Das Wettringer Modellbauforum

Ein herzliches Willkommen mal wieder zu etwas ganz Neuem aus der Welt fahrtüchtiger / ferngesteuerter Miniaturmodelle.

Vor kurzer Zeit habe ich ja den Revell-Bausatz des weltgrößten U-Bootes, der SSBN Typhoon, vorgestellt (<<hier>>).
Seit diesem Zeitpunkt kreisen meine Gedanken, wie ich am besten und vor allem am sichersten eine komplette statische Tauchfunktion realisieren kann. Ziel ist eine absolute Alltagstauglichkeit - etwas, was bei RC-U-Booten äußerst selten anzutreffen ist.

Einstimmung:
Hier noch einmal ein Eindruck, über welches Zielobjekt wir sprechen. Das Modell ist in Maßstab 1:400 gehalten. Der Rumpf kommt damit auf eine Länge von etwa 43 cm:

Grundlagen:
Alle RC-U-Boote, gleich welcher Größe, verfügen über eine vollständig abgedichtete Kammer (meist ein Kasten oder Rohr), in welcher alle Technikomponenten inkl. Tauchtank Platz finden. Neben der Dichtung für den Deckel ist die größte Schwierigkeit die Abdichtung der Antriebswellen und der Betätigungsstangen für Tiefen- und Seitenruder. Hierfür müssen zwangsläufig Komponenten die abgedichtete Box ins Äußere verlassen. Dafür werden gemeinhin Wellendichtringe und ähnliche Komponenten eingesetzt. Je nach Tauchtiefe und resultierendem Wasserdruck funktioniert das mal besser, mal schlechter.

Im Falle der SSBN Typhoon könnte die Box in etwa folgende Größe haben:

Doch - sind tatsächlich Durchführungen vom Inneren zum Äußeren der abgedichteten Box erforderlich? Fragen Sie Dr. Sommer. Die Antwort ist: es geht auch ohne!

Hoch motiviert von den Erfolgen beim Bugstrahlruder der kleinen Hermann Marwede habe ich ein wenig rumgehirnt und eine Lösung ausgeknobelt, die ich bald schon als ersten Testaufbau realisieren werde. Ich bin äußerst optimistisch, dass dies funktionieren wird.

Berührungsloser Antrieb:

Berührungslose Ruderanlenkung:

Bevor gleich die genauen Erläuterungen zur Funktionsweise und zum Aufbau kommen, könnt Ihr ja schon mal ein wenig grübeln, was der Verrückte sich da wohl ausgedacht hat...

Bis gleich...
Gruß
Johannes

Schauen wir uns mal die Konstruktionsskizze genauer an:

Komponenten:

1. Außenwand der wasserdicht gekapselten Technikbox im U-Boot
   
2. Antriebswelle des Motors im Inneren der Technikbox
   
3. Neodym-Magnet, diametral magnetisiert, 4 mm Durchmesser x 4 mm Dicke
   
4. Einfassung des Antriebs-Magneten aus ineinander geklebten Polystyrolrohren
   
5. Neodym-Magnet, diametral magnetisiert, 4 mm Durchmesser x 4 mm Dicke
   
6. Einfassung des Abtriebs-Magneten aus ineinander geklebten Polystyrolrohren
   
7. Abtriebswelle zur Schiffsschraube

Bauteile, Materialien:

• Messing Rundstange 1,0 mm (Motor- und Schraubenwelle)
  
• 2 Stück Scheibenmagnet, diametral magnetisiert, Ø 4,0 mm / Dicke 4,0 mm
  
• Polystyrol Rundrohr, Ø 2,4 mm außen / Ø 1,0 mm innen
  
• Polystyrol Rundrohr, Ø 4,0 mm außen / Ø 2,5 mm innen
  
• Polystyrol Rundrohr, Ø 5,5 mm außen / Ø 4,1 mm innen

Bezugsquellen:

• www.magnet-shop.net
  
• www.magnetkontor.de
  
• www.architekturbedarf.de

Aufbau:
Der Bau der berührungslosen Antriebskopplung kommt gänzlich ohne aufwendige Maschinenausstattung aus. Insbesondere eine Drehbank ist nicht erforderlich, da gezielt Hallbzeuge mit den richtigen Dimensionen Verwendung finden.

Gleich folgt der nächste Teil...

