Resonanzfrequenz und Armlänge bei Multicoptern berechnen

astmonster

Erfahrener Benutzer
#1
hallo,
bin momentan damit beschäftigt einen tricopter zu bauen, wollte aber hier um rat fragen bezüglich der armlänge, ob diese eine auswirkung auf die vibrationen hat die noch durchkommen und wie ich das dann durch deren veränderung auch noch minimieren könnte.

dahinter steckt die idee, dass ich die arme auf eine entsprechende länge zuschneiden kann ( weniger als 48cm , so kurz sind sie nämlich schon ) um bei 50% gas, was laut ecalc etwa schwebegas entspricht, so wenig resonanz in den armen zu haben wie nur geht. so sollten dann die arme, da sie ja flexibel sind, dämpfen und sich nicht aufschaukeln und mir dadurch das video kaputt machen. oder liegt das jetzt doch nur am material und hat die länge nichts damit zu tun ? denke mir dass beim fadenpendel ja auch nur die länge des fadens einfluss auf die amplitude hat und nicht die masse des gewichts was unten dran hängt oder die auslenkung.

dazu ein paar daten:

arme sind aus 10x10mm kiefernholz von graupner
motoren 2216 tiger mit 900kv an 4s , das ganze mit 9x5 props

habt ihr nen rat wie ich das jetzt berechnen kann?

viele grüße
 
Zuletzt bearbeitet:
B

Benutzer1106

Gast
#2
Also..kann ma sicher berechnen.......aber makann es a übertreiben!
Nimm einfach für diese Motoren mit der Leistung an 4s was anderes wie 10x10er Kiefernholz (finde ich für das Setup zu labberig), wuchte deine Motoren und Props vernünftig und gut
 

astmonster

Erfahrener Benutzer
#3
ich würde ja cfk nehmen aber die gibts nirgends gewickelt in der größe, wenn du nen link hast tu dir keinen zwang an und poste ihn... holz ist weich, ja aber es verbiegt sich nicht bei einem crash und es bricht nicht... werde das erstmal probieren. alu wollte ich dieses mal vermeiden, ist auch schwerer als die kiefernleisten .

auf das wuchten bin iahc uah selber gekommen, trotzdem denke ich kann man so ein system auch optimieren und halt nicht nur auf gut glück die arme bauen
 

AndreasL90

Erfahrener Benutzer
#4
Klar kann man das berechnen. Geht sogar kostenlos mit FEM Programmen wie Z88Aurora (das kann Eigenfrequenzanalysen rechnen, die Geometrie deines Auslegers kannst du direkt aus dem CAD importieren und musst "nurnoch" ein Mesh und Randbedingungen erzeugen).
Den Aufwand ist es aber mM nach nicht wert...
 

ApoC

Moderator
#6
Du könntest auch eine Versuchsreihe auflegen, mit Messung der Vibrationen / Auslenkungen. So ähnlich, wie wir als Schüler immer das Lineal haben schnippen lassen an der Tischkante. ;)
 
B

Benutzer1106

Gast
#7
Kannst doch bei Kiefer bleiben, nur halt den Querschnitt erhöhen......15x15 oder so.....



ich würde ja cfk nehmen aber die gibts nirgends gewickelt in der größe, wenn du nen link hast tu dir keinen zwang an und poste ihn... holz ist weich, ja aber es verbiegt sich nicht bei einem crash und es bricht nicht... werde das erstmal probieren. alu wollte ich dieses mal vermeiden, ist auch schwerer als die kiefernleisten .

auf das wuchten bin iahc uah selber gekommen, trotzdem denke ich kann man so ein system auch optimieren und halt nicht nur auf gut glück die arme bauen
 

