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Ultra Endurance Kopter und Langzeitflüge

eigenbau modellbau multicopter

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1422 Antworten in diesem Thema

#1 possi

possi
  • 455 Beiträge
  • OrtFreyung/Bayerischer Wald
  • Viele selbstgebaute Langflugkopter, bis weit über 2 Stunden Flugzeit
    Überwiegend als Kameraträger (Foto und Film) konzipiert.

Geschrieben 03. Mai 2015 - 10:38

Ich habe das Thema jetzt mal in einen neuen Thread verlegt.

 

Zu meiner Vita: Ich bin 56 Jahre, niedergelassener Arzt in Bayern und betreibe seit gut einem Jahr Modellbau. Eigentlich ist mein Hobby Fotografieren, Reisen und Motorradfahren, zu sehen auf possi.de und possi.eu.

 

Zum Modellbau kam ich, weil meine Frau (38) sich als Dokumentarfilmerin selbständig gemacht hat und gerade an ihrem ersten Kinofilm arbeitet (über Pinguine).

https://www.facebook...eliese.possberg

 

Da wir zusammen immer als Zweierteam unterwegs waren und auch auf Motorradtouren preiswert Luftaufnahmen haben wollten, lag es auf der Hand, einen Kopter zu verwenden.

 

Für Winter-Touren nach Island und Norwegen habe ich auf der Basis eines CC Rahmens einen optisch sehr schönen Hexa gebaut (ist irgendwo auf Anna's Facebookseite zu sehen), aber der flog mit Kameranutzlast/BL-Gimbal nur gut 10 Minuten, bei stärkeren Minustemperaturen musste man schon nach 5 Minuten runter. Hier im Einsatz: http://www.possi.de/...genwinter2.html

 

Die nächste größere Motorradtour sollte Ende 2014 nach Südamerika in die Anden gehen. Ein Fertigkopter wie z.B. der DJI Phantom kam schon wegen der mickerigen maximalen Flughöhe von 2800m (Großteile de Altiplano liegen weit über 4000m hoch) nicht infrage, ausserdem ist die Flugzeit viel zu kurz und so ein Plastik-DIng ist viel zu sperrig für ein Motorradtour mit zwei Personen im Sattel.

 

So baute ich für eine Tour mit dem Motorrad nach Südamerika innerhalb drei Wochen ein zusammensteckbares selbstentworfenes und kaum getestetes Modell, das bis auf 4600m geflogen ist und z.B. spektakuläre Aufnahmen vom größten Salzsee der Welt in Bolivien oder Vulkanen machte. Es hatte ein Flugzeit vom 35-42 Minuten auf der Basis von LiO Rundzellen von Panasonic und flog recht instabil. Letztlich ist es uns nach gut zwei Dutzend Flügen in einer heftigen Windboe abgestürzt. Ich konnte es zwar vor Ort mit einem Ersatzausleger reparieren, aber die Kamera war beschädigt (FPV Ausgang defekt).

 

Jetzt wollte ich das Ganze mal "richtig" machen.

 

Ich behandle hier zwei Themen, die ich mir gestellt habe.

 

1. Einen zuverlässigen Kopter bauen, der professionell verwertbares 4K-Filmmaterial erstellen kann. Der mit voller Kameranutzlast pro Akkuladung deutlich über einer Stunde - wenn es sein muss - auch autonom operieren kann. Der nicht mehr als 2 Kilogramm inclusive Nutzlast wiegt. Der so klein faltbar ist, dass er in einen handelsüblichen 70cmx15cm Stativbeutel leicht reinpasst. So dass er problemlos am Motorrad, im Rucksack oder am Snowmobil mitgenommen werden kann.

