Électrification d'un K6e de chez RODEL


Lorsque j'étais en région Parisienne il n'y avait pas systématiquement une activité de remorquage.
J'ai donc entrepris l'étude de l’électrification de mon planeur K6e Rodel de 3,20m d'envergure.

Voici en copie l'article que j'avais réalisé à l'époque pour la revue de mon ancien Club le CMCP de CERGY PONTOISE


Une nouvelle vie pour mon K6e
qui en a vu de toutes les couleurs.
Par Daniel MEMIN ( 2 vidéos en fin d'article)

Depuis très longtemps j’envisageai d’électrifier mon fidèle K6e de 3,20m de fabrication RODEL
Mais je ne voulais pas le défigurer et je cherchais toujours une solution.
Moteur fixe au CG avec axe rallongé et support de pale démontable pour la pente.
Mais en électrique, les moustaches cela ne me plait pas.
Un Pylône au-dessus ?  Impossible sur mon modèle.

Je réfléchissais à la solution nez ouvrant  et sortie de l’hélice, mais je ne voyais pas trop comment m’y prendre.
En 2007 un modéliste Italien EUGENIO PAGLIANO l’a réalisé sur un autre planeur ASW28 S2G de 3m40 mais toute la cinématique était gérée par un microprocesseur. Hélas je n’ai pas les compétences requises pour développer cela.

Vous trouverez sa réalisation sur le site des Grands Planeurs.

Son système est commercialisé mais coute 1000 euros environ. Prohibitif pour moi.
Dans un premier temps, je me suis dit que ce n’est pas pour moi à cause de l’électronique, et les planeuristes de pentes me disaient tous que c’était de la bêtise et qu’il serait trop lourd !
J’ai donc laissé passer du temps mais, cela me trottait toujours dans la tête.
Suite à quelques déchirures sous le fuselage après un « attéro au trou », hélas sur un vilain gros caillou non visible d’en haut j’ai été amené à lui refaire une santé.
Je me suis dit « j’y vais ! ». Je me lance dans ce nouveau défi.
Voici la  photo de l’ensemble terminé,  nez ouvert, hélice prête à sortir ! En phase de tests et mesures.
Il ne restera plus que la peinture à refaire !

Phase de tests

Première Etape
Estimation de poids car une propulsion, ça pèse !
Estimation du système de propulsion   = 600gr moteur compris (le réalisé 624gr)
Poids accus lipo 4s                                = 425gr (le réel  423gr)
Soit 1,025 Kg de poids. Ouille ouille ouille !
Gain possible de poids : retirer les 450gr de plomb de pêches situés dans un sachet derrière le nez.
Donc il faudra alléger les commandes de dérive et profondeur et peut être refaire la dérive en structure + carbone pour parvenir au retrait de ces 450gr.
Le propriétaire original de mon K6e ayant passé des câbles de vélo dans de grosses gaines, je décide de prendre la décision de retirer tout cela et de remplacer par de la commande en gaine KAVAN.
Je monte le planeur dans la salle à manger et vérifie mes hypothèses de calculs avec ma balance de centrage.
Pour cela, je positionne un moteur 500 watts, l’accu 4S au maximum vers l’avant, et divers appoint de poids par ferraille, et tout ce qui me tombe sous la main, pour simuler la propulsion globale.
Je mets aussi le récepteur au maximum vers l’avant. Bilan : centré trop arrière.
Flûte, il faudra sûrement que je coule un plomb dans le nez ouvrant pour minimiser le poids à ajouter
Ah et la verrière je l’oubliais celle-ci ! Je la mets en place : c’est mieux.
J’y vais, je me lance en me disant allègement commandes et dérive : ça devrait le faire.

Deuxième Etape
Comment vais-je faire pour réaliser un tel mécanisme et ne pas rechercher quelqu’un pour me réaliser un système de séquenceur bien spécial à microcontrôleur ? De plus, il faut du temps et beaucoup de contacts pour cela.
Mon contact avec une entreprise commercialisant des séquenceurs de pylônes rétractable, pour m’assurer que je pourrais peut-être m’en sortir, ne m’a pas encouragé à suivre cette voie.
Je décide donc de tout faire à l’ancienne avec des micro-switch pour la sécurité, et les séquences seront gérées par ma radio Robbe FX40.
J’achète 10 micro-switch chez RS componants et pour le moteur et l’hélice on verra plus tard.
Je recherche dans tout ce que je possède comme aluminium pour réaliser le support principal
Je découvre un profilé aluminium très raide en T (ancien habillage de bord de meuble)
Et voilà donc la base du support trouvée.

