Aufbaugrundlagen

 

Inhalt 2

1 Einleitung. 3

2 Rennklassen und Rumpftypen. 4

3 Rumpfmaterialien und Klebstoffe. 5

4 Grundsätzliches. 7

5 Wellenanlage. 8

6 Ruderanlage. 9

7 Turnfin. 9

8 Wasserkühlung. 10

9 Mono-Rumpf 12

10 Katamaran. 15

11 Hydroplane. 17

12 Motor und Propellerwahl 19

14 Fernsteuersystem.. 22

 

 

1 Einleitung

 

Mit dieser kleinen Übersicht möchte ich allen Anfängern und Quereinsteigern aus anderen Modellbaugebieten eine erste Hilfestellung geben um ihnen den Einstieg in den ferngesteuerten Rennbootmodellsport zu erleichtern.

 

Bitte beachten Sie im Text folgende Seiten- und Ansichtsbezeichnungen:

-          Links bzw. rechts ist immer in Fahrtrichtung des Rumpfes gemeint,

-          Bug ist vorne, Heck ist hinten (in Fahrtrichtung),

-          Motordrehrichtung ist für gewöhnlich rechts, in Blickrichtung auf die Kraft-

   abgebende Seite.

 

 

2 Rennklassen und Rumpftypen

 

Die nationalen Elektrorennklassen sind recht breit gefächert. Von besonderer Bedeutung für die Powerboat- Sparte sind die Mono 1-3 und Hydro 1-3 Rennklassen. Diese kennzeichnen sich grundlegend durch die Verwendung des halbtauchenden „Hydro“  Antriebes. In den Mono Rennklassen beträgt die Renndauer 6 Minuten, in den Hydro Rennklassen 5 Minuten. Die Ziffer kennzeichnet jeweils die maximale Anzahl der Akkuzellen der Größe SubC. Die 1 steht für max. 7 Zellen, die 2 für max. 12 Zellen und die 3 für max. 20 Zellen.

Der Wettbewerbskurs (Ovalkurs) wird rechtsherum gefahren. Daher sind die meisten Boote für Rechtskurven optimiert (siehe Ruderposition, Turnfin).

Zu den Mono-Booten zählen alle Einrumpfboote, zu den Hydros alle Mehrrumpfboote wie Zweirumpfboote (Katamarane), Dreirumpfboote (Trimarane), Hydroplanes und Auslegerboote (Outrigger).

Die sogenannten Powerboats stellen eine nicht genormte offene Klasse dar. Ein Powerboat zu definieren ist nicht einfach und oftmals auch recht subjektiv. Entwickelt hat sich die Klasse aus sehr großen Modellbooten, die zumeist mit hubraumstarken Glühzünder oder Benzinmotoren angetrieben werden. Für viele definiert sich ein Powerboat aus seiner Größe von deutlich mehr als 1m Rumpflänge. Ebenso charakteristisch ist die Originalähnlichkeit der Rümpfe (Scale oder Semi-Scale) im Zusammenhang mit sehr schmucken Lackierungen und hochglanzpolierten Antriebs- und Steuereinheiten. Da die Powerboats sozusagen eine „offene Klasse“ sowohl bei den Verbrennern als auch bei den Elektros darstellen, gibt es auch keine Hubraum- oder Zellenbeschränkung – eingebaut wird was gefällt!

Typische Rumpfformen für ein Powerboat sind Monos (Deep-Vee mit oder ohne Stufen), Inshore- Katamarane der F1-Klasse, Offshore- Katamarane der Class-1 bzw. der amerikanischen Superboat-Class und Unlimited Hydroplanes.

 

 

3 Rumpfmaterialien und Klebstoffe

 

Rennboote und Powerboats müssen in ihrem Gesamtaufbau immer mit zwei konkurrierenden Eigenschaften entwickelt werden: Leicht und Stabil.

Durch moderne Werkstoffe ist dies aber zumeist kein Problem. Ein kurzer Überblick über die von den Herstellern verwendeten Materialien und sich in der Praxis bewährte Klebstoffe für diese Materialien.

 

ABS / Polystyrol: Diese thermoplastischen Kunststoffe werden für Großserien der großen Modellbauhersteller (Graupner, Robbe, DPI) benutzt und sind recht preisgünstig. Nachteilig sind ihre mangelhafte Festigkeit (bei tolerierbarem Gewicht), durch das Tiefziehverfahren nur mangelhaft nachbildbare Kanten und Stufen und sie sind nicht Lösemittelbeständig.

Als geeigneter Klebstoff hat sich hochwertiger Sekundenkleber (evtl. mit Füllpulver) und Acrylharzkleber wie Pattex „Stabilit Express“ oder  UHU „Acrylit“ bewährt.

Für Spachtelarbeiten eignen sich spezielle Kunststoffspachtel oder die genannten Klebstoffe.

 

Polyesterharz: Hierbei handelt es sich schon um Rümpfe aus GfK bzw. CfK. Polyesterharz hat allerdings gegenüber dem hochwertigeren Epoxydharz den Nachteil eines stärkeren Alterns und Schrumpfen und es ist spröder. Als Klebstoff eignet sich Polyesterharz mit Glas- bzw. Kohlefasergewebe (mit den schon genannten Nachteilen) oder Epoxydharz. Zum Fixieren der Einbauten vor dem einlaminieren, eignet sich hervorragend Sekundenkleber.

Für Spachtelarbeiten eignet sich bestens 2-K-Polyesterspachtel (Autozubehör).

 

Epoxydharz: auch kurz Epoxy genannt. Hochwertige Rümpfe bestehen aus GfK bzw. CfK wobei das Gewebe eben mit Epoxydharz laminiert wurde. Epoydharz ist in der Regel durchsichtig. Ist ein Rumpf farbig, ist seine Oberfläche zumeist mit einer Gelcoatschicht behandelt. Dieses Gelcoat ist aber nicht als Lackierung zu verstehen, sondern bildet in der Produktion einen vorrangehenden Arbeitsschritt der den Rumpf höherwertiger macht. Gelcoat ist äußerst witterungs- und lösemittelbeständig und sehr hart. Teilweise sind Rümpfe durchgefärbt. Hierbei wurde dem Gelcoat und dem Laminierharz Farbpulver  zugegeben.

