Meine erste Kamerahalterung für Luftbildaufnahmen wollte ich mit einer vorhandenen Zweikanal-Funkfernsteuerung aus einem Spielzeugauto steuern. Geplant war, mit einem Kanal die Funktion anzuwählen und mit dem anderen Kanal die Funktion auszuführen. Als Funktionen waren Schwenken, Neigen und Auslösen geplant. Nach Umbau des Empfängers konnten Servogehäuse mit Motor und Stellwiderstand benutzt werden. Für die Funktionsumschaltung wurde auf ein Servo eine Schaltereinheit montiert. Der Erfolg war sehr mäßig.
Die vorhandene Fernsteuerung, betrieben mit 27 MHz AM wurde ab ca. 5m Höhe durch CB-Funk dermaßen gestört, daß eine Kontrolle der Funktionen nicht möglich war. Gerade wegen dem Empfänger in der Höhe sind Störungen auch aus weiter Entfernung möglich. Auch die Funktionsauswahl über einen Kanal klappte nicht immer einwandfrei.
Nach Kauf einer neuen Funkfernsteuerung (Graupner mit 40 MHz FM) waren diese Nachteile beseitigt. Diese Funkfernsteuerung bot noch den Vorteil, daß sie auf sieben vollwertige Kanäle ausgebaut werden kann. Zur Zeit wird mit einem Schalter die Kameraauslösung ausgeführt und durch ein Potentiometer und einer Skala die Neigung der Kamera direkt angewählt.
Das Auslösen der Kamera (vornehmlich Fotoapperate) kann bei einigen Kameras elektrisch durch einen elektronischen Schaltkanal für Fernsteuerungen erfolgen. Dabei ist eine Auslösung durch Relais-Kontakt einer reinen elektronischen Ausführung vorzuziehen, um Störungen des Empfängers der Fernsteuerung oder der Kamera zu vermeiden. Ist eine elektrische Auslösung nicht möglich, so muß mechanisch durch ein Servo ausgelöst werden. Das Servo kann dabei direkt über der Kamera montiert werden. Durch Drehen des Stellgliedes am Servo kann dann der Auslöser an der Kamera betätigt werden.
Gewöhnliche Spiegelreflexkameras können mit einem Drahtauslöser betätigt werden. Wird das Betätigungselement an den Stellarm des Servos befestigt und die Führung des Drahtauslösers an der Kamerahalterung fixiert, so können auch diese Kameras einfach ausgelöst werden.
Mit dem horizontalen Schwenken sind Aufnahmen in verschiedenen Himmelsrichtungen möglich. Meist wird ein Arbeitsbereich von 360 Grad gewünscht. Da normale Servos nur einen eingeschränkten Drehbereich haben, muß ein entsprechend umgebautes Servo verwendet werden. Bei einigen Servos kann durch Entfernen der Getriebesperre und durch Freisetzen des Stellwiderstandes die Drehung endlos erfolgen. Die Schwenkgeschwindigkeit sollte nicht zu hoch sein. Wird zu stark geschwenkt, so verdreht sich die Kamerahalterung und nach dem Stoppen muß sich das System erst beruhigen.
Mit vertikaler Neigung sind Aufnahmen gerade zum Horizont bis senkrecht auf den Boden möglich. Dieser Arbeitsbereich von 90 Grad wird von den meisten Servos ausgeführt. Ist die Kamera nicht zu schwer, so kann das Servo die Kamera direkt ohne Probleme neigen. Wird auf das Neigen der Kamera verzichtet, so sollte die Kamera bei einer Neigung von 15 bis 20 Grad festgestellt werden. Dabei wird etwas vom Himmel und zum großen Teil die Landschaft auf der Aufnahme erscheinen.
Mit Schwenken der Kameraausrichtung kann das Bild zwischen Querformat (Landscape) und Hochformat (Portrait) ausgewählt werden (nur bei Fotoapperaten sinnvoll). Durch ein Servo muß der Kameraträger dafür um 90 Grad gedreht werden.
