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„Icarosaurus“ – Ein fossilgetreues Flugsaurier-Modell

„Icarosaurus“ – Ein Fossil-getreues Flugsaurier-Modell. Ein Baubericht von Thomas Piepenbring mit Abendflüge und Fotos zum Scale-Modell des Icarosaurus. Der „Icarosaurus“ gehört zu den ältesten Flugsauriern und hat vor ca. 230 Millionen Jahren gelebt. Die jüngsten Flugsaurier haben bis vor 65 Millionen Jahren gelebt. Der Bau des Modells wird in sämtlichen Schritten und Details beschrieben.

Zur Übersicht der Bauberichte
klicke auf den Link zurück.

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Video „Icarosaurus“ – Ein fossilgetreues Flugsaurier-Modell

Bauplan

Fotos / Bilder

Beschreibung

Bild 1:
„Icarosaurus“ - in „farbiger“ Darstellung zu sehen auf www.island-masters.de

Bild 2:
„Icarosaurus“ im Flug über Tübingen „Sand“ zu sehen auf www.island-masters.de

Von Flugsauriern gibt es zahlreiche „fossile Baupläne“. Auf den ersten Blick sehen sie sehr einladend und faszinierend aus – man wird als Modellflieger förmlich dazu aufgefordert, auf die Schnelle ein großartiges Modell damit zu bauen. In der Praxis kommt dann aber ebenso schnell die Ernüchterung: Instabil liegt das Ganze in der Luft – wenn es überhaupt irgendwie fliegt.

Fast immer behilft man sich dann mit den Beinen und Füßen der Flugsaurier:

Sie werden um ein vielfaches vergrößert und verlängert, um ein Leitwerk zu formen. Dann wird meist auch noch der viel zu große Kopf erheblich „geschrumpft“. Nun fliegt es halbwegs eigenstabil – leider aber nur mit einem Gleitwinkel wie ein „Pflaster-Stein“. Also schnallt man noch einen kräftigen Motor samt Propeller drauf ….. Und denkt sich … Mist … so richtig „Scale“ ist das ganze nun nicht mehr !!!

  • Aber wo liegt die Ursache ???
  • Konnten Flugsaurier eh nie richtig fliegen ???
  • Oder konnten sie sich nur mit wildem Flattern in der Luft halten ???

Im ersten Schritt sollte sich man bewusst werden, dass in einem „fossilen Bauplan“ viele Millionen Jahre Entwicklungs-Arbeit und Flug-Erfahrung stecken:

„Icarosaurus“ gehört zu den ältesten Flugsauriern und hat vor ca. 230 Millionen Jahren gelebt. Die jüngsten Flugsaurier haben bis vor 65 Millionen Jahren gelebt. Man kann daher problemlos davon ausgehen, dass jedes „Bauteil“ bzw. Knochen exakt so geformt ist, dass sich ein Optimum an Flugtauglichkeit ergibt. Schaut man sich dann Beine und Füße noch einmal genau an, stellt man sofort fest, dass sie extrem klein und schwach dimensioniert waren. Und sie sicherlich nie dazu geschaffen worden sind, um ein separates Leitwerk aufzuspannen !

Da also kein Leitwerk möglich ist, kommt nur eine Nurflügel-Konfiguration in Frage. Und der „Zanonia-Samen“ zeigt sehr anschaulich, was für die Funktion eines Nurflügels wesentlich ist: Die Endkante des Samens ist deutlich nach oben gekrümmt. Dadurch wird ein „aufrichtendes Moment“ erzeugt. Dieses ermöglicht einen weit vorn liegenden Schwerpunkt und ein eigenstabiles Flugverhalten. Dies wird im Detail im 3. Kapitel erklärt.

