e.on zero – Da sind wir wieder! Wo wir bisher waren: hier! (2011) und hier! (2010). Es geht also wieder los. Neues Schuljahr, neue Elektronik-AG. Ein paar neue Gesichter. Dafür hat Daniel die Schule gewechselt und ist nicht mehr dabei. Ansonsten das altbewährte Team. Diesmal gefragt sind laut Ausschreibung: „...innovative Ideen für den Einsatz von Brennstoffzellen – sei es ein Fahrzeugantrieb oder eine Stromversorgung für Notebooks.“ Wir treffen uns zur ersten Sitzung... (aktuelle Sitzungstermine >>hier. Bitte immer mal checken, kann sich kurzfristig ändern!)

6.9.2011

Der neue Stundenplan im neuen Schuljahr bringt wieder einmal die existenzielle Frage mit sich: Wann treffen wir uns? In bewährter Systematik (räusper!) malen wir einen Stundenplan an die Tafel, und jeder markiert farbig, zu welchen Zeiten er kommen könnte. Neben den Standardfarben der modernen Kreidephysik (weiß, rot, gelb, grün, blau) mussten auch noch etwas exotischere Farben (früher gab es mal Schulkreidesets mit 12 verschiedenen Farben) zum Einsatz gebracht werden: zartlila und erdbraun.

Aber es hat nichts genützt. Am Ende ist, mathematisch gesprochen, die Schnittmenge leer. Und nun? Wir stellen fest, dass wir am Samstag noch gar nichts haben. Da wir alle hoch motiviert sind (warum wohl?), macht uns das ja fast gar nichts aus. Nächstes Treffen ... tja, das hängt davon ab, an welchen Samstagen die Theater-AG tagt. Sorry, das müssen wir abwarten. Bleiben Sie dran, beobachten Sie den Himmel.

12.9.2011

Okay, hier also mal die nächsten Termine unserer AG (in rot und inzwischen auch in blau).

	September 2011
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
35				1	2	3	4
36	5	6	7	8	9	10	11
37	12	13	14	15	16	17	18
38	19	20	21	22	23	24	25
39	26	27	28	29	30	ß Wanderwoche
	Oktober 2011
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
39						1	2
40	3	4	5	6	7	8	9
41	10	11	12	13	14	15	16
42	17	18	19	20	21	22	23
43	24	25	26	27	28	29	30
44	31	<= Bewerbungsschluss!!!
	November 2011
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
44		1	2	3	4	5	6
45	7	8	9	10	11	12	13
46	14	15	16	17	18	19	20
47	21	22	23	24	25	26	27
48	28	29	30
	Dezember 2011
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
48				1	2	3	4
49	5	6	7	8	9	10	11
50	12	13	14	15	16	17	18
51	19	20	21	22	23	24	25
52	26	27	28	29	30	31

	Januar 2012
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
52							1
1	2	3	4	5	6	7	8
2	9	10	11	12	13	14	15
3	16	17	18	19	20	21	22
4	23	24	25	26	27	28	29
5	30	31	Neuer Stundenplan. Evtl. Neue Termine.
	Februar 2012
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
5	Projektwoche =>		1	2	3	4	5
6	6	7	8	9	10	11	12
7	13	14	15	16	17	18	19
8	20	21	22	23	24	25	26
9	27	28	29
	März 2012
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
9				1	2	3	4
10	5	6	7	8	9	10	11
11	12	13	14	15	16	17	18
12	19	20	21	22	23	24	25
13	26	27	28	29	30	31
	April 2012
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
13							1
14	2	3	4	5	6	7	8
15	9	10	11	12	13	14	15
16	16	17	18	19	20	21	22
17	23	24	25	26	27	28	29
18	30
	Mai 2012
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
18		1	2	3	4	5	6
19	7	8	9	10	11	12	13
20	14	15	16	17	18	19	20
21	21	22	23	24	25	26	27
22	28	29	30	31	<= Deadline !!!
	Juni 2012
KW	MO	DI	MI	DO	FR	SA	SO
22					1	2	3
23	4	5	6	7	8	9	10
24	11	12	13	14	15	16	17
25	18	19	20	21	22	23	24
26	25	26	27	28	29	30

Weitere Treffen, an denen nur ein Teil der Gruppe anwesend sein kann, können nach Absprache stattfinden. Wichtig ist erst einmal ein Projektvorschlag, den wir zu dem Wettbewerb einreichen können. Bewerbungsschluss ist der 31. Oktober. Unter Berücksichtigung der Ferien und Projektzeit heißt das: Das ist gleich! Und: Hallo! Wir haben in den letzten Jahren Maßstäbe gesetzt. Da bleiben wir nicht drunter, okay?

Link zur e.on – Infoseite: http://www.die-zero-emission-sh.de/

17.9.2011

Erste offizielle Sitzung der Gruppe. Wir diskutieren Projektvorschläge. Freies Thema ist freies Thema. Da wir Solarautos weiterhin langweilig finden (in einem Schrank steht sogar noch eines, das mal vor Jahren bei "Schüler experimentieren" angetreten ist und sich nur bei praller Sonne mühsam von der Stelle bewegt hat) und da wir ein Boot gerade eben hatten, einigen wir uns auf ein Luftfahrzeug. Allerdings braucht ein Flugzeug so viel Power, dass wir es sicherlich nicht mit einer Brennstoffzelle in die Luft bekommen.

Kurze Diskussion ergibt die Lösung: Wir bauen ein Luftschiff. Das kriegt seinen Auftrieb vom Gas und braucht die Motoren nur für den Vortrieb.

Mit dem neuen AG-Mitglied Christoph haben wir einen Modellflugzeugbauer unter uns, der wird uns sicherlich bei der Konstruktion beraten. Er beginnt gleich mit dem Vorschlag, alles aus Kohlefaser zu bauen, das sei der Werkstoff der Zukunft. AG-Leiter Jäkel merkt wehmütig an, zu seiner Zeit habe man mit Flugzeugsperrholz und Balsaholz gearbeitet und er bezweifelt, dass man Kohlefaser so gut bearbeiten und formen könne wie Holz. Aber schau'n wir mal.

Vor allem brauchen wir eine Luftschiffhülle und das Traggas. Trotz Wasserstofftechnologie wird man uns vermutlich gleich im Vorwege disqualifizieren, wenn wir als Traggas Wasserstoff vorschlagen. Das ist zu gefährlich. Wir rechnen kurz. Dichte von Luft = 1,29 kg/m³, Dichte von Helium = 0,18 kg/m³. Das heißt: Je Kubikmeter können wir 1,29 - 0,18 = 1,11 kg tragen. Wenn wir bedenken, dass unser Rennboot letztes Jahr nur 700 Gramm wog, sollte da eigentlich was zu machen sein.

Ach ja. Und da wir eine Elektronik-AG sind, sollten wir mindestens eine Energiesteuerung mit Mikrocontroller einbauen (wenn nicht sogar eine Kurssteuerung), und außerdem muss das Ding noch was anderes können als rumfliegen (Okay, Luftschiff fliegen nicht, Luftschiffe fahren. Dass mir das keiner vergisst!). Wir werden eine Kamera einbauen und das Luftschiff als Aufklärungs- und Erkundungsfahrzeug konzipieren.

24.9.2011

Das Problem der Hülle und des Traggases scheint schon mal gelöst zu sein. Bei ASTROMEDIA gibt es eine Luftschiffhülle in den Maßen 3m Länge und 60cm Durchmesser zu kaufen. Wir skizzieren das Gerät in Originalgröße an der Tafel und rechnen: Volumen eines Zylinders = PI * R² * H = 3,14 * (0,3m)² * 3m = 0,848m³. Tragfähigkeit von 0,848m³ Helium = 1,11kg * 0,848 = 0,94kg. Und: Auffrischen alter Kontakte Dr. Jäkels zum DESY führte zu der Zusage, dass wir von dort vier Kubikmeter Helium gesponsert kriegen. Reicht für vier Füllungen. Das sind: zwei Probeflüge, ein Wettbewerbsflug und einmal Reserve.

Nur eine Sache scheint derzeit echt problematisch zu sein: Zu dieser Sitzung waren wir sehr einsam. Das Einhalten der Termine scheint schwierig zu sein. Und wir werden mit den offiziellen 2 Stunden alle 2 Wochen niemals ein flugfähiges Aggregat auf die Beine stellen; bei dem Boot haben wir etliche Überstunden reingesteckt, und das wird hier nicht anders sein. Auch wenn ihr das nicht gern hören werdet, Leute: Zieht euch schon mal warm an, es wird ein langer Winter. Wir korrigieren die obige Aussage vom 12.9.: Weitere Treffen, an denen nur ein Teil der Gruppe anwesend sein kann, müssen nach Absprache stattfinden.

29.10.2011

Die Herbstferien sind eine echte Aktivitätsbremse. Ein Monat rum und nichts passiert. Dafür ist inzwischen die Luftschiffhülle da und wird ausprobiert. Dass das funktionieren wird, ist noch überhaupt nicht sicher, denn das ist eigentlich ein SOLAR-Luftschiff. Okay, unser Luftschiff soll auch ein Solarluftschiff werden, aber in einem etwas anderen Sinn: Solar-Antrieb, nicht Solar-Auftrieb. Also, kurz gesagt, diese überdimensionale Mülltüte soll sich eigentlich im Sonnenlicht erwärmen und dann mittels der warmen Luft aufsteigen. Die Tragfähigkeit wird mit ca. 5 Gramm angegeben. Wir hingegen wollen Helium einfüllen und hoffen auf eine Tragfähigkeit von knapp einem Kilogramm. Es kann also sein, dass die Hülle dafür nicht stabil genug ist. Wir müssen es ausprobieren.

Beim Auspacken stellen wir gleich fest, dass die Hülle einen Riss hat, der erst einmal mit Tesafilm geflickt werden muss. Das fängt ja gut an. Zur Sicherheit und zur Erhöhung der Stabilität ziehen wir zwei Solche Plastiktüten übereinander (doppelte Masse, grrr!) und füllen das Ganze erst einmal mit Luft aus einem Gebläse (von der Luftkissenfahrbahn). Das sieht dann so aus:

Dieser neongelbe Gurt soll später mal die Gondel tragen, aber dazu muss diese Luftwurst erst einmal den Gurt tragen. Wie man sieht, sieht es fast so aus, als ob das klappen könnte! Apropos Luftwurst. Ich finde, wir nennen das Ding „EBSWurst“. Das liegt so ungefähr in der Mitte zwischen Erbswurst und Hanswurst und trifft damit in etwa unseren Stil: die einen essen und die anderen klopfen Sprüche. Was nicht zu dem Fehlschluss verleiten soll, dass dabei am Ende nichts Brauchbares rauskommt; hallo, wir waren zweimal erstplatziert!

