Einarm - Blattwaage mit Kopfabstand
Eine Methode, besser eine Vorrichtung, die den Effekt #1 aus dem Blattsatz herausnimmt.
Wenn diese Blattwaage zum letzten Feinwuchten nach der Durchführung anderer Methode verwendet wird, werden die Blätter perfekt an den richtigen Blattabstand am Rotorkopf angepasst.
Um auch im Flug bei hochgebogenen Blättern die Vibrationen auf ein Minimum zu reduzieren (Effekt #2), muss auch hier das Blattgewicht so gut wie möglich angeglichen werden.
Sie ersetzt daher keine der vorher genannten Methoden sondern ist nur eine kleine Optimierung davon.
Vor der Erkenntnis, dass unterschiedlich hoch laufende Schwerpunkte wieder zu Vibrationen führen, habe ich mit der Waage meine Blätter so an die Rotorköpfe der Helis angepasst und schon deutlich bessere Ergebnisse erzielt, als ich das vorher je hatte. Dabei war das Blattgewicht noch nicht mal angeglichen. Allerdings hatte ich nie die Möglichkeit Vibrationen im Flug zu messen.
Vorgehensweise:
Wem der Effekt 2 egal ist, kann die Blätter gleich auf dieser Waage auswuchten.
Wer den Effekt 2 auch optimieren möchte, muss vorher die Schwerpunklagen angleichen (z.B.mit der optimierten Vorrichtung und Drahtmethode)
Ein Blatt wird auf die Waage gebaut. Auf dieses wird die Waage erstmal voreingestellt so dass sie in der Waage ist. Das ist jetzt erstmal unser Masterblatt. Dazu den Abstand des Blattendes vom Tisch messen. Danach wird das zweite Blatt verbaut.
- Hat das zweite Blatt eine kleinere Unwucht als das erste, wird es sich nicht so weit senken (es erscheint "leichter") In dem Fall kann gleich mit dem Auswuchten begonnen werden.
- Hat das zweite Blatt eine größere Unwucht, wird es sich senken. Die Waage muss nun auf dieses Blatt eingestellt werden. Das ist nun unser neues "Masterblatt". Danach wird das erste Blatt wieder verbaut und feingewuchtet.
Wer vorher die Schwerpunktlagen bereits optimiert hatte, kann jetzt im Schwerpunkt feinwuchten. Im Schwerpunkt deshalb, weil so die Schwerpunktlagen nicht mehr stark geändert werden, dafür muss mehr Gewicht aufgebracht werden. Wenn die Schwerpunklagen vorher sehr gut angepasst wurden, dann sollten die Blätter nach diesem Auswuchten hier, auch perfekt gleich schwer sein.
Wem der Effekt 2 egal war, der kann jetzt z.B. ganz außen am Blatt wuchten. Dort wird am wenigsten Ausgleichsgewicht benötigt.
Auf dieser Waage sind die Blätter waagrecht angeordnet, wie sie auch am Heli verbaut sind. Üblicherweise haben solche Waagen das Problem, dass sie recht unempfindlich sind. Meine Konstruktion kann man so aufbauen, dass mit einem, auf einer senkrecht zum Wiegebalken stehenden Achse, angebrachten verstellbarem Gewicht die Empfindlichkeit der Waage eingestellt werden kann.
Das Prinzip ist das Gleiche, wie wenn auf "normalen" Blattwaage die Blätter etwas weiter hochgebogen werden und so der Schwerpunkt näher an die Achse gezogen wird.
In den Bildern ist im Vordergrund ein erster Entwurf der Einarmwaage mit Kopfabstand meines 600ers zu sehen.
(Rechts daneben liegt die optimierte Drahtvorrichtung.)
der schwere Alu-Klotz ist das Grobgewicht um einen ersten Gleichgewichtszustand zu erreichen. Die Feinjustierung erfolgt dann mit den Muttern am Ende der Gewindestange
mit den, auf die senkrecht stehende Achse aufgefädelten Muttern kann die Empfindlichkeit der Waage verändert werden. Mehr Muttern entfernen den Schwerpunkt von der Achse, weniger schieben ihn näher an die Achse heran.
Bei meiner provisorischen Waage habe ich so viele Muttern benötigt, weil der gemeinsame Schwerpunkt oberhalb der Drehachse lag. Wäre die Waage etwas symmetrischer aufgebaut, wird man weniger Gewicht brauchen und das evtl. sogar oberhalb der Achse, also senkrecht nach oben stehend.