Also - das „altbewährte“ S-Schlag-Profil gehört auch in das Flugsaurier-Modell. Aber wo baut man es ein - bei „Icarosaurus“??? Wie in der Fossil-Zeichnung zu sehen ist, sind die hinteren Flügel-Knochen deutlich gekrümmt – allerdings nicht nach oben:

Bild 3:

Icarosaurus Fossil-Zeichnung

An diesem Punkt hilft es sich bewusst zu machen wie ein Fossil entsteht:

Die Reste eines Flugsauriers können nur dann über viele Millionen Jahre erhalten bleiben, wenn sie in solides Gestein eingeschlossen werden. Und um aus losem Sand, Kalk, Ton, Geröllen etc. einen Stein zu formen sind sehr hohe Drücke und Temperaturen erforderlich. Dabei werden alle Komponenten – inklusive der Flugsaurier-Reste – stark komprimiert. Und daher kommt ein Flugsaurier auch sehr häufig nur kräftig „platt-gedrückt“ wieder an das Tageslicht. Und die Flügel-Knochen von „Icarosaurus“ können ursprünglich auch nach oben gebogen gewesen sein !!! Und wie das dazu gehörige Bauplan-Modell zeigt, erhält man so ein überraschend dynamisch und eigenstabil fliegendes Flugsaurier-Modell – das innerhalb der Anatomie des fossilen Originals funktioniert – also „Scale“ !!!

  • Und wie man auf www.island-masters.de sehen kann, funktioniert dies auch bei vielen anderen Flugsaurier-Spezies.

In den folgenden Kapiteln wird der Bau des Modells in sämtlichen Schritten und Details beschrieben.

„Icarosaurus“ kann in zwei Versionen gebaut werden:
Als vereinfachtes Funktions-Modell mit Balsa-Sperrholz Rumpf –
das sich durchaus als erstes selbst gebautes Flug-Modell eignet.

Und als „Scale“-Modell mit allen Details –
das einige Erfahrung im Umgang mit Balsa-Holz, Schleif-Werkzeugen und Klebstoffen erfordert.

Bild 4:
„Icarosaurus“ als Funktionsmodell

Bild 5:
Icarosaurus als Scale-Modell

Bilder 1-10

Bauanleitung als einfaches Funktionsmodell

Bild 1:
Zur Herstellung der Rumpf-Seiten werden zwei grob vorgeschnittene Balsa-Bretter (1,5mm) mit Stecknadeln zusammengeheftet. Dann wird die genaue Rumpf-Kontur ausgeschnitten.

Bild 2:
Die Rumpf-Hälften werden zusammen an den Rändern glatt geschliffen. Optimale Ergebnisse erzielt man, wenn man das Schleifpapier mit Sekunden-Kleber auf einen präzise geformten Balsa-Block (hier mit Griff) klebt.

Bild 3:
So erhält man zwei exakt gleiche Bauteile.

Bild 4:
Verzugsfreie Balsa-Sperrholz-Teile lassen sich problemlos auf einer Glas-Platte herstellen. Auf ihr lassen sich auch sehr präzise Balsa-Teile zuschneiden.

Bild 5:
Sekundenkleber haftet sehr gut auf Glas. Deshalb muss für die Herstellung des mittleren Rumpf-Teiles Klebeband unterlegt werden. Aus demselben Grund muss eine Glas-Platte als Bau-Unterlage regelmäßig mit einer scharfen Klinge abgezogen werden. Sonst verkratzen schaftkantige Kleber-Reste die Bauteile.

Bild 6:
Der mittlere Rumpf besteht aus einem Kohlefaser-Stab und 6 Balsa-Brettchen von 3cm Länge.

Bild 7:
Vor dem Abtrennen der Brettchen wird die Kante des Roh-Materiales exakt gerade geschliffen. So lässt sie sich später exakt mit dem Kohlefaser-Stab verkleben.

Bild 8:

Die Brettchen werden mit dem Kohlefaser-Stab mit dünnflüssigem Sekunden-Kleber (Balsa-Spezial) verklebt.

Bild 9:
Der mittlere Rumpf wird glatt geschliffen.

Bild 10:
Eine Rumpf-Seite wird auf den Mittelteil aufgelegt und die Rumpf-Kontur aufgezeichnet – auf richtige Position des Kohlefaser-Stabes achten!

Bilder 11-20

Bauanleitung als einfaches Funktionsmodell

Bilder 11 und 12:
Die Rumpf-Seite wird mit mittelflüssigem Sekunden-Kleber aufgeklebt.

Bild 13:
Die überstehenden Ränder werden abgeschnitten. Hierbei auf keinen Fall in den Kohlefaser-Stab schneiden – sonst beginnt alles von vorn !

