Vibrationen lösen jede noch so feste Verbindung, haben negativen Einfluss auf Gyrosensor und Elektronik und haben materialermüdende Effekte

RC Helikopter heli-planet.com Vibrationen am Heli
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Wie äußern sich Vibrationen am Modellhubschrauber?

Vibrationen sind schwingende Bewegungen, die als Schütteln oder heftiges Zittern wahrgenommen werden. Vibrationen enthalten Energie und sind oft nicht nur zu fühlen, sondern auch zu sehen und zu hören. Die Energie für Vibrationen am RC Helikopter wird ursprünglich immer aus der Antriebsenergie bezogen. Man könnte eigentlich auch von fehlgeleiteter Antriebsenergie sprechen. Vibrationen haben miunter vielfältige Ursachen.

Am Modellhubschrauber finden wir Teile die mit hoher Drehzahl rotieren.



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Daher treten Vibrationen im Vergleich zu anderen RC- Modellen relativ häufig auf.

Ein gänzlich Vibrationsfreier Lauf eines Modellhelikopters ist kaum möglich.

Die Ursachen sind oft sogar selbst verschuldet. Meist werden Vibrationen durch mangelnde Genauigkeit oder gar Nachlässigkeit bei Montage- und Einstellungsarbeiten herbeigeführt. Selbst geringe Unwuchten durch Gewichtsunterschiede, unsymmetrische Einstellungen am Rotorkopf oder Verformungen an den Rotorblättern oder anderen Teilen können bereits merkliche Vibrationen hervorrufen. Das schlimme daran ist, dass man mit dem Auge oft nichts entdecken kann, aber fühlen kann man Vibrationen immer.

Um Vibrationsursachen ausfindig zu machen, muss man oft mühsam Teil für Teil kontrollieren und nach dem Ausschlussverfahren vorhen.

Man unterscheidet zwischen niederfrequenten Vibrationen, die sich in einem Schütteln bzw. Wackeln des Helikopters äußern, und hochfrequenten Vibrationen, die sich in einem fühlbaren Summen und Brummen manifestieren. Bereits anhand ihres Erscheinungsbildes kann man auf die Ursache von Vibrationen deuten.


Vibration ist nicht gleich Vibration - Merkmale von Vibrationen

Vibrationen sind durch Merkmale gekennzeichnet. Diese kann man mit dafür bestimmten Geräten messen und damit Rückschlüsse auf die Entstehungsursache ziehen. Diese Möglichkeit steht den wenigsten Modellfliegern zur Verfügung

Frequenz (Schwinggeschwindigkeit)

Die Vibrationsfrequenz gibt an, mit welcher Geschwindigkeit die Vibrationen (Schwingungen) auftreten. Die Einheit für die Frequenz ist Hz (Hertz) = Schwingungen pro Sekunde.



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Vibrationen sind allerdings auf keine feste einzelne Frequenz reduzierbar, sondern fast immer eine Mischung aus den unterschiedlichsten Frequenzen, die sich teilweise überlagern können.

Amplitude (Schwingweg)

Die Amplitude bzw. der Schwingweg gibt an, welchen Weg ein schwingendes (vibrierendes) Bauteil während einer Schwingungsperiode zurücklegt. Der Schwingweg wird in mm / s (Millimeter pro Sekunde) angegeben.

Umso höher die Schwing- Frequenz und umso höher die Schwing- Amplitude, umso höher ist der Energieinhalt der Schwingung.


Häufige Ursachen für Vibrationen an Modellhelikoptern

Die häufigsten Ursachen für Schütteln oder Wackeln des Helikopters bei anlaufendem Rotor und noch niedriger Rotordrehzahl

Häufigste Ursachen für höherfrequente Vibrationen des Helikopters (Vibration wird oft bei höherer Drehzahl schlimmer)


Negative Auswirkungen von Vibrationen

Vibrationen können eine Dynamik entwickeln, so dass rotierende Teile abreißen oder andere Bauteile des Helikopters beschädigt werden. Bereits eine geringe Unwucht an einem Rotorblatt des Heckrotors kann eine solche Kraft entwickeln!

Gerade bei Scale- Modellen können Vibrationen gravierende Schäden verursachen. Das ist dann der Fall, wenn die Vibrationsenergie sich an einer Stelle am Heli bündelt und überlagert. So verändern sich bereits vorhandene leichte Vibrationen (meist am Heck sichtbar) oft schlagartig in ein so starkes Schütteln des RC Helikopters, dass ganze Baugruppen brechen, abfallen oder zumindest stark beschädigt werden. Es ist daher dringend anzuraten, Scale- Hubschrauber absolut vibrationsfrei zu halten und jeder sichtbaren Vibration auf den Grund zu gehen!

