Der Auslöser für unser gemeinsames Projekt war der regelmäßige Bedarf an leistungsfähigen Elektro-Schleppmodellen für unseren Vereinsbetrieb. Das Ziel war die Entwicklung eines CNC-gefrästen Bausatzes für eine Schleppmaschine, abgestimmt auf Außenläufer-Motoren.

Das Startsignal für die Entwicklungsarbeiten wurde von Alexander Bauer mit seiner selbst gebauten CNC-Fräse gegeben. Die Fräse verfügt über einen Arbeitsbereich von etwa 500x1.000 mm, ist aufgrund der verwendeten Linearführungen und der Kugelumlaufspindeln sehr präzise und braucht den Vergleich mit den am Markt erhältlichen Produkten keinesfalls zu scheuen. Die Datenübertragung zwischen der Konstruktion und der Fräswerkstatt erfolgte per E-Mail, beziehungsweise bei größeren Datenmengen mit USB-Stick oder auch CD.

Die Aufgabenverteilung im Projektteam ergab sich entsprechend den Möglichkeiten und Fähigkeiten der Beteiligten. So erfolgte die Konstruktion am „Autocad 2000“-CAD-System im Wesentlichen durch den Autor, dem diesbezüglich die im Maschinenbaustudium erlernten Kenntnisse zugute kamen. Die Umsetzung an der Fräse, der Bau des Prototyps und die Rückmeldungen an die Konstruktion lagen in den Händen von Alexander Bauer.

Kommen wir zum eigentlichen Objekt unserer Begierde, der Schleppmaschine: Mehrheitlich wurden auf unserem Modellflugplatz bisher „Telemaster“ oder ähnliche Konstruktionen mit 2,4 m Spannweite zum Schleppen von Segelflugmodellen bis etwa 5 kg eingesetzt. In der Regel wurden diese Modelle durch Köhler/Actro, Plettenberg- oder auch Ultra-Motoren an 30 Zellen angetrieben, teilweise mit Getriebe. Die Modelle sind zwar allesamt sehr gutmütig, aber sperrig beim Transport und umständlich beim Aufrüsten am Flugplatz. Im Grunde genommen sind diese Modelle auch zu schwer für unsere Gewichtsklasse und aerodynamisch nicht günstig. Daher hat ein Vereinsmitglied bereits vor zwei Jahren mit gutem Erfolg einen „Telemaster“ von Alexander Engel weiterentwickelt. Die wesentlichen Änderungen gegenüber dem Original bestanden in der Vergrößerung der Spannweite von 1,8 auf 2 m und in einer überproportionalen Verlängerung des Rumpfteiles zwischen Tragfläche und Höhenleitwerk. Das Modell ist zudem schneller aufzurüsten und durch den langen Leitwerkshebelarm auch angenehm im Flugverhalten.


Der Aufbau der Tragflächenwurzel. Alles passt saugend!


Rippen in verschiedenen Ausführungen für
unterschiedliche Einsatzzweckek


Das Abteil für Höhen- und Seitenruderservo am rohbaufertigen Modell. Unter den Servos befindet sich der getren
nte Raum für den Empfänger



Dieses Modell haben wir als Vorbild für unsere eigene Entwicklung genommen. An die Neu-Konstruktion haben wir jedoch noch weitere Anforderungen gestellt, in ihrer Priorität in etwa in der angegebenen Reihenfolge:
-Abfluggewicht mit 30 Zellen NiCd oder NiMh von unter 4,8 kg;
-Tragflächen mit Querrudern und Landeklappen;
-Spannweite 2 m, V-Form 2° pro Seite;
-Material vorwiegend Pappelsperrholz in 3 und 4 mm Dicke;
-Einfacher Aufbau durch „Click & Snap“-Technik;
· Möglichst vollständiger Frästeilesatz, also auch Servobretter, Zugangsklappen, Akkuschächte etc. in CNC-Technik.

Neben diesen Fixpunkten haben wir uns vorgenommen, unsere Erfahrungen aus der Praxis in die Konstruktion einfließen zu lassen. Es soll an dieser Stelle nochmals betont werden, dass wir kein neues Schleppmodell entwickeln wollten, sondern unsere Erfahrungen und bekannten Konstruktionsmerkmale in einen schnell und sicher zu erstellenden Bausatz umsetzen wollten.

Zu Beginn haben wir im Rahmen der Voruntersuchungen einige Versuchsmuster von Rippen, Rippen/Holm-Verbindungen und Rumpfsegmenten entwickelt. Die ersten Teile haben wir in Depron gefräst, schnell wurden wir jedoch mutiger und haben uns an Sperrholz gewagt. Diese Teile wurden probeweise zusammengesteckt und auf ihre Festigkeit überprüft. Erste Erkenntnisse stellten sich ein:
- Der Rippensatz in Pappelsperrholz ist trotz starker Ausnützung der Fachwerktechnik etwa 30 g schwerer als ein Rippensatz in Voll-Balsa. Trotzdem haben wir die Rippen dann in Sperrholz gefräst, weil uns das einfach besser gefällt.
-Es ist schon genial, wie genau Verzapfung, Fügungen und Konturen mit einer CAD-Konstruktion und CNC-Fräsung werden.
-Und die wichtigste Erkenntnis: Es macht Spaß!

