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Segel Technik Technikfragen speziell für Segelboote.

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  #41  
Alt 31.03.2020, 10:45
Pöggsken Pöggsken ist offline
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Hallo Hein,
als Ingenieur und Werkzeugmacher bin ich mir der Funktion und der Vielfalt von Kugellagern und Zahnrädern schon bewusst. Ich überlege nur ob es etwas Besseres gibt, das mit weniger Verschleiß und Wartung auskommt. Super Interessant wären z.B. Filmscharniere, die sind wartungs- und reibungsfrei, nur das Vertrauen ist schwer zu vermitteln.
Für die Windfahne wäre das ein coole Geschichte, denn dann hätte man dort keine Sorgen mehr. Aus GFK würde das auch ewig halten.
Viele Grüße
Philipp
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  #42  
Alt 31.03.2020, 17:44
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Standard Filmscharniere

Moin
Dein Ernst?Wenn der erste Airbus mit Filmscharnieren für Landeklappen und Seitenruder unterwegs ist denke ich auch drüber nach,sonst würde es mich freuen wenn die an meiner Frühstücksbrotdose etwas länger halten würden.Bei so viel Zukunftsmusik muss ich als Maschineninstandsetzer(49 Jahre im Beruf morgen)dem Herren Inschinör das Feld überlassen.
gruss hein
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  #43  
Alt 31.03.2020, 21:35
Pöggsken Pöggsken ist offline
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Hallo Hein,
ich habe letztens einen 3d-Drucker gebaut bei dem ich die Linearachsen mit "Rolladen" Statt Faltenbälgen abgedeckt habe. Die rolladen sind auch einem Aramidwabensandwich gebaut. Einfach ein Sandwich und von einer Seite bis auf die gegenseitige Deckschicht aufgesägt. Somit ist es eine Rolllade mit Filmscharnieren. Ich habe dann einen Dauertest gemacht, 10 Millionen Lastzyklen waren kein Problem. Auch der Dauereinsatz in der Maschine war ist in den Letzten 4 Jahren sehr erfolgreich.
Das Problem ist eher das wenn es einen Schaden am Filmscharnier gibt kann man es nicht reparieren und das ist auf See ein größeres Problem.
Na ja solche Ideen sind schon spaßig zum drüber nachdenken. Sie umzusetzen erfordert aber auch etwas Mut zum Risiko.
Viele Grüße
Philipp
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  #44  
Alt 01.04.2020, 22:40
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Hallo Leute,
ich bin heute etwas weiter gekommen. Jetzt habe ich die Lagerung des Hilfsruders soweiet konstruiert, dass ich erst mal zufrieden bin.
Ich habe jedoch eine neue Frage oder Anregung.
Ich habe auf der Boot einen Aussteller gesehen der eine Kombination aus Servoruder (Windsteuerung) und Elekronischen Autopilot gezeigt hat. Der Elektromotor stellt alo nur noch den Anstellwinkel des Hilfsruders, und verbraucht so nur ein Zehntel der normalen Energie.
Ich glaube wenn man auf der Ostsee unterwegs ist, könnte das eine sehr sinnvolle Sache sein, wenn der Autopilot sich nicht nur am Wind sondern auch am Kompass orientiert.
Viele Grüße
Philipp
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  #45  
Alt 02.04.2020, 07:29
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Moin Philipp
Das ist sozusagen ein alter Hut.Man nimmt die Windfahne ab und lässt statt dessen einen Pinnenpiloten,meistens über den Kontergewichthebel,das Servoruder ansteuern.Der braucht dann wirklich erheblich weniger Leistung aus den immer knappen Stromvorräten(auf Segelbooten)entnehmen um einen bestimmten Kompasskurs zu steuern als wenn er direkt mit der Pinne verbunden wäre.Bei schwachen Winden und unter Motor,aber da hat man ja genug Strom,eine Möglichkeit den Pinnenpiloten auch mechanisch nbicht so hoch zu beanspruchen.
Na ja für eine total vernetzte fast schon computergesteuerte hochmoderne Segelyacht natürlich eine Lachnummer,da gibt es meistens eine Radsteuerung mit zuverlässigerem Autopiloten den man so wohl nach Wind und Segelstellung oder nach rechtweisenden GPS-Kurs steuern lassen kann.Der Unterschied ist wohl,dass ich z.B.mir für den Preis des ganzen Tüdelüts+vlt.einer schmutzigen Kohlefasergenua das Material für den Bau meines ganzen Bootes kaufen konnte.
gruss hein
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  #46  
Alt 02.04.2020, 18:40
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Hallo Hein,
ich habe dein Fazit nicht so ganz verstanden. Wenn es eine sinnvolle Ergänzung für die Windfahne ist, kann man das doch leicht berücksichtigen. Das es ein alter Hut ist, spielt doch keine Rolle. Ein Pinnenpilot kostet neu etwa 400€, da wird das mit der Kohlegenua schwierig.
Mein Pinnenpilot ist recht alt und hat bereits eine Windfahne so dass er sowohl nach Windrichtung als auch nach Kompass steuern kann. Wenn man will kann man den bestimmt auch mit dem GPS vernetzen. Evtl. baut man einfach eine neue Microcontrollersteuerung, das ist ja nicht so schwierig, das GPS hat ja genügend Ausgänge, die man nur auswerten muss. Aber ehrlich der Spaß den man mit einer mechanischen Regelung hat ist doch um ein Vielfaches höher als so ein Elektronik digital Gedöns.

