Warnung, es folgt eine längere Erläuterung mit Hintergrundinfos Ideen und Problemen die nichts mit Autos zu tun haben. Wenn jemand nur das Problem lesen will, das steht fast ganz unten.


Ich habe gestern an der Uni meine Konstruktionsaufgabe bekommen, es geht darum dass ein Kleinflugzeug einen Motor hat, 2 normale Propeller und einen der nach unten gerichtet ist um beim Start zusätzlichen Auftrieb zu erzeugen.
Dieser Propeller soll abschaltbar sein, da er im Gradeausflug nichts bringt, sprich mit einer Kupplung vom Antriebsstrang trennbar sein.
Diese Kupplung soll klein bauen, leicht sein, billig zu fertigen sein und lange halten, eierlegende Wollmilchsau eben.



Meine Idee zur Lösung ist, eben keine Kupplung zu verwenden.
Mein Plan ist, Antriebsseitig eine Zahnradscheibe zu verbauen, auf deren oberseite rechts und links ein Zahnrad läuft. Durch beide zahnräder geht eine Achse Richtung Mitte, auf der je ein Kegelzahnrad sitzt.
Diese beiden Kegelzahnräder werden mittels eines weiteren Kegelzahnrades verbunden, durch das eine Achse geht. Also quasi ein differential.
Diese welle die aus dem differential herauskommt versehe ich mit einer Bremsscheibe, am Käfig, in dem das alles verbaut ist (und der mit dem Rotor verbunden ist) wird die Bremszange befestigt (bzw. 2 oder mehr, der Unwucht wegen).

im Geradeausflug ("Kupplung offen") dreht sich die Welle die aus dem Differential kommt einfach, es wird keine Kraft übertragen.

Will ich den Rotor einschalten, mache ich die Bremse zu, die Zahnräder auf der Scheibe werden blockiert, der Käfig auf der Rotorseite dreht sich mit der Antriebsseite mit.
(wenn ich zuhause bin scann ich zur besseren Verständlichkeit mal meine Skizze ein)

Vorteile:
Bremsscheiben, Bremszangen, Zahnräder sind alles Massenprodukte, sprich günstig.
Sie sind erprobt, sprich zuverlässig.
die Rahmenbedingungen die ich bekommen habe (190KW Leistung von der Antriebswelle, Einkuppelzeit von max. 0,6sek, bis zu 2 Kupplungsvorgänge pro Minute (Stichwort Temperaturprobleme), 900h Laufzeit, Temperaturbereich -25 bis 70°) sollten keinerlei Problem darstellen, die recht hohe Drehzahl (5100U/min) ließe sich durch die Wahl der Zahnradkombinationen anpassen.


Problem:
Welche Energie vernichtet so eine Bremsscheibe eigentlich? Google hat mir da nicht wirklich weitergeholfen, eine suche nach Leistung und Bremsscheibe ist recht sinnlos, weil der Zusammenhang nicht der normale ist. Bremsenhersteller liefern (verständlicherweise) auch keine Daten. Hat irgendjemand von euch mir einen groben Anhaltspunkt wie groß so eine Bremse dimensioniert werden müsste um innerhalb von 0,6 Sekunden den Rotor ( Trägheitsmoment 1,2kgm²) von 0 auf identische Drehzahl zu beschleunigen, sprich die "Kupplung" vollständig zu schließen?


um Anschuldigungen vorzubeugen: nein,, ich will nicht dass ihr meine Hausarbeiten rechnet, ich suche nur Anregungen ob meine Idee es wert ist verfolgt zu werden, oder ob ich sie gleich in die Tonne trete und wie die Komilitonen eine ganz normale Kupplung verbaue (die bei Berechnung der Festigkeitsnachweise wohl eh einfacher wäre, aber ich hab den Hang zum außergewöhnlichen )


danke schonmmal

das werd ich ihn fragen, aber bevor ich das tu will ich zumindest wissen ob es überhaupt funktionieren kann, aber bisher waren kreative Lösungswege eigentlich immer gerne gesehen, wenn sie besser sind als das normale ;D

stimmt, die Lagerung wird recht aufwändig, und es dürfte nicht gerade Trivial werden das ganze so zu bauen dass es zusammenbaubar ist.

die Energiebilanz ist in diesem Beispiel Irrelevant, eine Drehzahländerung wird als nicht vorhanden Definiert ;D

was die Stirnradsätze angeht hast du sicher recht, da müsste ich dann schauen was es gibt, so wie ich mir das hinskizziert habe sollten eigentlich nur 2 Drehteile als Spezialanfertigung nötig sein, den Rest sollte man zu kaufen bekommen.

Hydrokupplung hab ich in einem anderen Forum auch schon vorgeschlagen bekommen, werd ich mich schlau machen, Dubbel hab ich noch keinen, da muss ich noch in die bib.

aber Spezifikationen von Bremsen scheint es tatsächlich nicht zu geben wie mir scheint, daher werd ich meine Idee wohl verwerfen müssen, wenn es schon keine für irgendwelche Bremsen gibt wird es wohl mit Bremsen die Luftfahrtzugelassen sind richtig schwierig werden. Vielleicht schreib ich noch einen Hersteller von Kleinflugzeugen an ob sie mir da weiterhelfen können, aber die Chance dass die mir da was zur Verfügung stellen halte ich für relativ gering

@JBreibert
ginge schon, das ist auch das was vermutlich erwartet wird, aber ich war ja versucht einmal mehr aus der Reihe zu fallen und was außergewöhnliches zu machen, zumal ich immernoch glaube dass damit eine relativ leichte, kleine und günstig zu fertigende Lösung möglich wäre

im Idealfall würde garkeine Energie verloren gehen

die Frage ist aber nicht, wieviel Energie sie vernichten MUSS, sondern wie viel eine normale Bremse vernichten KANN, sprich ich suche Bremsenspezifikationen aus denen ich ablesen/ausrechnen kann wie groß das Verzögerungsmoment ist

@Twilight

klar, aber damit hab ich eigentlich ja auch wieder die Lamellenkupplung die ich eigentlich ja nicht machen wollte

manchmal hilft schon ein Legotechnikmodell um festzustellen dass eine Idee doof ist, und warum sie doof ist.

wenn man das nämlich zusammenbaut, stellt man fest dass man das Differential in meiner Idee auch einfach weglassen kann, an die "eingangswelle" die Bremsscheibe und an die Ausgangswelle die Bremszange schrauben kann. dann hat man genau das gleiche erreicht. Und wieder eine ganz banale Kupplung gebaut.

(die Drehbewegung eingangsseitig wird aufgeteilt in 2 gegenläufige Drehbewegungen, die in eine Drehbewegung in die selbe Richtung wie Eingangsseitig dreht. und die wird dann über die bremse mit der Ausgangsseite verbunden.)

ein wenig weitergebastelt: es geht doch



das Gelbe soll den Rotor darstellen, die "leere" Welle geht zum Antrieb, die Scheibe soll die Bremsscheibe darstellen.

die Lösung hat entgegen meiner ursprünglichen Idee auch den Vorteil dass die Bremszange feststehend ist und damit die Einbindung in die im Flugzeug eh vorhandene Hydraulik leicht fallen sollte. Zudem kann man statt einer großen evtl auch mehrere kleine Bremsen verwenden, was zwar gewichtsmäßig doof ist aber evtl die Breite des ganzen verringert.

ich werd jetzt erstmal sowohl die standardlösung als auch meine Idee verfolgen und am Montag in die erste Sprechstunde gehen und mir mein LegoTechnik Modell um die Ohren schlagen lassen ;D