23.05.2016, 10:18 Uhr | 0 |

Kann trotzdem fliegen Der Monospinner hat nur einen einzigen Rotor

Schweizer Forscher haben ein merkwürdiges Fluggerät entwickelt. Es rotiert um sich selbst. Sein Rotor dreht sich in Gegenrichtung. Gestartet wird es wie eine Frisbeescheibe.

Monospinner im Flug
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Ein Fluggerät der besonderen Art: Der Monospinner hat nur einen Rotor.

Foto: ETH Zürich/IDSC

Dreht sie sich oder spinnt sie mal wieder? Wirklich sicher, dass ihre eigenartige Flugmaschine sich in der Luft hält, sind Schweizer Forscher keineswegs. Deshalb experimentieren sie am liebsten in einem mit Stoffbahnen abgetrennten, vielleicht 6x6 m großen Geviert, dessen Boden mit Matratzen ausgelegt sind. Diese fangen das Monospinner genannte Gerät sanft ab, wenn es unkontrolliert zu Boden geht. Es ist die jüngste Schöpfung von Weixuan Zhang, Mark W. Müller und Raffaello D'Andrea vom Institute for Dynamic Systems and Control (IDSC) an der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich). Sie hatten schon zuvor die Welt staunen lassen, etwa mit einem Rudel Quadrocopter, die gemeinsam eine Brücke knüpften, die von Menschen begangen werden konnte. 

Steuerung über die Drehzahl

Der Monospinner hat nur ein einziges bewegliches Teil, eben den Rotor. Der würde das Gerät nur taumeln lassen, gäbe es nicht eine andere Kraft, die das nicht nur verhindert, sondern auch einen halbwegs kontrollierten Flug zuließe. Diese Kraft bringt das ganze Gerät auf, indem es sich entgegen der Richtung des Rotors dreht.

Ehe beide auf Touren sind bedarf es eines Tricks: Der Rotor des Monospinners muss sich drehen, ehe der Experimentator das Gerät wie eine Frisbeescheibe startet, ihn also von Hand in Rotation versetzt. Gesteuert wird er lediglich über die Drehzahl des Rotors, die ihn kippen oder sich aufbäumen, ihn also sinken oder steigen lässt. Das gelingt nicht von Hand, sondern mit Hilfe eines Programms, das die Steuerbefehle umsetzt. Störungen des Gleichgewichts sorgen, ähnlich wie bei ein- oder zweirädrigen Transportgeräten wie dem Segway, für Richtungsänderungen. Die Batterie, die den Monospinner mit Strom versorgt, befindet sich in einem der beiden Ausleger, die Elektronik im anderen.

Mast als Starthilfe

Statt von Hand lässt sich das Gerät auch mit einer Hilfskonstruktion starten. Es wird auf einem kleinen Mast befestigt und auf Touren gebracht. Ist die erforderliche Drehzahl des Rotors und die gegenläufige Bewegung des ganzen Geräts erreicht wird die Verbindung gelöst und der Monospinner taumelt davon.

Videoquelle: ETH Zürich/IDSC

Vorarbeiten leisteten die Forscher mit einem Quadrocopter, deren Rotoren sie teilweise abschalteten. Sie konnten zeigen, dass er auch in diesem Zustand noch flugfähig war, selbst mit einem einzigen Antrieb. Damit nicht genug, wollen die Züricher jetzt eine Flugmaschine konstruieren, die gar kein bewegliches Teil mehr hat.

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Von Wolfgang Kempkens
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