Viele Grüße
Philipp
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  #47  
Alt 03.04.2020, 15:02
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Hallo Leute,
ich habe jetzt etas weiter gemacht. Ich habe nun das Servoruder realistisch gezeichent. Auch habe ich mal die Steuerung über den schrägen Pin statt des Kegelradgetriebes entworfen. Das Servoruder kann um 180° nach oben geschwenkt werden. Des weiteren wird die Schwenkbewegung kompensiert, so dass auch bei einer Servoruder Auslenkung der Anstellwinkel erhalten bleibt.

Die Lagerung soll über Kunststoffgleitlager geschehen.

Ich habe mich für ein elliptisches Ruderblatt entschieden weil es wenig Wirbelschleppen produzieren soll.
Das Profil des Servoruderblattes ist an ein NACA 0012 angelegt, jedoch muss ich da noch prüfen ob es bessere Profile gibt.

Getriebe und Ruderlager bestehen aus einem Wellenstück welches einseitig abgefräst ist, so dass sie mit dem Knotenblech verschraubt werden können.

Den Grundkörper habe ich noch nicht endgültig fertig, ich habe noch keine Idee aus welchen Werkstoff und wie ich den bauen will. So könnte es Holz oder Aluminium sein.

Viele Grüße
Philipp
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  #48  
Alt 04.04.2020, 13:35
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Hallo Leute,
ich habe hier zwei Bilder die das Hochklappen des Servoruders zeigen.
Ich bin recht unzufrieden mit dieser Funktion, denn man muss die Steuerleinen für diese Aktion vom Hebelarm lösen, weil sie sich sonst im Ruder verheddern.
Hat jemand eine Idee wie das besser geht?
Viele Grüße
Philipp
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  #49  
Alt 04.04.2020, 15:37
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Hallo Leute,
ich hbae jetzt eine Lösung wie ich das Problem löse.
Ich habe einfach eine art Riemenscheibe eingefügt, um die ich die Steuerleine wickele. An der "unteren" Seite befinde sich zwei Löcher, durch die die seilenden gesteckt werden und dann verknotet werden. Am oberen Rahmen sind zwei Umlenkrollen montiert, die das Seil in die Riemenscheibennut führen. Jetzt kann man das Steuerseil quasi endlos gestalten. Löst man es an der Pinne oder Steuerrad, kann man mit dem Steuerseil das Hilfsruder nach oben schwenken.
Fixiert man das Steuerseil in der Stellung wo das Servoruder nach unten zeigt, kann man das Servoruder als Notruder benutzen.
Die Dicke Riemenscheibe sieht auf den ersten Blick etwas vulominös aus, ich glaube jedoch dass es eine sehr einfache lösung ist die man leicht reparieren kann.
Viele Grüße
Philipp
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  #50  
Alt 07.04.2020, 10:56
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Hallo Freunde der Windsteuerung,