Bei einem sogenannten Sandwich wurde ein Rumpfabschnitt mit Hilfe einer relativ dicken Einlage eines anderen Werkstoffes verstärkt (z.B. Hartschaum, Balsaholz).

GfK oder CfK- laminierte Rümpfe geben die hydrodynamische Gestaltung des Unterwasserschiffes bestmöglich wieder.

Für Klebe und Laminierarbeiten an diesen Rümpfen sollte ausschließlich Epoxy- Laminierharz (24 Std. Durchhärtzeit) zum Einsatz kommen. Ein beliebter Klebstoff ist UHU "Endfest 300". Klebestellen dieses 2-K Epoxidkleber sollten nach Möglichkeit relativ viel Wärme zum Aushärten ausgesetzt werden (tempern). Für vorangehendes Fixieren eignet sich wieder Sekundenkleber. Hochbelastete Stellen und die Halterungen schwerer Komponenten (z.B. Motorträger) müssen mit Gewebeeinlagen verstärkt werden.

Für Spachtelarbeiten empfiehlt sich bestens 2-K-Polyesterspachtel (Kfz-Zubehör).

 

Übliche Gewebe für laminierte Bootsrümpfe sind:

Glasfaser (GfK): in zahllosen Gewebetypen und -stärken erhältlich, sehr gutes Preis-Leistungs-Verhältnis, relativ problemlos zu verarbeiten. Die Standardfaser für alle Anwendungen.

Kohlefaser (CfK): relativ teuer, aufgrund seiner Eigenschaften werden CfK- Bauteile sehr steif, aber u.U. auch spröde bei Schlagbelastung, teilweise schwierig zu verarbeiten.

Aramid / Kevlar (SfK): relativ teures synthetisches Gewebe mit besonders hoher Reißfestigkeit, die Bauteile bleiben aber zumeist relativ weich. Daher wird oft auf Hybridgewebe zurückgegriffen (Mischgewebe aus Kohlefasern und Aramid). Diese Hybridgewebe bilden einen guten Kompromiss aus Steifigkeit und Schlagzähigkeit.

 

Metallverklebungen: Für passgenaue Metallteile wie Buchsen, Hülsen oder Lager eigen sich sehr gut anaerobische Klebstoffe wie Schraubensicherungskleber oder Fügeverbindungen. Hierzu zählen die Loctite- Produkte 270 und 648. Loctite 270 ist die allgemein bekannte hochfeste Schraubensicherung (Grün), Loctite 648 der hochfeste Lager- und Buchsenkleber (ebenfalls Grün). Auch mit Silikon oder Polymerdichtstoffen können Metalle verklebt werden. Für hochfeste Verbindungen gibt es spezielle Metallkleber (aus dem Industriebereich).

 

Klebevorbereitung:

Wie auch auf allen Gebrauchsanleitungen zu lesen ist, sollte die Klebestelle fettfrei, rostfrei, staubfrei sein und leicht angeraut werden.

Zum Anrauen benutzt man im einfachsten Fall grobes (K 80-180) Schleifpapier oder Schleifleinen. Die Klebestelle wird dann mit einem Lösemittelgetränkten Tuch abgewischt. Für ABS-Teile und ähnliche Kunststoffe empfiehlt sich Waschbenzin. Für GfK und Metallteile benutzt man Aceton. Sollte man sich bei der Materialbeschaffenheit eines Stückes nicht sicher sein, empfehle ich nur an einem Probestück Aceton auszuprobieren, da dieses viele Kunststoffe anlöst bzw. auflöst.

 

Alle Zweikomponenten-Klebstoffe und Spachtel (2-K) müssen genau nach Herstellervorschrift angemischt werden. Gerade Epoxydharze reagieren sehr empfindlich auf falsche Mischungsverhältnisse und härten dann unter Umständen überhaupt nicht aus.

 

Auch die Raumtemperatur hat großen Einfluss auf die Verklebung. Typischerweise ist von Raumtemperatur die Rede die zwischen 20-27°C betragen soll. Polyester- und Epoxidharze mögen es gerne etwas wärmer. Mit Tempern meint man eine erhöhte Temperatur von ca. 50°C über eine gewisse Zeit (ca. 3 Std.).

Die angesprochenen anaeroben Klebstoffe für Metalle (Loctite) härten am günstigsten bei kleinen Spaltverbindungen und ca. 40°C aus. Aber hier kann die Verklebezeit dennoch bis zu 3 Std. betragen. Daher besser gut 24 Std. Zeit bis zur ersten Belastung geben.  

 

4 Grundsätzliches

 

Wie schon erwähnt, muss beim Aufbau eines Bootes ein möglichst günstiger Kompromiss zwischen ausreichender Stabilität und Leichtbau angestrebt werden.

Teilweise sind in GfK- Rümpfen Sperrholzverstärkungen einlaminiert oder der Rumpf durch Gewebebänder, Kohlefaser- Kevlar- Einlagen oder Kohlefaserrohre verstärkt.

Eben genannte Materialien eignen sich auch hervorragend dazu, einen anscheinend noch nicht ausreichend steifen Rumpf zu stabilisieren. Für Querspanten und Schotts eignen sich auch gut Sandwichplatten mit einem Aufbau aus "Gewebe-Hartschaum-Gewebe" oder "Gewebe-Balsa-Gewebe" und Wabenmaterial (Nomex-Honeycomb).

Für den Innenausbau des Bootes empfehlen sich GfK- bzw. CfK- Platten und Platten bzw. Profile aus Hartaluminium (meist Dural genannt). Man beachte hierbei das Aluminium und Kohlefaser elektrische Leiter sind. Wasserfest verleimtes Sperrholz ist auch geeignet. Dieses sollte aber nach dem Einkleben zusätzlich Wasserfest versiegelt werden, z.B. mit verdünntem Epoxidharz.

Im Bootsinneren können Schraubverbindungen mit normalen (z.B. verzinkten) Schrauben durchgeführt werden, am Äußeren benutzt man am besten Edelstahlschrauben und Muttern.