Bild 14:
Die zweite Rumpf-Seite wird aufgeklebt.

Bild 15 und 16:
Der Rumpf wird geschliffen und gerundet. Auch hierbei nicht den Kohlefaser-Stab beschädigen !

Bild 17:
Die Öffnung für den Flügel wird eingezeichnet. Ein „Vorbohren“ mit Stecknadeln hilft, um an dem Kohlefaser-Stab vorbeizukommen.

Bilder 18 und 19:
Mit einiger Geduld, Messer, Sägeblatt und geeignetem Schleif-Werkzeug (hier dünne GFK-Platte mit aufgeklebtem Schleif-Papier) wird die Öffnung für Flügel angefertigt.

Bild 20:
Die Ränder des Rumpfes werden mit Sekundenkleber gehärtet.

Bilder 21-30

Bauanleitung als einfaches Funktionsmodell

Bild 21:
Der Rumpf wird endgültig in Form geschliffen.

Bild 22:
Da die Flächen-Tiefe größer als 10 cm ist, werden zuerst grob vorgeschnittene Balsa-Bretter 1,5mm zu der erforderlichen Größe verklebt.

Bild 23:
Die Flügel-Form wird aufgezeichnet, beide Flügel werden mit Nadeln zusammengeheftet und die Flügel werden zugeschnitten.

Bild 24:
Die Flügel werden gemeinsam verschliffen.

Bild 25:
Die Kanten der einzelnen Flügel werden gerundet. Die gerade Hinterkante wird nicht gerundet !!!

Bild 26:
Spitzen und Vorderkante werden mit Sekundenkleber gehärtet.

Bild 27:
Der Flügel wird erneut verschliffen.

Bild 28:
Die Flügel werden grundiert. Balsa-Holz „arbeitet“ erheblich, wenn es sich mit Grundierung vollsaugt. Und die Chancen einen wirklich geraden Flügel zu erhalten sind erheblich besser, wenn er dabei nicht an einem Ende durch eine Verklebung mit dem Rumpf „blockiert“ ist.

Bild 29:
Die Endkanten werden zusammen ausgeschnitten.

Bild 30:
Die Endkanten werden gemeinsam verschliffen.

Bilder 31-40

Bauanleitung als einfaches Funktionsmodell

Bild 31:
Die einzelnen Endkanten werden gerundet (nur hinten).

Bild 32:
Die Endkanten werden gemeinsam an der Knick-Stelle durchtrennt.

Bild 33:
Die Endkanten werden leicht schräg geschliffen.

Bild 34:
Die Endkanten-Teile werden aneinander geklebt. Hinten wurden 5mm unterlegt.

Bild 35:
Die Endkanten werden verschliffen und grundiert.

Bild 36:
Das Schwanz-Segel wird aus 1mm Balsa hart geschnitten und die Kanten verschliffen.

Bild 37:
Die Spitzen werden mit Sekundenkleber gehärtet.

Bild 38:
Das gesamte Teil wird erneut verschliffen.

Bild 39:
Die Teile vor dem Zusammenbau.

Bild 40:
Das Schwanz-Segel wird mit Sekundenkleber aufgeklebt. Eventuell Klebe-Flächen vorher anschleifen.

Bilder 41-50

Bauanleitung als einfaches Funktionsmodell

Bild 41:
Der Übergang zwischen Holz und Kohlefaser-Stab wird mit Micro-Ballons aufgefüllt und mit Sekundenkleber (Balsa-Spezial) verklebt. Micro-Ballons benötigen einige Sekunden, um den Kleber anzunehmen. Es werden daher sehr kleine Mengen Kleber schrittweise aufgebracht, bis der Übergang vollständig getränkt ist. Sonst schwimmen die Micro-Ballons vor dem Aushärten einfach weg !!!

Bild 42:
Der Übergang wird verschliffen und evtl. erneut verklebt.

Bild 43:
Das fertige Teil.

Bild 44:

Der linke Flügel wird mit Klebeband befestigt. In der Mitte wird Klebeband unterlegt. Der rechte Flügel wird mit einem 1,5cm hohen Block unterlegt. Der Flügel wird in der Mitte zusammengeklebt.