Empfindlichkeit einstellen:
Mit dieser Vorrichtung kann der Gesamtschwerpunkt so nahe an die Achse gebracht werden, dass das Blatt überall stehen bleiben kann und nicht mehr in einem bestimmten Punkt auspendelt.
Das liegt daran, das wir mit der Vorrichtung den Schwerpunkt in zwei Raumachsen schieben können. Außerdem ist die Masse des Gesamtsystems recht groß, so dass doch Reibkräfte entstehen, die ein Haltemoment an der Waage bewirken, das überwunden werden muss. Trotzdem ist die Waage so empfindlich, dass sie kleinste Tesamengen erkennen kann.
Wird der Schwerpunkt z.B. extrem nahe an die Achse gebracht, kann er evtl. kein ausreichend großes Drehmoment mehr erzeugen um die Haftreibung der Waage zu überwinden. Das Blatt bleibt überall stehen. Es gibt keinen eindeutigen Bereich mehr, in dem das Blatt stehen bleibt. So kann man die beiden Blätter nicht sauber aufeinander abstimmen. Die Waage ist zu empfindlich. Wird jetzt ein kleines Zusatzgewicht an dem Blatt angebracht (um es an das andere anzupassen) kann es sein, dass das Blatt sich z.B. fast senkrecht stellen möchte.
Der Ausschlag an der Waage ist viel zu groß.
Um sie weniger empfindlich einzustellen muss der Schwerpunkt weiter von der Drehachse weg. Dazu muss unterhalb der Drehachse mehr Gewicht, in dem Fall hier mehr Muttern, angebracht werden, oder die Muttern weiter weggeschoben werden.
Damit liegt der Schwerpunkt weiter weg und kann wieder ein Drehmoment aufbringen um das Blatt auszupendeln.
Wird er zu weit weggeschoben, bleibt das Blatt auch bei kleinen Gewichtsänderungen immer noch fast an derselben Stelle stehen. Die Waage merkt gar nicht, dass das Blatt schwerer geworden ist. Sie ist zu unempfindlich eingestellt.
So kann man auch keine Blätter aufeinander abstimmen.
Die Waage muss also in der richtigen Empfindlichkeit eingestellt werden.
Das ist recht einfach:
1. Ein Blatt auf die Waage bauen.
2. mit dem Grob- und Feingewicht sauber waagrecht auspendeln.
3. Abstand der Blattspitze vom Tisch messen
4. prüfen ob eine kleine Auslenkung das Blatt immer wieder auf genau denselben Wert einstellt.
5. wenn ja: Muttern unterhalb der Achse näher an die Achse schrauben oder sogar eine Mutter entfernen
6. wenn nein: Muttern weiter von der Achse weg schrauben oder Mutter hinzufügen
7. Punkte 5 bis 6 so lange wiederholen, bis das Blatt gerade so immer am gleichen Punkt stehen bleibt.
Für weitere Erläuterung siehe auch zusätzliche Optimierungen/Blattwaage empfindlicher stellen
Erklärung mit Skizzen zum Einstellen der Empfindlichkeit bei meiner Umsetzung der Einblattwaage
Angenommen wir hätten eine ideale Waage. Alles ist perfekt symmetrisch aufgebaut.
Der Aufbau würde dann ungefähr so aussehen:
Die beiden (Gegen-) Gewichte sind auf einer Gewindestange verstellbar. Damit kann nun der gemeinsame Schwerpunkt näher an die Drehachse geschoben werden. Mit dem Feingewicht gelingt das am Ende so genau, dass das Moment, welches der gemeinsame Schwerpunkt an der Drehachse noch erzeugt, nicht mehr ausreicht das Reibmoment der Waage zu überwinden. Das System bleibt in (fast) jeder Lage stehen.
Das würde dann idealerweise so aussehen:
Mit dem rot markierten Feingewicht soll angedeutet werden, wie der Schwerpunkt verschoben worden sein könnte.
Diese Skizzen sind wirklich nur symbolisch gedacht. Ich habe hier nicht auf reale Abmessungen und Schwerpunktlagen geachtet. Sie sollen nur das Prinzip in einfacher Form darstellen.
