ARCHAEO-OPTERIX


FUNKTION UND AUFBAU


Funktion

Zwei an einem Rahmen horizontal verbaute gegenläufige Propeller erzeugen einen drehmomentausgeglichenen, senkrecht nach oben wirkenden Schub.
Das Schwebegerät ist an seinem Umfang mittels dreier um 120° versetzter Leinen, die
bis zu einem Verankerungsdreieck am Boden reichen, gefesselt und nimmt im Betrieb je nach Leinenlänge eine entsprechende Schwebe-Position über dem Zentrum des Verankerungsdreiecks ein.
Es gilt:
je flacher der Leinenwinkel, je größer der Schubüberschuss, je größer der Gerätedurchmesser, je weniger Luftbewegung, desto lagestabiler wird das Schwebegerät.



Aufbau der Schwebeplattform
Das Gerüst der Schwebeplattform besteht aus einem Kohlefaserzentralrohr, einer Vertikalplatte für die Elektronik, zwei Motorhaltern, drei verlängerbaren Auslegerrohren mit Standbeinen und einer Kamerahalterung.
Die beiden Propeller werden von zwei Brushless-Elektromotoren angetrieben. Die Energieversorgung der Motoren erfolgt durch einen zentral angeordneten LiPo-Akku. Über zwei Drehzahlsteller, die vom Empfänger der Fernsteuerung ihre Befehle erhalten, wird die Motorendrehzahl gesteuert.

Die bisherigen Versuche haben als günstige Auslegerlänge ein Maß von ca. 60 cm ergeben. Das ergibt einen Gesamtdurchmesser des Schwebegerätes von ca. 1,2 Meter.
Da sich ein Gerät dieser Größe schlecht transportieren und handhaben lässt, wurden die Ausleger zweiteilig ausgeführt und am Grundrahmen auf ca. 30 cm begrenzt. Dies ergibt einen gut zu handhabenden Durchmesser von 60 cm. Vor Inbetriebnahme werden in die Auslegerrohre des Rahmens passende Verlängerungsstäbe eingeführt und befestigt. Am Ende jedes Verlängerungsstabes ist eine Stahlöse eingearbeitet, die die Verbindungsleine zum Verankerungspunkt des Bodendreiecks aufnimmt.
Inbetriebnahme
Aus den für diese Systeme üblichen sicherheitstechnischen Erwägungen
wird auch der Archaeo-Opterix mit einer Fernsteuerung betrieben. Sie ermöglicht dasEinhalten eines Sicherheitsabstandes beim Anlaufen der Propeller, dassofortige Abschalten der Motoren in Gefahrensituationen und dasnotwendige langsame Beschleunigen der Motoren.

Über eine einfache Kulisse, die auf der Fernsteuerung montiert wurde, werden zwei Kanäle gleichzeitig und damit beide Motoren proportional beschleunigt. Über die Trimmschieber des Senders können sie zudem bei Bedarf synchronisiert werden. Im Regelfall ist dies jedoch unnötig, da die Motoren vor dem Start immer auf Volllast beschleunigt werden sollten. Dies sorgt für höchste Schwebestabilität. 
Aufbau des Verankerungsdreiecks

Schwebelagestabilität
Ein Leinenwinkel von 45° führt zu äußerst stabilenSchwebeeigenschaften. Ein Überkreuzen der Leinen ist so gut wieausgeschlossen. Für diesen Leinenwinkel wird am Boden bei einerSchwebehöhe von 20 m ein Verankerungskreisdurchmesser von 40 m benötigt(siehe Tabelle unten). Hierfür istbei Grabungsdokumentationen, bei denen senkrechte Abbildungen von ca. 500 qm durchgeführt werden, inder Regel ausreichend Platz am Boden vorhanden. (Schwebehöhe ca. 20 m, abgebildete Grabungsfläche ca. 20 m x 25 m, Kompakt-Digitalkamera, Brennweite 28 mm)


Geometrie
DasVerankerungsdreieck (A1, A2, A3) am Boden entspricht der Grundfläche einerdreiseitigen Pyramide an deren Spitze (Z) in variabler Höhe (h) sich die Schwebeplattform befindet. Die Leinen bilden bei variabler Länge (s) mit einem festgelegten Winkel (45°) die Kanten derPyramidenflächen. Den der Kameraposition gegenüberliegenden Punkt amBoden (N) nennt man Nadir. Der Punkt N' ist ein möglicher Startpunkt des Fluggerätes (siehe unten).

Viertelkreismethode (Video)
Es gibt verschiedene Möglichkeiten die Schwebeplattform zu bedienen. Hier wird zunächst nur die einfachste Methode beschrieben. Sie ist für die allermeisten Grabungsdokumentationen geeignet, da
bei diesen in der Regel eine Plattformhöhe biszu 20 m ausreichend ist. Es wird ein Leinenwinkel von 45° und eine einfache viertelkreisförmige Start-Lande-Methode angewandt, die in mehreren Schritten erfolgt:

1. Zunächst müssen, abhängig vom gewünschten Dokumentationsumfang, das Zentrum der Fotografie (Nadir) und die gewünschte Höhe der Plattform über dem Boden festgelegt werden. Aus der Höhe berechnet sich die dazugehörige Leinenlänge. (Tabelle)
2. Dann werden die Verankerungspunkte A1 und A2 festgelegt
(Tabelle) und der Anfang der entsprechenden Leinen am Boden befestigt.
3. Beide Leinen treffen sich nun im gespannten Zustand im Punkt N'
(Tabelle) und werden dort an den entsprechenden Auslegerösen des Schwebegerätes befestigt.
4. Nach Festlegung des
Verankerungspunktes A3 und Befestigung der dritten Leine, wird diese Leine lose zum Schwebegerät geführt und ebenfalls befestigt.
5. Im Startvorgang wird das Gerät an dieser losen Leine gegen die zu den Punkten A1 und A2 gespannten Leinen auf Zug gehalten. (Skizze Situation 1) Der Aufstieg zum Zenith erfolgt dann durch Leinelassen (Skizze Situation 2+3), der Abstieg und die Landung durch Einholen und auf Zug halten der Leine.
(Skizze Situation 4+5)