Bild 45:
Der Flügel wird von der Unterlage mit dem Messer gelöst.

Bild 46:
Eventuelle Spalte werden mit Balsa-Staub und Sekundenkleber aufgefüllt. Der Übergang wird verschliffen.

Bild 47:
Der Spalt im Rumpf wird so nachgearbeitet, dass der Flügel gerade und spannungsfrei sitzt.

Bild 48:
Die Position des Flügels wird eingezeichnet.

Bild 49:
Der Flügel wird mit geringen Mengen Sekundenkleber eingeklebt. Dies kann auch erst nach den ersten Flugversuchen geschehen.

Bild 50:

Die Endkanten werden mit Klebefilm befestigt. Die Verklebung erfolgt nur auf der Oberseite in voller Länge. Auf der Unterseite wird nur ein kürzeres Stück Klebefilm verwendet, das austauschbar ist. So entsteht ein sehr einfaches, verstellbares Scharnier.

Bilder 51-54

Bauanleitung als einfaches Funktionsmodell

Bild 51:
Das Trimm-Blei wird an dem vorderen Kohlefaser-Stab befestigt.

Bild 52:
Die Spitze wird mit Kevelarfasern umwickelt.

Bild 53:
Die Spitze wird mit Sekundenkleber und Eindickungs-Mittel (z.B. Balsa-Staub) geformt. Ohne die Spitze geht das Trimm-Blei beim Fliegen früher oder später verloren!!!

Bild 54:
Der Rumpf wird grundiert und verschliffen.

Bilder 55-64

Bauanleitung mit allen Details

Bild 55:
„Icarosaurus“ mit allen Details

Bild 56:
Der Kopf wird aus einem massiven Balsa-Block heraus geformt.

Bild 57:
Aus Gewichts-Gründen besteht der hintere Rumpf als 4mm Balsa-Brettern (weich). Er ist innen hohl.

Bild 58:
Die Oberschenkel-Flächen werden im Block aus 1,5mm Balsa ausgeschnitten.

Bild 59:
Die Oberschenkel-Flächen werden gemeinsam in Form geschliffen.

Bild 60:
Die Kanten der Oberschenkel-Flächen werden gerundet.

Bild 61:
Die Oberschenkel-Flächen werden gemeinsam durchtrennt.

Bild 62:
Die 1mm Kohlefaser-Stäbe werden eingeklebt.

Bild 63:
Der Spalt auf der Oberseite wird mit 1mm Balsa-Holz gefüllt.

Bild 64:

Die Oberfläche wird glattgeschliffen.

Bilder 65-74

Bauanleitung mit allen Details

Bild 65:
Die Oberschenkel-Flächen werden zusammengeklebt. Dabei werden auf einer Seite 4mm unterlegt.

Bild 66:
Der Übergang wird verschliffen.

Bild 67:
Die Unterschenkel werden auf 4mm Balsa aufgezeichnet.

Bild 68:
Die Unterschenkel werden in der Mitte durchtrennt.

Bild 69:

Mit einem Säge-Blatt wird eine Nut zur Aufnahme des Kohlefaser-Stabes geschaffen.

Bild 70:
Der Kohlefaser-Stab wird eingeklebt und die Hälften mit mittlerem Sekunden-Kleber wieder zusammengefügt.

Bild 71:
Der Unterschenkel wird in Form geschliffen.

Bild 72:
Am Übergang zum Oberschenkel wird eine Aussparung eingeschnitten.

Bild 73:

Die Teile werden „stumpf“ zusammengeklebt.

Bild 74:

Die Kohlefaser-Stäbe werden an der Überkreuzung freigelegt. Dabei nicht in die Kohlefaser schneiden!

Bilder 75-84

Bauanleitung mit allen Details

Bild 75:
Die Kohlefaser-Stäbe werden mit Kevelar-Fasern umwickelt. Dazu wird zuerst die Spitze des Faser-Stranges angefeuchtet, verdreht und mit Sekunden-Kleber gehärtet. Die Fasern werden dann mit Sekunden-Kleber verklebt. Dabei müssen sie gleichzeitig möglichst stark gespannt werden!!!

Bild 76:
Die entstandenen Löcher werden aufgefüllt und das Teil verschliffen.