Es gibt auch immer wieder Fälle, bei denen Modellhubschrauber durch Vibrationen niederer Frequenz (Schütteln) umgeworfen und beschädigt werden. Gerade FBL Systeme können derart negativ durch Vibrationen beeinflusst werden, dass sie im Extremfall vorhandene Vibrationen noch verstärken.

Vibrationen haben nicht nur direkte Folgen, sondern wirken auch indirekt negativ auf Sensoren ein, wie wir sie z. Bsp. in FBL Systemen und Heckkreiseln finden. Auch elektronische Bauteile wie Regler, Empfänger und BEC können durch Vibrationen beschädigt werden, da sich interne elektronische Bauteile durch Vibrationen lösen können, bzw. beschädigt werden.

Vibrationen sind der häufigste Grund für das Lösen von Verschraubungen.


Kritische und unkritische Vibrationen am Modellheli

Wie bereits unter "Merkmale von Vibrationen" erläutert, unterscheiden sich Vibrationen in der Höhe der Amplitude und der Schwingfrequenz. Je höher die Amplitude und je höher die Frequenz, umso größer die Stärke der Vibration.

Die Mischung aus Amplitude und Frequenz macht den Unterschied zwischen gefährlichen Vibrationen und weniger gefährlichen Vibrationen.

Vibrationen einer geringeren Frequenz mit einem geringen Schwingweg sind weniger energiereich als Vibrationen mit höherer Frequenz und größerem Schwingweg.

Vibrationen nur anhand der visuellen Beobachtung zu beurteilen wäre grob fahrlässig.


Vibrationen am Heli auf der Spur - die Ursachensuche

Hat man einmal Vibrationen sollte man die folgenden Punkte abchecken:

FBL Kugelkopf Blatthalter verbogen - Vibrationen und unstimmiger Blattspurlauf können die Folge sein

Heftiges Schütteln bei geringer Drehzahl beim Anlaufen und beim Auslaufen des Rotors

Problem

Dein Helikopter schüttelt sich nach dem Start des Rotors schon bei geringer Drehzahl, so als wolle er gleich umfallen? Bei steigender Drehzahl verschwinden die Vibrationen wieder oder schwächen ab?

Mögliche Ursachen und Abhilfen

Ursachen Abhilfe
das Hauptzahnrad läuft unrund oder hat zu wenig Spiel Flankenspiel erhöhen, oder Zahnrad wechseln
Blattlagerwelle ist krumm prüfen, evtl. wechseln
Unterschiedliche Längen an den Rotorgestängen Gestänge kontrollieren, Spurlauf- Ungenauigkeit deutet hier schon auf gravierende Fehler hin!
Paddelstangen ungleich lang oder krumm, Gewichte und/oder Paddel haben ungleichen Abstand zur Welle oder sind ungleich schwer nachmessen, Gewichte kontrollieren, Stange gegebenenfalls wechseln
Hauptrotorwelle krumm oder Kopf-Zentralstück locker bzw. schief aufgeschraubt oder verbogen ausbauen und prüfen, evtl. wechseln
Lose Teile alles auf festen Sitz kontrollieren
starke Unwucht der Rotorblätter Rotorblätter ausbalancieren, Holzrotorblätter meiden, nur qualitativ hochwertige, fertig gewuchtete Blätter verwenden


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Häufigste Ursache

Die Rotorblätter kann man von Hand vor dem Start nicht millimetergenau ausrichten. Das ist auch gar nicht nötig. Die Rotorblätter richten sich bei höherer Drehzahl durch die stark zunehmende Fliehkraft von selbst fluchtrecht aus. Eventuell sind die Rotorblätter zu fest angeschraubt. Hat man den Rotor aber einmal hochgefahren, dann sind die Blätter ausgerichtet und beim Runterfahren der Drehzahl nach dem Landen und bei einem folgenden Neustart sollten die Vibrationen dann verschwunden sein.

Weitere Ursachen

Sollte sich jedoch nach dem Landen, beim Abstellen des Rotors der ganze Heli genau wie beim Hochlaufen des Rotors schütteln, dann kommen folgende weitere Ursachen dafür in Frage?


