ZEILSERVO SETUP

Vooraleer je van start gaat met het installeren van een zeilservo in je Marblehead bootromp, dien je toch bij een aantal zaken eerst stil te staan.

Voor de wind

Welk types zeilservo’s bestaan er zoal?

Hier zijn er twee systemen namelijk zeilarm- of winch-servo’s. Zeilarm-servo’s worden meestal gebruikt voor kleinere RC zeilboten, zoals bijvoorbeeld de Micro Magic- en de RG65-klassen.  

Zeilarm-servo

De voornaamste reden van het beperkt gebruik van zeilarm-servo’s, is dat de trekkracht vrij beperkt is. Wanneer een fabrikant een bepaalde trekkracht vermeld in zijn technische specificaties, is deze waarde gemeten met een armlengte van slechts 1 centimeter. In praktijk zal de werkelijke armlengte meestal heel wat langer zijn, wat betekent dat op het uiteinde van de arm de maximale trekkracht ook flink verminderd.  

Vergelijk tussen verschillende armlengten en resterende trekkracht

Maw telkens je de servoarm-lengte verdubbeld, halveert ook de maximale trekkracht van de servo. In dit voorbeeld is de opgegeven trekkracht verminderd naar slechts 25% van de originele waarde, dit bij een armlengte van slechts 4cm.

Dit probleem geldt voor alle servo’s, ongeacht het type en toepassing.

Zou je dus in praktijk een servoarm willen gebruiken voor een RC Marblehead, dan is werkelijke trekkracht veel te laag. Enige voordeel van een langere arm is dat de snelheid op diens uiteinde wel flink toeneemt, maar als grootste nadeel de nog steeds beperkte afstand om de zeilkoord te bedienen. Tenslotte is een zeilkoord-reikwijdte van 300 tot 500mm nodig, om de zeilen van de boot volledig te kunnen bedienen.

Tweede en betere oplossing is het gebruik van een zeilwinchservo, bij voorkeur een digitaal type vanwege de hogere nauwkeurigheid in vergelijk met de analoge uitvoering.

Zeilwinch-servo

Hoe groter het aantal maximale omwentelingen, hoe meer zeilkoordlengte kan gecreëerd worden. Het is ook zo, hoe groter de diameter van de spoel, des te sneller is de zeilkoord verplaatst, maar wel met een lagere kracht!

In praktijk kan je best kiezen voor een winchservo met een kleinere spoel (bijvoorbeeld 32mm), die hierdoor een mimimim aan kracht verliest. Natuurlijk daalt de snelheid van de zeilkoord, maar dit is een veel kleiner nadeel dan het grote verlies aan kracht.

Kies dus als compensatie beter voor een kleine spoel en een servo met een hoog aantal omwentelingen (bijvoorbeeld 5 of 6).

Wat is de juiste winchservo-positie in de boot?

De positie van de winch is door zijn eigen gewicht mede bepalend voor de lengtebalans van de bootromp. Je kan niet zomaar de positie wijzigen zonder dat de vaareigenschappen van de boot hierdoor veranderen. Ook de grootte en vorm van de servo is belangrijk voor de plaatsing. Is er voldoende werkruimte rond de servo om alles netjes en ook goed te installeren?

Klopt de positie ook voor de opstelling voor open- of closed loop configuratie? Op deze laatste vraag komen we later op terug.

Hoe is de bevestiging voor de servo voorzien?

Als je een servo wil installeren dien je natuurlijk ook een stevige basis te hebben om deze goed te monteren. In de meeste gevallen is vooraf een montagebeugel of basisplaat voorzien, die je makkelijk op maat kan klaarmaken. Let ook op de juiste oriëntatie van de servo tov de romp.

Gemonteerde winch-servo met op maatgemaakte basisplaat

Welke eigenschappen dient een goede en betrouwbare winchservo te bezitten?

Minimale en maximale werkspanning, maximale verbruik bij vollast, verbruik bij nullast, opgenomen vermogen bij vollast, gewicht en afmetingen, type winchspoel en spoeldiameter, maximaal aantal spoelomwentelingen, maximale trekkracht of torque, maximale koordsnelheid en koordbereik, nauwkeurigheid …

Allemaal gegevens die heel belangrijk zijn bij de keuze van een winchservo voor jouw toepassing. Werkingssnelheid, kracht en duurzaamheid zijn de voornaamste parameters. Voorzie voldoende marges, want een te krap bemeten servo zal ook sneller stukgaan bij zwaardere windcondities.