An Vibrationsbelasteten Stellen sollten Selbstsichernde Muttern und /oder Schraubensicherungskleber (z.B. Loctite Blau, Nr. 243) benutzt werden.

Schraubverbindungen durch den Bootsrumpf können mit Neutralvernetzenden Silikondichtstoff abgedichtet werden, indem ein wenig Silikon an das Gewinde vor dem Einschrauben getan wird. Dieses verteilt sich dann beim Anziehen in evtl. Hohlräume. Überschüssiges Material wird einfach abgewischt.

 

Besonderem Augenmerk muss dem Einbau des Motors und der Akkubefestigung gegeben werden. Diese zumeist schwersten Komponenten eines Elektrobootes müssen so stabil im Rumpf befestigt werden, dass sie sich selbst bei einem Überschlag nicht lösen können. Ein loser Akku kann durchaus den Rumpf stark beschädigen oder den Deckel abreißen. Nicht selten sinkt dann sogar das Boot. Als Akkubefestigung eignen sich gutes Klettband (nur bei leichten Packs zu empfehlen), wiederlösbare Kabelbinder (erhältlich im Fachhandel) deren Befestigungen aber gut verklebt sein müssen, Klettgurte und Halteplatten die verschraubt oder gesteckt werden. Die Fernsteuerkomponenten (außer Servos) können sehr gut mit Klettband befestigt werden.

Wenn möglich macht man das Boot durch geeignete Auftriebskörper (z.B. Styropor, Luftkissen) oder durch Schotts unsinkbar.

Achtung! Schaumstoffe und auch Bauschaum nehmen oft Wasser auf.

 

Der Empfänger und besonders der Fahrtregler sollten vor Spritzwasser geschützt werden oder wasserdicht eingegossen werden. Hierzu eignen sich Luftballons, Schrumpfschlauch und Neutralvernetzendes Silikon und Kunststoffgehäuse die entweder verschraubt oder vergossen werden.

Die Einbauten im Rumpf werden möglichst tief positioniert (niedriger Schwerpunkt!). Dies gilt vor allem für den Motor und die Akkus. Nach Möglichkeit sollten man die Einbauten nahe der Mittellinie setzen, hierdurch ergibt sich eine Konzentration der Massen für eine geringere Rollneigung  und bei Mono-Booten zumeist auch ein niedrigerer Schwerpunkt.

Alle Abrisskanten des Rumpfes müssen scharfkantig sein, damit der Wasserfilm gut abreißen kann.

 

5 Wellenanlage

 

Man unterscheidet grundsätzlich starre Wellenanlagen und flexible Wellenanlagen.

 

Starre Wellenanlagen bestehen aus dem Kupplungsflansch, dem geraden Stevenrohr mit meist zweifacher (Radial-) Lagerung und der eigentlichen Antriebswelle mit Propellerbefestigung und dem (Axial-) Drucklager. Die Welle aus Edelstahl (teilweise auch Federstahl) hat zumeist 2, 4 oder 5mm Durchmesser. Die Propellerbefestigung hat 2mm, 4mm oder 5mm Gewinde oder einen Dog- Drive (DD) Mitnehmer mit ³/₁₆ Zoll (4.75mm) oder ¼ Zoll  (6.3mm). Ein Rechtslaufender Propeller zieht sich übrigens auf einem Rechtsgewinde während der Fahrt von selbst fest und braucht daher keine Kontermutter. Die Welle muss an der Kupplungsseite leicht abgeflacht werden, damit die Kupplungsschrauben richtigen Halt haben. Die Welle sollte in Axialrichtung etwas Spiel (ca. 0.5mm) haben. So wird sichergestellt dass das Drucklager (meist nur eine dünne Teflon- Scheibe) nur den Propellerschub aufnehmen muss und sich die Wellenanlage nicht verspannt. Die starre Wellenanlage muss in ihrer gesamten Einheit sauber fluchtend aufgebaut sein, sonst gibt es starke Vibrationen und hohen Leistungsverlust durch die erhöhte Reibung in den Lagern.

 

Flexwellenanlagen besitzen als Antriebswelle einen gewickelten Federstahldraht mit 2.2mm (2.5mm), 3.2mm, 4.8mm (5mm) oder 6.35mm Durchmesser. Dieser wird durch einen Teflonschlauch im eigentlichen (gebogenen) Stevenrohr geführt. Ein motorseitiges Lager gibt es nicht, das propellerseitige Lager ist der so genannte Strut. Auf die Flexwelle wird motorseitig die Klemmhülse oder Schiebehülse geklebt, propellerseitig das Wellenendstück mit der Propellerbefestigung. Als Klebstoffe benutzt man Loctite 270 oder 648. Das Ablängen einer Flexwelle funktioniert am besten mit der Trennscheibe einer Mini-Bohr-Schleifmaschine (Proxxon, Dremel). Das Stevenrohr wird in einem leichten Bogen gebogen und dann im Rumpf fixiert. Die Vorteile der Flexwelle sind ihre Unempfindlichkeit gegenüber Fluchtungsfehler und das man den Antriebswinkel besser einstellen kann. Achtung: Flexwellen ziehen sich bei Belastung zusammen, daher ausreichend axiales Spiel am Drucklager vorsehen (je nach Typ 1-3mm) oder aber eine Schiebekupplung benutzen, die einen selbsttätigen Längenausgleich herstellt.

 

Federstahlwellen bilden einen Kompromiss der beiden voran genannten Grundtypen. Ein relativ dünner (typisch 2 mm) Federstahl- oder Titandraht wird hier als Welle benutzt und läuft zum größten Teil seiner Gesamtlänge frei in einem leichten Bogen (Eigengewicht). Die erste Lagerstelle ist das abtriebsseitige Lager des Motors, dann folgt in etwa bei halber Länge des freien Verlaufs ein Stützlager, dass das Aufschwingen der Welle unterbindet. Die eigentlich Wellenlagerung besteht dann Propellerseitig aus zwei Kugellagern. Diese Wellenanlage verlangt nach sehr hoher Fertigungs- und Aufbaupräzision, bietet aber den leichtesten Lauf mit leichter Einstellbarkeit ohne Lastverkürzung.