Bild 77:
Die Beine werden in die Aussparung im Rumpf eingeschoben, ausgerichtet und verklebt.

Bild 78:

Zwei grob vorgeschnittene Balsa-Bretter 4mm werden mit geeigneter Faser-Orientierung zusammengeklebt.

Bild 79:
Die Arme werden aufgezeichnet.

Bild 80:
Die Arme werden in der Mitte durchtrennt.

Bild 81:
Mit einem Säge-Blatt wird eine Nut zur Aufnahme des Kohlefaser-Stabes geschaffen.

Bild 82:
Der Kohlefaser-Stab wird eingeklebt und die Hälften mit mittlerem Sekunden-Kleber wieder zusammengefügt.

Bild 83:

In die Hand wird eine Nut eingeschnitten und ein Kohlefaser-Stab eingeklebt.

Bild 84:

Die Nut wird mit Balsa-Holz aufgefüllt.

Bilder 85-86

Bauanleitung mit allen Details

Bild 85:
Der Arm wird in Form geschliffen. Balsa-Holz mit harten Klebe-Nähten ist extrem inhomogen und lässt sich daher kaum exakt schleifen. Es hilft daher in den letzen Schritten den kompletten Arm mehrmals mit Sekunden-Kleber zu härten. Er ist so erheblich präziser zu schleifen.

Bild 86:
Die Arme werden in den Rumpf eingesteckt und verklebt.

Aerodynamisches Konzept

Funktion einer Nurflügel-Tragfläche

Um eigenstabil zu fliegen, muss ein Flugmodell so ausgelegt werden, dass es im Flug ein „aufrichtendes Moment“ erzeugt:

Ein Standard-Modell mit Leitwerk benötigt eine Einstellwinkel-Differenz (EWD):
Das Leitwerk erhält relativ zum Flügel einen Anstell-Winkel von ca. -3°.

Es erzeugt also im Flug eine Kraft, die das Heck des Modells nach unten – bzw. die Nase des Modells nach oben zieht.

  • Diese aerodynamische Kraft wird auch als  „aufrichtendes Moment“ bezeichnet.

Diese aufwärts gerichtete aerodynamische Kraft wird in der Nase des Modells durch eine mechanische Kraft kompensiert, die abwärts gerichtet ist:

Vorn werden alle schweren Komponenten wie Trimmblei, Motor und Akku untergebracht.

Durch diese Prozedur liegt der Schwerpunkt
(der Punkt an dem die Massen-Trägheit angreift)
vor dem Druckpunkt des Modells
(der Punkt an dem die Summe der aerodynamischen Kräfte angreift).

Und ähnlich wie ein Badmington-Ball der vorn eine kleine, schwere Spitze hat
(-> Schwerpunkt nach vorn)
und hinten breite, leichte Federn
(-> Druckpunkt nach hinten)
ist auch das Flug-Modell in der Lage sich selbst-tätig im Luft-Strom zu stabilisieren.

Bei einem Nurflügel-Modell ist die Leitwerks-Funktion in der Tragfläche integriert.

  • Sie muss daher sowohl Auftrieb als auch ein „aufrichtendes Moment“ erzeugen.

Aus diesem Grunde hat sie eine nach oben gezogene Endkante – also ein S-Schlag-Profil.

Die am „Icarosaurus-Modell“ durchaus auffälligen „Heck-Spoiler“ sind nur eine Notwendigkeit für einen eigenstabilen Flug.

Sie sorgen dafür, dass Flügel der eine starke Tendenz hat sich mit der Nasen-Leiste nach oben zu drehen – also sich aufzurichten.

Wird dies durch Trimm-Blei kompensiert, rückt der Schwerpunkt nach vorn -
und er liegt dauerhaft vor dem Druck-Punkt.

 
Und das Modell fliegt auch ohne Leitwerk eigenstabil.

Einfliegen

Einfliegen des „Icarosaurus“ Nurflügel-Modells

Der weit nach vorn herausragende Kohlefaser-Stab ist im Flug kaum sichtbar und schützt das Modell äußerst wirkungsvoll – man kann damit problemlos vor Wände fliegen. Außerdem kann man mit einem Handgriff den Schwerpunkt verstellen:

  • Mit dem Gewicht vorn ergibt sich ein kopflastiges Flugverhalten – mit abwärts gerichteter Flugbahn.