ich habe noch eine Idee, in der Konstruktion oben habe ich den schrägen Pin mit einem Durchmesser von 8mm der in einem Langloch läuft und so das Drehmoment zum Einstellen des Anstellwinkels auf das Hilfsruder überträgt. An den Kanten des Langlochs und am Bolzen entstehen so recht hohe Herzsch'e Pressungen. Diese könnte man Abmildern in dem man noch eine Scheibe mit einer radialen Bohung auf den Bolzen schiebt, so arbeitet der Bolzen in einer Passborung, und die Scheibe liegt flächig am Langloch an.
Wie sind eure Erfahrungen, ist das sinnvoll?
Viele Grüße
Philipp
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  #51  
Alt 07.04.2020, 11:57
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Und hier ein Bildchen davon. Im Bild ist die braune Scheibe gemeint, die das Drehmoment überträgt.
Als Bolzen habe ich hier mal eine Passschraube vorgesehen, die in die Nabe mit Schaubensicherung eingeklebt wird.
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  #52  
Alt 07.04.2020, 18:11
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Moin Herr inschinör
Die Mechanik funktioniert weder für ein Servoruder noch für ein Hilfsruder.
Der Ruderschaft muss gedreht werden wie bei einem normalem Ruder,das Auswandern aus der Senkrechten geschieht durch die Kraft der Anströmung also der Seitenkraft die das Ruder aufbringt und generiert aus dieser Bewegung die Kraft und den Weg für die Steuerleinen.
Bei deiner Mimik muss die Kraft der Windfahne das Ruder an einem ungünstig kurzem Hebel aus der Senkrechten drehen,ok wenn die Windfahne groß genug ist dann schaft sie das,das Servoruder müsste dann auch sehr leicht sein.
Was glaubst du warum fast alle Selbssteuerungshersteller selbst die kleinen Servoruder mit etwas Vorbalancierung konstruieren?Einfach um das erforderliche Drehmoment zum DREHEN des Ruderschaftes gering halten zu können.
Mit Mechanikergrüßen hein

Geändert von hein mk (07.04.2020 um 22:32 Uhr)
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  #53  
Alt 08.04.2020, 12:50
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Hallo Hein,
da scheinen meine Bilder nicht ausreichend aussagekräftig zu sein.
Natürlich ist die Achse des Hilfsruders drehbar und natürlich habe ich das Hilfsruder vorbalanciert.
Der Hebelarm der Schubstange mag vielleicht etwas klein erscheinen, ich habe jedoch ein Übersetzungsverhältnis von 1/1 im Gestänge.
Was aktuell noch nicht gemacht wurde sind die Ausgleichsmassen für das Servoruder und die Windfahne. Das sind aber auch Dinge die man erst angehen kann wenn der Rest der Mechanik steht.
Also das Servoruder wird in seiner senkrechten Achse von der Windfahne gedreht (Anstellwinkel). Dadurch erzeugt die Strömung an dem Servoruder eine Auftriebskraft, senkrecht zur Ruderachse. Die se Kraft erzeugt ein Drehmoment um das Horizontallager. Dieses Drehmoment wird über die Riemenscheibe in den Steuerseilen zu einer Kraft gewandelt die wiederum genutzt wird um das Hauptruder zu verstellen.

Bis dahin sagt die Simulation des CAD-Modell alle Achsen bewegen sich und die Lager funktionierten.