 

Schmierung: Zur Schmierung sollte dünnflüssiges Korrosionsschützendes Schmieröl benutzt werden. Sehr gut geeignet sind Produkte wie WD40 oder Caramba. Fette oder dickflüssige Schmieröle wie Motorenöl sind eher nicht geeignet. In der Regel reicht das Einölen nach jedem Fahrtag. Besonders Flexwellen brauchen eine sorgfältige Schmierung, da die Federstahldrähte nicht rostbeständig sind und die Welle durch ihre Wicklung dazu neigt, das Öl nach außen zu transportieren.

Lediglich Wälzlager (meistens Kugellager) benötigen eine Fettfüllung zur Schmierung und Dichtung. Hierfür eignet sich dünnviskoses wasserbeständiges Hochdrehzahlfett.

 

Tipp: Gleitlager laufen nicht unbedingt schlechter als Wälzlager (Kugel- oder Nadellager), nur dürfen sie nie trocken laufen. Also außerhalb des Wassers auf ausreichend Öl achten. Während der Fahrt werden sie durch das Wasser geschmiert. Ein leichtes Radialspiel bei Gleitlagern ist normal und nötig für den Schmierfilmaufbau.

 

6 Ruderanlage

 

Bei halbgetauchten Antrieben wird das so genannte Keilruder benutzt. Es wird an einem Ausleger am Heckspiegel des Bootes befestigt. Das Keilruder besitzt ein nahezu rechteckiges Blatt dessen Vorderseite sehr scharf ist. Das Blattprofil ist lang gestreckt dreieckig. Die hinteren Abrisskanten sind ebenfalls sehr scharf. Hierdurch kann das Wasser am Ruderblatt sauber abreißen ohne das es Verwirbelungen gibt. Hat ein Boot einen relativ großen Ruderausschlag und dreht sich bei schneller Kurvenfahrt urplötzlich ein, kann dies ein Anzeichen für eine abgerissene Strömung am Ruderblatt sein (dann den Ruderausschlag verkleinern). Für gewöhnlich taucht das Ruder senkrecht ins Wasser ein. Um Beschädigungen an der Ruderanlage zu vermeiden besitzen die meisten Ruderanlagen einen Abschermechanismus. Bei einem harten Schlag (z.B. durch Holz im Wasser) reißt eine Kunststoffschraube ab und das Ruderblatt schwenkt nach hinten aus.

Als Ruderblattmaterial eignen sich Hartaluminium, Kohlefaser, Glasfaser und Edelstahl.

 

7 Turnfin

 

Auf ihre fahrdynamische Bedeutung wird in den folgenden Kapiteln  näher eingegangen. Ihr Aufbau ähnelt sehr dem Keilruder. Während das Keilruder jedoch ein symmetrisches Blattprofil hat, wird der vordere Anschliff der Turnfin auf die Kurvenaußenseite (bei Rechtskurs also rechts) gesetzt. Ihre Blattform ist sehr unterschiedlich. Am meisten benutzt man die Parallelogrammform oder die Tropfenform. Als Materialien eignen sich dieselben wie beim Ruder. Auch wird eine Befestigungsschraube am Turnfinhalter aus Kunststoff eingesetzt, die dann bei Berührung abreißt.

 

8 Wasserkühlung

 

Die Wasserkühlung ist auch (gerade) bei einem Elektroboot enorm wichtig. Motor und Drehzahlsteller sind höher belastbar und können durch ihre niedrigere Betriebstemperatur mehr Leistung umsetzen. Ein 500W- Motor mit 80% Wirkungsgrad gibt immerhin 100W als Verlustleistung (Wärme!) frei, dies ist nicht zu unterschätzen.

Der Kühleinlass kann entweder mittels Staurohr unter dem Rumpf oder an einer Abrisskante (Schwimmer, Heckspiegel) oder im Wasserschweif hinter dem Propeller angebracht sein.

Für dieses Staurohr nimmt man Alu- oder Messingrohr mit ca. 3mm Innendurchmesser das schräg mit ca. 30° Winkel eingesetzt wird, wodurch der Wasserwiderstand verringert wird. Bei nicht ausreichendem Kühlwasser und großen Booten kann der Innendurchmesser des Kühlsystems auch 4-5mm betragen.

Manche Ruderanlagen haben im Blatt eingelassene Kühlwasserbohrungen.

Die genaue Position eines Staurohrs hinter dem (Oberflächen-) Propeller muss ein wenig ertastet werden. Zu beachten ist hierbei, dass das Staurohr einen gewissen Abstand zum Propeller hat. Das Staurohr soll ja im Wasserschweif sitzen, wo es die Fahrt nicht

abbremsen kann.

Für die Leitungen nimmt man Silikonschlauch mit entsprechendem Innendurchmesser. Dünnwandiger Schlauch knickt leicht ein in engen Radien, hierauf sollte beim Kauf geachtet werden. Wenn möglich sollte in großen Rümpfen ein Teil der Kühlwasserleitungen aus Rohren bestehen. Diese haben einen geringeren Strömungswiderstand.

Ausgeschriebene Bootsmotoren (z.B. Plettenberg-Kürzel BM) haben dann meist einen gedrehten Wasserkühlmantel der nach innen offen ist. Diese Variante hat den größten Kühleffekt (Wasser fließt direkt übers Gehäuse). Hat ein Motor noch keine Wasserkühlung kann man diese auch leicht nachrüsten. Im einfachsten Fall besorgt man sich ein Alukühlschlange im Fachhandel oder günstiger, man biegt sie sich aus Aluminiumrohr selbst. Diese muss aber möglichst stramm sitzen. Zur besseren Wärmeableitung kann man diese dann noch mit Wärmeleitpaste einschmieren und mit einem Schrumpfschlauch zusätzlich anpressen. Zudem verschmiert dann die Wärmeleitpaste nicht das Modell.

