GRAUPNER SOLARIS Das erste nur mit Sonnenenergie angetriebene Elektroflugmodell

Solarzellen gelten als eine Energiequelle der Zukunft und sind in erster Linie durch den Einsatz in der Weltraumfahrt bekannt geworden.

Das Himmelslabor Skylab, die Sonnensonde Helios und die beiden Forschungssonden Viking 1 und 2, die zur Zeit nach Lebensformen auf unserem Nachbarplaneten Mars suchen sind aktuelle Beispiele für den erfolgreichen Einsatz von Sonnenbatterien.

Doch auch auf der Erde wird die Energieumwandlung der Solarzellen bereits genutzt. Automatische Wetterbeobachtungsstationen, UKW- und Fernsehumsetzer im Gebirge, Autobahn-Funknotrufsäulen aber auch Gebrauchsgegenstände wie Uhren, Radios und Taschenlampen sind Anwendungsfälle, die ihren Strom über die Solarzelle aus der Sonne beziehen.

Die Solarzelle ist eine dünne Scheibe mit der Eigenschaft, auftreffendes Licht (Sonne oder künstliches Licht) direkt in elektrische Energie umzusetzen.

Für den Aufbau einer Solarzelle wird als Grundmaterial hauptsächlich Selen oder Silizium verwendet.

Je nach spektraler Zusammensetzung des auftreffenden Lichtes und entsprechend dem Zellaufbau erfolgt die Energieumsetzung mit Wirkungsgraden von ca. 10—14%.

Für die Versuche mit dem Solarsegler wurden Solarzellen aus amerikanischer Fertigung verwendet. Eine Zelle dieses Typs gibt bei voller Lichtausbeute und optimaler Anpassung an den Verbraucher 0,45 V/250 mA ab. Um höhere Spannungswerte und Stromstärken zu erreichen, müssen einzelne Zellen zu Solarbatterien (Solargeneratoren) zusammengeschaltet werden. Durch Lichteinstrahlung kann bereits mit einer Solarzelle der MICRO Motor von Dr. Faulhaber in Drehung versetzt werden.

Anlässlich eines Besuches von Fred und Wilma Militky im Januar 76 in Berlin kommt es zu einem Zusammentreffen mit Hilmar Bentert.

Hilmar Bentert besitzt zu diesem Zeitpunkt für einen Forschungszweck bereits Solarzellen mit quadratischem Format, die zu einer Solarbatterie zusammengestellt, eine Leistung von ca. 6 Watt abgeben kann.

Ausserdem hat Bentert eine sehr leichte Einachs-Flattersteuerung zur Verfügung.

Beide Konstrukteure befassen sich seit langer Zeit mit dem Gedanken, ein Flugmodell mit Elektroantrieb zu schaffen, dessen Stromversorgung allein durch Sonnenenergie erfolgen soll.

Es ist naheliegend, dass es während der Gespräche in Berlin zum Vorschlag einer Zusammenarbeit kommt, wobei die gegenseitigen Erfahrungen verwertet werden sollen. Bentert ist bereit, seine Sonnenzellen und die Fernsteuerung zur Verfügung zu stellen, während Militky seine langjährigen Erfahrungen in der Konstruktion von elektrisch mit geringster Leistung angetriebenen Modellen einsetzt.

Militky beginnt sofort nach seiner Rückkehr aus Berlin mit den Arbeiten am elektrischen Antriebssystem und der Zelle. Dabei greift er auf den bereits bewährten Hochleistungs-Glockenankermotor MICRO von Dr. Faulhaber zurück, der bei geringstem Gewicht einen aussergewöhnlich hohen Wirkungsgrad hat und hohe Leistungen abgibt. Motortypen MICRO sind übrigens auch in den GRAUPNER Rudermaschinen MICRO 05 und C 05 eingebaut. Nur bei Verwendung dieser Motoren konnten diese Rudermaschinen mit einem so geringen Gewicht, kleinen Abmessungen, hoher Stellkraft- und -Geschwindigkeit sowie extrem geringem Strombedarf geschaffen werden.

Nachdem die wichtigsten Daten des elektrischen Antriebssystems und des Flugmodells ermittelt waren, wird ein Versuchsmodell geplant, mit welchem sämtliche Vorversuche durchgeführt werden sollen.

Der Solargenerator wird dabei durch einen VARTA NC-Akku mit gleicher Leistung (6 Watt) ersetzt. Diese Vorkehrung wird getroffen, damit bei den vielen erforderlichen

Fred Militky †, rechts im Bild, war an der Entwicklung des Elektroflugs mit Sonnenenergie ebenfalls massgebend beteiligt.

Vorversuchen, bei denen mit gelegentlichen harten Landestössen gerechnet werden muss, die empfindlichen Solarzellen nicht beschädigt werden.