Funkfernsteuerungen arbeiten mit einer Versorgungsspannung von 4,8 Volt. Diese werden im Normalfall durch vier Akkus geliefert. Bei kaltem Wetter kann es zum Absinken der Akkuspannung kommen, so daß ein einwandfreier Betrieb nicht mehr möglich ist. Dieses kann durch teilentladene Akkus verstärkt werden.
Aus diesem Grund habe ich die Anzahl der Akkus auf sechs erhöht. Durch einen speziellen Spannungsregler war dann auch bei Ausfall von 2 Akkus noch genug Spannung für das System vorhanden.
Wird keine Funkfernsteuerung verwendet, so kann die Steuerung durch eine Elektronik realisiert werden, die nicht auf 4,8 Volt (bzw. 5 Volt) festgelegt ist. Werden Bausteine aus der 4000-CMos-Serie verwendet, so kann die Spannung sogar mehr als 12 Volt betragen.
Reicht der normale Stellbereich eines Servos nicht aus, so ist es bei einigen Servos möglich, die mechanische Sperre zu entfernen und die Bewegung des Stellwiderstandes zu unterbinden. Solange dann der Steuerknüppel an der Fernsteuerung betätigt wird, läuft der Servo-Motor in die entsprechende Richtung. Der Hauptanwendungsfall ist das Schwenken der Kamerahalterung, um die horizontale Blickrichtung der Kamera einzustellen.
Das Servo-Gehäuse muß so auseinandergebaut werden, daß ein Zugang zu den Zahnrädern möglich ist. Ist dort irgendwo ein unvollständiger Zahnkranz zu sehen, so ist dieses Servo für den Umbau nicht geeignet. Wird durch Entfernen des Stellwiderstandes keine Drehung zur herausgeführten Achse übertragen, so ist das Servo ebenfalls für den Umbau nicht zu verwenden. Das Zahnradgetriebe wird mechanisch durch eine Sperre auf einem Zahnrad in der Bewegung eingeschränkt. Mit einem scharfen Messer ist diese Sperre sauber zu entfernen. Nun wird die Drehrichtung des Getriebes nur noch vom Stellbereich des Stellwiderstandes eingeschränkt.
Ist am Fernsteuersender eine Justierung der Neutralstellung vorhanden, so kann der Stellwiderstand entfernt und dafür zwei Einzelwiderstände mit jeweils 2,4 KiloOhm eingesetzt werden. Die beiden Einzelwiderstände werden an einem Ende zusammengelötet. Die Leitungen zum Stellwiderstand des Servos werden getrennt und an den beiden Widerständen angelötet. Der mittlere Anschluß des Stellwiderstandes wird an den Draht zwischen den beiden Widerständen angelötet. Soll der Stellwiderstand zur Justierung der Neutralstellung verwendet werden, so muß die Achse so abgesägt werden, daß sie nicht mehr vom Getriebe bewegt wird. Der Stellwiderstand muß so eingestellt werden, daß der Servo-Motor bei der Neutralstellung am Fernsteuersender sich nicht mehr dreht. Mit einem Tropfen Kleber sollte der Stellwiderstand gegen unbeabsichtigtes Verstellen gesichert werden.
In einigen Anwendungen ist es erforderlich, den Servo-Motor abzuschalten, wenn eine mechanische Position erreicht wird (z.B. Neigung des Kameraträgers oder Umschaltung zwischen Querformat und Hochformat). Das Problem kann durch Schalter an den mechanischen Positionen und durch Dioden zum Erkennen der Drehrichtung gelsöt werden. Die entsprechende entgegengesetzte Drehrichtung darf dabei nicht beeinflußt werden. Die erforderliche Änderung funktioniert an einem Standard-Servo oder an einem modifizierten Servo für endlosen Umlauf.
Diese Änderung am Servo ist mit geringen Mitteln leicht durchzuführen.