Am Ende wird die Wurst entlüftet und eingerollt und kommt auf die Waage: knappe 100 Gramm. Da wir gerade dabei sind, packen wir die anderen bereits verfügbaren Komponenten ebenfalls auf die Waage (einige müssen wir dazu erst mal wiederfinden, das letzte Schuljahr ist ja schon wieder sooo lange her ...):

Komponente	Masse
Hülle	100 g
Gurt (4 m)	60 g
2 Motoren	100 g
Kamera	50 g
Brennstoffzelle	65 g
Elektrolysator	65 g
2 Tanks	100 g
60 ml destilliertes Wasser	60 g
Summe bis hier	600 g

Angesichts der oben berechnete theoretischen Tragkraft von 940 Gramm bleiben noch 340 Gramm für Elektronik, Solarzellen und tragende Konstruktion. Au, Backe! Ich seh’ uns schon wieder überall Rallyebohrungen anbringen. Aber erst mal sind wir optimistisch: Das Ding wird nie fliegen!

Ach ja: Als Termin für weitere Sitzungen in der Woche haben wir nun Donnerstag ab 8. Stunde ausgeguckt. Da ist abends sowieso Theaterprobe. Die betreffenden Tage werden ab sofort oben im Kalender ... äh, welche Farbe haben wir noch übrig? Okay, sagen wir: blau markiert.

31.10.2011

Anmeldeschluss für den Wettbewerb. Anmeldung unseres Projektes an e.on gefaxt. Mal sehen, ob sie uns damit zulassen.

04.11.2011

Soeben eine Buddel mit 2 Kubikmeter gesponsertem Helium vom DESY abgeholt. Das gibt uns jetzt bestimmt Auftrieb. Für Zweifler: Nein, die Buddel ist nicht 2 Kubikmeter groß. Die ist nur 20 Liter (=0,02 m³) groß. Dafür hat sie einen Druck von 100 bar. Es gibt da so’n Gasgesetz: p₁V₁ = p₂V₂.

10.11.2011

Sitzung am ersten blauen Termin mit sehr kleiner Besetzung. Hat sich das noch nicht rumgesprochen? Trotzdem zweieinhalb kleine Erfolge. Erstes haben wir in unserer Kramkiste noch ein paar Motoren des Typs gefunden, wie wir sie letztes Jahr in dem Rennboot verwendet haben. Die sind etwas leichter als die neulich ausgewogenen (nein, das hat nichts mit Ausgewogenheit zu tun, aber wir haben sie ausgewogen. Oder heißt das jetzt ausgewägt? Blöde Metaphern), und wir wissen, dass sie zu zweit mit einer einzelnen Brennstoffzelle laufen. Zweitens haben wir eine alte Funkfernsteuerung reaktivieren können, und mit neuen Batterien bestückt funktioniert sie sogar noch. Betriebsdaten des Empfängers: 6 Volt, 10 Milliampere im Standby, 100 Milliampere bei Servobewegung. Wozu wir erst mal mit List und Tücke ein Messgerät in die fertig konfektionierten Kabel einschleusen mussten.

Und zweieinhalbtens haben wir im Conrad-Katalog eine nette Auswahl an preiswerten Propellern gesichtet. Natürlich werden wir da mal wieder diverse kaufen müssen, um den besten für unsere Zwecke zu finden. Aber das gehört ja nun schon zur üblichen Vorgehensweise. Wie bei allen Dingen, die da sind und da waren und da sein werden.

Erste elektronische Träume (das Gewicht für den Fahrtregler-Servo kann man durch eine deutlich leichtere Elektronik einsparen. Dazu diente früher mal der Servo-IC NE544) zerplatzen noch am gleichen Tag. NE544 ist in keinem Katalog mehr zu finden. Recherche in einem Internet-Forum ergibt: Wird nicht mehr hergestellt. Ach wie schade.

17.11.2011

Diese Sitzung ist schnell beschrieben: Wegen absolut vorrangiger Klausur-Korrekturen des AG-Leiters musste sie ausfallen. Der Typ ist nämlich auch noch Lehrer und nicht nur Bastler.

24.11.2011

Da wir nicht für jeden Test die EBSwurst aufblasen möchten, wurde beschlossen, ein Modell des Luftschiffs aus Pappe zu bauen. Und wie man ja über Modelle lernt: sie geben nur Teilaspekte der Wirklichkeit wieder. Unser Pappmodell wird also nicht fliegen können und bekommt eigentlich auch keinen Bug und kein Heck, sondern soll nur aus einem Mittelteil bestehen, an dem wir die Gondel aufhängen und das darauf befindliche Equipment testen können. Der Hausmeister verweist uns auf den Altpapiercontainer, aus dem wir eine größere Menge von Pappe ziehen und darüber philosophieren, ob ein Karton aus Karton nun eine Pappe ist und ein Karton aus Wellpappe ein Wellkarton. Diese Pappe jedenfalls hat auch noch massenhaft Belüftungslöcher, obwohl laut Aufschrift keine lebenden Tiere darin transportiert worden sind, sondern Fladenbrote. Also, jedenfalls hoffen wir, dass in den Fladenbroten keine lebenden Tiere...

Es stellt sich heraus, dass sich Wellpappe schlecht mit einer Schere aber sehr gut mit einer elektrischen Stichsäge bearbeiten lässt. Außerdem kann man sie mit Holzleim kleben. Man könnte sie auch mit Alleskleber kleben, was aber den gesamten Schulvorrat an Alleskleber verschlungen hätte, ohne Hoffnung auf Nachschub, denn Ende November ist Rechnungsabschluss für den Etat.

Es entstehen zwei Scheiben von 60cm Durchmesser und ein Satz Abstandshalter. Das Schneiden von Wellpappe mit einer elektrischen Stichsäge ist außerdem ein pädagogisches Highlight (IQSH bitte herhören!) zum Abbau von Berührungsängsten mit Elektrowerkzeugen. Kriegen wir jetzt einen Innovationspreis?

26.11.2011

Am Vortag des ersten Advent (so spät schon!) wird das Pappmittelstück des Luftschiffes fertiggestellt. Zwei weitere Scheiben werden hergestellt und mittels der Abstandshalter auf Abstand gehalten. Die Abbindezeit des Holzleims beträgt 20 Minuten. Bis dahin müssen die Teile gepresst werden. Hier sehen wir Jan-Hendrik bei dieser verantwortungsvollen Tätigkeit.

An den Stellen, an denen der Tragegurt für die Gondel hängen soll, bekommen sie einen Rand aus ... richtig geraten: Wellpappe. Die Abbindezeit des Holzleims beträgt, wie schon erwähnt, 20 Minuten. Der Rand hält nicht freiwillig. Das ist eine Arbeit für acht Hände und ein Kinn, bis wir auf die glorreiche Idee kommen, das Pressen von einem Klettband übernehmen zu lassen.

Als nächsten müssen die beiden Pappscheiben im gewünschten Abstand verbunden werden. Wir diskutieren über die Möglichkeiten, eine Verbindung aus Pappe (Wellpappe!) herzustellen, ein Wellpappkarton als Ganzes oder in mehrere Teile zerlegt ... Ein Rechteckprofile ergibt zwei U-Profile, ein U-Profil ergibt zwei L-Profile (oder ein Z-Profil), ein L-Profil ergibt zwei I-Profile. Das will alles sorgfältig philosophisch durchdrungen sein und führt zu einer entsprechend tiefgründigen Diskussion...

Nachdem wir die Aspekte und Aszendenten aller Profile gründlich durchdrungen haben, einigen wir uns auf ... Dreieckprofile. Das Anpressen erfolgt in einem atemberaubenden Turmbau mittels kleiner, handlicher Bleiziegel, wie sie die Physiksammlung zwecks Abschirmung radioaktiver Strahlung zur Verfügung hält. Verlassen Sie bitte den Gefahrenbereich! Nicht wegen der Strahlung, sondern wegen der Einsturzgefahr. Und: Johanna, bitte mit deinen Highheels nicht so fest auftreten!

Irgendwann am späten Abend ist dann das Wellpappmodellmittelteil oder Kartonmittelteilmodell fertig und wandert auf den Schrank. Nein, das ist keine Kunst am Bau. Auch wenn es so aussieht.

1.12.2011

Die erste Atzventzkrantzkertze ist angezündet, und nun ist auch das erste Türchen des Atzventzkalenders auf. Lateinisch advenire = ankommen. Wir sind unsererseits an der Stelle angekommen, an der wir unser eigentliches Projekt in Angriff nehmen: die Technik des Luftschiffes. Diese wird in Gestalt einer Hightech-Gondel unten an der Hülle baumeln. Was die Befestigung betrifft, so haben wir von dem gelben Gurt leider Abschied nehmen müssen, weil der einfach zu schwer ist. Als leichtere Lösung sind wir auf das Klettband verfallen, das wir neulich sowieso schon als Klebstoff-Abbinde-Halter verwendet haben.

Der Einkauf des Klettbandes erfolgte im Baumarkt. Das muss man sich folgendermaßen vorstellen. Bei Klettband gibt es ein Art Pluspol und ein Art Minuspol. Die sind nicht elektrisch, sondern bestehen aus einem Hakenband und einem Ösenband (d.h. Filzband). Haken und Ösen hängen sich ineinander, und wenn man sie wieder voneinander trennt, gibt es das bekannte hässliche Geräusch. Bis es dazu kommt, braucht man aber einige Kraft, dafür ist das Zeug schließlich erfunden worden. Es klebt eben wie eine Klette. (Kletten wiederum sind Samenkapseln von Pflanzen, die sich verbreiten, indem sie sich an Wollpullover oder Tierfelle anhängen. Heutzutage muss man so etwas ja ausdrücklich erwähnen, weil die Umwelt vieler Zeitgenossen und Zeitgenossinnen nur noch aus ihrem I-phone besteht, und es gibt, glaube ich, noch kein Kletten-App, mit dem das Ding an Wollpullovern und Tierfellen hängen bleibt). Zurück also zum Baumarkt. Im Baumarkt kann man sich alle möglichen Seile, Bänder und Ketten an einem Selbstbedienungsregel von der Rolle ziehen. Vor den Rollen angekommen ist man erst einmal von der Rolle, denn ein wohlmeinender Mensch hat die Rolle mit dem Hakenband und die Rolle mit dem Ösenband direkt - nein, nicht nebeneinander, das ginge ja noch, sondern - untereinander im Regal angeordnet. Der letzte Kunde, der sich dort bedient hat, hat sich also sein Band abgerollt, hat es zu der an einer Kette sehr kurz angebundenen Lötpistole gezogen um es durchzuschmelzen, und hat den Rest losgelassen. Der Rest waren etwa ein bis zwei Meter von der Rolle hängender Hakenbandschwanz. Dieser fiel auf die Rolle mit dem Ösenband und verklettete sich mit diesem auf geschätzte 30cm Länge. Wenn man das nicht weiß, zieht man als nächster Kunde an dem Ösenband, zieht mit diesem zusammen einen Meter Hakenband von der Rolle, welcher sich auf wiederum 80cm Länge mit dem ebenfalls von der Rolle gezogenen Ösenband verklettet. Die Rolle dreht sich durch den Schwung natürlich noch eine Weile weiter. Es folgen unkontrollierte weitere 120 cm Band von jeder Sorte. Bei dieser Länge legt sich das Band allmählich in Schlaufen, und man erhält einen Gordischen Knoten aus hoffnungslos verklettetem Klettband beider Polungen. Der inzwischen verstorbene Loriot hat leider nie einen Sketch produziert, der dies thematisiert hat, aber es befindet sich etwa auf dem Niveau von "Das Bild hängt schief", falls Sie verstehen was ich meine. Das Auflösen des Knotenendproduktes erfolgte nicht mit dem Schwert, wie bei Alexander, sondern in schweißtreibender Handarbeit von gefühlt etwa einer viertel bis halben Stunde. Leider war keine Hand mehr frei für ein Foto. Wenn Sie jetzt an die Laokoon-Gruppe denken, haben wir wohl etwas übertrieben.