Nach diesem leichten Vorgeplänkel auf trockenem Boden ging es dann richtig los. Wir haben mit dem Rumpf begonnen, eine im hinteren Teil klassische Gitterkonstruktion und vorne eine Brettkonstruktion mit vielen funktionsbedingten und gewichtsreduzierenden Ausnehmungen. Hier möchte der Autor das Interesse des geneigten Lesers auf einige Detailpunkte lenken:

Verzapfung der Rumpfseitenteile in Puzzle-Technik: Diese Art der Verzapfung bietet eine exakte Positionierung und zugleich einen festen Halt der aneinander gefügten Bauteile.

Pass-Stifte: Bei Bauteilen die aufeinander liegen (Aufdoppelungen) haben wir Pass-Bohrungen vorgesehen. Beim Zusammenkleben der Bauteile werden Buchenholzrundstifte in die gefrästen Bohrungen eingesteckt. Diese positionieren die Bauteile exakt zueinander und verhindern ein Verrutschen beim Pressen oder Spannen.

Verzapfung allgemein: Diese Verzapfungen sind bereits von anderen Konstruktionen her bekannt, wir haben sie jedoch zur Erleichterung des Zusammenbaus konsequent auf fast alle Bauteile angewandt.

Anhand der Erkenntnisse aus den Voruntersuchungen wurde die Konstruktion nochmals überarbeitet, was im Verlauf der weiteren Arbeiten übrigens noch mehrmals notwendig wurde. Die ersten Rumpfteile wurden gefräst und zusammengesteckt. Erwartungsgemäß mussten noch kleinere Korrekturen durchgeführt werden: So wurden Passungen korrigiert, Steg- und Wanddicken sowie Radien geändert und immer wieder wurde die Digitalwaage zur Gewichtskontrolle bemüht. Der erste vollständige Versuchsrumpf war noch aus 4-mm-Pappelsperrholz, was jedoch zu schwer wurde. Nummer zwei bestand daher nur noch aus 3 mm dickem Pappelsperrholz, was sich dann auch als völlig ausreichend erwies.

Die Zugangsklappe zum Akkuwechsel ist zur Vermeidung von Verzug mehrteilig und besitzt integrierte Verstärkungsleisten und Scharniere. Die Klappe ist am Rumpf mittels 1-mm-Stahldraht anscharniert und lässt sich wie eine Motorhaube öffnen. Der Akkuwechsel ist dadurch sehr bequem. Die Spanten im Bereich der Akkuauflage sind so gestaltet und angeordnet, dass das Gewicht des Akkus direkt auf das Fahrwerk übertragen wird. Biegemomente dürften an dieser Stelle nur in kleinem Umfang auftreten.

Die Servos für Seiten- und Höhenruder haben wir direkt hinter dem Akku auf einer eigenen Etage angeordnet. Unter dem Servobrett befindet sich das getrennte Abteil für den Empfänger, das vom Rumpfboden über einen mit Schrauben befestigten Deckel zugänglich ist. Mit dieser Maßnahme haben wir den Empfänger aufgeräumt und vor Beschädigungen geschützt. Der Zugang zum Empfänger und dem dahinter liegenden Servo für die Schleppkupplung erfolgt also vom Rumpfboden über zwei separate Deckel.

Die Tragfläche ist mit „Clark Y“ profiliert sowie einteilig und klassisch in Rippenbauweise aufgebaut. Als Holm-Verkastung und zum Aufstecken der Rippen haben wir ein lang gestrecktes Brettchen mit Schlitzen und Bohrungen entworfen, das in der Flächenmitte mit zwei Verbindern zusammengefügt wird. Die V-Form ist damit eindeutig und unverrückbar festgelegt. Hierbei hat sich die bereits erwähnte Pass-Stift-Technik mit Buchendübeln besonders bewährt.

Die Rippen in Fachwerkstruktur werden einfach auf die Holm-Verkastung in entsprechende Aussparungen gesteckt und sind damit schon an Ort und Stelle. Den Abschluss vorn und hinten bilden gefräste Balsaleisten mit rechteckigen Aussparungen für die Zapfen an den Rippen. Auch hier kommt also die konsequente Anwendung der Verzapfung zum Einsatz und vermeidet damit Baufehler. Bei den Rippen haben wir Aufnahmen für die Servokabel vorgesehen. Je nach Funktion und Position gibt es unterschiedliche Rippenausführungen. Der Flügel ist im vorderen Teil bis zum Hauptholm oben und unten beplankt und erhält dadurch seine Torsionssteifigkeit. Der obere und untere Holm wird durch eine Kiefernleiste gebildet. Diese Kiefernleiste wurde aus Gründen möglichst hoher Stabilität ganz nach außen gerückt und wird daher nicht wie üblich von der Beplankung überdeckt.