AndreasL90

Erfahrener Benutzer
#8
hast du das programm ? sehr viel aufwand ?
Gibts kostenlos (unter Downloads): http://www.z88.uni-bayreuth.de/z88aurora/wasistz88.htm
Die Bedienung des Programms ist alles andere als intuitiv und das Erzeugen eines Meshs ist allgemein (in diesem Fall aber weniger) auch etwas Erfahrungssache. Und die Ergebnisse wollen auch interpretiert werden. Man kann sich aber mit den verfügbaren Tutorials erarbeiten. Würde ich aber nur machen, wenn es dich generell interessiert und nicht wegen den Auslegern. ;)
 

astmonster

Erfahrener Benutzer
#9
das mit dem querschnitt würde einen komplett neuen rahmen erfordern, hab ich im moment eher weniger lust zu bauen, armwechsel würde bedeuten insgesamt 6 schrauben zu lösen

naja, dann wohl eher nicht mit dem programm ...

die versuchsreihe ist sicher interessant, also falls mir langweilig wird weiß ich was ich machen könnte
 

sandrodadon

Fliegender Maschi
#10
Also die Eigenfrequenz(en) können Programme natürlich ermitteln, aber: Man muss die Kirche echt im Dorf lassen.
Das wird z.B. bei SpaceShuttel-Bauteilen und Satteliten-Bauteilen sowie Brücken gemacht - Aber bei Multicoptern?

Und deine Tiger-Motoren sind schon mit das sauberste was du finden kannst.
Selbst wenn du die Resonanzfrequenz kennst - solange das nicht ganz ungünstig die Hover-Drehzahl ist - Who cares?
Dann nimmst du halt andere Propeller.

Ich denke die Resonanzfrequenz ist das kleinste Problem bei MultiCoptern ;)
 
Zuletzt bearbeitet:

Nabazul

Erfahrener Benutzer
#11
mal so ganz salopp gesagt: Die resonanzfrequenz ist abhängig von steifigkeit und masse. Je geringer die masse und höher die Steifigkeit desto größer wird die Resonanzfrequenz (sqrt(c/m)) Du solltest also mit leichten materialien möglichst steif bauen ....
 

DasWollvieh

Testet alles kaputt
#12
Ob es sinnvoll ist die Resonanzfrequenz zu ermitteln kann ich nicht sagen, aber m.E. ist es sehr nützlich bei eigen konstruierten Auslegern zu überprüfen wie sie sich auf Lastwechsel verhalten.

Zu "weiche" Ausleger führen gerade bei schnellen Flügen zu unangenehmen Vibrationen.

Unten seht Ihr einen ultra primitiv Test:

An jedem Ausleger eine 1,5kg Flaschen mit einer Schnur angebracht. Diese Flaschen gleichzeitig ca. 5cm fallen lassen und das ganze auf Video aufgenommen.
Hier habe ich zwei gleichlange Ausleger mit verschieden Bauarten getestet.

Wie man sehen kann, ist das Verhalten etwas unterschiedlich.


http://youtu.be/2J4l21zeoGA


Gruss
Wolfi
 

lahomau

Neuer Benutzer
#13
Du hast ja viele verschiedene Resonanzfrequenzen:
1) Masse Motor auf Ausleger (Ausleger als Biegestab)
2) Masse Motor auf Ausleger (Motorschwerpunkt nicht auf Auslegerachse -> Ausleger als Torsionsstab)
3) diverse Oberwellen (Biegung der Ausleger zwischen Zentrum und Motor)

...und einen Haupt-Anreger: die Unwucht der Propeller. Mal eine Hausnummer: 6000 U/min, d.h. 100 Hz Anregung (/60).

Wenn die Unwuchtfrequenz deutlich oberhalb der obigen Resonanzen liegt, dann hast du ein überkritisches System und es ist "relativ" ruhig. Also sind weiche Ausleger nicht zwangsläufig schlecht. Aber weil die Ausleger (vermutlich) leicht gegenüber dem Motor sind, werden sie auch im überkritischen Fall einfach mitgerissen (Zwangsanregung).