Wenn jetzt das Servoruder auslenkt und um die Horrizontale Achse rotiert, verändert sich der Winkel zwischen der Steuerwelle zur Servoruderachse, so das durch diese Schwenkbewegung der Anstellwinkel am Servoruder verkleinert wird. Verschiebt man nun die Horizontalachse einwenig zu seite, so dass die Schwenkachse des Servoruders nicht mehr mit der Drehachse der Steuerstang übereinstimmt, erfährt die Steeurstange eine Hubbewegung beim Ausschwenken des Servoruders. Diese Hubbewegung führt bei konstanter Windfahnenstellung zu einer Erhöhung des Anstellwinkels am Servoruder. So kann der Verlust des Anstellwinkels durch das Ausschwenken des Servoruders kompensiert werden. Das bedeutet das Servoruder hat auch bei Vollausschlag noch einen Anstellwinkel und erzeugt eine Kraft. (Verschiebt man die Achse in die falsche Richtung erreicht man den gegenteiligen Effekt.)
Erkauft wurde dieser Vorteil durch eine leicht unsymetiscche Gewichtsverteilung, weshalb auch die Servoruderachse einen Masseausgleich benötigt.

Ich vermute, es sit nicht so leicht zu erkennen, dass die "Rimenscheine" nur am dem Träder des Servoruders befestigt ist und sich so mit der Schwekbewegung des Servoruders dreht.
Vielleicht ist auch nicht zu erkennen dass sich die Steuerwelle in dem horrizontalen Schwenklager frei drehen kann. Ich versuche das in den nächsten Bildern etwas zu verdeutlichen.Natürlich ist noch nicht alles auskonstruiert, das bitte ich zu entschuldigen. Sicher wirst Du mein Kugelgelenk kritisieren, das ist selbstverständlich auch im Hebel drehbar gelagert, so dass es die +-45° der Windfahne auch unbeschadet übertragen kann. Die Gleitlager der Schwenkachse sind noch nicht endgültig, meine erste Idee war das Cyan gefärbte Teil aus Kunststoff zu bauen und so auch als Lagerschale zu benutzen, doch das werde ich zu Gunsten separater Lagerschalen verwerfen, ist für die Wartung preiswerter.

Viele Grüße
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  #54  
Alt 08.04.2020, 18:38
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Moin
Ach sooo,so langsam dämmert es bei mir,aus den letzten beiden Darstellungen geht hervor,dass dere Pinn einerseiots exentrisch und andererseits mit erinem Winkel zur Planfläche angebracht werden soll im Zusammenhang mit dem Kulissenstein ergiebt sich dann theoretisch tatsächlich eine Drehbewegung für den Servoruderschaft.Aber wie du selbst schon festgestellt hast ist das jeweils mit viel Flächenpressung und auch Reibung verbunden,da wäre die Kegelradlösung m.E.einfacher zu beherschen.
Die 3D-Darstellungen sdind oft nicht geeignet solche Details klar darzustellen.
gruss hein
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  #55  
Alt 09.04.2020, 14:00
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Hallo Leute,
jetzt ist mir Klar wo das Problem lag. Ich hatte zunächt eine Winkel von 45° entworfen, um dann festzustellen, dass die Übersetzung viel zu groß war, so musste ich den Winkel auf ca. 20° reduzieren. dann wird die Schrägstellung der Bolzenachse natürlich undeutlich.