Benötigt werden dafür:
Das Servo-Gehäuse wird geöffnet, um Zugang zu den Anschlüssen des Servo-Motors zu haben. Eine Leitung zwischen Elektronikplatine und Motor wird getrennt und durch eine Kabeldurchführung am Servo-Gehäuse nach außen verlängert. Die Kabellänge richtet sich nach den mechanischen Anforderungen. Das Servo-Gehäuse kann wieder zusammengebaut werden. An den entsprechenden Positionen, an denen der Servo-Motor nicht weiter bewegt werden soll, werden jeweils die Schalter angebracht. In der jeweiligen Endlage des bewegenden Teiles muß der entsprechende Schalter betätigt werden. An einem Kontakt des Schalters muß die Diode angelötet werden. Das Zusammenschalten der Bauelemente erfolgt entsprechend des folgenden Schaltplanes. Die Anschlußrichtung muß durch Versuch ermittelt werden. Am anderen Anschluß muß die Diode entgegengesetzt angebracht werden. Wird die Diode verkehrt angeschlossen, so versucht der Motor weiter gegen den Schalter zu laufen, aber nicht mehr vom Schalter weg.
Mit Schottky-Dioden ist der Spannungsverlust geringer als bei normalen Dioden. Damit wird die Reduzierzung des Drehmoment vom Servo-Motor so gering wie möglich gehalten.
Vom idealen Trägerdrachen für die Luftbildfotografie werden folgende
Eigenschaften verlangt:
Einen Drachen, der alle diese Aspekte berücksichtigt, gibt es nicht. Einige Kompromisse muß man in Kauf nehmen. Gegebenfalls muß je nach Flugbedingungen auf andere Drachen zurückgegriffen werden. Jeder Luftbildfotograf sammelt im Laufe der Zeit seine eigenen Erfahrungen, welche Drachen er bei welchen Gelegenheiten verwendet.
Cody (1.2m Spannweite)
Am Anfang war ein gekaufter Cody als Trägerdrachen gedacht. Aber mit
einer Spannweite von 1200 mm braucht er entsprechenden Wind, der in meiner
Region nicht immer vorhanden ist. Die Vorzüge dieses Drachens sind der
stabile Flug mit steilem Flugwinkel bei ausreichendem Wind. Der Aufbau von
Kastendrachen kann länger dauern als bei anderen Drachen.
Multiflare (Schimmelpfennig)
Als großer Lastenträger folgte ein Multiflare mit 3 m Spannweite
nach Wolfgang Schimmelpfennig. Auch er fliegt bei einem sehr steilen Flugwinkel
und kann bei mittleren Winden erhebliche Zuglast entwickeln. Im unteren
Windbereich neigt er zum Aufsegeln auf dem Wind mit anschließendem
Absinken bis er wieder in den Steigflug übergeht (Gieren). Mit dem
Absinken verschwindet auch die Zugkraft, um dann beim Steigflug wieder extrem
anzusteigen. Der Aufbau ist mit Einsetzen der Spreizstange recht schnell
ausgeführt. Wegen der extremen Waageneinstellung ist der Start dieses
Drachens bei wenig Wind zum Teil sehr schwierig und kraftaufwendig. Das
Gieren kann mit einem Strippenschwanz verringert werden.
Rokkaku (2m Höhe)
Zwischenzeitlich wurde auch ein 2 m Rokkaku eingesetzt. Der Aufbau dauert
wegen dem Einsetzen aller Stangen und dem Spannen der Querstangen vergleichbar
mit einem Kastendrachen. Der Rokkaku fliegt bis zum mittleren Windbereich
stabil bei einem günstigen Flugwinkel. Wegen der geringen Größe ist dieser
Drachen nur bei ausreichend Wind einsetzbar.
Flowform (Jim Rowlands)
Im Frühjahr 1995 begann ich eine Flowform mit der Größe von
etwa 2 Quadratmetern Grundfläche für die Luftbildfotografie
einzusetzen. Stablose Drachen haben ihre Vorzüge in kleinem Packmaß
und schnellem Aufbau. Der Leinenwinkel ist abhängig vom Wind fast ideal.