Jedenfalls haben wir jetzt volles Vertrauen in die Haltbarkeit einer Klettbandverbindung und haben beschlossen, die Gondel auf eben diese Weise an der Luftschiffhülle zu befestigen. Die Gondel wiederum soll aus der gleichen Sorte Alu-Lochblech gefertigt werden wie letztes Jahr das Bootsdeck unseres Rennbootes. Das ist stabil und leicht (ein Kilogramm pro Quadratmeter), aber jeder Fehlschnitt ist richtig teuer (100 Euro pro Quadratmeter). Zur Vermeidung teuerer Fehlschnitte wird daher auch von der Gondel erst einmal ein ... Sie ahnen es nicht: Pappmodell gebaut.

Die Pappe (diesmal keine Wellpappe!) sponserte uns freundlicherweise die Fachschaft Kunst, vertreten durch Herrn Staack. Vielen herzlichen Dank. Es folgt eine längere (und im Ergebnis sehr überflüssige) Diskussion über das Befestigen des Klettbandes an der Pappgondel. Am Aluminium werden wir es anschrauben, aber die Auffassung Jan-Hendriks setzt sich durch, es an der Pappe erst einmal anzutackern, obwohl das natürlich die Realitätsnähe der Simulation beeinträchtigt. Es werden also mit dem Tacker Tackerklammern getackert. Da wir die Pappe, wie später das Lochblech, zu einem U-Profil gebogen haben, muss das Band über den hohlen Teil des Profils geführt werden. Dort kann man aber nicht tackern, weil der Tacker nicht in den Zwischenraum passt. Ein paar Verrenkungen später ist das Band trotzdem dran. O-Ton Jäkel: "Es ist schief, es ist hässlich, und es war deine Idee!" Und dann war das Ganze für die Katz, weil wir das Band verkehrt herum angetackert haben, mit der Filzseite nach außen. So hält es nicht an der Luftschiffhülle, denn da ist der Hakenteil natürlich auch außen, weil er innen nicht viel nützen würde. Man nennt es auch Dummheit, und Niklas erlaubt sich den Hinweis, das ihn gleich der Wahn packt.

Wir enttackern also die Tackerklammern wieder mittels Jan-Hendriks Universaltaschenmesser. Das Band wird umgedreht und kommt nun doch von oben auf das Gondelprofil, obwohl es so herum später nicht halten wird, und wir für die Endversion noch einmal werden neu nachdenken müssen.

Für diesmal hält die Gondel jedenfalls erst einmal an dem Wellpappluftschiffmittelteilmodell, das zu diesem Zweck seinerseits an einen Kartenständer gehängt wird. Alles was man noch tun kann, ist: ein Gesicht auf die Vorderseite malen, Ohren aus Klettband ergänzen und hinten einen Schwanz befestigen. Jetzt wissen wir auch, wo bei dem Luftschiff vorn und hinten sein wird.

8.12.2011

Damit das heutige Treffen in kleiner Runde nicht in völlige Antriebslosigkeit mündet, machen wir uns Gedanken über den Antrieb des Luftschiffes. Propeller, klar. Aber im Gegensatz zum Boot wird das jetzt ein dreidimensionales Problem. Links, rechts, rauf, runter (für vor und zurück fehlt uns, fürchte ich, ein weiterer Kanal auf der Fernsteuerung). Wir entwerfen eine bewegliche Motorgondel, die sich auf und ab schwenken lässt.

Das seitliche Steuern wird in der beim Rennboot bewährten Weise über die Drehzahl der beiden Motoren gesteuert werden. Was übrigens bedeutet, dass wir wohl wieder auf den bewährten Mikrocontroller zurückgreifen müssen. Über die Stromversorgung des Ganzen denken wir jetzt am besten noch gar nicht nach. Statt dessen fangen wir an, die geniale Steuerung der Motorgondel als Modell - nein, diesmal nicht aus Pappe, sondern mit einem TRIX-Baukasten - aufzubauen. Modell - nun ja - ich würde es mal als eine Machbarkeitsstudie bezeichnen.

Sieht ein bisschen aus wie der Mars-Rover, wird aber voraussichtlich nicht so weit fliegen. Die Lochabstände an Motoren und Fernsteuerservo sind natürlich absolut inkompatibel zum TRIX-Lochraster: wenn eine Schraube passt, passt die zweite garantiert nicht mehr. Also lassen wir sie weg. Ephraim Kishon sprach in diesem Zusammenhang von "Monoschraubismus". Die Verbindung der Servo-Steuerscheibe mit einer TRIX-Gewindestange gelingt dank einer beim Hausmeister geschnorrten Lüsterklemme.

Das Geniale ist: Es funktioniert tatsächlich, wie man sieht. Die schwenkbare Gondel ist machbar, Herr Nachbar!

10.12.2011

Heute sollte eigentlich das Pappmodell der Motorengondel entstehen, um unter realistischen Bedingungen zu testen, ob die Propeller die Luftschiffhülle zerfetzen werden. Das dabei aufkommende Problem besteht darin, dass offenbar plötzlich niemand mehr in der Lage ist, eine gegebene Strecke zu halbieren. Ich will ja gar nicht die wundervolle euklidische Zirkel-und-Lineal-Konstruktion verlangen; es reicht ja eigentlich abmessen und durch 2 dividieren, aber plötzlich wird das zum Problem. Nach dem Motto "dreimal abgeschnitten und immer noch zu kurz" erhalten wir schließlich eine viel zu kurze Motorengondel.

Da wir damit eine Menge Zeit verbracht haben, hängen wir sie trotzdem mal unter den Bauch des Zeppelins. Der Aktionskreis der Propeller wird durch Pappscheiben (!) symbolisiert. Na ja, und so sieht das dann auch aus.

15.12.2011

Wir legen Alulochblech (das gute teure!) und Kunststoff-L-Profil auf die Waage und stellen fest, dass wir mit Aluminium bei ähnlich großer Stabilität ein gut Teil Gewicht sparen können. Flächenmasse von Aluminium 0,128 g/cm², von PVC-Profil 0,183 g/cm². Damit ist entschieden, dass die Motorengondel aus Aluminium gefertigt werden wird. Man muss das Lochblech natürlich zu einem L-Profil biegen. Aluminium kann man allerdings nur einmal biegen, bei zweiten Mal bricht es. Zumindest sagt das unsere Erfahrung. Der nette Mensch, der uns neulich bei den Stadtwerken die Aluminium-Kabel gezeigt hat, würde dem energisch widersprechen; die biegen ihre Kabel offenbar ständig hin und her, und es geht immer noch Strom durch. Schön für sie. Allerdings sind die Kabel auch teurer.

Der Fernsteuerservo soll die Motorengondel kippen können, um die Steuerung "aufwärts" und "abwärts" zu bewerkstelligen. Für ein Leitwerk wie beim Flugzeug oder einem großen Zeppelin fehlt uns die Gewichtsreserve. Damit er dafür möglichst wenig Kraft (und Strom!) braucht, muss die Gondel im Schwerpunkt gelagert sein. Wir überlegen uns, wie wir die Motoren verschiebbar machen können, um den Schwerpunkt zu verlagern.

Erst im Nachhinein (im Verlaufe der Weihnachtsferien) ergibt sich dann die entgegengesetzte Lösung: Wir verschieben nicht den Schwerpunkt, um die Lagerung zu treffen, sondern die Lagerung, um den Schwerpunkt zu treffen...

12.1.2012

Das für vorgestern geplante Betreuertreffen bei e.on in Rendsburg wurde leider kurzfristig abgesagt, weil zu viele Kolleg(inn)en den Termin nicht wahrnehmen konnten. Tja, so richtig glücklich war keiner damit, auch nicht unser Leiter, so in der Endphase der Nachschreibeklausuren und Zensureneintragungen. Aber nun wissen wir nicht, ob wir noch eine weitere Brennstoffzelle zur Verfügung haben werden. Es bleibt spannend.

Überlegungen zur Energieversorgung des Luftschiffs waren leider nicht sehr ermutigend. Okay, wir könnten wie letztes Jahr bei dem Boot nur den Antrieb aus Brennstoffzellen bestreiten und die Versorgung der Elektronik über Batterien realisieren, aber das ist die letzte Option, sozusagen der Plan C. Plan A haben wir verworfen. Wir kriegen nicht die Solarzellen oben auf das Luftschiff. Die Solarzellen selber wiegen zwar fast nichts, aber man muss sie stabil befestigen, und schlägt sich überproportional im Gewicht nieder. Jäkel schmettert weitere "aber man könnte doch" autoritär ab und entscheidet, dass wir es lassen. Mit der so gewonnenen Tragkraft (immerhin wird auch der Elektrolysator im Falle einer Bodentankstelle aus der Gesamtmasse herausfallen) sollten wir lieber mehr Brennstoffzellen vorsehen, um die gesamte Stromversorgung mit Wasserstofftechnologie zu schultern. Ob das geht, wissen wir noch nicht. Wir haben da so einen DC-DC-Wandler-Schaltkreis aufgetan, der 2 Volt auf 5 oder 12 Volt wandelt. Eigentlich genau das, wovon wir schon letztes Mal geträumt haben, was aber an den unbrauchbaren Goldcaps gescheitert ist. Der Wandler braucht natürlich einen gewissen Eingangsstrom, und es bleibt die Frage, wie viele Brennstoffzellen dazu nötig sind. Zumal die Fernsteuerelektronik 5 Volt braucht, die Kamera aber 8 Volt (welch ein krummer Wert, was hat der Hersteller sich dabei nur gedacht?). Genau das wollten wir heute eigentlich untersuchen. Nein, nicht was der Hersteller sich gedacht hat (Das fällt auch mehr in den Fachbereich Deutsch: "Was dachte sich der Dichter?"), sondern wie viel Strom der Wandler aus einer oder zwei Brennstoffzellen zieht.

Dann aber kam die Frage nach den Tanks ins Spiel. Wenn wir keinen Elektrolysator mitfahren lassen, könnten wir auch das Gewicht für das destillierte Wasser einsparen und auf diese merkwürdigen Tanks zurückgreifen, die wir mit dem Experimentier-Set vom vorigen Mal bekommen haben, an die wir uns aber nicht herangetraut haben, weil wir ihrer Funktionsweise nicht trauten. Es sind diese Zylinder, in denen innen eine Art archimedische Schnecke angeordnet ist, welche offenbar eine Entnahme von Gas an der einen Seite ermöglichen soll, wenn auf der anderen Seite Luft nachströmt. Leider fanden wir zu den Dingern keine Beschreibung. Nicht im Anleitungsbuch und nicht im Netz. Irgendwie gibt es die gar nicht. Wir müssen also ausprobieren, wie man sie anschließt.