Die 10x10mm Kieferleisten plus ein Motor mit vielleicht 100g am Ende haben Resonanzfrequenzen von deutlich unter 100 Hz (so aus dem Bauch heraus, denn da kann mal ja noch fast zuschauen, wie ein angeschnipptes Leistenende schwingt, schätze ich). Also hast du den überkritischen Fall und würdest bei einer Versteifung näher an die 100 Hz der Anregung kommen. Näher an die Resonanzkatastrophe ;-)

Holz ist wegen der inneren Dämpfung dabei besser als CFK oder Metall. Man nimmt es deswegen auch gerne für Foto-Stative.

Was wahrscheinlich noch wichtig ist: 4 Motoren mit ähnlicher Drehzahl, alle haben Unwucht, es kommt dann zu auf- und abschwellenden "Schwebungen", wenn de Unwuchten zufällig gerade alle auf einer Seite sind. Und in der nächsten Sekunde sich wieder auslöschen.

Fazit: Genaues weiß man nicht, Steif ist nicht immer gut, und gut auswuchten hilft immer.
 
Zuletzt bearbeitet:

DasWollvieh

Testet alles kaputt
#14
Fazit: Genaues weiß man nicht, Steif ist nicht immer gut, und gut auswuchten hilft immer.
Danke für Deine Ausführungen.
Flugvideos mit den "unversteifen" Ausleger zeigten praktisch keine Vibrationen bei 1028 und 25fps.
Aber das nur beim Schweben und bei Drehungen.
Selbst wenn die Drehungen schnell und ruckartig waren.
Sobald in den Vorwärtsflug übergegangen würde fingen die Vibrationen an und je wie "ruckartiger"
der Flug war, desto mehr Vibrationen traten auf, die dann beim nach folgenden Schwebeflug wieder
verschwanden.

In ein paar Wochen sollte ich meine anderen Ausleger bekommen. Da kann ich recht schnell die
(Holz-) Ausleger mit verschiedenen Materialien "pimpen" und mit Hilfe der Videoaufnahme.
Unterschiede feststellen können.
Nach m.E. sind Aufnahmen mit 1028 und 25fps extrem kritisch, und damit sehr gut geeignet
Vibrationen zu erkennen.

Gruss
Wolfi
 
#15
Ich hätte bezüglich der Aussagekraft evtl. Messwerte Bedenken. Holz ist natürlich gewachsen und so hat sicher jeder Ausleger durch seine unterschiedliches Maserung auch ein unterschiedliches Frequenzverhalten.

LG
Uwe
 

Manfet

Erfahrener Benutzer
#16
@Fafnir Du meinst Zweifel bezüglich theoretisch erechneter Werte oder? An korrekt ausgeführte Messwerte hätte ich geringere Zweifel. Allerdings ist das in dem Fall gar nicht so leicht zu messen. Die Resonanz oben gefällt mir schon aber verfälscht die zusätzliche Masse wahrscheinlich auch wieder die Messung.
 
#17
Jepp, genau.
Ich fliege u.a. mit einem CFK-Okto und einem DJI-Naza System in dem ursprünglichen MK-Oktosystem.
Die Vibrationen werden an beiden mit Alfa-Gel aufgefangen. Bei dem Okto mit einer Nex5 im Gimbal bin
ich momentan echt zufrieden (natürlich nicht mit einem Zenmuse vergleichbar).
Die o.g. Resonanzberechnung steht für mich in keinem Aufwand - Nutzen Verhältnis....es sei denn man
hat mathematisches Interesse, das bei mir eher schwach ausgebildet ist ;)
Es soll angeblich mehr bringen bei einem Kopter die Ausleger miteinander zu verbinden...mal unabhängig
vom Material.
 

astmonster

Erfahrener Benutzer
#18
wenn du die ausleger verbindest hättest du sicher ein ziemlich steifes modell, dann wirken sich die unterschiedlichen motoren aber auch mehr aufeinander aus schätze ich mal und du bekommst schwebungen mit rein

verbinden ist leider bei den modellen unpraktisch da du dazu material benötigst und das nunmal masse hat, also bekommt dein modell mehr gewicht. beim tricopter kommt dann noch dazu, dass man ihn nichtmehr zusammenklappen kann
 
FPV1

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