Die Flowform fliegt in einem weiten Windbereich stabil und kompensiert auch
Böen recht gut. Der Nachteil der Stabilität kann ein langsames
seitliches Abdriften sein, wenn der Drachen sich zur Seite neigt. Die
Richtungsstabilität wird bei ausreichendem Wind durch einen
Strippenschwanz erhöht. Das hat auch einen positiven Einfluß auf den
Flugwinkel und erhöht die Zuglast auf der Drachenleine.
Delta (6m span width)
Für sehr leichten Wind habe ich ein Delta mit leichtem Stoff vorgesehen.
Der Delta hat den Vorteil, daß er sehr leicht zu starten ist. Ist am
Boden kein Wind vorhanden, so reicht geringer Zug auf der Leine aus, um ihn in
die Luft zu erheben. Im Vergleich zu den anderen Drachen ist der Delta
ein weniger effektiver Trägerdrachen, weil er mehr auf dem Wind liegt.
Die Trägerfunktion wird daher nur durch entsprechende Größe
erreicht. Wegen der Größe des Drachens erfolgt der Aufbau über
steckbare Stangen. Dadurch ist der Auf- und Abbau entsprechend aufwendiger
und zeitintensiver.
Flowform (Am. Flowform 50 sq.ft.)
Um die Leistungsfähigkeit der Flowforms bei wenig Wind besser nutzen zu
können, habe ich diesen Drachen mit einer Größe von etwa 5
Quadratmetern Grundfläche gebaut. Mit seinem dünnen Stoff und der
einfachen Bauweise ist er für entsprechend wenig Wind ausgelegt. Dieser
Drachen ist im Flug stabiler als die Flowform von Jim Rowlands. Der Flugwinkel
von etwa 60 bis 70 Grad ist ideal für die Luftbildfotografie.
Andere Luftbildfotografen haben entsprechende Erfahrungen mit ihren Trägerdrachen. So werden auch folgende Drachen eingesetzt:
Dopero (Doppel-Pearson-Roller)
Ralf Beutnagel hat diesen Drachen entwickelt. Der Drachen entspricht
einer Variante von zwei Pearson-Rollers, die nebeneinander angebracht
sind. Es ist ein stabiler Leichtwindflieger, der einen steilen Flugwinkel
einnimmt.
Double-Parasled
Dieser Drachen entwickelt für seine Größe eine beachtliche
Zugkraft und ist damit ein sehr effektiver Trägerdrachen. Der Drachen
ist fast genauso schnell einsetzbar wie stablose Drachen.
Delta-Conyne
Dieser Drachen wird sehr häufig in Amerika für Luftbildaufnahmen
verwendet. Er verbindet die Leichtwindeigenschaften des Deltas mit der
Stabilität der Kastendrachen.
Der Trägerdrachen wird gestartet und in eine Höhe gelassen, wo er eine stabile Fluglage einnimmt. Jetzt erst wird in die Drachenleine das Kameraträgersystem eingehängt. Nach Kontrolle der Befestigung und Funktion des Systems wird weitere Drachenleine vorsichtig ausgelassen, bis die Aufnahmehöhe erreicht ist.
Der Trägerdrachen wird gestartet, bis eine Höhe mit stabilem Flug erreicht ist. Dann kann das System befestigt und in die gewünschte Höhe gebracht werden. Je nach Windverhältnissen und Trägerdrachen kann eine Höhenänderung aufgrund der Zugkräfte schwierig sein.