Von der Fa. Gundert gibt es Silikonkühlringe in verschieden Größen die auch gut geeignet sind. Diese werden einfach über das Gehäuse gezogen, das vorher aber mit dem beiliegenden Schrumpfschlauch gegen Korrosion geschützt werden muss. Eventuelle Kanten oder Aussparungen am Motorgehäuse müssen ebenfalls vorher verrundet werden damit kein Leck entsteht. Im Kühlungsset von Gundert befindet sich auch ein kombinierter Kühlwasserein- und Auslass für die „Unterm-Rumpf-Montage“. Durch die kombinierte Druck- und Saugseite entsteht kein Überdruck in den Leitungen.

Die Kohlen des Motors sollten ebenfalls gekühlt werden. Hierzu werden Messingröhrchen an die Kohlenschächte gelötet (entfällt natürlich bei Bürstenlosen Motoren).

Der Fahrtregler wird entweder mit Wasserkühlung bezogen oder ebenfalls nachgerüstet. Je nach Ausführung wird entweder passendes Rohr durch die Kühllaschen der FETs gezogen oder man befestigt Rohr auf dem Alublech des Reglers oder man fertigt sich selbst ein Kühlblech, z.B. aus Messingblech und Messingprofilen. Diese werden dann weich miteinander verlötet.

 

Tipps:

-      Die Gesamtlänge des Kühlsystems (besonders der Schläuche) möglichst kurz halten um den Druckverlust im System zu minimieren

-  Ab ca. 20 Zellen bei Bürstenmotoren ein sogenanntes Zwei-Kreis-Kühlsystem einbauen. Hierzu werden alle plus und minusseitigen Spannungsträger mit einem eigenen Kühlkreislauf versorgt – denn: Wasser leitet!

-      Vor der Jungfernfahrt das Kühlsystem auf Druckdichtheit überprüfen. Hierzu wird z.B. der Auslass verschlossen und auf den Einlass mit einer Spritze Druck gegeben.

-    Den Kühlwasserauslass nach Möglichkeit sichtbar positionieren. Da man meist Rechtsherum fährt bietet sich die linke Rumpfseite an.

 

9 Mono-Rumpf

 

Wie schon erwähnt sind Monos Einrumpfboote. Unterscheidungsmerkmale sind der Rumpfwinkel (V-Winkel) im Heckbereich und die Anzahl der Stufen.

Boote mit starkem V-Winkel (Deep-Vee) und ohne Stufe sind für starken Seegang und mittelhohe Geschwindigkeiten konzipiert. Je flacher der V-Winkel desto höhere Geschwindigkeiten sind möglich, aber auch desto Wellenempfindlicher wird das Boot. Stufenboote sind durch die geringere Rumpfreibung zumeist schneller. Typisch sind 1 oder 2 Stufen, aber es gibt auch 3-Stufen-Varianten (zumindest als Wettbewerbsmodell).

 

Bild 1

 

Bild 1 zeigt einen 2-Stufen-Powerboat (La Gran Argentina von Hydro&Marine).

 

Aufbau:

Der prinzipielle Aufbau eines Monos ist fast immer gleich. Der statische Schwerpunkt liegt bei etwa 28-30% der Rumpflänge von hinten berechnet. Als Rumpflänge bezeichnet man aber nur die Länge bis zum Heckspiegel ohne Überhang wie einem Ruderkasten.

Der Motor liegt etwa in Schwerpunktnähe. Die Welle soll möglichst flach eingebaut werden, damit der Propellerschub möglichst gerade nach hinten geleitet wird. Die Welle schaut zu etwa 5-10% der Rumpflänge aus dem Spiegel. Da der halbgetauchte Propeller ein relativ starkes Kränkungsmoment auf den Rumpf erzeugt (Propellergegendrehmoment) muss man beim Aufbau diesem schon entgegenwirken, sonst wird das Boot immer die Tendenz haben eine leichte Rechtskurve zu fahren. Diesem kann durch drei Gegenmaßnahmen entgegengewirkt werden.

1. Das Boot ist auf der linken Seite schwerer als rechts, z.B. werden links mehr Akkuzellen verstaut als rechts.
2. Man baut die Welle mit einem leichten Seitenzug nach links ein (2°-3°),
3. Mittels einer Trimmklappe oder einem Keil auf der rechten Rumpfseite kann dem Propellergegendrehmoment ebenfalls entgegengewirkt werden.

Vorsicht! Nicht alle drei Maßnahmen von Anfang an einsetzen, sondern nur eine oder zwei. Alle drei Möglichkeiten gleichzeitig werden nur in Ausnahmen notwendig.

 

Die Grundsätzliche Ausrichtung der Antriebseinheit verdeutlicht Bild 2.

 

 

 

 

Bild 2 (Quelle: SchiffsModell, Heft: 8/1998, Neckar Verlag)

 

Wird das Boot auf eine ebene Fläche gelegt berührt nur die Propellernabe die Oberfläche. Dies ist eine Grundeinstellung die sich in der Praxis bestens bewährt hat. Man kann aber auch den Propeller höher oder tiefer laufen lassen. Ein höher austretender Propeller gestattet es evtl. größere Propeller zu fahren, allerdings  mit dem Nachteil dass der Propwalk zunimmt. Ein tiefer laufender Propeller reduziert den Propwalk, bremst ab das Boot, da die Propellernabe zunehmenden Wasserkontakt hat. Gegenüber der oberen Abbildung hat sich eine längere Auslage des Antriebes häufig als vorteilhafter dargestellt. Als Faustformel kann man mit 6% der Rumpflänge rechnen, also ca. 42mm bei einem 700mm Rumpf.

Zudem kann man durch eine Flexwellenanlage oder einen Powertrimm die Wellenneigung beeinflussen und damit den Anstellwinkel des Rumpfes verändern.

Grundsätzlich sollte der Antriebswinkel möglich niedrig gehalten werden.

 

Ruder:

Das Ruder wird entweder mittig hinter den Propeller gesetzt (mindestens 10mm Abstand halten) oder nach rechts versetzt, dann typischerweise hinter den Propellerebene (Propellerende = Ruderachse). Das mittige Ruder sorgt für etwa gleichgroße Links- und Rechtskurven, macht das Boot bei hoher Geschwindigkeit aber sehr schwierig zu lenken. Das nach rechts versetzte Ruder hat nur den Nachteil unsymmetrischer Links- und Rechtskurven. Das Boot ist feinfühliger zu steuern.