 

2. Sozusagen als Abfallprodukt wollte ich einen Zwei-Kilogramm-Kopter mit normalen Komponenten bauen, der - ohne Nutzlast natürlich - länger als 2 Stunden fliegt und somit den Weltrekord in dieser Klasse knackt. Das hat mein Prototyp Nr. 3 mit 123:03.9 Minuten letztlich vor einigen Wochen geschafft. Nur Ferdinands Monsterkopter mit den riesigen T-Motoren und Riesenpropellern blieb noch geringfügig länger (ca. 5%) in der Luft, mit einem unvergleichlich höherem Aufwand und Abfluggewicht. Aber das kriege ich mit meinem Kleinen Nr. 3 oder einem Nachfolger auch noch hin;-)

 

Um das alles zu erreichen, habe ich eine Unmenge theoretischer Überlegungen und Berechnungen gemacht, die alle in meine selbstrechnende Excel Flugzeittabelle für derartige high-efficency-models eingeflossen sind, die ich vielleicht nach Überarbeitung hier öffentlich zur Verfügung stellen werde. Als PDFs sind vorab da schon mal ein paar Sachen zu sehen.

 

Evtl. will ein Mitarbeiter von mir das Modell in Varianten als Bausatz oder Fertigmodell anbieten. Das wissen wir noch nicht. Es sind jedenfalls im Kameraträgermodell, das etwas stabiler ausgelegt ist (aber kein so ein stabiler Panzer wie die üblichen kommerziellen Kamerakopter ist) keine teuren exotischen Komponenten verbaut, alles handelsübliche Sachen, die aber nicht so leicht zusammenzusuchen waren. Die Dimensonierung der mechanischen (Rahmen, Propeller) und elektrischen Komponenten (Drähte, ESCs, Motoren, Akkus) ist empirisch hochoptimiert worden. Geht man nur 20% drunter, fliegt der Kopter nicht mehr vernünftig oder stürzt sogar bei Wind ab. Ich habe bestimmt 50 Abstürze hingelegt bei meinen Versuchen. Gut, dass ich hier im Winter auf der Wiese vor meinem Haus viel tiefen, weichen Schnee habe...

 

Zur Einstimmung hier schon mal den ersten, extrem vorsichtigen Flug gestern vom Prototyp Nr. 5. Der wurde jetzt erstmals mit der Gopro 4 black im BL-Gimbal behängt, zunächst noch ganz vorsichtig angehoben, rechts-links Schweben versucht, und langsam gedreht. Danach ging es etwas weiter rauf. Die Gopro wurde von mir auf ein hochauflösendes rectilineares (unverzerrtes) 60° Weitwinkelobjektiv umgebaut, um volle Auflösung bei 4K Qualität zu haben - ohne den nervigen Fisheye-Effekt. Das Material wurde in Protunes aufgezeichnet und in FCPX gegradet und Auflösung auf normales HD für Vimeo runtergerechnet von meiner Frau. Ein kühler, feuchter Tag bei mir daheim mit leichtem Nieselregen ohne viel Wind und schwachen Kontrasten.

 

 

 

 

Nach diesem Flug war noch über 90% im Akku !!! Das Bild ist stabil wie vom Kamerakran und praktisch frei von Rolling Shutter Effekten! Spricht fürs Konzept. 

 

Ich füge mal ein paar Dokumente an:

1. Foto vom Prototyp Nr. 5 (ULquad5).

2. PDF vom Verlauf des Rekordfluges vom Prototyp Nr. 3 (ULquad3). Das ist noch nicht die Exceldatei, nur ein Schnappschuss davon.

3. Technik des Prototyp ULquad5.

 

Ich kann nicht versprechen, dass ich diesen Thead hier ständig pflege, da ich zeitlich eingeschränkt bin. Ich werde es aber versuchen, sofern interessante Kommentare kommen und das in sozialen Medien so beliebte bashing unterbleibt.

 

Gruss

Possi

Angehängte Dateien


Bearbeitet von possi, 03. Mai 2015 - 11:52.