Bei schlechter Laune	raus				Bei guter Laune	rein
		^					v
			<-	rein				->	raus

Die Theorie von Alex besagt: Nach Lust und Laune. Bei schlechter Laune wird das Gas seitlich entnommen und bei guter Laune axial. Es bleibt uns nichts anderes übrig, als beides auszuprobieren. Wir füllen also wiederholt die Tanks und mit dieser Tätigkeit den Nachmittag.

Ergebnis: bei schlechter Laune funktioniert es besser: Wir betreiben den Motor dreieinhalb Minuten mit einer Tankfüllung. Die Hoffnung auf einen Erfolg steigt also wieder, auch wenn natürlich zwei Motoren den Wasserstoff doppelt so schnell verbrauchen und die Elektronik noch gar nicht angeschlossen ist. Vielleicht kriegen wir ja noch einen weiteren Tank. Oder wir nehmen beide Tanks für Wasserstoff und fahren die Brennstoffzellen mit Luftsauerstoff. Wie schon gesagt: es bleibt spannend.

Übrigens stellte sich, bei etwas logischem Nachdenken nicht direkt unerwartet, heraus, dass der Propeller, auch Luftschraube genannt, sich in die Luft schraubt (so ähnlich wie der legendäre Siemens-Fischer-Lufthaken). Da die Luft, in die er sich schraubt, vor ihm ist, bewegt sich der Propeller nach vorn. Im Idealfall zieht er dabei das Luftschiff hinter sich her. Das ist das Prinzip des Antriebs. Wenn der Propeller dabei aber nicht fest genug auf der Motorwelle sitzt, lässt er den Motor mitsamt dem Luftschiff hinter sich und schraubt sich allein in die Luft. Auf diese Weise fliegt er dann davon und trifft unschuldige Schüler an der Hand. Das tut weh. Abhilfevorschläge: Plan A: Motoren umdrehen und Propeller rückwärts laufen lassen. Plan B: Propeller auf Motorwelle festkleben. Für einen eventuellen Plan C sind wir offen.

19.1.2012

Sehen wir es mal so: theoretisch ist das Luftschiff schon so gut wie fertig. Helium haben wir, eine Hülle auch. Wenn wir das Helium in die Hülle füllen, wird sie abheben. Motoren haben wir, und Propeller auch. Wenn sich die drehen, wird sich das Luftschiff bewegen. Eine Fernsteuerung haben wir auch, und wir wissen, dass sie funktioniert. Wir haben sogar eine Kamera, die funktioniert. Sie hat sogar vor ein paar Jahren den Freifallversuch aus fünf Meter Höhe überstanden. Wir müssen das Ganze nur noch zusammenkloppen.

Unser Schwachpunkt ist die Stromversorgung aus der Brennstoffzelle. Und um die müssen wir uns jetzt kümmern. Wir träumen mal wieder von einem Spannungsvervielfacher. Inzwischen haben wir den oben erwähnten so genannten Step-Up-Regler vorliegen, der das elektronisch kann. Es gibt eine SMD-Version, die wir vermeiden möchten, wenn es nicht sein muss, und es gibt eine DIL-Version. Letztere probieren wir aus.

Für Interessierte: SMD ist surface mounted device, zu deutsch: Man braucht zum Einlöten ein Mikroskop und eine geheizte Stecknadel als Lötkolben. DIL ist dual in line und lässt sich auf eine normale Platine mit Zehntelzoll-Raster braten. Aber der Wirkungsgrad laut Datenblatt ist kleiner.

Also der Step-Up-Regler. Da stelle mer uns mal janz dumm und da sagen mer so: Auf der einen Seite gehen 3 Volt rein und zu der anderen Seite kommen wir später. 3 Volt schaffen 3 Brennstoffzellen mit zusammengebissenen Zähnen. Und wir wissen immer noch nicht, ob uns e.on eine dritte sponsert. Vielleicht müssen wir selbst investieren. Wäre nicht das erstemal.

Und noch ein semiklassisches Zitat: Später, wann ist das? In unserem Falle ist das heute. Wir bauen die „typical application“ - Schaltung gemäß Datenblatt auf. Wir schließen 3 Volt an. Das Messgerät zeigt am Ausgang 5 Volt an. So weit, so gut, wenn auch einer gewissen Tragik nicht entbehrend, denn nun belasten wir den Ausgang. Mit einem verstellbaren Widerstand. Daraufhin ist die Spannung weg und kommt auch nicht wieder. Weil eine Diode durchgebrannt ist.

Okay, neue Diode, neues Glück. Diesmal vorsichtiger und unter Kontrolle der Stroms. Fazit: Man kann den Ausgang bis 40 Milliampere belasten, dann sackt die Spannung weg. Merkwürdig, im Datenblatt stand was von 200 Milliampere. Wir kommen auf die Idee, auch den Eingangsstrom und die Eingangsspannung zu messen (die Anzahl der Messgeräte auf dem Arbeitstisch wächst inflationär) und stellen fest, dass der Strom bei zunehmender Last rasch ins Unermessliche steigt und die Spannung absinkt. Irgendwie logisch, P = U*I, Leistung raus gleich Leistung rein, im verlustfreien Idealfall wohlgemerkt: Ideal, das (spätlateinisch von griechisch idea = Urbild). Inbegriff der Vollkommenheit und des Mustergültigen. Zitiert nach Brockhaus. Im nichtidealen Fall also mehr Leistung rein als raus. Mit der Differenz wird die Diode abgeraucht.

By the way: Wie viel Strom braucht eigentlich die Kamera? Auf dem zugehörigen Netzgerät steht 150 Milliampere; das Messen ist nicht so einfach, wenn man nur am Klinkenstecker an die Kontakte rankommt und kein Kabel durchschneiden möchte (weil die Kamera vielleicht später noch mal für was Anderes gebraucht wird). Ein paar Kurzschlüsse später wissen wir, es sind wirklich 150 Milliampere. Kurz geschlossen: Mist. Der Step-Up-Regler macht uns nicht glücklich. War wohl zuviel verlangt. Schokolade macht glücklich, sagt der Volksmund. Über Step-Up-Regler wurde niemals etwas Vergleichbares überliefert. Dass beide mit „S“ anfangen, bleibt die einzige Ähnlichkeit.

26.1.2012

Um mal wieder ein Erfolgserlebnis zu verzeichnen, löten wir Kabel an Solarzellenbruch. Das soll mal die Solartankstelle für unser Luftschiff werden. Die Widernisse bleiben marginal, hier ein Haarriss, da eine kalte Lötstelle, dort gar kein Kontaktsteifen vorhanden.

Wie sammeln die fertig konfektionierten Zellen in einer Schale zur späteren Verwendung. Wenig später stellt ein Kollege in der Physiksammlung mal eben ein Netzteil auf der Schale ab. Knack. &$%§/@?!$$ (aus der Comicsprache: Nicht druckbarer Fluch).

11.2.2012

Schon der Elfte? Was haben wir eigentlich dazwischen gemacht? Ach ja, da war ja Projektwoche. Also. heute löten die Mädels mal Solarzellen. Es waren von dem letztjährigen Projekt noch ein paar übrig, so dass wir die zerbrochenen ersetzen können und sogar noch ein paar mehr.

Natürlich liefern diese Solarzellenfragmente unterschiedlich viel Strom, je nach Größe. Daher kommt anschließend jede Zelle zwecks Leistungsmessung unter eine Halogenlampe in genormter Höhe von ungefähr so ziemlich etwa drei Handbreit, und die Stromstärke wird registriert und mit Folienstift auf die Rückseite geschrieben. Wenn die Dinger nämlich nachher zur Solartankstelle zusammengebaut werden sollen, brauchen wir 3 Volt für den Elektrolysator, also müssen wir 6 Gruppen zu je 0,5 Volt kombinieren, die alle etwa den gleichen Strom liefern. Reihenparallelschaltung, nennt man das. Etwa so:

Wir machen eine Statistik, wie viele unserer Solarzellen welche Stromstärken liefern:

Das macht in der Summe eine Gesamtstromstärke von 3,92 Ampere bei 0,5V oder 6 Gruppen zu je 0,65 A. Es bleibt die Aufgabe, unsere Zellen so zusammenzustellen, dass jede Gruppe tatsächlich diese theoretisch erreichbare Stromstärke hat. Da wir stolze 38 Zellen haben, sieht das verdächtig nach einem NP-Problem aus (WIKIPEDIA: NP (nichtdeterministisch polynomielle Zeit) ist in der Informatik eine Komplexitätsklasse aus dem Bereich der Komplexitätstheorie. Sie bezeichnet die Klasse aller Entscheidungsprobleme, die von einer nichtdeterministischen Turingmaschine bezüglich der Eingabelänge in Polynomialzeit entschieden werden können.) Kurz gesagt: Wikipedia ist auch nicht mehr das, was es mal war. Gemeint ist ein Problem, bei dem der Rechenaufwand mit 2ⁿ steigt. 2³⁸ = 274877906944. Das lösen wir dann nächstes Mal.

Inzwischen haben wir uns dazu durchgerungen, die Steuerung des Seitenruders (das ja kein Seitenruder ist, sondern durch die Drehzahl der Motoren geregelt werden soll wie letztes Jahr bei unserem Katamaran) in bewährter Weise einem Mikrocontroller zu überlassen. Dieser muss diesmal keine Lasersensoren auswerten, sondern nur die Steuersignale, die der Fernsteuerempfänger an den Fahrtreglerservo schicken würde, wenn da ein Fahrtreglerservo wäre. Diese Signale sind einfach gestrickt. Es sind Rechteckimpule, deren Länge je nach Ruderlage variiert, von 1 Millisekunde bis 2 Millisekunden.

Der Controller muss also die Impulslänge messen und dementsprechend die Motoren ansteuern. Wir entwerfen einen ersten Code für den Controller...

...und machen uns ans Werk.

Neben den 274877906944 Fällen der Solarzellenzusammenstellung können wir uns nächstes Mal ja auch um die zugehörige Platine (Controller, Quarz, Transistoren, Relais und was so dazugehört) kümmern.

16.2.2012

Die Jäger (sorry, Jägerinnen waren echt die Ausnahme) erzählten sich früher am Lagerfeuer haarsträubende Geschichten. Zum Beispiel, wie man 1000 Strohhalme nach der Größe sortiert. Heute wissen wir, dass das schnellste bekannte Sortierverfahren (Informatikern als "Quicksort" bekannt) dafür größenordnungsmäßig 1000*ln(1000) oder rund 7000 Schritte braucht. Die Jäger wussten das nicht. Sie nahmen das Bündel Halme in die Hand und ließen es mit dem unteren Ende einmal auf den Boden aufstoßen. Danach brauchten sie nur noch immer den am weitesten herausragenden Halm zu ziehen. Der erste war der längste, der zweite der zweitlängste and so on. Nein, welchen Grund urzeitliche Jäger gehabt haben sollten, Strohhalme nach der Größe zu sortieren, wissen wir auch nicht.

Aber eingedenk dieser alten Geschichte haben wir unser NP-Problem in einer Viertelstunde gelöst. Wir haben Papierstreifen geschnipselt, je Solarzelle einen mit einer der Stromstärke entsprechenden Länge. Dann haben wir diese Streifen so zusammengepuzzelt, dass wir sechs gleich lange Bahnen erhielten. Das sind die erforderlichen Kombinationen in sechs Gruppen mit gleicher Gesamtstromstärke. Es ging nicht ganz auf, das lag in der Natur der Sache; die Gesamtstromstärke von 3,92 Ampere geht nicht glatt durch 6 zu teilen, also sind zwei Streifen um jeweils 0,01 Ampere zu lang. Damit können wir leben.