  • Mit dem Gewicht hinten ergibt sich ein schwanzlastiges Flugverhalten – mit aufwärts gerichteter, „pumpender“ Flugbahn.

Gleichzeitig lässt sich aber auch an der Endkante des Flügels das „aufrichtende Moment“ variieren:

  • Mit weit hoch gestellter Endkante wird das aufrichtende Moment stärker und der Schwerpunkt rückt nach vorn. Dadurch wird die Flugstabilität höher.

  • Mit weiter nach unten gestellter Endkante wird das aufrichtende Moment schwächer und der Schwerpunkt rückt nach hinten. Dadurch wird die Flugstabilität verringert.

Gleichzeitig wird man aber auch feststellen, dass die Position der Endkante die Flugleistung beeinflusst:

Umso höher sie eingestellt ist, umso weniger Auftrieb wird am Flügel erzeugt.

Wie man daher beim Einfliegen dieses kleinen Flugsaurier-Modells sieht:

Das Erzeugen von Eigenstabilität geht immer mit einer Verminderung von Auftrieb und Flugleistung einher.

Und durch die einfache Verstellbarkeit von Schwerpunkt und aufrichtendem Moment kann man hier sehr einfach auf dem Flugplatz den optimalen Kompromiss finden – zwischen Eigenstabilität und Flugleistung.

Und wer es unbedingt will:
Man kann die Endkanten natürlich auch nach unten gewölbt montieren. In der Hand gehalten, erzeugt der Flügel so einen enormen Auftrieb. In der Luft erzeugt er aber nur eines:

Überschläge !!!

Videoinhalt / Playlist

  • Icarosaurus Flug 1
    Abendflüge mit dem Scale-Modell des Icarosaurus von Thomas Piepenbring.

  • Icarosaurus Flug 2
    Hangflüge mit zunehmendem Wind mit dem Scale-Modell des Icarosaurus von Thomas Piepenbring.

Details

Event
„Icarosaurus“ – Ein fossilgetreues Flugsaurier-Modell

Ort
unbekannt

Zeitraum
12.01.2016

Videos
6 min. in Full-HD

Fotos
86 Bilder

Bericht
Thomas Piepenbring

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ANMELDUNG

Info

Bauanleitung für „Icarosaurus“ als einfaches Funktionsmodell

  • Bilder 1 bis 21:
    Aufbau des Rumpfes aus Balsa-Sperrholz

  • Bilder 22 bis 38:
    Aufbau des Flügels und des Schwanzes.

  • Bilder 39 bis 54:
    Zusammenbau des Modells

  • Es folgt das Einfliegen!!!

Bauanleitung für „Icarosaurus“ mit allen Details

Das Ausformen der Rumpfes und das Hinzufügen von Armen und Beinen erhöht natürlich das Gewicht und den Luftwiederstand des Modells. Wie man in den beiliegenden Filmen sehen kann, lässt sich dennoch eine sehr gute Flugleistung erreichen. Dies setzt aber voraus, dass sämtliche Teile extrem leicht und auch aerodynamisch sehr sauber ausgeformt werden.

Die Bau-Schritte 1 bis 57 sind für das Scale-Modell gleich mit Ausnahme von:

  • Schritte 15 und 16:
    Diese Schritte entfallen – der Mittelteil des Rumpfes wird nicht abgerundet.

  • Schritt 17, 18, und 19:
    Es wird ein zusätzlicher Spalt angebracht, um die Oberschenkel einzufügen. Da diese keine aerodynamische Funktion haben ist der Anstellwinkel 0°.

  • Bilder 56 und 57:
    Bau des Rumpfes

Das Ausformen des Kopfes ist ohne den vorderen Kohlefaser-Stab einfacher. Man kann diesen auch nachträglich einkleben oder ganz weglassen. Ohne den vorderen Stab erhöhen sich allerdings das Gesamt-Gewicht und die Bruch-Empfindlichkeit des Modells deutlich.

  • Bilder 58 bis 77:
    Aufbau der Beine

  • Bilder 78 bis 86:
    Bau der Arme