Gruß
Johannes

Als nächstes werfen wir einen Blick auf die Konstruktionsskizze der berührungslosen Ruderanlenkung, so wie sie in der Typhoon 4-fach bis 6-fach zum Einsatz kommen wird:

Komponenten:

1. Außenwand der wasserdicht gekapselten Technikbox im U-Boot
   
2. Zylindrisches Polystyrol-Rohr fest und dicht in eine Bohrung der Außenwand eingeklebt
   
3. Fest und dicht aufgeklebter Polystyrol-Deckel mit Stopfem zur besseren Dichtung
   
4. Neodym-Scheibenmagnet, normal magnetisiert, 2 mm Durchmesser x 2 mm Dicke
   
5. Einfassung / Aufnahme des Antriebs-Magneten aus Polystyrolrohr
   
6. Betätigungsstange zur Anlenkung des Ruderblattes
   
7. Neodym-Ringmagnet, normal magnetisiert, 8 mm / 3 mm Durchmesser x 4 mm Dicke - innen auf 4,5 mm Durchmesser aufgeschliffen
   
8. Bewegliches zylindrisches Polystyrol-Rohr zur Betätigung
   
9. Fest aufgeklebter Polystyrol-Deckel
   
10. Einfassung / Aufnahme des Betätigungsrohres
    
11. Betätigungsstange vom Servo kommend
    
12. Innere Endlage des Magnet-Paares (10 mm Hub gegenüber Mittellage)
    
13. Äußere Endlage des Magnet-Paares (10 mm Hub gegenüber Mittellage)

Bauteile, Materialien:

• Messing Rundstange 1,0 mm (Betätigungs- und Ruderanlenkstange)
  
• Scheibenmagnet, normal magnetisiert, Ø 2,0 mm / Dicke 2,0 mm
  
• Ringmagnet, normal magnetisiert, Ø 8,0 mm außen / Ø 3,0 mm innen / Dicke 4,0 mm
  
• Polystyrol Rundrohr, Ø 2,4 mm außen / Ø 1,0 mm innen
  
• Polystyrol Rundrohr, Ø 4,0 mm außen / Ø 2,5 mm innen
  
• Polystyrol Rundrohr, Ø 9,5 mm außen / Ø 8,1 mm innen
  
• Polystyrol Platte 0,5 mm dick

Bezugsquellen:

• www.magnet-shop.net
  
• www.magnetkontor.de
  
• www.architekturbedarf.de

Aufbau:
Der Bau der berührungslosen Ruderanlenkung kommt gänzlich ohne aufwendige Maschinenausstattung aus. Insbesondere eine Drehbank ist nicht erforderlich, da gezielt Hallbzeuge mit den richtigen Dimensionen Verwendung finden.

Anwendung:
Die gezeigte Lösung kommt in der SSBN Typhoon möglicherweise bis zu sechs Mal zum Einsatz:

• Tiefenruder vorne links (einzelne Ansteuerung zur Rollregelung)
  
• Tiefenruder vorne rechts (einzelne Ansteuerung zur Rollregelung)
  
• Tiefenruder vorne ein-/ausfahren
  
• Tiefenruder hinten
  
• Seitenruder hinten
  
• Turm-Antennenwald ein-/ausfahren

Gruß
Johannes

Nach Fertigstellung des Grundkonzeptes hab ich mal ganz brav eine Stückliste mit allen Bezugsquellen in eine EXCEL-Tabelle gehackt.
Wie immer ist das Problem: Etliche Lieferanten, geringe Materialkosten, hohe mehrfache Versandkosten. Dazu natürlich die übliche Schwierigkeit beim Mikromodellbau: man braucht nur sehr wenig Material - muss aber respektable Mindestmengen bestellen.
Lange Rede kurzer Sinn: Ich bin mit meiner Einzelbestellung locker über 40 Euro. Wenn sich ein paar Leute finden, die Gleiches bauen wollen, dann kann man bequem die Materialsätze auf unter 20 Euro inkl. Versand drücken.
Daher die Frage: Mag jemand von Euch mitmachen?

Jetzt hoffe ich, dass das Gezeigte doch ein wenig von Interesse war. Ich selbst hab trotz intensiver Recherche im Netz bslang keine auch nur annähernd ähnliche Lösung gefunden. Wenn es funktioniert, wovon ich ausgehe, dann wäre es fast schon eine Revolution im RC-U-Boot-Bau.
Demnächst kommen dann bestimmt auch Bilder / Berichte zum tatsächlichen Bau.

Bis dahin alles Gute und beste Grüße,
Johannes

Hallo Stephan,

freut mich, dass die Gedanken nicht ganz für umsonst waren und sich immerhin einer mit beschäftigt hat.
Zu den Neodym-Magneten: Es ist unglaublich, was die für eine Kraft bei geringsten Abmaßen entwickeln. Ich hab ein paar erste Musterexemplare hier liegen und hab natürlich mal ein paar Versuche unternommen. Selbst mit 1 cm Abstand reicht das übertragene Drehmoment locker um auf der anderen Seite eine Welle zu bewegen.