Die Rudereintauchtiefe sollte mindestens 3cm betragen. Besser ist ein relativ langes Ruder um dem Boot mehr Stabilität gerade bei rauem Wasser zu geben.

 

Turnfin:

Die Turnfin kommt nur an Modellbooten vor. Mit der Turnfin kann man für gewöhnlich engere Kurven fahren, jedoch bremst sie auf der Geraden durch ihren Wasserwiderstand. Die Turnfin wird am Heckspiegel auf der kurveninneren Seite montiert.

Bild 3 verdeutlicht die klassische Montage der Turnfin am Heckspiegel. Modernere Konstruktionen, gerade im Wettbewerbsbereich, verlangen eher nach einer parallel zum Ruder angebauten Turnfin. Hierdurch wird der Rumpf viel stärker im Kurs gehalten.

 

 

 

Bild 3 (Quelle: SchiffsModell Extra Nr.1, Neckar Verlag)

 

Bild 4 zeigt das Heck eines Wettbewerbs-S14 Bootes (Godzilla von Hopf Modelltechnik).

 

  Bild 4                      

 

Trimmung:

Die Trimmung entscheidet grundsätzlich über das Fahrverhalten des Bootes.

Hier ein paar Verbesserungsvorschläge, wenn das Fahrverhalten nicht gefällt:

Das Boot läuft nach rechts – Maßnahmen zum Propellergegendrehmoment durchführen.

Der Bug wippt auf und ab bei Glattwasser – typisches Verhalten von Stufenrümpfen; evtl. Boot buglastiger trimmen oder mittels Trimmklappen bzw. Powertrimm den Rumpf mehr aufs Wasser drücken.

Das Boot dreht sich in der Kurve ein – evtl. Ruderwinkel verringern, Turnfin anbringen bzw. länger machen, das Boot hecklastiger    trimmen.

 

 

10 Katamaran

 

Wie schon bei den Rumpftypen erwähnt gibt es Inshore und Offshore- Katamarane. Boote der Formula-1 (F-1) sind im Original etwa 5m lang, werden von nur einem Piloten gesteuert und besitzen als Antrieb einen Außenborder mit etwa 350 PS. Die Rennkurse befinden sich ausschließlich auf Seen oder Flüssen (Inshore).

Class-1 Boote sind etwa 14m lang, werden von zwei Piloten gesteuert und besitzen zwei hubraumstarke Motoren mit je 1000-1300 PS. Die Rennkurse sind zumeist in Küstennähe (Offshore).

Inshore- Katamarane haben ungestufte Schwimmer mit einem sehr flachen (halben) V-Winkel. Dies macht die Rümpfe bei Glattwasser sehr schnell, aber auch sehr wellenanfällig. Gut getrimmt laufen sie auf den hinteren Kanten der Schwimmer, den Bug relativ stark angestellt.

Offshore- Katamarane besitzen Schwimmer mit stärkerem Winkel, die zudem gestuft sind und mehrere Stringer aufweisen. Die Rümpfe laufen zumeist etwas gedrückter, können aber bei leichtem Aufbau auch sehr weit aus dem Wasser kommen.

 

Aufbau:

Die Grundeinstellung ist ähnlich eines Monos. Der statische Schwerpunkt liegt wiederum bei etwa 30% der Rumpflänge von hinten.

Das Propellerdrehmoment muss nur bei einmotorigen Booten beachtet werden. Bei zweimotorigen Kats (mit zwei Wellenanlagen) werden die Propeller gegenläufig betrieben. Ob nach außen schlagend oder nach innen schlagend, muss am Boot ertestet werden. Das Propellerdrehmoment wird durch den Schrägeinbau der Wellenanlage oder ihr paralleles Außermittigsetzen (nach rechts) kompensiert. Die Wellenneigung muss ebenfalls im Fahrversuch ermittelt werden, ist aber zumeist parallel zu den Schwimmern oder leicht nach oben geneigt. Wieder kann die Welle und damit dann auch der Propeller leicht erhöht eingebaut werden, wobei dies gerade bei Kats von Vorteil ist. Bei F-1 Booten kann mittels des Außenborders die Trimmung sehr leicht, auch durch ein zusätzliches Servo – Powertrimm  - eingestellt werden.

 

Ruder:

Das Ruder wird mittig angebaut. Der Einsatz von zwei Ruderblättern bei Offshore-Katamaranen hat sich nicht durchgesetzt (auch nicht im Original).

 

 

Bild 5 zeigt einen sauber getrimmten Katamaran (Drifter von Hydro&Marine)

 

Trimmung:

Der Anstellwinkel des Rumpfes wird hauptsächlich durch die Wellenneigung bestimmt. Hat das Boot die Tendenz auf der Geraden bei Vollgas zu wippen, deutet dies darauf hin das der aerodynamische Auftriebsschwerpunkt (durch den Staudruck im Tunnel) nicht im Einklang mit dem dynamischen Gewichtsschwerpunkt ist. Hört sich kompliziert an, ist es auch! 

Gegenmaßnahmen sind das Verstellen der Antriebe nach unten, um den Auftrieb zu verringern oder aber das verstellen der Antriebe mit mehr Winkel nach oben, damit das Boot richtig frei läuft.. Eine am Heck installierte Luftklappe kann den Auftriebsmittelpunkt näher zum dynamischen Schwerpunkt rücken. Nach Möglichkeit sollte beide Punkte nahe beieinander liegen.

Hat das Boot die Tendenz auf der Geraden einen „Entengang“ zu machen, wurde das Propellergegendrehmoment nicht ausreichend aufgehoben oder aber der Grundaufbau ist fehlerhaft. Dies kann auch die Folge von zu wenig Geradeausführung des Rumpfes sein. Diesem kann mit kleinen Finnen am Heck oder unter dem Rumpf entgegengewirkt werden.