Bekijk en vergelijk de opgegeven specificaties van de verschillende fabrikanten. Informeer je bij collega-radiozeilers welke type servo ze meestal gebruiken en ook het waarom. Tenslotte is de aankoop niet goedkoop te noemen en wens je natuurlijk verscheidene jaren plezier te hebben van je boot en de volledige apparatuur.

In onderstaande tabel vindt je samengevat de elementaire eigenschappen en waarden waaraan een goede winchservo aan dient te voldoen voor een RC Marblehead:

Basisopbouw van een winchservo:

RC MARBLEHEAD WINCHSERVO
Trekkracht 17 tot 25kg.cm
Spoeldiameter 26 tot 55mm
Zeilkoord-bereik 300 tot 500mm
Aantal omwentelingen 3 tot 6
Aantal omwentelingen per seconde 2,5 tot 4,5/sec
Voedingsspanning 5 tot 9Volt

Basisopbouw van een winchservo:

Een winchservo is een elektronische module die bestaat uit een aantal componenten. Deze zijn de behuizing, spoel voor de zeilkoord, tandwieloverbrenging en lagers, potentiometer voor positiebepaling, elektrische motor, elektronische regeleenheid, een eventuele BEC-unit en tot slot de kabel met JR-stekker welke de voeding en signaal voorziet. Dus heel wat onderdelen die je niet direct zou verwachten.

Zeilkoord-spoelen of drums:

Er bestaan principieel 3 uitvoeringen van drums, zijnde standaard, spiraalvormig en zelfspannende veerdrums. De meesten hebben een diameter gaande van 26 tot 42mm. Meestal  bezitten ze een dubbele wikkelspoel uitgezonderd de spiraaldrum met een enkele spoel.

Standaard drum
Spiraaldrums
Zelfspannende drum

Welke winchservo’s worden veelal gebruikt en welke minder?

Hitec HS-785HB:

Hitec HS-785HB winchservo

Deze winchservo is al heel wat jaren op de markt en is hierdoor zowat een klassieker geworden. 

Eigenschappen Hitec HS-785HB:

  • Analoog servotype
  • Te lage werkingsspanning 4-6Volt
  • Trage werking, draaihoek van 360° duurt 1,4 tot 1,68 seconden
  • Maximum 3,5 omwentelingen
  • Beperkte trekkracht 13,2 kg.cm
  • Redelijk formaat 59x29x50mm
  • Middelmatig gewicht 110g
  • Karbonite tandwieloverbrenging
  • Plastic behuizing

Vooral de lage trekkracht en de te trage snelheid maken deze zeilservo niet voldoende geschikt voor het gebruik in een Marblehead. Ook de lage voedingsspanning tot maximaal 6 Volt, maakt dat je Lipo-batterijen niet rechtstreeks kan toepassen, tenzij je beschikt over een extra BEC-regelaar.

PDA Sail Winch RJX CLS-030:

Met ruime ervaring en kennis heeft Paul d’Arnaud zelf een reeks prima zeilwinches ontwikkeld. Paul is zelf al sinds jaren een heel gepassioneerd radiozeiler.

Meer info vindt je op volgende site: http://www.pda-winches.nl/

PDA winchservo RJX CLS-030 ontwikkeld door Paul d’Arnaud

De RJX CLS-030 is een digitale zeilservo, welke perfect geschikt is voor het gebruik in RC-Marbleheads. 

Eigenschappen van de PDA RJX CLS-030:

  • Digitaal servotype
  • Werkspanning van 6 tot 8,4 Volt
  • Hoge snelheid, 3 omwentelingen per seconde
  • Maximum 3 omwentelingen, standaard drum 42mm
  • Trekkracht 22 kg.cm
  • Compact formaat 40x20x37mm
  • Laag gewicht 70g
  • Metalen tandwieloverbrenging
  • Metalen behuizing

MPI S100-MG:

Winchservo MPI S100-MG

Sinds kort en vrij beperkt op de markt verkrijgbaar. Is een digitale winchservo met brushless motor.