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#2 cheech

cheech
  • 1.224 Beiträge
  • OrtReutlingen
  • 800er Eigenbau mit T-Motor 15x4,4 Props Naza m V2/ Bumblebe st800 e-max3515 15Zoll Props Naza m V2 3Achs Sony Gimbal+Sony Nex 5R/ Tarot T960 mit Tarot FC und 18 Zoll Props/Quad mit 28Zoll und Tarot FC

Geschrieben 03. Mai 2015 - 10:44

Was für Teile sind da verbaut?Motoren?Propeller?Rahmen?Akkus?
Gruß cheech



#3 Diet

Diet
  • 2.840 Beiträge
  • OrtReutlingen
  • DJI FlameWheel F450
    ImmersionRC Vortex 285
    Eachine Tiny QX90
    Diverse Micro/Nano/Pico

Geschrieben 03. Mai 2015 - 10:59

Hallo Possi,

 

herzlich willkommen im Forum!

Klingt äußerst interessant - vor allem die extrem langen Flugzeiten! Ich werde diesen Thread auf jeden Fall verfolgen und bin gespannt, was es noch an weiteren Infos gibt.

Die Fotos auf Deiner Webseite sind auch klasse!

 

Grüße, Diet



#4 Bajuware

Bajuware
  • 12 Beiträge
  • OrtNienburg

Geschrieben 03. Mai 2015 - 11:28

Mehr als genial, bin zwar neu hier, aber bin echt begeistert! War auch auf Deiner Website, die ist zwar altbacken, aber die Fotos sind ne wahre Augenfreude! Da bleibe ich gerne am Ball und verfolge das Thema gerne!

 

Gruß Andy



#5 Canopus

Canopus
  • 3.195 Beiträge

Geschrieben 03. Mai 2015 - 11:31

Hast du das GPS direkt ohne Abstand auf die Naza geklebt?

Ich glaube, von dieser Lösung wäre DJI selbst nicht ganz überzeugt vom Vertrauen in ihre Technik her.



#6 Diet

Diet
  • 2.840 Beiträge
  • OrtReutlingen
  • DJI FlameWheel F450
    ImmersionRC Vortex 285
    Eachine Tiny QX90
    Diverse Micro/Nano/Pico

Geschrieben 03. Mai 2015 - 11:36

War auch auf Deiner Website, die ist zwar altbacken, aber die Fotos sind ne wahre Augenfreude!

 

Also ich find die Webseite wesentlich besser als die modernen klicki-bunti-Seiten voller Flash, Banner und sonstigem Schrott!

Konzentration auf das Wesentliche - die tollen Bilder :)


  • phantomias und aruba gefällt das

#7 possi

possi
  • 455 Beiträge
  • OrtFreyung/Bayerischer Wald
  • Viele selbstgebaute Langflugkopter, bis weit über 2 Stunden Flugzeit
    Überwiegend als Kameraträger (Foto und Film) konzipiert.

Geschrieben 03. Mai 2015 - 11:45

Danke für Euer Interesse.

Der Kameraträger (ULquad5) auf den Fotos verwendet relativ billige 4225 Motoren vom Hobbykönig. Der ist sehr effizient im unterem Drehzahlbereich. Habe etliche Motoren durchprobiert, auch größere, aber dieser arbeitet sehr gut mit den Mikro ESCs zusammen (KIss oder RCT) und hält auch nach eigener Erfahrung 20 Flüge nicht unter einer Stunde  (z.T. an die 100 Minuten ohne Last) problemlos ohne Lagerschaden aus. Es gibt noch etwas effizientere Exoten, aber die haben weniger Schub (teuer, und eignen sich eher für Rekorde besser).

 

Die Propeller sind die preisgünstigen 17" CFK Butterfly von RCT. Müssen händisch exakt gewuchtet werden. Die von TM sind laut meiner Schubmesswaage zwar je nach Last noch 5-10% effizienter, aber lassen durch ihr höheres Gewicht den Kopter unruhig werden, da ihre Schwungmasse und Motordrehmoment des recht kleinen Motors bei niedriger Spannung (nur 4S) nicht mehr optimal harmonieren. Ausserdem sind diese Edelpropeller viel teurer. Die anderen (Foxtech, HK, andere RCT, Ebayware und was ich alles probiert habe, liegen je nach Fabrikat 10-30% effizienzmäßig drunter).