Voici la photo de l'extrémité au début de la conception
Deux colonnettes en tube carbone de diam 6 mm pour la légèreté servent de guides  de déplacement.


La sortie du support d’hélice se fait grâce à un support muni d’un écrou prisonnier M6 et d’une tige filetée Inox M6 entrainée par un petit moto-réducteur.
J’ai utilisé un modèle GWS comme celui monté dans les LUPO (petit avion en dépron indoor de chez MULTIPLEX)

Troisième Etape
Vérifier que l’ensemble puisse s’installer dans le fuselage : Pour cela, j’ai vérifié sur plan et aussi en engageant l’ensemble par l’ouverture de la verrière.



Quatrième Etape
La sécurité et la cinématique : Le groupe de propulsion ne doit absolument pas pouvoir démarrer tant que le nez n’est pas grand ouvert et que l’hélice n’est pas pleinement sortie.
Ce travail sera confié à 5 micro-switch.
-          2 pour la commande du groupe GWS de commande de la rentrée et sortie de l’hélice
-          1 contact fin de course de rentrée de l’hélice
-          1 contact fin de course de sortie de l’hélice et enfin,
-          1 contact plein ouverture du nez, autorisant la sortie ou la rentrée de l’hélice

·         La commande des deux micro-switch qui commande le moto réducteur est réalisé par un micro servo 9g monté tête en bas sur le profilé en T.
Les délais de commande et autorisation de fonctionnement sont gérés par la radio.
·         La commande d’ouverture du nez est réalisée par un servo analogique HITEC pignons métal extra plat de 3kg dont j’ai changé l’électronique pour le rendre numérique.
En effet, celui-ci bien que neuf (mais j’avais dépassé la date de garantie) était horriblement imprécis et de plus se déplaçait de 90 degrés la première minute pour revenir lentement à son point neutre.
Avant que je comprenne ce qui se passait, j’ai changé plusieurs fois le sens et les débattements un certain nombre de fois sur ma radio en pensent que c’était elle qui était en cause.
Les micro-switch sont actionnés par des micro-poussoirs que j’ai réalisés au tour dans des chutes de plastique dur (axe de potentiomètre très longs coupés que j’avais gardé dans mes chutes de plastique) plus collage en bout de ces poussoirs, à la cyanoacrylate, d’amortisseur caoutchouc de 3mm de diamètre longueur 3mm.
J’ai réalisé un schéma de principe de toute cette cinématique, que je pourrais fournir à ceux qui voudraient se lancer dans cette réalisation, ainsi qu’un plan de la réalisation des pièces mécaniques.
Voici la photo de l’ensemble terminé sans le support de pales qui au moment de la photo se trouvait dans les ateliers de mon ami Laurent PLAINCHAULT, qui a eu la gentillesse de réaliser sur ses machines à électroérosion le perçage hexagonal de 6 mm, et de terminer l’usinage et le perçage de chaque trou de fixation de chaque pale. 

Ensemble terminé sans le support de pales
Le support de pale en cours d’usinage sur mon tour
Cinquième Etape
Réaliser une maquette pour valider la découpe du nez ainsi que le levier unique de commande d’ouverture.
Celle-ci a été réalisée en surmoulant le nez du K6e avec une multitude de couches de papier journal mouillé et enduit de colle blanche diluée.
Bien évidemment, au préalable, j’ai couvert tout le nez d’adhésif d’emballage marron tendu au décapeur thermique pas trop chaud pour faire disparaitre les plis, et ensuite trois couches de cire à deux heures d’intervalle.

Voici quelques photos de cette maquette








Sixième Etape
Découpe du nez du K6e, réalisation et collage du système de fixation et intégration du levier d’ouverture du nez monté sur roulement à bille.
Positionner correctement pour éviter de sacrifier la roue semi-maquette afin de garantir un bon anti-couple mais, je ne suis pas parvenu à mettre du piqueur car je courrais le risque de ne pas pouvoir engager l’ensemble dans le corps du planeur.
Je suis obligé de rentrer l’ensemble moteur électrique tête en bas et de retourner l’ensemble une fois engagé.
Le récepteur est fixé au velcro sur l’arrière du profil et est installé et câblé dès le départ afin d’installer l’ensemble de la propulsion en une seule fois.