21.2.2012

Heute fand endlich (siehe Notiz vom 12.1.2012) das Betreuertreffen bei e.on in Rendsburg statt. Es begann mit Kaffee und Kuchen. Übrigens perfekt getimed, einen Tag später, und es wäre Aschermittwoch und damit der Beginn der Fastenzeit gewesen, was zwar nicht dem Kaffee, aber dem Kuchen im Weg gestanden hätte. Sicherlich hat sich da jemand bei e.on richtig tiefschürfende Gedanken über den Termin gemacht. Herzlichen Dank auch.

Die eigentliche Fortbildung begann dann mit einem Besuch der Netzleitstelle für das Mittelspannungsnetz Schleswig Holstein. Ein bisschen ähnlich wie neulich beim Besuch der Stadtwerke Elmshorn (siehe Rubrik Fotos und Berichte), nur auf höherem (Spannungs)Niveau. Und mit eigenen Problemen, wie zum Beispiel der Auslastung der Leitungen beim Weiterleiten des Windstroms von der Küste (Hübscher Vergleich übrigens: Erst kommt die Autobahn, dann die Landstraße, dann der Feldweg. Und am Ende des Feldweges wird ein Tante-Emma-Laden mit Lebensmitteln beliefert. Funktioniert alles gut. Wie aber, wenn nun dort am Ende des Feldwegs die Fabrik sitzt, die die Sachen produziert?)

Es folgte ein interessanter Vortrag über das Modellprojekt zur Energieversorgung der Insel Pellworm. Die Insel besitzt schon reichlich Fotovoltaik und Windstromanlagen und soll mittels intelligenter Vernetzung und Pufferbatterien fast (zu 90%) energie-autark werden. Um mal zu probieren, ob so was geht und welche Probleme dabei auftreten.

Es schloss sich ein Referat und eine Fragestunde zur Dokumentation der Wettbewerbsbeiträge an. Mit der grausigen Erkenntnis, dass diesmal ja nicht wieder die Geschwindigkeit zählt (da hätte unser Luftschiff sowieso keine Chance), sondern zur Abwechslung mal wieder die Doku entscheidend für den Erfolg ist. Tja, eine echte Herausforderung. Viel mehr gibt es dazu auch nicht zu sagen. Vielleicht nur noch ein Wort: Portfolio (aarghh!).

23.2.2012

Wir gehen in die Endmontage der Solartankstelle. Der Solarzellenbruch wird gemäß dem neulich erstellten Papierstreifenraster probeweise auf der vorgesehenen Grundplatte verteilt. Wir stellen fest, dass tatsächlich alle 38 Zellen daraufpassen, und außerdem löst sich das Problem der überzähligen zwei mal 0,01 Ampere ganz von selbst, indem von einer Zelle ein Stück abbricht. Jetzt darf nur nichts Weiteres mehr abbrechen.

Die vorsortierten Zellen werden in sechs Schälchen gesammelt (die grüne hat keine ökologische Bedeutung, wir fanden nur keine sechs roten), damit wir beim nächsten Mal nicht noch einmal sortieren müssen, denn nun wird erst einmal das Grobe erledigt, das man nachher mit aufgeklebten Solarzellen nicht mehr gut machen kann:

Anbringen von zwei Tragegriffen (= Reste von Tafellinealen und Geodreiecken, die die in den Pausen nach wie vor beliebten Ritterspiele mit Schild und Schwert nicht überlebt haben) und Montieren eines Aufstellers, um das Solarpaneel später im richtigen Winkel zur Sonne ausrichten zu können.

Neigungswinkel gleich geografische Breite, weiß jemand die geographische Breite von Elmshorn? Natürlich nicht. Wir finden in einer Ecke einen Geschichtsatlas von vor vierzig Jahren. In vierzig Jahren hat sich ja viel geändert auf der Welt, aber wenigstens nicht die geographische Breite. Sie beträgt nach wie vor ca. 54 Grad. (Dazu fällt mir spontan Reinhard Meys Lied "Vertreterbesuch" ein. Und wir fragen uns, ob Herr Mey nun eigentlich im Jahr 2003 einen neuen Globus gekauft hat oder nicht. Wir tippen mal auf nicht.)

1.3.2012

Jetzt müssten wir die Solarzellen auf der Platte befestigen. Fragt sich nur womit. Wir machen also erst einmal ein paar Probeklebungen mit Alleskleber, Sekundenkleber, Heißkleber und Zweikomponentenkleber.

Sekundenkleber wird sogleich disqualifiziert, er greift die Solarzellen an (zumindest verfärben sie sich beunruhigend). Alleskleber geht, ist aber sehr üppig im Verbrauch, wenn er Hohlräume füllen soll (und die entstehen zwangsläufig, da eines der Kabel immer von unten an die Solarzelle gelötet ist).

Zweikomponentenkleber geht auch, das wissen wir im Prinzip von unserem vorjährigen Bootsbau, aber der hat einen entscheidenden Nachteil: Er bindet innerhalb von 10 bis 15 Minuten ab. Das hieße: Wir kommen in Zeitdruck. Das Anrühren einer kleinen Menge ist wegen des genormten Anrühr-Napfes nicht mehr möglich. Früher (hatten wir auch noch’n Kaiser, ich weiß) gab der Hersteller (Name ist der Redaktion bekannt) seinen Klebertuben ja ein Set von drei verschieden großen Dosier-Näpfen bei, damit man kleine, mittlere oder große Mengen anrühren konnte. Irgendwann muss ein Marketing-Stratege erkannt haben, dass es den Umsatz steigert, wenn man nur noch den großen Napf beilegt. Eine große Menge kriegen wir aber nicht innerhalb von Minuten verarbeitet, ohne dabei zu hektifizieren, und Hektifizieren können wir uns nicht leisten, wenn so empfindliche Bauteile wie Solarzellenscherben zu kleben sind.

Wir landen also bei Heißkleber und der Hersteller von Zweikomponentenkleber mit dem uns bekannten Namen kann sich seinen Kleber für diesmal ans Knie kleben.

Vorher müssen wir noch eine Grobarbeit bewerkstelligen, nämlich Buchsen zur Abnahme der erzeugten Energie an der Platte anbringen. Das erfordert neue Bohrungen, und die Länge der Buchsen im Verhältnis zur Dicke der Platten erfordert, dass die Bohrungen von einer Seite angesenkt werden. Jan-Hendrik ignoriert die im Prinzip verfügbare elektrische Bohrmaschine („Damit kann ich nicht ansenken, damit bin ich gleich durch“), was das Wohlwollen des AG-Leiters mit sich bringt, denn unter „gleich durch“ käme die Tischplatte.

Jan-Hendrik betätigt sich also als Dünnbrettbohrer – falsch: als Dünnbrettansenker – mit der Handbohrmaschine. Die Buchsen können anschließend eingebaut werden. Kleines geniales Detail: Die Buchsen sind so hochbeinig bemessen, dass die beim Abstellen des Solarpaneels gleich als Füße dienen können. Was sich hinterher leider als sinnlos erweist, weil der Schrank, auf dem das Bastelobjekt abgestellt werden soll, schmaler ist als der Buchensabstand. Aber im Prinzip war die Idee gut.

Pro Solarzellengruppe werden dann noch zwei Heftzwecken als Lötstützpunkte in die Platte gekloppt, blank geschmirgelt und verzinnt, und damit ist unser Tagwerk vollendet. Kleben Sie wohl.

3.3.2012

Das große Kleben beginnt. Die Jungs kleben, die Mädels löten. Es bricht tatsächlich nichts ab. Wir arbeiten uns von einem Ende der Platte zum anderen vorwärts. Einige Kabel sind erweisen sich als zu kurz, um die Lötstützpunkte zu erreichen. Da das Ablöten und neu Anlöten an den Solarzellen streng untersagt wurde, wird angestückelt. Bis zur Mitte kommen wir, dann ist Wochenende.

Der gewissenhafte Maurer (der mit dem Stein auf der Leiter, Sie wissen schon, in dem Couplet von Otto Reuter) kam weiter, bis zur vierzehnten Sprosse von fünfzehn. Aber auch ihn überraschte vor Vollendung seines Werkes der Feierabend. Was soll man dazu sagen? Vielleicht mit Wilhelm Löhe (1808 - 1872): „Mein Lohn ist, dass ich dienen darf.“ Okay, das war zu der Zeit, als wir noch einen Kaiser hatten.

8.3.2012

Ein erfolgreicher Tag!!! Wir haben ein Konzept für den Fahrtregler unserer Motoren. Das hatten wir schon eine Weile im Hinterkopf, aber nun haben wir es auch aktenkundig: Unsere Fernsteuerung hat nur zwei Kanäle. Den einen brauchen wir für die Höhensteuerung, den anderen für die Seitensteuerung. Damit bliebe im Prinzip keiner mehr für die Fahrtregelung, d.h. wir könnten unser Luftschiff nicht mal anhalten, wenn es nötig wäre. Andererseits haben wir ja den Mikrocontroller, und der kann alles. Der kann zum Beispiel den Steuerimpuls des zweiten Kanals auswerten und daraus außer links und rechts auch noch vorwärts und rückwärts ableiten. Das ist nur eine Herausforderung für den späteren Piloten, aber unser Profi-Flugmodellbauer Christoph meint, das ist hinzukriegen: Steuerknüppel Mitte heißt „Stopp“, leichte Neigung nach links oder rechts heißt „Voraus“, stärkere Neigung heißt „Lenken“ und Extremlage links oder rechts heißt „Rückwärts“. Programmieren kann man das.

Ob Christoph das Luftschiff dann auch gesteuert bekommt, werden wir ja sehen. Das Programmkonzept, das dann auch sofort von Jan-Hendrik eifrig in Angriff genommen wird, sieht folglich so aus:

Der Rest der Mannschaft klebt und lötet die zweite Hälfte des Solarpaneels. Weiterhin ohne Materialverluste! Nach Fertigstellung ein Messgerät dran: 2,5 Volt. Zu wenig. Nach der Theorie sollten es 3 Volt sein. Wir messen an den Lötstützpunkten die Einzelspannungen der Gruppen nach und finden eine mit Null. Die muss also einen Kurzschluss haben. Tatsächlich: Beim Kabel-Anstückeln ist eine rote Leitung an die Oberseite einer Zelle (mit der schwarzen Leitung) gekommen. Rote und schwarze Leitungen haben ja Tradition, in jedem guten Agentenfilm muss der Held am Ende eine Bombe entschärfen und fragt sich, ob er dazu das rote oder das schwarze Kabel durchschneiden muss. Anstatt dass die Bombenbauer endlich mal zwei gelbe Kabel verwenden, das wäre doch mal eine neue Variante.

