Savonius-rotorwing aircraft

[eric_laermans]

In dit topic een uiterst kort bouwverslagje van een hoofdzakelijk uit Depron bestaande Savonius-rotorwing vliegtuig. Om te beginnen houd ik het licht... zodat bij de onvermijdelijke crashes de schade te overzien is.

Sigurd Savonius, een Fin, heeft in 1922 een verticale rotor bedacht die wind omzet in een roterende kracht. Voor zover ik weet nooit met de intentie dit principe, in horizontale vorm, toe te passen in de luchtvaart. Er is in de modelbouw wel wat mee geëxperimenteerd, met wisselend succes. Veelal kiezen modelbouwers voor te weinig hang-angle, iets wat ik ga proberen te vermijden.

Het idee erachter in de luchtvaart is, voor zover ik weet, dat een achterwaarts roterend rond object een klein beetje lift genereert. Denk aan de tennisbal die backspin meekrijgt en daardoor blijft 'floaten'.

Zelf heb ik gekozen voor een rotor full-Depron met 1mm balsa verstevigingsstrips (2x). Daarnaast heb ik gekozen voor kogellagers aan de einden.

En hier het voorlopige resultaat. Voorzien van 15gr buitenlopertje en 3s 300mAh LiPo en nog een flinke plak lood aan de voorzijde komt het totaalgewicht op 165gr. Iets meer dan ik gehoopt had, maar ik kies voor een flinke hang-angle.

De rotor heb ik zo goed en kwaad als het ging nog een tikkie uitgebalanceerd met wat kleine zelftappende schroefjes.

 

[eric_laermans]

Nog even een preview geschoten... nog voor verbetering vatbaar

 

[Rick NL]

Wat een mooi toestel en het vliegt ook nog redelijk!

De Savonius rotor levert lift door de wervel analoog aan het golfballetje zoals je al stelt. Een vleugel doet dit ook, denk maar aan de tipwervel, daar waar de 'gebonden' wervel aan de vleugel ophoud.
Het liftprincipe is dus eigenlijk gelijk aan dat van een vleugel.
Eén verschil is dat er geen moment om de dwarsas ontstaat en je daarmee geen invalshoek kan sturen, met als consequentie dat je vooral door variatie van de snelheid meer of minder lift moet genereren.
Een andere consequentie is dat je niet het pitchmoment van je vleugel hoeft te stabiliseren, wat blijkt uit het feit dat je met een staartlengte kan vliegen die véél korter is dan bij een gewone vleugel wenselijk zou zijn.
Je richtingsstabiliteit die je normaal verkrijgt met een kielvlak en V-stelling is hier mogelijk niet optimaal. Door de hoge plaatsing van de rotor is een soort pendulum stabiliteit aanwezig, maar de 'weerhaan' stabiliteit door je kielvlak maal de afstand van dat kielvlak tot je zwaartepunt lijkt erg weinig.
Ik zou eens proberen het kielvlak (en eventueel het stabilo) verder naar achteren te plaatsen.

 

[brutus]

Ik krijg uit het beperkte beeld wat je van het toestelletje te zien krijgt, sterk de indruk dat de "vleugel" hoofdzakelijk weerstand opwekt, en het grootste deel van de lift opgewekt word door de hang-angle van de romp (de prop die schuin omhoog wijst)....

Het sturen heb ik me even de kop over gebroken heb hoe het ding rolt als je richtingsroer geeft, maar het is simpelweg de gyroscopische precessie van de rotor, die in een rol beweging resulteert als je een roeruitslag geeft.

 

[eric_laermans]

Bedankt voor jullie reacties. Bovenstaand filmpje is nog met een LiPo en blok lood onderaan de romp.... niet echt aerodynamisch. Inmiddels heb ik lood en LiPo beter weggewerkt, rotor verder geoptimaliseerd (uitsteeksel lamellen verwijderd) en romp glad geschuurd. Helaas is CG iets verschoven naar achter... Tijdens lunch nog even een filmpje kunnen schieten. Hopelijk lijkt het nu meer op vliegen ...

Weliswaar ietwat hinder ondervonden van windvlagen...

 

[eric_laermans]

En... inmiddels de rotor verbeterd, de kogellagers gesmeerd, en een sterkere motor ingebouwd. Ook wat grammetjes lood in de neus en niet te vergeten motordomping. Mijn verwachtingen waren niet zo hoog. Vanmiddag toch nog even een filmpje kunnen schieten, tijdens en na de bbq.

