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Tricopter

Einen Tricopter kaufen oder nicht?

Sollten man einen Tricopter kaufen oder besser nicht? Ein Tricopter ist ein ferngesteuertes Fluggerät. Zur Fortbewegung und Steuerung dienen drei Rotoren, die Auftrieb erzeugen. Am Rumpf des Tricopters sind drei in der Regel gleich lange Ausleger angebracht. Der Abstand beträgt 120 Grad zueinander. Allerdings gibt es auch Tricopter in T-Form. Am Ende der Arme befindet sich jeweils ein Motor mit einer horizontal angebrachten Luftschraube und ein Gyro-Sensor, der eine Lageveränderungen wahrnimmt und diese an die Steuerelektronik meldet. Dort werden die Störeinflüsse korrigiert und ausgeglichen. Tricopter werden sehr gerne mit Kameras ausgestattet, um Luftaufnahmen während des Fluges zu erstellen.



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Die Technik eines Tricopters

Ein Tricopter besteht aus drei Motoren, drei Reglern, einem Servo und vier Kreiseln. Die drei Motoren sitzen jeweils am Ende der drei Arme. Zusätzlich sitzt dort jeweils ein Lagesensor. Dieser Kreisel steuert die Regler, die sich im Rumpf des Fluggerätes befinden. Der Motor ist für den Sender also nichts anderes, als ein normales Servo in eine Richtung. Wollen wir den Tricopter abheben lassen, genügt eine Bewegung des Gashebels, der Gyro bekommt das Signal vom Empfänger und gibt es an den Regler weiter – die Motoren drehen sich. Genau hier liegt der entscheidende Unterschied zwischen einem handgesteuerten Hubschrauber und einem Tricopter, denn der Tricopter stabilisiert sich automatisch. Störeinflüsse wie Wind oder Drehmomentschwankungen werden mit Hilfe der Lagesensoren und der Elektronik selbst ausgeglichen – ein manuelles Korrigieren ist nicht notwendig.

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Steuern eines Tricopters:

Das Steuern in der Luft erfolgt durch Erhöhung und Drosselung der Motorendrehzahl. Eine höhere Drehzahl lässt das Fluggerät in die Luft steigen, während ein Drosseln der Drehzahl zum Sinken des Tricopters führt. Ein vierte Gyro sitzt im Mittelpunkt des Tricopters und steuert das Servo, das den Schwenkmechanismus kontrolliert. Das Ausgleichen ist jedoch nur eine Möglichkeit. Zusätzlich lässt sich das Servo gezielt ansprechen und den Tricopter dadurch drehen, was bei einem Flächenflugzeug der Seitensteuerung entspricht.

Der Tricopter hat mehrere entscheidende Vorteile gegenüber einem Flächenflugzeug, denn der er kann senkrecht starten und landen sowie stationär schweben – sein Auftrieb hängt nicht von der Fluggeschwindigkeit ab. Allerdings ist er dadurch etwas schwieriger zu steuern, ähnlich einem Hubschrauber. Jede Steuerbewegung beeinflusst die Hochachse des Tricopters und verlangt das Justieren des Hecks.

Steuerelektronik

Die Steuerung kann auf verschiedene Weise erfolgen. Eine einfache Steuerung arbeitet mit einem 120°-Taumelscheibenmischer und vier Gyros. Neuere und hochwertige Systeme nutzen intelligente Elektronik, die auf dem Rumpf des Fluggerätes angebracht ist. Dort befindet sich auch der vierte Lagesensor, der Veränderungen an der Gesamtlage der Drohne wahrnimmt und mit Hilfe der intelligenten Elektronik und der Sensoren aus den Auslegern werden die Informationen umgesetzt.

Üblicherweise drehen zwei der drei Motoren entgegen der Laufrichtung des dritten Motors. Drehen alle Motoren in gleicher Laufrichtung, hätte eine Steueränderung im Schwebeflug mehr Auswirkung auf das Heck. Die intelligenten Steuerungen gleichen diese notwendigen Korrekturen mit Hilfe der Lagesensoren automatisch aus.