Vibrationen bei höherer Drehzahl

Problem

Der Helikopter vibriert bei höheren Drehzahlen, die Vibrationen sind im niederen Drehzahlbereich nicht oder nur wenig spürbar.

Mögliche Ursachen und Abhilfen

Ursachen Abhilfe
Lager defekt kontrollieren und gegebenenfalls wechseln, Lager der Hauptrotorwelle und der Blatthalterwelle regelmäßig kontrollieren und wechseln, Motorlager prüfen
Zahnräder ausgefressen kontrollieren und gegebenenfalls wechseln
Blattlagerwelle krumm kontrollieren und gegebenenfalls wechseln
leichter Schlag an der Hauptrotorwelle ausbauen und prüfen, evtl. wechseln
Lose Teile alles auf festen Sitz kontrollieren
Heckrotorwelle verbogen oder Lager defekt (man hört ein Brummen) kontrollieren und gegebenenfalls wechseln
Heckrotorblätter nicht i. O. (man hört ein Brummen) kontrollieren und gegebenenfalls wechseln, Wuchtkontrolle, Gewichtskontrolle
Heckriemen zu stark gespannt oder Zähne ausgebrochen kontrollieren und gegebenenfalls wechseln
Paddel und Paddelstange nicht i. o. (evtl. Paddel verdreht) kontrollieren und gegebenenfalls wechseln
leichte Unwucht der Rotorblätter

Rotorblätter ausbalancieren, kontrollieren


Vibrationen am Haupt- Rotorkopf

Treten Vibrationen am Rotorkopf auf, dann geht man schrittweise nach dem Ausschlussverfahren vor und prüft die folgenden Punkte ab:

Vibrationen am Modellhelikopter beseitigen, wie geht das?
OK - Ursache identifiziert
Vibrationen am Modellhelikopter beseitigen, wie geht das?
OK - Ursache identifiziert
Vibrationen am Modellhelikopter beseitigen, wie geht das?
OK - Ursache identifiziert
Vibrationen am Modellhelikopter beseitigen, wie geht das?
OK - Ursache identifiziert
Vibrationen am Modellhelikopter beseitigen, wie geht das?
OK - Ursache identifiziert
Vibrationen am Modellhelikopter beseitigen, wie geht das?
OK - Ursache identifiziert

Gefährliche Vibrationen am Heckrotor

Hier kann man ähnlich vorgehen wie beim Hauptrotor.


Vibrationen bei Verbrennermodellen

Bei Verbrennermodellen kommen noch durch den Verbrennerantrieb des Kolbenmotors erzeugte unvermeidbare Vibrationen dazu.

Mögliche vermeidbare Ursachen am Verbrennermotor sind ausgeschlagene Motor- Lager, lockere Schrauben und andere typische Quellen von Vibrationen, wie bereits oben beschrieben. Jedoch werden beim Verbrenner selbst durch den Zünd- und Verbennungsprozess Vibrationen am Helikopter erzeugt. Die Stärke dieser Vibrationen ist zum einen abhängig vom Nitroanteil im verwendeten Sprit, aber auch von der Einstellung des Vergasers und der Drehzahl.

Der Nitroanteil im Sprit hat Einfluss auf die Vibrationsfreudigkeit des Motors. Natürlich wird dies auch von der Bauart des Motors beeinflusst. Mehr Nitroanteil bedeutet mehr Leistung aber auch stärkere Vibrationen. Ein nicht optimal eingestellter Motor kann jedoch auch selbst schon Vibrationen erzeugen, unabhängig vom Nitroanteil im Sprit.

Eventuell probiert man verschiedene Einstellungen am Motor und verschiedene Spritsorten mit unterschiedlichem Nitroanteil.

Die motorbedingten Vibrationen beim Verbrenner wird man nie ganz beseitigen können. Ziel muss es jedoch sein, die Vibrationsstärke so gering wie möglich zu halten, und die Frequenz der nicht zu vermeidenden Vibrationen in einen Bereich zu verlagern, wo kein negativer Einfluss der Vibrationen auf z. Bsp. den Heckgyro oder FBL Sensoren vorhanden ist. Hier geht Probieren über Studieren! Man muss einfach verschiedene Drehzahlen testen und wird ganz schnell herausfinden, ob der Einfluss auf Gyrosensoren weniger oder mehr wird.

Tipp: Ein doppeltes Klebepad mit Metalllatte in der Mitte kann zumindest den Kreisel oder das Flybarless System von den Vibrationen entkoppeln.


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