Wir biegen den Übeltäter zur Seite und fixieren ihn mit Heißkleber. Das hat er nun davon. Die Bombe explodiert nicht. Jedenfalls noch nicht. Neue Messung: 3 Volt. Na also. Bei der Gelegenheit finden wir auch noch ein abbes Kabel (Kiezdeutsch: abbes Ohr, aufe Augen, zue Tür; Kieler Variante: zuene Tür) und löten es an. Zur Messung der Stromausbeute (unter einer Halogenlampe theoretisch 0,65 Ampere, in der Sonne hoffentlich etwas mehr) ziehen wir mit dem Paneel auf den Flur, wo – welch Zufall – gerade die Sonne scheint. Messung ergibt ... Null Ampere. Hä? Messung der einzelnen Gruppen ergibt ebenfalls Null Ampere. DawirddochderHundinderPfanneverrückt! Wackelkontakt? Leitung unterbrochen? Moment! Liegt es am Messgerät? Wir holen ein anderes. Heureka! 2,9 Ampere! Boah eyh, 2,9 Ampere!

Was im Nachhinein das Versagen des ersten Gerätes erklärt. Bescheiden, wie wir waren, hatten wir den Messbereich 1 Ampere eingestellt, und da waren wir locker drüber. Ja, ich weiß, das macht man ja auch nicht. Man fängt immer mit dem höchsten Bereich an. Aber nachdem wir etwa 0,65 erwartet hatten, traf uns der Erfolg dann doch wohl etwas überraschend. Das Messgerät hat eine Schmelzsicherung, die bei 1,6 Ampere auslöst. Und die müssen wir nun auswechseln. Merke: „Wer auf den falschen Stromwert dreht, der brät dabei das Messgerät.“

15.3.2012

Allmählich wird es Zeit, dass wir Nägel mit Köpfen machen. Mit Plastikköpfen natürlich, wegen des Gewichts. Die Energieversorgung der Solartankstelle ist gesichert. Die Modellbau-AG der Schule fragte jüngst mit einer gewissen Häme an, wie wir denn wohl einen Zeppelin mit einer 2-Kanal-Fernsteuerung lenken wollen. Wir haben gesagt, das sei Betriebsgeheimnis.

Die Programmierexperten widmen sich ja momentan gerade diesem Problem und bringen im Verlaufe dieser Sitzung das Programm auf dem Emulator (gewissermaßen in vitro) erfolgreich zum Laufen. Die Kalibrierung der Taktzeit ist leider nur in vivo möglich, d.h. demnächst müssen wir den Code in einen Prozessor brennen und mit dem Oszilloskop die tatsächlich Abtastrate messen.

Damit das Luftschiff nicht bug- oder hecklastig wird, muss die Verteilung der Hardware in der Gondel ausbalanciert werden. Hierzu setzen wir ein letztes Mal das Pappmodell ein und verteilen die Komponenten vor und hinter der Motorengondel, bis wir in die Waage kommen.

Danach wird es ernst, wir zeichnen die Maße an und schneiden die Gondel aus dem guten, teuren Aluminium-Lochblech zu. Wobei sich herausstellt, dass die Laubsäge ein paar Zentimeter zu kurz ist. Ja logisch, man kann den Rest von der anderen Seite sägen. Da sind wir auch drauf gekommen. Wir präzisieren: zweimal die Schnittweite der Laubsäge ist immer noch 5 cm kürzer als die Gondel. Wohl oder übel wird der Rest dann mit einer Feinsäge durchgenagt, die wegen ihres verstärkten Rückens natürlich ebenso ungeeignet ist.

Irgend eine Spaßbremse (Name ist der Redaktion bekannt) kommt dann auf die Idee, das ganze Equipment mal auf die Waage zu packen.

Das Ergebnis ist irgendwie beunruhigend: 717 Gramm – ohne die Gondel selbst. Nein, die Plastikschale ist schon mittels der TARA-Taste rausgerechnet. Werner hätte jetzt gesagt: Auhauerha! Es wird also bis zum letzten Augenblick spannend bleiben, ob unsere Wurst überhaupt abhebt.

22.3.2012

Das fertig genagte Alublech wird über eine Tischkante gehämmert und auf diese Weise zum U-Profil gebogen. Bei der ersten Kante geht das einfach. Bei der zweiten Kante ist die erste Kante im Weg. Wir suchen einen Holzbalken zum Unterlegen, finden einen, der leider etwas krumm ist, und biegen die so entstandene etwas S-förmig geschwungene Form vorsichtig wieder in eine Ebene. Der AG-Leiter beharrt darauf, dass man Alublech nur einmal biegen kann, entsprechend vorsichtig geht es ans Werk. Wir haben Glück, es klappt.

Bei der Befestigung der Brennstoffzellen verfallen wir wieder mal auf Plastikschrauben und den (aus dem Vorjahr) bewährten Monoschraubismus (siehe dort). Die Befestigungswinkel werden aus Resten des Lochblechs gefertigt und bestätigen auch gleich die Theorie von der beschränkten Biegbarkeit vom Aluminium. Der erste passt nicht, wird nachkorrigiert und bricht ab. Und ich sach noch...

In dieser Sitzung kommen wir dann noch zur Aufrüstung der Gondel bis hin zum Motorenträger. Wer klaut eigentlich immer die Schraubendreher? Jetzt haben wir nur noch einen. Demnächst werden wir im Werkzeugschrank mal eine Mausefalle aufstellen. Es wäre spannend, jetzt die Brennstoffzellen noch unter Wasserstoff zu setzen und die Spannung zu messen. In Anbetracht der erforderlichen Zeit, um genug Wasserstoff zu erzeugen, vertagen wir das aber.

24.3.2012

Die Abschlusskappen der Brennstoffzellen sind nicht zu finden. Jan-Hendrik hat sie neulich abmontiert, um Gewicht zu sparen. Die auf der Wasserstoffseite brauchen wir aber. Und Jan-Hendrik ist heute nicht da. Wir suchen unseren Materialbestand (auf zwei Vorbereitungstischen und dort auf mehreren Ebenen verteilt) durch, finden sie aber nicht. Okay, jetzt ist der Punkt erreicht: Tohuwabohu (hebräisch: wüst und leer = der Zustand der Welt vor dem ordnenden Eingreifen des Schöpfers laut 1. Mose 1,2). Unser Chaos entwickelt Eigenleben (creatio ex nihilo). Da hilft nur eins: "Es werde Ordnung!" Säkular ausgedrückt: Aufräumen! Wir werfen also den Elektrolysator an und lassen ihn blubbern. Das dauert eine Weile, und unterdessen sortieren wir alle Bauteile nach Art und Gattung in Quarkbecher ein (Schiffsschrauben und Kardangelenke sind auch noch darunter, die schmerzlich vermissten 33pF-Kondensatoren finden sich als Erstes an, wir brauchen Sie dringend für den Taktgeber des Mikrocontrollers).

Bis wir damit fertig sind (und vier Endkappen gefunden haben), sind die beiden archimedischen Tanks (die nennen wir jetzt mal so, weil wir keinen besseren Namen dafür haben, denn – siehe oben – diese Tanks gibt es ja eigentlich gar nicht) und die angeschlossenen sechs Brennstoffzellen mit Wasserstoff geflutet. Sauerstoff nehmen wir nun endgültig aus der Luft, dafür haben wir keinen Tank mehr übrig (und auch keine Tragkraft). Dann die Endkappen auf die Zellen, Versorgungsschlauch ab. Jetzt würde das Luftschiff sich also autonom mit Energie versorgen. Leerlaufspannung 10,5 Volt. Nicht schlecht. Da die restliche Hardware noch nicht montiert ist, schließen wir als Verbraucher eine profane Glühlampe (6 Volt, 3 Watt) an. Sie leuchtet hell und klar, und die Spannung sinkt auf 6,5 Volt. Damit kann man leben. Allerdings kann man jetzt auch dabei zusehen, wie der Wasserstoff aufgebraucht wird. Im Laufe einer knappen Minute sackt die Spannung auf 4 Volt ab und die Lampe wird zur müden Funzel.

Nun schätzen wir den Anschlusswert unserer endgültigen Elektronik allerdings auf etwas weniger als 3 Watt; sinnvoll messen können wir erst, wenn sie wirklich fertig ist. Wenn uns nicht noch eine Idee für einen anderen Tank kommt (schöner, größer, leichter; na gut, schöner nicht unbedingt!), wird die Missionsdauer unseres Luftschiffes also bei einer Minute liegen. Kein Anlass zum Jubel, aber besser als nichts (Bei der Gelegenheit zitiert der AG-Leiter seine Oma mit der Lebensweisheit: „Gott schütze uns vor Dingen, die besser sind als nichts.“ Biblisch nicht belegte Spruchweisheit.).

29.3.2012

Der Steuercode für den Mikrocontroller ist (nach Meinung der Experten) fertig. Bis auf die Kalibrierung. Zur Messung der Abtastrate wird das bisher unbenutzte Bit namens PORTB0 auf Ausgang programmiert und nach jedem Durchlauf der Schleife invertiert. Dann kann man mit dem Oszilloskop die Schleifenlänge messen.

Es beginnt das übliche Verwirrspiel ("Same procedure as every year, James!", siehe in den Jahren 2010 und 2011), bis der reale Controller real läuft: Masterclear an Plus oder Minus? (An Plus!) Wie muss das Konfigurationsregister gesetzt werden? (Auf #3FF9!) Wir ersparen dem Leser die Details, es sind die gleichen wie vor einem und vor zwei Jahren. Schließlich läuft das Ding. Der Quarz schwingt. Laut Oszilloskop mit 400 Hertz. Das ist tendenziell beunruhigend, da 4 Megahertz draufsteht. Die Erkenntnis kommt sehr spät, aber sie kommt. Ein digitales Oszilloskop, im Gegensatz zu dem guten alten mit der Bildröhre und dem Elektronenstrahl, hat eine feste Abtastrate. Die macht einen Stroboskopeffekt, wenn man sie auf eine viel höhere Frequenz anwendet. So wie ein rotierendes Rad bei stroboskopischem Flackerlicht viel langsamer zu laufen scheint, weil man nur eine Folge von Momentaufnahmen sieht, scheint unser Quarz bei dieser Abtastung viel langsamer zu schwingen. Extremes Hochdrehen der Zeitauflösung bringt die wahre Schwingungsform auf den Bildschirm, es sind wirklich 4 Megahertz. Okay, das ist also geklärt.

Mit einem losen Stück Draht wird ein Eingangsimpuls simuliert, PORTB0 wird abgetastet. Wir erhalten das erwartete Rechtecksignal, da sich nach je 256 Zählschritten das Bit umkehrt.

Danach beträgt die Schleifenlänge ca. 700 Mikrosekunden. Holla, nicht, dass wir wieder auf einen Stroboskopeffekt reinfallen; wir drehen die Zeitauflösung an den Anschlag, aber das enthüllt nur, dass unser Rechteck an den Flanken überschwingt (wie jedes synthetisch erzeugte Rechteck; siehe Mathematik: Fourieranalyse), ansonsten bleibt es ein Rechteck von 700 µs.

Zum Vergleich nehmen wir nun die Fernsteueranlage in Betrieb, fummeln dort, wo eigentlich die genormten Steckverbinder in den Empfänger gehören, ein paar Drahtenden hinein und schließen das Oszilloskop an.