En cours de collage du levier de commande d’ouverture sur roulement
Collage du support de l’ensemble à côté du carénage de la roue
Pour plus de solidité, j’ai intégré des inserts laiton M3 que j’ai récupéré sur du vieux matériel informatique avant de le mettre à la benne.

Septième Etape
J’ai fourni la pièce support de pale terminée coté portée de roulement avec gorge de circlips usinée et percée au diamètre 3mm, pour permettre à Laurent de faire passer le fil de l’électroérosion.
Bravo à lui car le faut rond après usinage n’est que de 6 centièmes.
Donc, belle performance car il n’y a pas de vibration notoire.
A la réception du support de pale usiné par électroérosion (encore merci Laurent) je monte les pales que j’avais commandées. Horreur, elles ne se plient pas assez vers l’avant.
Le coude des pieds de pales est trop important, ce qui fait qu’il est impossible de rabattre les 2 pales vers l’avant à touche-touche. Donc, impossible de rentrer ou sortir celles-ci par le nez.
Mon projet va-t-il tomber à l’eau ?
Je cherche à revoir les photos du montage de notre ami Eugénio.
Je commande 2 nouvelles paires de pales cette fois de la marque GRAUPNER car elles semblent moins courbées sur la photo.
A la réception de celles-ci, nouvelles déception, c’est mieux mais cela ne se rabat pas encore suffisamment.
Eh oui, les pales sont prévues pour se rabattre en moustache vers l’arrière et non vers l’avant.
Je ne monte donc pas encore le support de pâle sur l’ensemble de propulsion.
Je retourne sur le site des grands planeurs et je regarde de près la photo.
Il semble que les pales sont meulées vers leurs pieds. Ce qui me laisse dire qu’Eugénio a eu les mêmes soucis.
Mes mesures me permettent de me rendre compte que l’entraxe de perçage de 38 mm aurait dû être de 42 mm pour permettre le rabat vers l’avant.
Mais dans cette configuration l’ouverture du nez aurait été monstrueuse alors qu’elle n’est déjà pas négligeable, suite au côté ovoïde du fuselage du K6e afin de permettre le passage du support réalisé.
Refaire un support complet ? Impossible. Donc, creuses-toi la tête Daniel!

Je vérifie dans tous les sens et je me rends compte qu’il faut que je fraise le bout du support sur 7mm de profondeur pour permettre de rabattre totalement à touche-touche vers l’avant les deux pales.
Je remets donc la pince sur la table de ma fraiseuse après avoir tout bien contrôlé au niveau alignement, je descends doucement centième par centième afin de ne pas endommager une telle pièce.

Enfin, les pales se touchent vers l’avant. Super!
Je monte provisoirement le support dans le roulement intégré dans l’équerre mobile et rentre doucement l’ensemble pales montées. Flûte, elles ne se rabattent plus à cause de l’axe hexagonal de 6 mm sur plat qui passe entre les 2 pales.

Découragement. Alors là je me dis que si près du but ce n’est pas possible.
Je me dis « tu n’as plus le choix, tu devras fabriquer tes propres pales avec des pieds droits ou alors tout est à l’eau », et il faudra encore s’assurer que tout ira bien au niveau traction et puissance
(Il faudra au moins 500 à 600 watts).

Enfin j’entrevois une solution ultime. Usiner les pales sur 5cm depuis le pied de pale en forme de V au milieu pour laisser passer l’axe hexagonal positionné sur arrêtes et non sur plat ce qui m’aurait fait gagner un peu de débattement.

Comment vais-je m’y prendre?  En fraisage? Impossible, trop compliqué à fixer. Il faudrait mouler un support avec la pale elle-même (un gauche et un droit).
Je décide donc de travailler à l’ancienne, à la lime, mais encore une fois problème de prise en main.
Solution: monter les pales sur le support pour mieux tenir l’ensemble des deux pales.
4 heures de travail attentif et long par pale pour arriver au résultat.
Je faisais coulisser un morceau d’axe inox hexagonal en serrant les deux pales contre bien sûr vers l’avant ce qui faisait une marque brillante sur les pales me donnant un guide visuel pour limer.
Plus j’avançais avec ma lime triangulaire d’horloger, et plus c’était difficile de limer correctement sans déraper dans le carbone, et sans endommager la pale.
Je désespérais d’y arriver. J’essaye avec ma Dremel et une petite fraise droite de dentiste cylindrique un peu fatiguée. Cela me semble plus facile et c’est centième par centième que petit à petit je creuse la première pale puis ensuite la deuxième
Enfin elles sont pratiquement rabattues (1 cm entre elles à l’avant car elles sont courbées de fabrication)

