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).

 

 

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ß Wanderwoche

 

Oktober 2011

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ß Bewerbungsschluss!!!

 

November 2011

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Dezember 2011

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Januar 2012

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Neuer Stundenplan. Evtl. Neue Termine.

 

Februar 2012

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März 2012

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April 2012

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Mai 2012

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Juni 2012

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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)

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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

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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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).

 

 

Fortsetzung folgt...