Viel Mühe haben wir uns mit dem Flächenmittelstück gegeben, das alle Kräfte aufnimmt und die Verbindung mit dem Rumpf darstellt. Zwischen den inneren Wurzelrippen wurde eine stabile Kastenkonstruktion vorgesehen, mit Aussparungen für die Kabelführung und horizontalen Auflagen für die Flächenbefestigungsschrauben.


Die Landeklappen verleihen dem Modell hervorragende Start- und Landeeigenschaften bei jedem Einsatz

Wie bereits erwähnt, haben wir eine Tragfläche mit Querrudern und Landeklappen vorgesehen. Besonderes Augenmerk möchten wir auf die integrierten Ruderhörner lenken. Diese werden jeweils von zwei Rippen flankiert, die dem Ruderhorn Halt und Sitz geben und für eine gute Übertragung des Ruderdrucks in die Klappe sorgen.

Die Aufnahme der Tragflächenservos erfolgt in speziellen Servorahmen. Sie sind dreiteilig und bestehen zum einen aus dem Grundrahmen, der über Zapfen mit den Rippen verbunden wird. In diesen Grundrahmen ist eine Öffnung für die Aufnahme des Servobrettchens mit einem Übermaß von 0,2 mm gefräst. Hinter dem Grundrahmen sitzt ein zweiter Rahmen, der als Anschlag für das Servobrettchen und als Anschraubplatte dient. Auf dem Servobrettchen, das eine ovale Aussparung für den Servohebel hat, wird das Servo mit Schrumpfschlauch aufgeklebt. Diese Einheit wird dann angeschraubt.

Übrigens: Zum Zusammenbau der Tragfläche wird aufgrund der Steck- und Verzapfungstechnik kein Bauplan benötigt. Ein gerades Baubrett mit aufgezeichneten (geraden) Strichen genügt – der Rest ergibt sich von selbst.


Kommen wir zum Höhenleitwerk: Die Rippen am Höhenleitwerk sind aus Balsa und als Holm dient eine senkrecht gestellte gefräste Leiste aus Sperrholz. Die Rippen werden wie bei der Tragfläche in Aussparungen gesteckt. Die inneren Rippen sind aus Sperrholz. Zwischen ihnen haben wir Platz in der Materialdicke des Seitenleitwerks vorgesehen, das durch das Höhenleitwerk in Aussparungen im Rumpf eingesteckt wird. Das Höhenleitwerk beherbergt im Inneren zwei Einschlagmuttern zur Befestigung auf dem Rumpf. Die ganze Einheit wird von der Rumpfunterseite durch zwei Schrauben befestigt und kann daher jederzeit abgenommen werden. Selbstverständlich sind alle Bohrungen im Rumpf und im Höhenleitwerk für diese Befestigung gefräst.

Das Seitenleitwerk wird, um Verzug zu vermeiden, aus mehreren einzelnen Frästeilen wie ein Puzzle zusammengesetzt. Ein Vorgängermodell am Stück aus 4-mm-Sperrholz gefräst hat sich übel verzogen. Die Frästeile selbst sind entsprechend der zu erwartenden Beanspruchungen in Sperrholz und Balsa ausgeführt. Als besonderes Schmankerl haben wir unsere Initialen in den Innereien des Seitenleitwerks verewigt. Das Seitenleitwerk wird wie bereits erwähnt durch das Höhenleitwerk hindurch mit großen Zapfen im Rumpf fixiert. Durch diese Zapfen werden sowohl das Höhen- als auch das Seitenleitwerk richtig am Rumpf positioniert. Ganz wichtig: Das Seitenleitwerk wird erst nach dem Bebügeln in das Höhenleitwerk eingeleimt.

Mit der Fertigstellung der Leitwerke ist der Rohbau abgeschlossen und kann nun verschliffen werden. Alle weiteren Arbeiten, wie zum Beispiel der Einbau der Fernsteuerung, der Ruderanlenkungen, des Motors und des Fahrwerks, sind nichts Neues und werden daher nicht weiter beschrieben. Am Ende aller Bemühungen steht nun das flugfertige Modell vor dem stolzen Konstrukteur und Erbauer.