Huitième Etape
Je monte le pied de pales avec bague et circlips et je vérifie l’ensemble.
Je vérifie la rentrée et la sortie des pales
Il s’avère qu’elles sont trop longues et butent sur le levier collé à l’intérieur du nez, elles ne passent que dans une seule position angulaire.
Et comme l’arrêt de rotation n’est pas asservi pour garantir cette même position je suis donc obligé de raccourcir de 8 mm chaque pale.
Je vérifie en faisant tourner l’ensemble porte-pale et pales à la main et cette fois ok, pas d’accrochage du levier de commande d’ouverture du nez qui est collé à l’avant et au fond de celui-ci.
Vérification ultime sans les pales du fonctionnement et ajustage du programme de la radio.
Celle-ci est programmée pour permettre le démarrage de la séquence avec un seul inter.
Côté sécurité, si le manche des Gaz est baissé de 3 mm par rapport à la position plein gaz, le démarrage du moteur de propulsion ne pourra se faire.
Egalement en cas de problème la descente du manche des gaz coupe immédiatement la rotation.
La remontée des gaz simulera toute la durée de la cinématique de sortie et le moteur repartira.
Seul l’inter dédié ON/OFF permet la sortie et la rentrée de l’hélice

Quelques éléments complémentaires sur la sécurité :
Le rappel des pales vers l’avant est réalisé par un petit élastique de diamètre 15mm
Il est donc important de bien retirer toutes les bavures des pieds de pales afin que ceux-ci ne le coupent pas.
L’élastique ne doit pas être trop fin sinon il peut, sous la tension, à l’ouverture des pales en rotation, se coincer sous le porte-pale, ce qui fait que les pales risquent de ne pas se rabattre correctement à l’arrêt.
Toujours vérifier l’état de l’élastique car s’il cassait avant la sortie des pales, le risque serait l’impossibilité de sortir car une pale pourrait se coincer derrière le levier d’ouverture du nez.
L’alimentation du récepteur et du motoréducteur de sortie du nez est confiée à un Ubec de 5 ampères réglé sous 5,5V.
En cas de blocage mécanique le motoréducteur pourrait voir l’intensité du moteur à balais grimper fortement et du même coup, risquer de détruire l’Ubec.
J’ai donc monté en série dans l’alimentation un polyswitch (fusible électronique qui se réarme automatiquement) en fait c'est un composant résistif à base de polymères ayant un très important coefficient de température positif. (PPTC en anglais).
Plus il s’échauffe quand le courant augmente, plus la résistance augmente ce qui limite le courant.
Dans mon cas il coupe le moteur dès que l’on atteint 1,2 ampères.




Le fonctionnement est le suivant :
Basculement de l’interrupteur sur « on »
Le servo de commande du nez commande son ouverture.
La fin d’ouverture du nez commande la sortie hélice
La fin de sortie hélice commande le démarrage de l’hélice avec un retard de 1,5s

Basculement de l’inter sur « off »
Le moteur de propulsion se coupe en 1,5 secondes avec frein.
1,5 secondes supplémentaires, l’hélice rentre
L’hélice complètement rentrée commande la fermeture du nez
Toutes ces séquences sont sécurisées grâce à des micro-switch associés à des micro-servos de commande eux-mêmes, asservis en délais et fonctions logiques par la programmation de la radio.

Je suis à la disposition de ceux qui souhaiteront se lancer dans l’aventure pour leur fournir plus de détails.

BILAN de mon projet :

Les poids :

Ensemble groupe de propulsion :
Accu lipo 4s :
Variateur :
UBec :
Soit au total : 
624g
423g
62g
30g
1139g


Le planeur avait volé avant avec :

une batterie RX de 112 gr / aux 30 gr de l’Ubec = gain de
450gr de plomb dans le nez = gain de
une clef acier plein de 540 gr / carbone de 102 gr = gain de
Total du gain
82g
450g
438g
970g

Ce qui fait au final un écart de 1139g-970g = 169g que j’ai en partie compensé par l’allègement des commandes.
Donc il devrait voler correctement !
Sa charge alaire est de 63g/dm² le planeur pouvant voler à 74g/dm² d’après le plan.
Sous un poids total est de 3705g avant remise en peinture.