Ist das Boot zweimotorig ausgestattet kann der Grund für den „Entengang“ auch darin liegen, dass die Motoren nicht die gleiche Drehzahl haben oder die Propeller leicht Unterschiedlich sind.

 

 

11 Hydroplane

 

Hydroplanes sind so genannte Drei-Punkt-Gleiter die sehr stark mit der Aerodynamik arbeiten.

Im Original stellen die Unlimited Hydroplanes die schnellste Rennbootklasse dar. Bei guten Bedingungen werden bis zu 360km/h erreicht!

Es sind typische Glattwasserboote die recht diffizil getrimmt werden müssen.

Bild 6 zeigt die typische Drei-Punkt-Lage auf einer ebenen Fläche. Genau diese Fahrlage soll auch ein gut getrimmtes Modell auf dem Wasser einnehmen.

 

Bild 6 (Quelle: SchiffsModell Extra Nr. 2, Neckar-Verlag)

 

Aufbau:

Der Schwerpunkt befindet sich etwa 10-15% hinter der Schwimmerkante. Die genaue Lage kann aber erst im Fahrversuch ermittelt werden. Für die spätere Fluglage sind folgende Parameter entscheidend:

1. Der statische Schwerpunkt
2. Die Gleitwinkel des Rumpfes (besonders der Keilwinkel der Schwimmer)
3. Der aerodynamische Auftrieb des Rumpfes
4. Propelleranstellwinkel, Propellertyp und Eintauchtiefe
5. Eine gutes Leistungsgewicht

Nur wenn alle Punkte zusammenspielen wird das Boot die Motorleistung gut umsetzen können.

 

Hydroplanes werden in der Regel symmetrisch aufgebaut. Das Propellergegendrehmoment hebt man durch Schrägeinbau der Welle auf oder eleganter durch das Außermittigsetzen nach rechts. Teilweise ist der rechte Schwimmer anders als der linke aufgebaut. Auch hierdurch wird dem Drehmoment entgegengewirkt.

 

Ruder:

Da Hydroplanes sehr stark für den Ovalkurs optimiert sind, wird das Ruder nach links versetzt. Hierdurch beschreibt das Blatt in der Rechtskurve einen sauberen weiten Bogen.

 

Turnfin:

Sie ist ein Muss für Hydroplanes (auch im Original). Die Turnfin stellt den Drehpunkt des Rumpfes dar und gibt ihm gleichzeitig Halt in der Kurve. Hydroplanes sind eine der wenigen Bootsgattungen die mit Vollgas sehr enge Kurven fahren können. Sie wird am rechten Schwimmer befestigt.

Die verschiedenen Anstellungen der Turnfin (auch wieder im Fahrversuch zu ermitteln) zeigt Bild 7.

Bild 7 (Quelle: SchiffsModell Extra Nr. 2, Neckar-Verlag)

 

Trimmung:
Die Trimmung eines Hydroplanes kann recht schwierig sein. Die schon genannten Punkte müssen eben gut zusammenspielen, hinzu kommt für eine gute Kurvenlage das Zusammenspiel Rumpfdesign – Turnfin – Ruder.

 

 

Bild 8

 

12 Motor und Propellerwahl

 

Eines der schwierigsten Kapitel bei einem Powerboat.

Grundsätzlich benutzt man sehr leistungsstarke Motoren. Hierzu gehören z.B. alle Motoren der Hersteller Plettenberg, Lehner, Hacker, Zander. Sie kennzeichnen sich durch hochwertige Magnetmaterialien (Samarium-Kobalt, Neodym) und ihre Leistungs- und Wirkungsgradoptimierte Konstruktion. Die Baugröße sollte sich an der Herstellerempfehlung orientieren. Für die Auswahl der Ankerwicklung ist der Einsatzbereich (Bootstyp, Zellenzahl, Stromaufnahme, gewünschte Drehzahl) entscheidend.

 

Passend zu den Bootsgattungen ein paar Drehzahlvorschläge (Drehzahl unter Last):

 

Deep-Vee ohne Stufe: 17-22000 min^-1

Mono mit Stufe: 19-25000 min^-1

Katamaran: 22-28000 min^-1

Hydroplane: 24-30000 min^-1

 

Die Lastdrehzahl (soweit nicht bekannt) errechnet man folgendermaßen:

1. Motordrehzahl im Leerlauf pro V bestimmen. (Leerlaufdrehzahl : Nennspannung)

2. Motordrehzahl pro V x Zellenzahl (Der NiXX-Akku unter Last hat nur ca. 1-1.1V pro Zelle)

3. Die errechnete Motordrehzahl mit Wirkungsgrad multiplizieren. Falls der Wirkungsgrad nicht bekannt ist mit 80% einsetzen.

 

 

Grundsätzlich gilt:

Nass laufendes Boot – niedrige Drehzahl, rel. großer Propeller mit geringer Steigung

Leicht laufendes Boot – hohe Drehzahl, rel. kleiner Propeller mit hoher Steigung

 

Der Markt der Propeller ist sehr groß. Für die bislang beschriebenen Boote kommen alle Hydro-Propeller (Oberflächenpropeller) in Frage.

 

Drei-Blatt-Propeller haben zumeist einen stärkeren Lift und einen höheren Wasserwiderstand (größeren Stromverbrauch). Dies sollte bei der Auswahl berücksichtigt werden.

Die Metallpropeller müssen vor der Benutzung aufgearbeitet werden. Hierzu gehören das Entgraten, Formschleifen, Schärfen, Polieren und vor allem das Auswuchten. Ohne diese Arbeiten wird der Propeller nicht seine Leistung zeigen können und durch die Unwucht wird die Antriebsanlage unweigerlich beschädigt werden.

Wie man das macht, wird hier beschrieben.

 

Bild 9 (Quelle: SchiffsModell Extra Nr. 2, Neckar Verlag)

 

 

13 Elektrische Ausrüstung

Hierzu zähle ich Akkutyp, Kabel, Drehzahlregler oder –steller.

