ausgelegt, wieviel Watt brauche ich als "Nullschieber", und danach wird dann der Antrieb ausgewählt.
Bei unseren UL-s geht es eigentlich meistens von der anderen Seite: Flugleistungen, Flugeigenschaften (ja, und so ein extremes Modell will dann auch genau in dem optimalen Geschwindigkeitsbereich geflogen werden), das widerspricht auch dem landläufigen Luftsportgerät.

Entwicklungs- oder Überlegungsziele könnten somit m.E: sein:
- Wieviel Watt brauchen wir?
- Wie kann man das verringern und womit bezahle ich dafür (Flugeigenschaften, Flugleistung) ?
- Welche Energiedichte haben meine bezahlbaren Akkus? -> Wieviel Akku brauch ich.

Ich gebe zu, daß zumindest wenn ich darüber nachdenke, mein Optimismus schnell vergeht. Aber die Entwicklung der Akkutechnik in den letzten Jahren war schon rasant, keiner weiß, was die Zukunft da wirklich bringt.

Noch eins, gerade bei den Ladezyklen kann man meiner Erfahrung nach, die Datenblätter nicht ernst nehmen. Bei Hochlast sind die 100 Zyklen schon optimistisch, die Kapazität nimmt dann stark ab....

gero
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