Bei Deinem konkreten Vorschlag ist mir nocht ganz klar, auf welches der beiden Lösungskonzepte es sich bezieht.
Nur das erste Bild überträgt eine Drehbewegung. Beim zweiten handelt es sich um eine vergleichsweise langsame Linearbewegung mit +/- 10 mm Hub.

Nehm ich mal an, dass Dein Vorschlag den Antrieb aus Bild 1 betrifft:
Da gibt mehrere Probleme mit Kugellagern:
Einmal sind die nicht ganz billig, gerade wenn man viele einsetzt. Zum zweiten gibt es die in den kleinen Größen nur sehr selten in Edelstahl, also rostfrei. Zum dritten sind sie recht schwer - also damit für Mikromodelle unerwünscht.
Ich hab bislang ausnahmslos gute Erfahrungen mit einfachen Gleitlagern oder sogar Lagerungen in Nylon oder Polystyrol gemacht.
Übrigens: Turbine und Rennmotor-Kurbelwellen sind allesamt gleitgelagert... (aufgrund der Drehzahl und teilweise des Geräuschpegels von Wälzlagern).

Aber ich behalte es in jedem Fall mal im Kopf für den Zeitpunkt der Umsetzung.

Dank Dir und Gruß,
Johannes

Moin Lars,

was Du hier zeigst, ist - mal abgesehen von der professionelleren Darstellung - genau das gleiche Prinzip, halt in einer industriegerechten starken Ausführung.
Statt der Kopplung über zwei koaxiale, diametral magnetisierte Bausteine finden einfach mehrere "normal" magnetisierte Plattenmagnete Anwendung. Diese erzeugen aber im Endeffekt genau das gleiche Drehfeld.
Der minimale Luftspalt erhöht natürlich massiv das zu übertragene Moment.

Nach meinen bastlerischen Versuchen hier daheim mit ein paar sehr kleinen Neodym-Magneten bin ich mir aber sicher, dass die übertragbaren Kräfte selbst bei gröberen Abständen und Toleranzen allemal ausreichen, um die im Mikromodellbau auftretenden Reibungen zu beherschen.

Ist aber in jedem Fall interessant, wenn es dann mal an den Bau eines 2-Meter-Rennbootes geht

Gruß,
Johannes

Zitat von »_Renegade_«

Irgendwo viel auchmal die Idee der Patentierung ... ichglaub der Versuck käme deutlich zu spät ...

Nochmal hallo, Lars,

ich hab beruflich recht intensiv im Bereich Elektromobilität und dort speziell Radnabenmotoren gewuselt. Dabei auch diverse Patente angeschaut. Es ist herrlich - da sind zigmal tendenziell gleiche Inhalte mit nur marginalen Änderungen geschützt. Die Änderung winziger Bemaßungen erlaubt recht leicht bestehende Schutzrechte zu umgehen.

Prinzipiell gibt es für kreative Menschen im Bereich der Technik 3 Ansätze:

• Mit einem riesigen Papierkrieg jeden Pfurz zum Patent anmelden, dafür ordentlich Gebühren berappen und hinterher in seiner Vita eintragen, wie irre gescheit man doch ist (Kleverness als Funktion erzielter Patentanmeldungen). Dieses Vorgehen ist gleichermaßen bei Arbeitnehmern in Großkonzernen, als auch in der Wissenschaft beliebt.
  
• Gemäß Formel 1 einfach Klappe halten und drauf bauen, dass innovative Lösungen möglichst lange geheim bleiben und somit einem so lange wie möglich einen Vorteil geben.
  
• Stolz und glücklich sein, wenn man sich was ausgedacht hat und andere daran teilhaben lassen - weil man selber sein Leben lang ja auch von anderen gelernt hat. Und in der Zeit, die die Chinesen brauchen um alles zu kopieren, sich schon längst wieder was Neues ausdenken.

Ich selber verfolge beruflich den zweiten und privat den dritten Ansatz - alles Übrige ist in nur mit Bürokratie und Ärger verbunden.
Wenn man, so wie ich, sehr viel beispielsweise mit Asien zusammenarbeitet, dann begreift man eines sehr schnell:
Einzelne Ideen und Lösungen können kopiert werden - aber die Fähigkeit zur Kreativität und Innovation brauch Generationen, um zu wachsen. Deswegen bin ich auch nach wie vor der absoluten Überzeugung, dass wir uns hier in der westlichen Welt langfristig keine Sorgen machen brauchen, solange wir uns auf die eigenen Stärken konzentrieren.
Nicht umsonst haben ausnahmslos alle asiatischen Automobilkonzerne ihre Design-Zentren in Europa oder Kalifornien sitzen...

Gruß,
Johannes