Akku:
Für den Antriebsakku eignen sich nur spezielle Hochstromtypen. Die Standardbaugröße nennt sich SubC. Mittlerweile sind Ni-Mh Zellen Standard und haben die umweltschädlicheren Ni-Cd Akkus völlig verdrängt. Hier gibt es vor allem von den Herstellern Sanyo, Gold Peak (GP), Intellect und Panasonic spezielle Modellbautypen.  Die Zellenauswahl richtet sich nach der zu erwarteten Stromaufnahme des Motors, denn hier muss oftmals eine Kompromiss zwischen hoher Spannungslage (niedrigem Innenwiderstand) und langer Fahrzeit (hohe Kapazität) eingegangen werden, wobei neuere Zellen mittlerweile beides miteinander kombinieren können.

Die Zellen sollten Inline (Stumpf aneinandergelötet) konfiguriert werden oder mittels relativ dicker Zellenverbinder (ca. 4mm²) zusammengelötet werden.

"Gepushte" Zellen sind Akkuzellen die mit einem speziellen Hochstromimpuls behandelt wurden, und dadurch einen geringeren Innenwiderstand haben. Diese Zellen haben dann unter Last eine höhere Spannungslage im Vergleich zu unbehandelten Zellen. Bei hohen Strombelastungen sind gepushte Zellen vorzuziehen.

Akkus auf Lithium Basis (LiPo, Li-Ion, Li-Ion FePO4) sind derzeit (Stand 2006/2007) stark im Kommen. Welches System sich über längere Zeit durchsetzt, bleibt abzuwarten. Die Akkus habe eine deutlich höhere Systemspannung gegenüber den NiXX-Typen, so dass das Zellenverhältnis bei etwa 1:3 liegt (1 Zelle LiPo = 3 Zellen NiXX).

Kabel und Steckverbindungen:
Bis zu einer Stromaufnahme von ca. 25 A reicht ein Kabelquerschnitt von 2.5 mm². Darüber oder bei relativ langen Leitungen sollte mindestens ein 4 mm² Kabel benutzt werden. Als Steckverbindungen eignen sich hochwertige vergoldete Hochstromstecker. Auch hier wird der Typ nach der Stromaufnahme gerichtet. Alle Kabel sollten möglichst kurz verlegt werden. Dies reduziert die Leitungsverluste und Störanfälligkeit sowie das Bootsgewicht.

Fahrtregler bzw. -steller:
Kennzeichnend sind folgende Parameter:

-         Dauerstrombelastbarkeit

-         Max. Zellenzahl (max. Spannungsfestigkeit)

-         Optokoppler oder BEC (BEC = Empfängerstromversorgung aus dem Fahrakku)

-         Bootsregler sind typischerweise ohne Bremse und Rückwärtsgang

 

Für Antriebe bis max. 14(18) Zellen werden Regler mit BEC angeboten. Durch den Wegfall des Empfängerakkus kann man Gewicht sparen. Nachteilig ist an diesem Reglertyp, dass Störungen durch den Antriebsmotor nahezu ungehindert in den Empfänger gelangen können.

Regler für mehr als 14 Zellen haben nahezu ausschließlich einen Optokoppler, der die Endstufe von der Steuerstufe galvanisch trennt und damit Störungen fernhält.

Die Auswahl der Stromfestigkeit des Reglers richtet sich wieder nach dem Motor. Der Regler sollte nicht zu knapp bemessen sein. Wird ein Durchschnittsstrom von etwa 40 A erwartet, so ist ein 60A- Regler als Minimum anzusehen. Bewährt hat sich die Faustformel: erwarteter Dauerstrom mal 2 gleich Reglertyp.

 

14 Fernsteuersystem

 

Als Sende-Empfangssystem sollte man FM (PPM) oder PCM- Anlagen benutzen, da sie weniger Störempfindlich sind.

Für eine gute Reichweite sind eine gute Motorentstörung (siehe weiter unten), Reglerwahl und Empfängerposition wichtig.

Gerade beim Einbau des Empfängers und der Antenne werden oftmals Fehler gemacht.

Der Empfänger sollte einen größtmöglichen Abstand zum Motor, Regler und allen Hautstromleitungen haben. Gleiches gilt für die Antenne. Die Antenne nie parallel zu anderen Kabel verlegen. Die Antennenlitze innerhalb des Rumpfes sollte möglichst kurz gehalten werden und darf sich nicht kreuzen oder gar Schlaufen bilden. Gut ist es, möglichst viel der ursprünglichen Antennenlänge außerhalb des Rumpfes (z.B. durch eine Stabantenne) zu verlegen. Ist dies nicht möglich ohne die genannten Hinweise einzuhalten, darf die Antenne auch gekürzt werden. Hierdurch wird zwar die Maximalreichweite eingeschränkt, aber auch die Störanfälligkeit deutlich gemindert.

Treten trotzdem noch starke Störungen mit Reichweiteneinschränkung auf können auch folgende Maßnahmen helfen.

-         Empfänger in Alufolie einwickeln oder durch ein Stahlblechgehäuse abschirmen

-         Ferrit-Ring in die Regler-Empfänger-Leitung einschleifen

-         Hauptkabel verdrillen und / oder verdrillte Empfängerleitungen benutzen

-         Empfänger und Antennenposition ändern

-         Motor zusätzlich entstören und evtl. anders einstellen

 

Motorentstörung (nur Bürstenmotoren!):

Hochwertige Motoren sind zumeist ab Werk vorentstört (durch 3 Keramikkondensatoren, siehe Bild 10). Man sollte aber gerade bei hohen Leistungen den Motor zusätzlich entstören. Hierzu wird ein ausreichend spannungsfester Keramik- oder Folienkondensator (Spannung = mind. 2x Akkuspannung) mit 470mF kurzdrahtig an Plus-Minus Motor gelötet. Ähnliches kann man auch mit zusätzlichen Freilaufdioden (schnelle Hochstromdioden) machen. Ein in den Motorleitungen eingeschliffener Ferrit-Ring kann ebenfalls helfen.
Untenstehend ein Bild aus einer Motorbedienungsanleitung. Die nötigen Kapazitäten der Entstörkondensatoren schwanken von Beschreibung zu Beschreibung.....im Zweifel eher etwas mehr Kapazität verbauen.

 

 

 

Bild 10

 

 

Marc Sille