Als Antrieb kann im Prinzip jeder Elektromotor eingebaut werden. Heute bedient man sich vorzugsweise eines Außenläufers nach dem LRK-Prinzip. Unsere Modelle wurden mit selbst gewickelten „TM-430“-Motoren von Torcman ausgestattet. Für diese Motoren ist der Motorspant passend gezeichnet und gefräst. Ein Regler „Master Opto 48“ von Hacker übernimmt die Kontrolle der ganzen Angelegenheit und sorgt dafür, dass die Energie der 30 Zellen eine 19x10“-Luftschraube ordentlich zum Drehen bringt. Schub ist mit dieser Kombination genug vorhanden, ohne angehängten Segler steigt das Modell senkrecht. Und die Geräuschentwicklung ist erstaunlicherweise minimal und wird auch von unseren empfindlichen Geistern als angenehm empfunden. Auch eine andere Ausführung für den „X-25“-Motor von Plettenberg ist konstruktiv bereits abgeschlossen.



Alle Frästeile finden auf insgesamt acht Brettern Platz. Was zur Fertigstellung noch fehlt sind die Kiefernleisten für die Holme und die Balsabrettchen für die Beplankung


Alles schön aufgeräumt, die Kabel für die Servos sind ordentlich in Ösen geführt


Man gönnt sich ja sonst nichts: das Seitenleitwerkspuzzle! Die besonders beanspruchten Teile wurden in Sperrholz ausgeführt


Doch wie fliegt nun das Modell? Na klar, wie ein Schlepper eben so fliegt und wie er für die ihm zugedachte Aufgabe fliegen muss: gutmütig, kraftvoll und leicht zu beherrschen. Die Reaktion auf die Ruder ist weich und angemessen, auf Querruder und Höhenruder wurde Exponential programmiert. Durch die Landeklappen kann das Modell aus großer Höhe schnell herabgeholt und mühelos gelandet werden. Hierbei muss etwas Tiefe beigemischt werden. Am Modell von Alexander sind die Landeklappen unten anscharniert, am Modell des Autors oben. Bei böigen Verhältnissen mischen wir die Landeklappen zu den Querrudern bei und erreichen dadurch trotz der relativ kleinen Klappentiefe eine überaus gute Ruderwirkung. Die zwei Meter Spannweite sind für unsere Verhältnisse ebenfalls genau richtig.

Wie schon angedeutet, hat der Motor mit dem Modell alleine keinerlei Probleme. Der Schub der Antriebskombination ist einfach gigantisch, im Solobetrieb fast schon zu viel. Im Schleppbetrieb wird sich dieser Leistungsüberschuss sicherlich gut einsetzen lassen. Mit 30 Zellen wiegt das Modell mit sieben Servos nun rund 4,7 kg. Wir könnten durch konstruktive Maßnahmen das Gewicht noch um etwa 300 g reduzieren. Dies jedoch würde die Robustheit des Modells negativ beeinflussen. Ein anderer Weg zur Gewichtsreduktion ist der Einsatz von LiPo-Akkus. Damit würden sich noch rund 800 g einsparen lassen – das ist doch ein Wort!

Ein Blick in die Zukunft: Die nächste Konstruktion werden wir dreidimensional erstellen. Einiges, was wir aus Lust an der Schönheit oder der Freude am Experimentieren gemacht haben, würden wir einfacher ausführen, so zum Beispiel die Querruder und Landeklappen. Auch das Höhenleitwerk könnte zur ebenen Platte vereinfacht werden. Der Rumpf ist in der jetzigen Version sehr zierlich, etwas mehr Breite und Höhe würde gewichtsmäßig sicherlich nicht viel ausmachen und zudem erlauben, den Akkupack flach ins Modell zu legen. Auch fehlt noch eine spezielle Aufnahme für den Empfängerakku, die wir schlicht und ergreifend vergessen haben.

Unser Fazit fällt eindeutig aus: Der konstruktive Aufwand ist am Anfang trotz CAD enorm. Ähnliches gilt auch für das Fräsen. Mit der Zeit wird man jedoch durch wachsende Erfahrung rasch schneller. Trotzdem lohnt sich der Aufwand nur, wenn man zumindest eine kleine Serie plant. Für Einzelfertigungen ist man bei Standardbauteilen mit den herkömmlichen Methoden schneller, aber auch ungenauer. Die Genauigkeit aller Teile wiederum hat uns am meisten begeistert. Ersatzteile können darüber hinaus nun sehr schnell nachgefertigt und gebaut werden. Alexander hat mittlerweile alles schön auf die verschiedenen Bretter verteilt und dadurch quasi einen Frästeilesatz vordefiniert. Was noch fehlt, ist ein schneller Ersatzteilservice. Ideen und Anregungen für neue Projekte haben wir auch genug und im nächsten Jahr sicherlich auch wieder etwas mehr Zeit...
Roland Kuhn



Ein kompletter Frästeilesatz ist nun bei www.aff-cnc.de erhältlich.

Ein kompletter F-Schlepp in Messwerten


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