Wofür wird ein Kreisel benötigt?

Ein Kreiselsystem (Gyroskop, Gyro) wird zur Stabilisierung verwendet. Bei Tricoptern und Hubschraubern stabilisiert sie die Gierachse (Heckachse) und verhindert ein ungewolltes Rotieren. Heute werden keine mechanischen Kreisel verwendet, sondern Piezokreisel oder Mikrosysteme, auch MEMS (Micro-Electro-Mechanical System) genannt. Ein solches Kreiselsystem ist also nichts anderes als ein Sensor, der Veränderungen in der Lage wahrnimmt. Mit Hilfe von Kreiseln wird das Fliegen eines Tricopters deutlich vereinfacht und erlaubt auch nicht so versierten Modellfliegern das Steuern eines Tricopters.

Wie wird ein Tricopter gesteuert?

Pitch/Gas

Eine einfache Steuerung mit Hilfe eines 120°-Taumelscheinmischers und vier Kreiseln entspricht der eines Helicopters. Bei regulären Flugmanövern wird in der Regel eine konstante Drehzahl genutzt und die veränderbaren Anstellwinkel der Rotorblätter erzeugen entweder einen Auf- oder Abtrieb, sprich er steigt oder sinkt. Diese Steuerung nennt sich pitchgesteuert. Tricopter sind dagegen drehzahlgesteuert. Sowohl der Auf- wie auch der Abtrieb werden mittels der Motorendrehzahlen kontrolliert. Eine höhere Drehzahl lässt den Tricopter steigen und bei geringerer Drehzahl sinkt er. Mit der so genannten „Schwebe-Drehzahl“ ist ein stationäres Schweben möglich. Dabei sind die Auf- und Abtriebskräfte ausgeglichen.

Nick

Soll der Tricopter nach vorne geneigt werden, ist die Drehzahl der beiden vorderen Motoren zu drosseln und die Drehzahl des Heckrotors zu steigern. Dies wird als „Nick“ bezeichnet und ist ein Schwenken des Fluggeräts um die Querachse. Umgekehrt führen eine Drehzahlerhöhung der Frontmotoren und eine Drehzahlreduzierung des Heckrotors dazu, dass sich der Tricopter nach hinten neigt und die entgegengesetzte Richtung einschlägt.

Rollen

Das Schwenken um die Längsachse des Fluggerätes nennt sich Roll. Dabei „rollt“ sich der Tricopter nach rechts, wenn die Drehzahl des linken Frontmotors erhöht wird. Nach links rollt er sich beim Erhöhen der Drehzahl des rechten Frontmotors.

Gier

Als Gier wird das Drehen des Fluggerätes um die Hochachse bezeichnet. Bei „Gier rechts“ wird die „Nase“ im Uhrzeigersinn nach rechts gedreht. Diese Schwenk-Funktion erfolgt beim Tricopter durch Schwenken des Heckmotors. Ein Schubverlust ist die Folge und lässt den Tricopter dabei rückwärts fallen. Dies wird bei geringen Veränderungen durch den Nick-Kreisel ausgeglichen.

Vor- und Nachteile eines Tricopters

Vorteile Tricopter:

  • sehr wendig aufgrund des schwenkbaren Heckmotors
  • klappbar und gut zu transportieren am Rucksack
  • leichter als andere Multicopter
  • ist sehr bewegungsfähig
  • großes vorderes Sichtfeld für Kamera

Nachteile Tricopter:

  • keine Redundanz bei Ausfall eines Motors
  • erlaubt nur eine geringe Last (kleine Kameras)

Einen Tricopter zu kaufen eignet sich eher für fortgeschrittene Anwender, denn durch das leichtere Eigengewicht sind sie bei Wind unruhiger im Flug. Eine intelligente Steuerelektronik gleicht dies in der Regel wieder aus. Doch da bei Ausfall eines Rotors keinerlei Redundanz vorhanden ist, sind für Einsteiger Hexacopter oder Quadrocopter besser geeignet.