Um die Aufnahmehöhe schnell ändern zu können, benutze ich auch ein Seilbahnsystem, das Ralf Beutnagel veröffentlicht hat. Hier wird die doppelte Leinenlänge erforderlich, die am Boden und am Waagepunkt des Drachens durch Rollen umgelenkt wird. Die Enden der Leine werden mit einem Karabiner zusammengeführt. Mit einer Laufrolle auf dem Gegenzugseil kann das Kameraträgersystem am Zugseil angebracht werden. Die Handhabung der Drachenleine ist wesentlich einfacher, weil nur noch die halbe Kraft zur Leinenbedienung erforderlich ist. Es kann auch eine Leine mit einer geringeren Bruchlast verwendet werden. Nachteil bei diesem System ist das höhere Gewicht durch die doppelte Leinenlänge und die erforderlichen Umlenkrollen.
Jeder Drachentyp hat seinen eigenen Flugwinkel, der bei einigen durch eine Waageneinstellung verändert werden kann. Der Flugwinkel hängt aber auch von der verwendeten Leine, Leinenlänge und von der Windstärke ab.
Bei steilen Flugwinkel (über 45 Grad) ist die Auftriebskraft größer als die Vorschubkraft. Lasten in der Drachenleine werden gut getragen und die Drachenleine neigt kaum zum durchhängen. Bei kleineren Flugwinkeln (kleiner 45 Grad) ist die Auftriebskraft geringer als die Vorschubkraft und bei Last hängt die Drachenleine stark durch.
Im Gegensatz dazu bietet ein steil fliegender Drachen weniger Angriffsfläche für den Winddruck als ein flach fliegender Drachen. Die Tragfähigkeit ist bei flacher fliegenden Drachen größer als bei steil fliegenden. Dies ist zum Beispiel bei einem Delta festzustellen, der beim Segeln auf einer Thermik einen extremen Leinenwinkel einnimmt, aber kaum Zugkraft aufbaut. Ein Rokkaku der flach eingestellt ist, bietet dem Winddruck wesentlich mehr Angriffsfläche und zieht entsprechend stark an der Leine.
Bei einem steilen Flugwinkel läßt sich die Entfernung zwischen Kamera und Objekt besser abschätzen als bei einem flachen Winkel. Bei einem steilen Winkel kann und muß man wesentlich näher an das Objekt heran.
Als Drachenleine für Standdrachen bevorzuge ich Polyester- oder Polyamid-Schnüre. Zum einen sind sie preiswerter als hochfeste Schnüre (Kevlar, Spectra) zum andern weisen sie eine gewisse Dehnung auf, die den Drachen bei Windböen entlastet. Erst wenn keine Dehnung mehr bei der Leine möglich ist, wirkt die komplette Kraft bei Böen auf den Drachen direkt. Diese Leinen benötigen für die Zugkraft einen größeren Durchmesser. Das verbessert auch die Handhabung beim Auslassen oder Einholen von Leine. Schnittverletzungen sind bei dünneren Schnüren eher möglich als bei dickeren. Aber die Leinen haben auch Nachteile. Wegen des größeren Gewichtes und der größeren Angriffsfläche für den Wind hängen sie sehr schnell durch und können gerade bei wenig Wind ein Drachenflug behindern.
Stark gespannte Drachenleinen neigen durch die Windlast zum Schwingen. Je straffer die Leine gespannt wird, um so stärker ist das Schwingen. An den Befestigungspunkten (Bodenanker und Waagepunkt des Drachens) ist die Schwingungsbewegung am geringsten. In der Mitte zwischen den Befestigungspunkten ist die Schwingung am stärksten. Diese Schwingungen werden über die Aufhängung auf den Kameraträger übertragen und können die Bildaufnahme beeinflußen. Dies tritt besonders bei der Pendelaufhängung wegen der starren Befestigung auf. Bei der Picavet-Aufhängung wird ein Teil der Schwingung durch die umlaufende Schnur kompensiert. Zur weiteren Kompensierung können dicke Gummiringe (Befestigungen für Auspuff) mit einem Stab auf der Drachenschnur in unmittelbarer Nähe der Aufhängung befestigt werden. An diesen Stellen verhält sich die Drachenleine dann wie an den Befestigungspunkten.
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©2015 Harald Prinzler