Kraftübertragung ist so eine Sache, ich glaube wir laufen hier wieder in ein Missverständnis. Die Flächenpressung berechnet sich aus einer Kraft die auf eine Fläche wirkt, ähnlich dem Druck. Bei gewölbten Flächen wird die Flächenpressung an Hand der herzschen Modelle erhöht. Das bedeutet solange ich Fläche gegen Fläche drücke, wird die Belastung der Fläche kleiner wenn die Fläche größer wird. Bei Zahnrädern habe ich eine Lienienberührung die in die Herzschepressung mündet.
Wenn man einen Bolzen in einer Bohrung betrachtet, spricht man von der sog. Lochleibung, dieses Berechnungsmodell ist eine Sonderform die nur auf einer theoretischen Fläche beruht. Bei der Lochleibung wir die projezierte Fläche als Bezugsröße benutzt. Also Durchmesser multipliziert mit der Bolzen Länge. Auch in diesem Modell ist die Flächenlast immer geringer als bei der Herzschenpressung am Zahnrad.
Aus diesen Gründen habe ich mal diese Variante entworfen, die Kegelradlösung funktioniert aber auch und passt in den gleichen Bauraum.
Bleibt noch das Problem der Reibung. Oft wird eine große Fläche mit großer Reibung assoziiert, das ist natürlich nicht richtig, denn die Reibung ist nur von der Normalkraft und dem Reibbeiwert abhängig, also vollkommen Flächen unabhängig.

Warum kann das Kegelradgetriebe dennoch die bessere Wahl sein? Man bekommt Kegelräder als Normteil für überschaubare Kosten und muss nur für die Einhaltung der korrekten Achsenlage sorgen, das spart natürlich Fertigungsaufwand.

Ich hoffe ihr könnt nachvollziehen warum ich mich für diesen Ansatz entschieden habe.

Ich freue mich auf weitere interessante Diskussionen und Anregungen.
Als nächstes steht die Anbindung zum Boot an. Meine Hurley hat ja eine geneigten Heckspiegel mit angehängtem Ruder, da stört keine Badeleiter, ich glaube ich schraube das Teil einfach auf das Deck.

Gruß
Philipp
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  #56  
Alt 09.04.2020, 14:02
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Hallo Leute,
jetzt ist mir Klar wo das Problem lag. Ich hatte zunächt eine Winkel von 45° entworfen, um dann festzustellen, dass die Übersetzung viel zu groß war, so musste ich den Winkel auf ca. 20° reduzieren. dann wird die Schrägstellung der Bolzenachse natürlich undeutlich.

Kraftübertragung ist so eine Sache, ich glaube wir laufen hier wieder in ein Missverständnis. Die Flächenpressung berechnet sich aus einer Kraft die auf eine Fläche wirkt, ähnlich dem Druck. Bei gewölbten Flächen wird die Flächenpressung an Hand der herzschen Modelle erhöht. Das bedeutet solange ich Fläche gegen Fläche drücke, wird die Belastung der Fläche kleiner wenn die Fläche größer wird. Bei Zahnrädern habe ich eine Lienienberührung die in die Herzschepressung mündet.
Wenn man einen Bolzen in einer Bohrung betrachtet, spricht man von der sog. Lochleibung, dieses Berechnungsmodell ist eine Sonderform die nur auf einer theoretischen Fläche beruht. Bei der Lochleibung wir die projezierte Fläche als Bezugsröße benutzt. Also Durchmesser multipliziert mit der Bolzen Länge. Auch in diesem Modell ist die Flächenlast immer geringer als bei der Herzschenpressung am Zahnrad.
Aus diesen Gründen habe ich mal diese Variante entworfen, die Kegelradlösung funktioniert aber auch und passt in den gleichen Bauraum.
Bleibt noch das Problem der Reibung. Oft wird eine große Fläche mit großer Reibung assoziiert, das ist natürlich nicht richtig, denn die Reibung ist nur von der Normalkraft und dem Reibbeiwert abhängig, also vollkommen Flächen unabhängig.

Warum kann das Kegelradgetriebe dennoch die bessere Wahl sein? Man bekommt Kegelräder als Normteil für überschaubare Kosten und muss nur für die Einhaltung der korrekten Achsenlage sorgen, das spart natürlich Fertigungsaufwand.

Ich hoffe ihr könnt nachvollziehen warum ich mich für diesen Ansatz entschieden habe.

Ich freue mich auf weitere interessante Diskussionen und Anregungen.
Als nächstes steht die Anbindung zum Boot an. Meine Hurley hat ja eine geneigten Heckspiegel mit angehängtem Ruder, da stört keine Badeleiter, ich glaube ich schraube das Teil einfach auf das Deck.