By the way, damit auch das endlich mal dokumentiert ist, die Anschlussbelegung ist:

O	Signal
O	Plus
O	Minus

Der Sender wird eingeschaltet. Der Steuerknüppel wird auf links, mittig und rechts gelegt, die Signale werden gemessen. Ergebnis:

Oberes Bild: Ruderlage links. Impulslänge etwa 800 Mikrosekunden.

Mittleres Bild: Ruderlage mittig. Impulslänge etwas 1200 Mikrosekunden.

Unteres Bild: Ruderlage rechts. Impulslänge etwa 1600 Mikrosekunden.

Eines ist klar: Mit einer Abtastrate von 700 Mikrosekunden können wir die nicht voneinander unterscheiden. Die Warteschleife muss wesentlich schneller laufen. Vielleicht 10 Schritte statt 256, damit müsste sie auf 27 Mikrosekunden runterkommen. Wir erinnern uns, wir wollten links und rechts der Mitte je 4 Ruderstellungen unterscheiden können. Mit 27 µs Abtastung (= ein Kästchen) könnte das etwa („preliminary“) so klappen:

0			400			800			1200			1600 µs
1	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60 Takte
												Rück
												Hart links
												Links
												Voraus
												Stopp
												Voraus
												Rechts
												Hart rechts
												Rück

19.4.2012

Wir setzen das vor den Ferien entwickelte Taktzählschema (siehe oben) in Hexagesimalzahlen um und fügen es in den Prozessorcode ein. Je nach der Anzahl der als Signallänge gezählten Takte müssen nun die Motoren geschaltet werden. Wie man Motoren auf vorwärts, rückwärts und stopp schaltet, lernt man im Physikunterricht der achten Klasse:

(Wer hatte eigentlich die verquaste Idee, die geraden Bits von Port B für Motor 1 und die ungeraden für Motor 2 zu reservieren?) Die Maschinenkommandos müssten sich dieser Logik zufolge jedenfalls wie folgt in Bitmuster umsetzen:

Kommando	Port B (SOLL)
	B4	B5	B6	B7
Rück	0	0	1	1
Hart links	0	1	1	0
Links	0	1	0	0
Voraus	1	1	0	0
Stopp	0	0	0	0
Voraus	1	1	0	0
Rechts	1	0	0	0
Hart rechts	1	0	0	1
Rück	0	0	1	1

Ob wir das wirklich mit Relais machen werden, ist noch nicht ganz sicher; jedes Relais benötigt zur Ansteuerung mit dem Controllerport ohnehin einen Transistor, mit jeweils zwei Transistoren kann man es dann auch völlig elektronisch lösen, und der zusätzliche Transistor wiegt erstens weniger als das Relais und zweitens schonen wir unseren (durch den begrenzten Wasserstoffvorrat doch arg knapp bemessenen) Energieetat durch Einsparung des Spulenstroms. Mal sehen, wie viel Zeit uns für diese Entwicklung noch bleibt.

Jetzt brennen wir erst mal den Code in den Prozessor, stecken ihn in die Schaltung und simulieren die Relais provisorisch mit vier Leuchtdioden. Der Eingang kommt bereits an den real existierenden Fernsteuerempfänger, das wird nix mehr simuliert. Ein paar Verdrahtungskorrekturen später stellen wir erfreut fest, dass das Muster der aufleuchtenden Dioden irgendwie mit dem Bewegen des Steuerknüppels am Fernsteuersender korreliert ist, wenn auch leider nicht gemäß obiger Tabelle. Das ist zunächst ärgerlich und höchst verwirrend, bis wir einfach mal die tatsächlich angezeigten Bitmuster an Abhängigkeit von den Stellungen des Steuerknüppels tabellieren:

Kommando	Port B (IST)
	B4	B5	B6	B7
Rück	0	0	1	1
Hart links	0	0	1	1
Links	0	0	1	1
Voraus	0	0	1	1
Stopp	0	1	1	0
Voraus	0	1	0	0
Rechts	1	1	0	0
Hart rechts	0	0	0	0
Rück	0	0	0	0

Tja, und da dämmert die Erkenntnis: Es stimmt eigentlich fast. Wir sind nur um drei Maschinenkommandos nach unten verrutscht. Das bedeutet: Unsere Zählschleife läuft offenbar etwas schneller als aus der obigen Messung errechnet, und wir müssen nur die Bezugszahlen alle um etwa 10 Takte verkleinern, dann müsste es stimmen. Na, das gucken wir uns ja an.

21.4.2012

Der Controller funktioniert. 10 Takte weniger waren’s noch nicht ganz, aber die Feinjustierung war dann kein Problem mehr. Aktuell läuft er jetzt mit folgenden Daten und steuert die Ausgänge damit plangemäß, d.h. in Übereinstimmung mit obiger SOLL-Tabelle:

1	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50	55	60 Takte
												Rück
												Hart links
												Links
												Voraus
												Stopp
												Voraus
												Rechts
												Hart rechts
												Rück

Ein Relais wiegt 0,8 Gramm. Ein Transistor wiegt 0,2 Gramm. Wäre da nicht die Stromersparnis, so wäre der Gewinn also marginal und würde vermutlich durch den Zusatzverbrauch von Lötzinn wieder aufgewogen.

Trotz dieses kategorischen Konjunktivs haben wir uns den Luxus gegönnt, die Relaisversion der Steuerung gar nicht erst aufzubauen, sondern gleich die Transistorschaltung zu entwerfen und auf dem Steckbrett zu realisieren.

Um uns einen Frust zu ersparen, hätten wir dann erst einmal Wochenende machen können, aber wir hatten schon genug Frust mit den Tanks (siehe unten), also brauchten wir dringend noch ein Erfolgserlebnis. Also haben wir (obwohl Jan-Hendrik schon alles weggeräumt hatte) noch mal die Fernsteueranlage ausgepackt und die Kabel verkabelt und was alles so dazugehört – und einen Motor angeschlossen. Er lief tatsächlich. Je nach Stellung des Steuerknüppels ordnungsgemäß vorwärts, rückwärts oder auch gar nicht. Bloß ein bisschen langsam. Da gibt’s wohl noch etwas zu optimieren. Wir werten das jetzt trotzdem mal als Erfolg.

Was nun also die Tanks betrifft, so suchten wir ja ohnehin nach einer leichteren Lösung. Diese fanden wir (oder glaubten wir nun gefunden zu haben), nämlich in Gestalt einer Plastikdose für Haselnusspralinen. Zylindrisch und 100 Gramm leichter als die beiden Tanks zusammen – mit einem traumhaften Rauminhalt, den wir hier besser gar nicht zahlenmäßig erwähnen. Nur ohne archimedische Schnecke. Nun scheint deren Zweck ja darin zu bestehen, die Vermischung von Luft und Wasserstoff zu verhindern. Wir haben also überlegt, was wir statt dessen nehmen könnten und verfielen auf Watte. Watte ist porös und lässt Gas durch, sollte aber eine Verwirbelung unterbinden.

Johanna bastelt also einen Pralinentank zum Gastank um (nichts für Allergiker, kann noch Spuren von Haselnüssen enthalten!), bringt mittels Zweikomponentenkleber (schade, dabei wollten wir ihn doch boykottieren) zwei Strohhalme – falsch: Plastiktrinkhalme – als Rohrstutzen an und polstert innen mit Watte aus. Sieht echt professionell aus, und wir haben in unserer Schlauchsammlung sogar ein Kaliber gefunden, das wie angegossen auf die Trinkhalme passt. Dann muss Johanna leider los und kann den Probelauf nicht mehr live miterleben. Sie verpasst auch nichts – er macht uns nicht glücklich. Bei Belastung mit einer Glühlampe (nur ganz bescheidene 6 Volt; 0,05 Ampere) sackt die Spannung sofort ab.

Nachmessen ergibt, dass die Brennstoffzellen, die als letzte an der Gasleitung hängen, als erste die Spannung verlieren. Es scheint also ein Logistikproblem zu sein: Der Tank liefert den benötigten Wasserstoff nicht schnell genug nach. Das kann am Strömungswiderstand der Watte liegen oder am Schlauchquerschnitt, oder die Watte verhindert die Vermischung der Gase doch nicht so, wie wir dachten. Da ist also auch noch etwas zu optimieren, nur scheinen wir in diesem Punkt dem Erfolg noch wesentlich ferner zu sein als bei der Motorsteuerung. Schade eigentlich. Wäre ja auch zu schön gewesen (vgl. 1. Korinther 8, 2).

26.4.2012

Und wieder ist ein Tag vollbracht, und wieder ist nur Mist gemacht. Der Motor läuft immer noch zu langsam, und der Wasserstoff strömt auch immer noch zu langsam. Das war vertane Zeit.

28.4.2012

Wir basteln einen neuen Tank, diesmal mit dickeren Stroh - äh - Plastiktrinkhalmen. Vielleicht löst es ja das Problem, wenn wir deren Querschnitt vergrößern, so das mehr Wasserstoff hindurch strömen kann. Bezüglich der Gasvermischung stehen wir natürlich vor dem Problem, dass man Gas so schlecht sehen kann. Rein theoretisch müsste ja das leichte Wasserstoffgas sich über der schwereren Luft ablagern. Wenn man es also von oben einfüllt, verdrängt es (rein theoretisch) die Luft nach unten, bis der Tank voll Wasserstoff ist. Zum Entnehmen müsste man dann allerdings oben und unten vertauschen, damit die Luft von unten nachströmen kann, währen nun oben der Wasserstoff zu den Brennstoffzellen fließt. Rein theoretisch.

Wir beschließen, eine Simulation mit verschieden dichten Flüssigkeiten zu machen. Spiritus (gefärbt) statt Wasserstoff, und Wasser (ungefärbt) statt Luft. Die Watte müssen wir auch simulieren, echte Watte verklumpt, wenn sie nass wird. Wir suchen eine ganze Weile nach einem geeigneten Ersatz und verfallen schließlich auf geschreddertes Papier aus dem Aktenvernichter.

Außerdem besorgen wir vorsorglich wegen der zu erwartenden Schweinerei eine große Fotoschale und bauen unsere Simulation darin auf. Der Tank wird mit Wasser (simulierter Luft) geflutet.

Erster Versuch: Von oben füllen wir (über einen Trichter) den mit roter Tinte gefärbten Spiritus (simulierter Wasserstoff) ein. Der Farbverlauf zeigt, dass er sich erwartungsgemäß oben versammelt und das Wasser nach unten herausdrückt. Wir wenden den Tank und lassen nun von unten Wasser einlaufen (simulierter Verbrauch durch die Brennstoffzellen. Unterdruck können wir nicht simulieren, aber im Physikunterricht erzählen sie einem ja immer, dass Unterdruck nicht saugt, sondern immer nur der Überdruck drückt. Also sollte das ebenso funktionieren). Jetzt müsste der Spiritus oben herauskommen. Macht er aber nicht. Alles vermischt sich zügig zu einem einheitlichen Rot.