 

Der Rahmen ist aus Carbonsandwichplatten gefräst und mit Rechteckrohren aus geflochtenem Carbon ausgestattet (Pultrusionsmaterial ist ungeeigenet, das ist für Drachenbau). Habe ich aus China importiert. War schwer zu finden. Der Rahmen ist mit Aluschrauben voll zerlegbar und wiegt gut 100 Gramm. Lässt sich unterwegs auch leicht reparieren, da ich die Kabel nicht durch die Arme gefädelt habe, was nebenbei auch Gewicht spart (selbst die dünnsten noch verwendbaren Kabel sind sauschwer!).

 

Meine Akkus sind 1C-Spezialakkus mit extrem hoher Energiedichte von über 260Wh pro Kilogramm, die ich in China extra für meine Zwecke konfektionieren lasse. Das ist relativ teuer, so um die 200-250 Euro einer incl. Zoll etc. Die leisten noch mehr als die Panasonic Rundzellen, die ich früher verwendet habe. Sie haben vor allem einen besseren Spannungsverlauf beim Entladen. Sie eigenen sich aber absolut nicht für Modelle, die die Flugzeit von ca. 70 Minuten unterschreiten, da der Entladestrom für sie sonst zu groß ist. Dann sinkt die Effizienz drastisch (Akku erhitzt sich) und die Lebensdauer erst recht. Einen Akku habe ich zu Testflügen immer von 4,3 auf 3,0 Volt Zellenspannung entladen. Nach 30 Zyklen leistet der jetzt nur noch etwa 85 Prozent der ursprünglichen Kapazität. Ich denke, wenn man bei hier normalen 4,2->3.2V bleibt, dann hat man knapp 10% weniger Flugzeit, aber der Akku verliert wesentlich langsamer an Kapazität.

 

Für den Rekordkopter habe ich z.T. noch andere, noch extremere Komponenten verbaut. Geht sicher noch etwas besser. Aber ein Rekordkopter soll ja einen Rekord aufstellen und ich will jetzt nicht umbedingt anderen helfen, den Rekord zu brechen;-))))

 

Gruss

Possi


Hast du das GPS direkt ohne Abstand auf die Naza geklebt?

Ich glaube, von dieser Lösung wäre DJI selbst nicht ganz überzeugt vom Vertrauen in ihre Technik her.

 

...ja, nach vielen Versuchen mit div. GPS Ständern bin ich zu dieser simplen Lösung übergegangen.

 

Entscheidend ist, die Zuleitungen zu den ESCs, die am Ende der Arme sitzen, exakt parallel und paarweise ganz nahe beieinander zu verlegen (oder gar zu verdrillen), damit sich die hiervon ausgehenden magnetischen Wechselfelder gegenseitig aufheben (plus und minus-Leitungen).

 

Natürlich hilft bei diesem speziellen Modell die Tatsache, dass diese Leitungen im Schnitt nur 2,5-2,8A Strom führen und das sehr wenig lokal störendes Magnetfeld erzeugt. Dann wird auch der Magnetometer-Sensor in der NAZA GPS Schüssel nicht irritiert und das Modell lässt sich problemlos Magnetkalibrieren. Bei einem fetten Kopter mit 40A Schwebstrom würde ich sowas eher nicht empfehlen (bevor mir jemand den Kopf abreißt) ...


Bearbeitet von possi, 03. Mai 2015 - 13:18.

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#8 StrainHunter

StrainHunter
  • 6 Beiträge

Geschrieben 03. Mai 2015 - 11:45

Ich komme gerade aus dem Staunen nicht mehr raus, Hut ab und Daumen hoch!