La variation de centrage :
Le CG avance de 4 mm hélice sortie et de 3 mm hélice en rotation
Le stabilisateur étant pendulaire cela ne se sent pas




Les problèmes rencontrés :
-          Les pales à creuser
-          Un moteur électrique à changer pour un plus faible KV (merci à Marcel GARONNA planeuriste de longue date, maintenant 100% pour l’électrique même s’il vole beaucoup à la pente qui m’a conseillé le TURNIGY actuel).
-          Un variateur Schulz qui n’aimait pas le moteur TURNIGY (coupures violentes intempestives) merci au technicien de SCHULZ pour m’avoir indiqué le bon timing.
-          Un servo de nez neuf hitec au fonctionnement inacceptable que j’ai transformé en numérique
-          Une pale restait dans l’axe de rotation au démarrage ce qui provoquait des vibrations terribles

Remède : Ne pas amener complètement à touche-touche les pales car le CG d’au moins une d’entre elle s’alignera dans l’axe et une seule se dépliera.
Pour cela j’ai fait un petit renfort de cyanoacrylate + activateur pour durcissement rapide + ponçage sur les pieds de pale pour éviter qu’elles se rabattent de trop. Comme cela, leur CG est déjà en dehors de l’axe de rotation et donc elles se déplient dès que la rotation est suffisante (attention, le démarrage doit être progressif).
Ce fut pour moi le comble après avoir passé autant de temps à les faire se toucher.


Premier décollage :
Bien lancé par Jean-Pierre EDON, il grimpe littéralement à plus de 45 degrés
Merci à Philippe FALCE venu à la rescousse pour trimer piqueur, heureusement le planeur n’a pas décroché et la traction était suffisante (35 ampères sous 4s soit environ 560 watts).

Trois montées sans soucis,  le moteur TURNIGY  fonctionne bien. Il faut seulement avoir la patience d’attendre que l’hélice sorte et le moteur démarre.
Au début, cela surprend un peu car on est habitué au démarrage direct, et on a du mal à savoir à quel moment il va remonter.
Il faut donc bien sûr anticiper. Et on n’a pas droit à l’erreur à l’atterrissage car la séquence de démarrage serait trop longue pour redécoller proche du sol.

Il faut poser en douceur pour ne pas endommager le nez ou faire subir des chocs au mécanisme.
Cet ensemble de propulsion demandera plus d’attention qu’un simple moteur direct et moustache, mais c’est plus beau sans celles-ci, sur un planeur semi maquette.



LES REMERCIEMENTS :

-          Eugénio PAGLIANO,
Bien que je n’ai jamais échangé avec lui, mais qui grâce aux détails suffisant pour la compréhension de son système sur le site Les Grands Planeurs Radiocommandés.
Merci également à  Gérard ;  Ils m’ont permis de concrétiser mon rêve.

-          Laurent PLAINCHAULT,
Pour l’usinage final du porte-pale

-          Jacques DOUVILLE notre président, pour la réalisation des adhésifs de marquage.

-          Marcel GARONNA pour son conseil sur le moteur TURNIGY

-          Le Technicien de Schultz

-          Jean-Pierre EDON pour le premier lancé

-          Philippe FALCE pour l’aide au trim piqueur de ce premier lancé.

Voilà j’espère que mon K6e aura encore une longue vie


Daniel MEMIN et son K6e maintenant électrifié

Schéma de principe du système

Nota: tous les contrôleurs n'acceptent pas d'avoir leur signal mis à la masse
car lorsque celui-ci revient ( Ouverture du switch B'  qui met le signal à la masse par une résistance de 1K ohms ), 
certains variateurs notamment  ceux prévus pour hélico se réinitialisent ce qui, empêche le démarrage moteur dans notre cas.






Ma prochaine aventure :
Un Planeur 100% autonome,  sans lanceur au décollage, donc pouvant décoller du sol comme un avion.
Mais la me faudra un autre planeur,  et développer en m’inspirant de ce qui existe ou a été réalisé un pylône rétractable !
Mais là le coût ne sera pas le même.
Et la retraite approchant, j’ai envie de réaliser ma table de découpe.

D’avance merci à Jacques DOUVILLE pour l’aide future qu’il pourra m’apporter puisqu’il en a déjà réalisée une.