Zweiter Versuch: Mit Papierschnitzeln (simulierter Watte). Verhalten bei Betanken wie gehabt. Beim Verbrauch scheint sich diesmal tatsächlich eine Schichtung von klarem Wasser unter rotem Spiritus abzuzeichnen, aber im nächsten Augenblick löst sich der Deckel des simulierten Tanks, das simulierte Gasgemisch flutet die Schale, und für einen weiteren Versuch reicht leider unser simulierter Wasserstoff (=realer Spiritus) nicht mehr. Ach wie schade.

links: Einfüllen des Wasserstoffs; rechts: Entnahme des Wasserstoffs

Die anschließende Ausführung als Realversuch mit realem Wasserstoff, realer Luft und realer Watte zeigt jedenfalls, dass es trotz allem nicht funktioniert. Unsere als Last an die Brennstoffzellen angeschlossene Lampe erlischt nach fünf Sekunden. Dumm gelaufen (vgl. 1. Korinther 3, 19-20).

Diese archimedischen Tanks muss sich wirklich ein Genie ausgedacht haben; so wie Archimedes zum Beispiel.

3.5.2012

Es gibt eine neue Idee für den Tank. Rohre. Wir haben ja sowieso schon Plastikhalme in die Pralinendose eingebaut. Lassen wir einfach die Pralinendose weg und nehmen wir mehr Rohre (Erinnert sich noch jemand an diesen kultigen Windows-Bildschirmschoner?):

Dazu muss man allerdings diese Trinkhalme ineinander stecken. Was natürlich nicht geht, da sie alle den gleichen Durchmesser haben. Das heißt, mit Gewalt geht es schon ("Wenden Sie keine Gewalt an, nehmen Sie lieber einen größeren Hammer"), man schneidet einfach in das eine Ende einen Schlitz, dann kann man es zusammendrücken. Aber - der Blubbertest (BLUBBER = Blasen, Lauschen, Und Beim Blubbern Erkennen: Reinfall) beweist es: es ist undicht. Wir probieren also verschiedene Klebstoffe aus und stellen fest: Uhu geht, löst sich aber leicht. Zweikomponentenkleber geht auch, löst sich aber noch leichter. Heißkleber geht - und hält. Wo gehen sie nur alle hin? Die ersten jedenfalls in den Papierkorb.

Eine etwas größere Kette von Halmen wird verklebt und hält immer noch dem Blubbertest Stand.

Die Hoffnung steigt und wir glauben an einen Erfolg (1. Korinther 13, 13).

5.5.2012

Jetzt wollen wir's wissen. 40 Trinkhalme sollen zu einem ersten Prototyp des neuen Tanks verklebt werden. Janine, Johanna und Christoph machen sich ans Werk. Jan-Hendrik, zwar ein Freund des Lebens aber kein Freund des Klebens, kümmert sich unterdessen um ein verbliebenes kleines Softwareproblem: Beim Einschalten geht der Fahrtregler bisweilen ab und zu mal ganz gerne ungefragt in den Zustand "volle Kraft zurück". Untersuchung mit dem digitalen Speicheroszilloskop ergibt: Der Empfänger gibt beim Einschalten einen einzelnen kurzen Impuls ab, der vom Controller dann natürlich als "kürzer als 25 Takte, also Steuerknüppel am Anschlag links" interpretiert wird, und dann erhalten bleibt, weil erst mal kein weiter Impuls kommt. Das sollte sich aber softwareseitig abfangen lassen.

Unterdessen schreitet das Kleben fort. Nach etwa 10 Klebungen gibt es einen Knall und die Sicherung fliegt raus.

"Was habt ihr gemacht?"

"Nichts. Da kam nur plötzlich Rauch aus der Klebepistole."

&$%§/@?!$$ (Erklärung siehe 26.1.2012). Der AG-Leiter tobt mal eben zum Baumarkt, eine neue Klebepistole kaufen (10,99 Euro plus Spritkosten. Mit dem dabei verheizten Sprit könnte das Luftschiff ca. ein Jahr ununterbrochen fahren. Nein, das war keine Kritik. Nur eine spontane Feststellung der Ethikkommission). In den zwanzig Minuten Zwangspause hat Jan-Hendrik die Softwarelösung programmiert. Das Kleben geht weiter.

Der erste Versuch, die fertig gestellte Rohrkonstruktion mit Wasserstoff zu befüllen, endet leider ohne Erfolg. An den Brennstoffzellen kommt nichts an. Wir vermuten das Leck direkt am Übergang zwischen Schlauch und Trinkhalm, verbessern die Dichtung, aber ohne Ergebnis. Johanna schlägt vor, der Reihe nach an verschiedenen Stellen die Leitung abzuquetschen um zu sehen, ab wo das Gas sich zurückstaut und der Elektrolysator Druck aufbaut. Ergebnis: Erst direkt am Elektrolysator. Das Rohrkunstwerk ist undicht. Wir packen es ins Wasser um erneut den Blubbertest durchzuführen. Mit unerwartetem Erfolg: Die Undichtigkeit ist weg. Offenbar reicht der Wasserdruck aus, um sie zu schließen. Gefunden haben wir sie nicht; als wir den Rohrtank wieder ins Trockene bringen, ist er noch immer dicht. Rasch ein erneuter Probelauf:

Diesmal bauen die Brennstoffzellen tatsächlich Spannung auf. Lampe, Messgerät, Uhr. Ergebnis: 20 Sekunden. Schlechter als die archimedischen Tanks (die brachten, wie man sich erinnert, 30 Sekunden). Aber wir haben noch vier Packungen Trinkhalme. Und unser Prototyp wiegt bisher keine 20 Gramm.

Wenn auch Jan-Hendriks Vermessung eines freilebenden Trinkhalms und die Volumenhochrechnung auf 40 Stück zu dem Ergebnis führt, dass wir schon mehr Tankinhalt haben müssten als bei den Archimeden. Das ist tendenziell nicht gut. Wir schieben es erst mal auf das bisher nicht gefundene Leck.

Und keine vier Wochen mehr bis zur Deadline. Oh, oh, das gibt Nachtschichten! Wie gut, dass in uns der Geist der Amateure und Garagenbastler lebt und wir nicht vorher großartig und ganz professionell IQSH-konform einen Zeitplan unseres Projektes erstellt haben. Wir hätten jetzt womöglich festgestellt, dass wir ihn hoffnungslos überzogen haben. Die Zeit für den Zeitplan haben wir immerhin schon mal eingespart ("Ja, mach nur einen Plan / sei nur ein großes Licht / und mach dann noch 'nen zweiten Plan / gehn tun sie beide nicht." - Bertold Brecht, Dreigroschenoper).

10.5.2012

Endlich drehen die Motoren schnell genug: Wir haben die Macke im Steuerprogramm gefunden. Der geneigte Leser erinnert sich: zum Zwecke der Zeitmessung der Abtastrate hatten wir eine Kontrollroutine in das Programm eingebaut, die Port B hochzählt. Leider hatten wir übersehen, sie hinterher wieder auszubauen. Mit dem Erfolg, dass während der Zeitmessung des Steuersignals immer noch Port B hochzählt. Wir sahen es auf dem Oszilloskop, wunderten uns und brauchten eine ganze Weile um zu begreifen, dass wir das selber programmiert hatten. Wenn nun ein Insider einen Blick auf den Schaltplan der Elektronik wirft, wird er feststellen, dass bei dieser Schaltung eines auf keinen Fall passieren darf: Beide Transistoren gleichzeitig an. Dann machen sie nämlich einen Kurzschluss. Die Logik des Programm ist ja auch so ausgelegt, dass der Fall nicht eintritt. Aber während der Port fröhlich im Binärsystem zählt, kümmert er sich nicht um solche Befindlichkeiten. 0000 0001 0010 0011 - Peng. Und schon liegen zwei benachbarte Ausgänge zugleich auf 1. Der Rest war einfach. Problem erkannt, Problem gebannt. Rauswerfen konnten wir die Zählroutine zwar nicht einfach, weil die dann fehlenden Prozessortakte die Zeitmessung wieder kaputtmachen, aber wir haben die entsprechenden Befehle ganz profan durch NOP (no operation) überschrieben. Der Lieblingsbefehl für faule Säcke: Mach einfach nichts.

Das Ganze in den Controller gebrannt, Motor angeschlossen, läuft! Na also! So sieht das gesunde Verhältnis zwischen Software und Hardware aus.

12.5.2012

Weitere Trinkhalme werden verklebt. Die schon fertigen unterziehen wir erneut dem Blubbertest. Zitat: "Wie viele Halme sind das eigentlich schon? Zählt doch mal nach!" - "Zählen? Ich hab' Wochenende!"

Wir finden ein Leck in einem der Knicks, pappen es mit Heißkleber zu, füllen den Tank und schließen wir wieder die bewährte 6 Volt - 3 Watt - Lampe an unsere Brennstoffzellen an. Sie leuchtet. Und leuchtet. Und leuchtet. So ähnlich muss sich Edison mit der ersten Kohlefadenlampe angefühlt haben. Sie leuchtet satte zweieinhalb Minuten! (Edison Glühbirne leuchtete damals übrigens 40 Stunden). Halleluja!

"Mädels, ihr könnt aufhören Halme zu kleben. Es reicht!"

Wir verbinden die beiden Rohrkunstwerke zu einem einzigen Tank und erleben leider eine Enttäuschung. Trotz nachgewiesener Dichtigkeit hält die Lampe weniger lange durch als vorher. Wie jetzt? Wir diskutieren. Wir messen. Ohne Ergebnis. Irgendwas haben wir schon wieder falsch gemacht. Und noch zweieinhalb Wochen bis zur Deadline.

16.5.2012

Keine offizielle Sitzung der AG. Nur ein kurzes Gespräch in der Pausenhalle zwischen Jan-Hendrik und dem AG-Leiter. Mit tiefschürfender Erkenntnis. Rohre haben Strömungswiderstand. Viel Rohre haben viel Strömungswiderstand. Das ist nicht anders als bei elektrischen Leitern. Was tun, um den Widerstand zu senken und dabei die Tankkapazität zu erhalten? Na klar: Auch wie bei elektrischen Leitern: Parallel schalten.

Irgendwann an einem Nachmittag, man hat ja sonst nichts zu tun, setzt sich also AG-Leiter Dr. Jäkel hin, zählt die Rohre (es sind mittlerweile 90 Stück), teilt den Stapel in zweimal 45 und schneidet ihn durch. Das fühlt sich schmerzhaft an, Durchschneiden hat immer sowas Endgültiges. Aber manchmal hilft es auch, einen Schnitt zu machen. Ein paar Schläuche und ein paar T-Stücke bringen die Halbtanks in eine Parallelschaltung. Und (mangels Geduld, irgendwann möchte man ja auch noch nach Hause) die große Wasserstoffbuddel aus der Chemiesammlung. Anschließen, Tanks und Brennstoffzellen durchspülen (wenn man durch ist, hört man's am Ton; Wasserstoff hat eine andere Schallgeschwindigkeit als Luft). Lampe dran. Sie leuchtet. Schon mal die ganzen Geräte wegräumen. Sie leuchtet. Tasche packen. Sie leuchtet. Schaltafel aus, Jacke anziehen. Sie leuchtet. Der AG-Leiter nimmt seine Sachen und geht. Von draußen sieht man durchs Fenster die Lampe. Sie leuchtet immer noch. Wie lange, ist nicht überliefert. Vielleicht waren es 40 Stunden, wie bei Edison.

Fortsetzung folgt...