#9 Canopus

Canopus
  • 3.195 Beiträge

Geschrieben 03. Mai 2015 - 12:01

Ich denke wenn bei normalen 4,2->3.2V bleibt, dann hat man 10% weniger Flugzeit aber der Akku verliert wesentlich langsamer an Kapazität.

 

Das klingt alles sehr interessant. Die Fotos auf deiner Homepage sind natürlich auch super, allein die Quantität deiner Reisen erweckt schon Erstaunen.

 

Lediglich die Spannungsfenster deiner Spezialakkus würde ich nochmals prüfen. Bis 3,2 Volt runter wäre eher ungewöhnlich, ist da die Spannungskurve nicht längst im fast senkrechten Fall?

 

 

Du kannst sie an dem PDF ersehen

 

Aja, habe ich übersehen. Also dann würde ich in der Praxis bis maximal 3,25 Volt fliegen, also bis zum Beginn des senkrechten Abfalls, falls eine Schonung der Spezialakkus gewünscht ist. Das Fliegen im Endzustand eines Akkus ist doch eine der relevantesten Phasen für die Akkulebenszeit. Aber klarerweise sind die Filmergebnisse bei exotischen Reisen wichtiger als der Akku.



#10 possi

possi
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    Überwiegend als Kameraträger (Foto und Film) konzipiert.

Geschrieben 03. Mai 2015 - 12:20

Das klingt alles sehr interessant. Die Fotos auf deiner Homepage sind natürlich auch super, allein die Quantität deiner Reisen erweckt schon Erstaunen.

 

Lediglich die Spannungsfenster deiner Spezialakkus würde ich nochmals prüfen. Bis 3,2 Volt runter wäre eher ungewöhnlich, ist da die Spannungskurve nicht längst im fast senkrechten Fall?

 

Die Spanungskurve meiner speziellen LiPos verläuft etwas anders als bei normalen handelsüblichen Lipos. Du kannst sie an dem PDF ersehen, das im Ursprungspost angehängt war. Hier ist der Rekordflug telemetrisch aufgezeichnet worden.

 

Erst unter 3,2V geht die Kurve schneller runter. Aber auch das dauert Minuten bei dem geringen Hooverstrom und den großen Kapazitäten. Zwischen 16 und 13 Volt (bei 4S) hat man einen sicheren, fast linearen Verlauf.

 

War mir sehr wichtig zu dokumentieren, und den Bereich sollte man (bei normalen Flügen) ganz nutzen.

 

Gruss

Possi


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#11 echma

echma
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Geschrieben 03. Mai 2015 - 12:21

Das klingt alles sehr interessant. Die Fotos auf deiner Homepage sind natürlich auch super, allein die Quantität deiner Reisen erweckt schon Erstaunen.

Lediglich die Spannungsfenster deiner Spezialakkus würde ich nochmals prüfen. Bis 3,2 Volt runter wäre eher ungewöhnlich, ist da die Spannungskurve nicht längst im fast senkrechten Fall?

Benutzt er nicht Liion? Glaub da kann man sogar unter 3v gehen bin mir aber nich sicher!

#12 kranfilmer11

kranfilmer11
  • 109 Beiträge

Geschrieben 03. Mai 2015 - 12:33

Dein Copter gefällt mir sehr gut, ich hatte schonmal einen ähnlichen Plan mit den Panasonic Rundzellen aber habe ihn wieder verworfen da ich befürchtet habe mit Gimbal die 1C Grenze zuüberschreiten aber scheinbar ist es doch möglich.

 

Machen die riesigen Propeller an einem so kleinen Copter Probleme bei leichtem Wind?

 

Kannst du ein paar mehr Infos zu dem Akku nennen? Bezugsquellen etc?


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#13 Canopus

Canopus
  • 3.195 Beiträge

Geschrieben 03. Mai 2015 - 12:38

Mit welcher Fernsteuerung fliegst du eigentlich? Die Dinger sind ja auf Reisen im Gepäck auch nicht unbedingt das kleinste Teil...