In der Realität sieht das ganze aber weniger ideal aus:
Durch das Gewicht des Blattes und seiner horizontalen Anordnung auf der Blattwaage ist es nach unten gebogen.
Auch die Gegengewichte werden etwas nach unten gebogen angeordnet sein. Deshalb liegt der gemeinsame Schwerpunkt an der realen Blattwaage wahrscheinlich etwas unterhalb der Drehachse.
(So war auch die Waage von Schlüter aufgebaut.
Die wird so auch bereits funktionieren. Es ist aber wie beim Thema "Blattwaagen empfindlicher stellen" beschrieben: man kann mehr herausholen. Auch diese Waage kann empfindlicher eingestellt werden.)
Um den Schwerpunkt in jeder Richtung näher an die Achse ziehen zu können wird nun zusätzlich oberhalb der Achse ein verstellbares Gewicht benötigt:
Mit diesem Zusatzgewicht kann der Schwerpunkt jetzt in der vertikalen Achse verschoben und an die Drehachse herangezogen werden:
Die rot markierten Gewichte zeigen wieder, wie das erfolgt sein könnte. Jetzt kann der Schwerpunkt gezielt eingestellt werden.
Wie groß das Gewicht sein muss, kann man nicht so einfach sagen. Es hängt davon ab, wie stark sich die Blätter und Gegengewichte herunterbiegen. Im blödsten Fall (weil die Anordnung doch sehr symmetrisch ist) muss es nur sehr wenig sein, so dass es eigentlich nicht mehr herstellbar ist. In diesem Fall muss die Waage unsymmetrischer gebaut werden.
Wichtige Anmerkung:
Die Waage kann so empfindlich eingestellt werden, dass sie in nahezu jeder Lage stehen bleibt.
Nahezu aber eben nur. Dadurch, dass sie sich in sich verformt und sich diese Verformung aber mit der Drehung ändert, kann es sein, dass die Waage instabil wird. D.h es gibt einen großen Bereich, in dem die Waage stehen bleibt. Wird sie weiter ausgelenkt wird sie sich wieder weiterdrehen wollen. In dem Fall ist der Schwerpunkt zu nahe an der Achse und muss wieder weiter weggerutscht werden.
Ich bin auch kein Fan davon Waagen so empfindlich einzustellen, dass sie in jeder Lage stehen bleiben. Ich möchte sie immer so einstellen, dass sie immer eine eindeutige Lage haben, aber gleichzeitig eben die geringst möglichen Wuchtgewichte erkennen können.
Jetzt werden manche vielleicht sagen "wieso hat er bei seiner eigenen Waage dann die zusätzliche Stange unterhalb der Drehachse?"
Die Erklärung ist recht einfach: Die Waage war etwas anders aufgebaut.
Bei meiner Waage lag der gemeinsame Schwerpunkt, wegen der Anordnung der Blätter und Gewichte, oberhalb der Drehachse:
Ich habe deshalb unterhalb der Achse das vertikale Zusatzgewicht anbringen müssen um den Schwerpunkt nach unten ziehen zu können.
Der Schwerpunkt kann nun in vertikaler Richtung genau eingestellt werden.
Durch das Verschieben des Feingewichtes nach außen wird der Schwerpunkt horizontal in Richtung der Achse geschoben.
Ein weiterer Vorteil dieser Waage: jeder kann die selbst bauen. Wo genau die vertikale Verstellmöglichkeit angebracht ist, ist nämlich ziemlich egal. Dadurch, dass der Schwerpunkt in jeder Richtung nahezu beliebig weit verschoben werden kann, darf die vertikale Verstellung auch neben der Achse angebracht werden sein. Dann muss das horizontale Gewicht nur anders eingestellt werden.
Der Abstand der Blattschraube zur Drehachse sollte dabei genau derselbe sein, wie am Rotorkopf. Dann wird Effekt 1, also der Transferfehler von der Waage zum Kopf, minimal.
Ich habe für meine provisorische Waage eine Blatthalterplatte meiner gekauften Vorrichtung verwendet, die ich bisher nicht zum Auswuchten benötigt habe. Da habe ich alle Zusatzteile, wie Blatthalter mit Kopfabstand, horizontales und vertikales Gewicht, dran befestigt. Die Waage war in ca. einer halben Stunde fertig erstellt.
Ich versuche eine neue Vorrichtung zu bauen und eine kleine Anleitung zu erstellen. Die wird dann wieder hier beschrieben werden.