Gruß
Philipp
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  #57  
Alt 11.04.2020, 17:13
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Hallo Leute,
heute habe ich mir die Leinenführung genauer angesehen. Dabei habe ich noch einen Fehler mit meiner Seilscheibe gefunden - Die Nut war zu schmal.
Dann habe ich mir noch die Notruderfunktion überlegt.
Bitte Stört euch nicht daran, dass die Leinen nur provisorisch dargestellt sind. Es ist sehr aufwändig Seile zu modellieren.
Ob man die Notruderfunktion je benötigt, muss man sich überlegen, prinzipiell würde es aber gehen.
Viele Grüße
Philipp
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  #58  
Alt 13.04.2020, 14:33
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Hallo Leute,
ich habe gestern den ganzen Tag versucht einen Bootsrumpf im CAD zu modellieren, leider mit nur mäßigem Erfolg, mir fehlen leider Daten des Linienrisses.
Da ich leider auch keine Maße meiner Hurley 27 habe, ist es eh müßig.
Heute habe ich mal einen Dummy des Heckspiegels gezeichnet.
Die Maße des Heckspiegels, sind leider nur geschätzt, weshalb es sich auch nicht lohnt die Maße der Windfahen anzupassen. Für das Anpassen habe ich zwei Stellgrößen, zum einen kann ich die Länge des Mastes nach oben anpassen, zum anderen kann ich die Länge des Servoruderschaftes nach unten anpassen.
Aktuell möchte ich mich auf die Konstruktion der Anbindung zm Heck konzentrieren. Wenn jemand eine gute Idee hat würde mich das sehr interessieren. Ich hbae das Programm von Rose&Krieger oder von ITEM im Hinterkopf, doch ob das der Hit ist weiß ich noch nicht.
Viele Grüße
Philipp
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  #59  
Alt 14.04.2020, 00:29
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Hallo Leute,
wir hatten vor einiger Zeit über eine elastische Lagerung diskutiert, jetzt habe ich vielleicht eine Lösung, wie man das hin bekommen kann.
Ich habe bei meinen Surfbrettern seit vielen Jahren ausschließlich elastische Lager im Mastfuß. Noch nie gab es Probleme damit, und beim Windsurfen hängt mein Leben daran. Beim PKW werden alle Achsgelenke heute elastisch ausgeführt. Es ist also nicht so abwegig, darüber nach zu denken.
Ich habe mir heute eine Lösung einfallen lassen wie man das auch fpr die Windsteueranlage machen könnte. Allerdings haben diese elastischen Lager das Problem exakte Drehpunkte zu definieren. Aus diesem Grund kann ich leider noch keine Konstruktionszeichnungen zeigen.
Ich denke aktuell über ein Gurtband aus kevlaverstärktem PU nach. Zur Zeit sieht es so aus als ob es nicht mit einem Kegelradgetriebe funktionieren kann.
Ich werde das hoffentlich bald zeigen können.
Viele Grüße
Philipp
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  #60  
Alt 15.04.2020, 09:50
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Hallo Leute,

es ist gut wenn man sich seine Konstruktion mit etwas Abstand noch mal ansieht. Mir ist aufgefallen, dass die Konstruktion noch etwas kompakter und ergonomischer werden könnte.
Ich finde, dass die Seilzüge von der Plicht besser erreichbar sein sollten.
In der aktuellen Konstruktion funktioniert das nachobenschwenken des Hilfsruders sehr gut, doch wenn das hilfsruder weiter Forne sitzen würde, käme man besser an die Seilzüge. Was auf See ein großer Vorteil sein dürfte.
Ich werde also noch mal alles überarbeiten und mal schauen was man da noch so heraus holen kann.
Was haltet Ihr davon wenn man die Übersetzung zwischen Windfahne und Servoruder wie beim Windvane-System variieren kann?

Viele Grüße
Philipp
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