#14 possi

possi
  • 455 Beiträge
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    Überwiegend als Kameraträger (Foto und Film) konzipiert.

Geschrieben 03. Mai 2015 - 12:51

Benutzt er nicht Liion? Glaub da kann man sogar unter 3v gehen bin mir aber nich sicher!

 

Bei den LiIon von Panasonic kannst Du bis auf 2,5V runtergehen. In Notebooks, wo genau diese Zellen verwendet werden, passiert das auch so. Als ich diese LiIon Rundzellen geflogen bin, bin ich bei 4S regelmäßig bis 11V runter. Macht den Zellen nix aus. Tesla verwendet übrigens exakt genau auch diese Zellen in ihren Autos. Die zyklen allerdings wegen der gewünschten jahrelangen Lebensdauer nur die mittleren 70% der Kapazität. Irgendwie haben das die anderen E-Autohersteller noch nicht so richtig geschnallt und laufen bei der Reichweite weit hinterher...

 

Meine aktuellen Akkus sind aber spezielle LiPos (nicht LiIon !), da denke ich nach meinen vielen Versuchen, ist 3,0V die Grenze für Rekorde (die nicht den Akku vernichten sollen) und 3,2V für den Normalgebrauch, weil dann die lineare Kurve drunter abknickt (siehe mein PDF im ersten Post).

 

Gruss

Possi


Mit welcher Fernsteuerung fliegst du eigentlich? Die Dinger sind ja auf Reisen im Gepäck auch nicht unbedingt das kleinste Teil...

 

Ja stimmt. Vor allem die zweite Fernbedienung für den Kameramann trägt auf. Auf Reisen nehme ich daher nur eine mit. Der Kameramann (meine Frau) stellt sich dann mir gegenüber und dreht mit den Goggles am Kopf an den Kameratiltregler meiner FB rum und sagt mir, wohin ich fliegen soll. Manchmal fliegt sie auch komplett selbst, wie z.B. auf den Aufnahmen vom Salar de Uyuni (siehe ihre Facebookseite) zu erkennen, da bin ich nämlich mit dem Motorrad im Bild.

 

Meine Graupner MX20 habe ich unlängst gegen die modernere MZ24 getauscht und bin mit Programmiermöglichkeiten und Reichweite sehr zufrieden. Absolut zuverlässig das Gerät. Selbst nachdem ich es mal runtergeschmissen habe. Die abgebrochenen Schalter und Sendeantenne habe ich schnell und günstig von Graupner/Deutschland als Ersatzteil erhalten.

 

Den Empfänger habe ich auf PPM (Summensignal) umgestellt um Kabel zu sparen.

 

Im Prinzip kann ich aber überhaupt nicht mitreden in diesem Bereich, weil ich andere Lösungen als die beiden Graupner TX nie in der Hand hatte. Ich wusste nur, daß das HOTT System mit 4 km von allen Herstellern die größte Reichweite im 2,4Ghz Bereich aufweist.

 

Die schicken Pultsender mögen noch edler und besser sein, sind mir aber zu voluminös und zu teuer.

 

Gruss

Possi


Bearbeitet von possi, 03. Mai 2015 - 12:56.

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#15 Canopus

Canopus
  • 3.195 Beiträge

Geschrieben 03. Mai 2015 - 13:05

Im Prinzip kann ich aber überhaupt nicht mitreden in diesem Bereich, weil ich andere Lösungen als die beiden Graupner TX nie in der Hand hatte.

 

Graupner Hott ist schon sehr ok. Andere fliegen DJI. ;)

 

Ich kann mir das alles, was du machst, als Auto- und Motorradfahrer ja gar nicht richtig vorstellen, da ich manchmal schon zu faul bin, das Modellflug-Zeug ins Auto zu räumen, geschweige denn aufs Motorrad zu packen für "Island im Winter". :)







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