 

[Peter Den]

Mijn complimenten!
In tegenstelling tot @brutus naar het schijnt ben ik zeker overtuigd.
Je kunt dit soort modellen natuurlijk niet qua prestatie en gedrag naar de normen van een standaard model beoordelen.
Voor wat ik van dit soort experimenten gezien heb vliegt dit heel behoorlijk.

Ik moest er van de week nog eens aan denken:
Op 100mtr kwam de vleugel van mijn 2mtr zwever los los van de romp.
Romp de grond in totall loss, maar de vleugel ging stabiel in autorotatie aan de haal.
Was nog een heel eind achteraan lopen maar na een minuut of 3 zonder schade geland!

Een collega uit het verleden 1964:

Bron: Zaic year book 1964/1965

 

[eric_laermans]

Bedankt Peter voor je antwoord en mooie tekening uit de oude doos. Ben op basis daarvan verder gaan zoeken. Wat blijkt: er is uitvoerig onderzoek gedaan door de US Army Aviation Materiel Laboratories naar zogenaamde Horizontal-Axis Rotating-Wing Aeronautical Systems (HARWAS). Dit onderzoek mondde uit in een leuk boekje van 431 pagina's inclusief bronvermelding. Ik ben verder gegaan met mijn eigen praktijk-onderzoekje en heb de rotor verder getuned, wat meer stroomlijn aangebracht hier en daar en de hang-angle iets vergroot (zonder extra gewicht). Hopelijk zijn de verbeteringen enigszins zichtbaar in het volgende filmpje :

 

[toostbeek]

Ziet er goed uit Eric!

 

[ISOLA2]

Altijd wat nieuw testen, geweldig

 

[Midas]

In dit topic een uiterst kort bouwverslagje van een hoofdzakelijk uit Depron bestaande Savonius-rotorwing vliegtuig. Om te beginnen houd ik het licht... zodat bij de onvermijdelijke crashes de schade te overzien is.

Sigurd Savonius, een Fin, heeft in 1922 een verticale rotor bedacht die wind omzet in een roterende kracht. Voor zover ik weet nooit met de intentie dit principe, in horizontale vorm, toe te passen in de luchtvaart. Er is in de modelbouw wel wat mee geëxperimenteerd, met wisselend succes. Veelal kiezen modelbouwers voor te weinig hang-angle, iets wat ik ga proberen te vermijden.

Het idee erachter in de luchtvaart is, voor zover ik weet, dat een achterwaarts roterend rond object een klein beetje lift genereert. Denk aan de tennisbal die backspin meekrijgt en daardoor blijft 'floaten'.

Zelf heb ik gekozen voor een rotor full-Depron met 1mm balsa verstevigingsstrips (2x). Daarnaast heb ik gekozen voor kogellagers aan de einden.

En hier het voorlopige resultaat. Voorzien van 15gr buitenlopertje en 3s 300mAh LiPo en nog een flinke plak lood aan de voorzijde komt het totaalgewicht op 165gr. Iets meer dan ik gehoopt had, maar ik kies voor een flinke hang-angle.

De rotor heb ik zo goed en kwaad als het ging nog een tikkie uitgebalanceerd met wat kleine zelftappende schroefjes.

Doet me denken aan de roterende strandvliegertjes van vroeger, Hetzelfde principe, lijkt me.

 

[Rhelie]

Vroeger had ik ook zo`n ding, was van piepschuim en vliegerde aan een lijn. De vleugels hadden een S vorm met wielen aan de uiteinden/

 

[eric_laermans]

Idd, vrij simpel principe eigenlijk. Toen ik nog wel 's een potje tennis speelde, sloeg ik wel 'ns een bal met backspin. Veelal belandde zo'n bal achter de achterlijn, maar m'n interesse was gewekt.

 

[eric_laermans]

...
Ik zou eens proberen het kielvlak (en eventueel het stabilo) verder naar achteren te plaatsen.

Bedankt voor het advies. Dat laatste heb ik gedaan en meteen het Depron vervangen door balsa. Al met al zo´n 40 gram lichter uitgekomen en dat is mooi meegenomen. Zwaarder maken kan altijd nog... Hier alvast een foto-impressie:

 

[eric_laermans]

En inmiddels een korte impressie met aardige efficiency-winst. Het langere staartstuk lijkt te werken evenals voordelen behaald met Balsa i.p.v. het dikkere Depron.