Eigenschappen MPI S100-MG:

  • Digitaal servotype met brushless motor
  • Werkspanning van 4,8 tot 8,4 Volt
  • Hoge snelheid, per omwenteling 0,42sec bij 7,4 Volt
  • Maximum 4 omwentelingen, standaard drum 32mm
  • Trekkracht 22 kg.cm bij 8,4 Volt, 19 kg.cm bij 7,4 Volt
  • Compact formaat 65x56x45mm
  • Middelmatig gewicht 108g
  • Metalen tandwieloverbrenging
  • Metalen behuizing

RMG Sailwinch:

Ongetwijfeld het meest gebruikte merk van winchservo’s sinds jaren.

RMG 285 ES

Bekend om hun kracht, hoge snelheid, nauwkeurigheid en betrouwbaarheid.

Alle info vindt je op hun site: https://www.rmgsailwinch.com.au/

Voor een RC Marblehead wordt overwegend gekozen voor de 285ES-uitvoering. 

Eigenschappen RMG 285ES

  • Digitaal servotype Smartwinch met ingebouwde BEC
  • Werkspanning van 5 tot 9 Volt
  • Hoge snelheid, 300mm in 0,7 seconden, 3,4 omwentelingen/seconde 
  • Maximum 5 omwentelingen, standaard drum 32mm
  • Trekkracht 17,6 kg.cm bij 7,4 Volt
  • Formaat 73x56x54mm
  • Middelmatig gewicht 140g
  • Plastic tandwieloverbrenging
  • Open behuizing

Net door zijn enorm snelle werking in combinatie met de nodige kracht, maakt het deze winchservo ook heel populair is bij de meeste radiozeilers. Ondertussen is het nu ook mogelijk om elk mechanisch of electronisch onderdeel apart te bestellen bij de fabrikant.

Open en closed loop …  welke configuratie verkies je?

Er zijn 2 basismethoden om de zeilkoord te bedienen dmv een winchservo, open- of closed loop. Bedoeling is steeds voldoende zeilkoordspanning te behouden tijdens de bediening van de servo. Is deze te weinig, bestaat het risico dat de zeilkoord van de spoel los komt en alles vastloopt. Indien de servo te lang in deze toestand blijft, wordt deze overbelast en verbrandt de electronica.

Open-loop configuratie:

Bij deze opstelling maak je gebruik van een enkele zeilkoord zonder terugloop. Maw je bedient een enkele zeilkoord bovendeks op en af. De koordspanning wordt in stand gehouden dmv een lange elastiek die gefixeerd blijft met de boeg van de romp. Deze methode is de makkelijkste manier om de zeilkoord te installeren en tegelijk op spanning te houden.

Enige nadeel is dat de elastiek regelmatig gecontroleerd dient te worden op veroudering. Vervang deze dan ook regelmatig.

Principeschema:

Hieronder een open-loop praktijkvoorbeeld:

Open-loop configuratie met elastiek
Elastiek fixatie aan de boeg
Toevoer zeilkoord met katrol ter hoogte van het achtersteven
Verbinding zeilkoord en elastiek met aanhechtpunt

Closed-loop configuratie:

Bij deze opstelling maak je gebruik van een dubbele zeilkoord, dus met terugloop. De koordspanning wordt in stand gehouden dmv een spiraalveer of kort elastiek-lusje in serie met de zeilkoord of extern met extra katrol.

Principeschema closed-loop met bovendekse spiraalveer in serie:

Closed-loop met seriële spiraalveer bovendeks
Voorbeeld seriële spiraalveer
Elastiek-lus als alternatief voor een spiraalveer
Dubbele dekdoorvoer van de zeilkoorden naar de ingebouwde winchservo
Zeilkoord-katrol ter hoogte van het achtersteven

Principeschema closed-loop met onderdekse spiraalveer en katrol:

Closed-loop met externe spiraalveer onderdeks
Voorbeeld closed-loop met externe spiraalveer ter hoogte boegdeel
Closed-loop configuratie (bron: Graham Bantock Sailsetc UK)

De closed-loop opstelling met boven- of onderdekse spiraalveer wordt het vaakst toegepast. 

Besluit:

De meeste RC Marblehead radiozeilers verkiezen een snelle, sterke en betrouwbare winchservo voor de bediening van de zeilen. Hierbij is RMG al meerdere jaren het meest gebruikte merk, net om die redenen. Ondanks dit, zijn er nieuwe technieken in opmars zoals het gebruik van brushless motoren en moderne digitale technieken. 

Zeil en geniet !

© Copyright RCZEILEN