Um die Zeit abzukürzen, wird das Versuchsmodell mit dem Tragflügel und Leitwerk ausgestattet, welches Horst Händler, der bekannte Magnet-Modellflieger von einem seiner superleichten Segler zur Verfügung stellt und die in der Geometrie etwa dem endgültigen Modell entsprechen.

Der Rumpf besteht aus einer einfachen Balsaleiste. Eine Fernsteuerung gibt es nicht. Der Motor kann durch einen Zeitschalter ausgeschaltet werden.

Es folgen ausführliche Flugversuche mit dem Versuchsmodell, welches ein Fluggewicht von 605 g hat.

Bereits am 4. 4. 1976 gelingt Fred Militky ein erster zaghafter Steigflug. Der Motor wird rechtzeitig abgeschaltet. Die Flugzeit beträgt ca. 100 sec, die Flugdistanz ca. 400 m. Bereits damit sind die Voraussetzungen für einen späteren Erfolg gegeben, da der endgültige Solarsegler mit einem Fluggewicht von unter 500 g projektiert ist.

Trotzdem werden weitere zahlreiche Versuche zur Optimierung des Elektro-Antriebssystems durchgeführt. Nach diesen intensiven Tests gelingen am 19. 4. 1976 in der Abenddämmerung ausgezeichnete Steigflüge.

Hiermit können die Vorversuche als abgeschlossen gelten. Es kann nun daran gegangen werden, das endgültige Modell zu bauen.

Militky erkrankt zu dieser Zeit und die Arbeiten werden bis Mitte Juli unterbrochen. Um keine weitere Verzögerung eintreten zu lassen, wird in gegenseitigem Uebereinkommen des bisherigen Dreierteam die Mannschaft für die Schaffung des neuen und endgültigen Solarseglers um folgende GRAUPNER Mitarbeiter erweitert: Horst Händler, Günther Oswald, Richard Robitschko, ferner als freie Mitarbeiter: Wolfgang Schwarze und Werner Westphal.

Es werden neue Solarzellen beschafft, mit denen eine Sonnenbatterie höherer Leistung (10 W) aufgebaut werden kann.

Mit dieser erhöhten Leistung ist die Voraussetzung gegeben, das endgültige Solarflugmodell mit einer Fernsteuerung auszurüsten, mit der sowohl das Seitenruder, als auch das Höhenruder sowie der Motor (EIN/AUS) gesteuert werden können.

Zum Einbau gelangt die neue störunempfindliche und bewährte GRAUPNER/GRUNDIG Fernsteuerung VARIOPROP FM 27.

Das endgültige Modell ist am 31. 7. 1976 flugfertig und wird auf den Namen SOLARIS getauft. Es wiegt 605 g, also zufällig genau soviel wie das Versuchsmodell.

Somit ist von vornherein mit dem endgültigen Solarsegler ein Erfolg zu erwarten, da ja das Versuchsmodell bei gleichem Gewicht, aber einer wesentlich geringeren Leistung von 6 W bereits einwandfreie Steigflüge durchgeführt hat.

Diese Ueberlegung erweist sich dann auch bei den ersten Testflügen als richtig.

Bei der Gesamtplanung des Solarseglers ist bemerkenswert, dass einige einfachere Entwicklungsstufen gleich übersprungen wurden und die technisch schwierigste, aber natürlich reizvollste Lösung angestrebt wurde.

Einfachere Lösungen wären z. B. gewesen, eine Miniaturstromquelle als Starthilfe zu verwenden, um die schwierigste Phase des Fluges in Bodennähe zu überbrücken, oder zum Antrieb des Elektromotors grundsätzlich einen NC-Akku vorzusehen, der ständig durch die Solarzellen "gepuffert" (geladen) wird. Auch dieses System ermöglicht eine einfachere Realisation des elektrischen Fluges mit Sonnenenergie.

Am 16. 8. 1976 war es endlich soweit. Der Start des Solarseglers stand unmittelbar bevor, für das Team ein grosser Augenblick.

Die Wetterlage war anfangs günstig, verschlechterte sich jedoch während der Vorbereitungszeit zu dem Flug zusehends. Vor die Sonne legte sich ein Dunstschleier, zeitweise bedeckten Wolken die Sonne. Trotzdem gelangen am späten Vormittag 3 einwandfreie Flüge von je ca. 2½ min. Dauer. Dabei wurde jeweils eine Höhe von ca. 50 m erreicht.

Dieses bedeutende Ereignis wurde auf Film und Foto festgehalten. Ausser den hier aufgeführten Daten sind von SOLARIS weder Pläne, Zeichnungen noch Daten lieferbar.

Diese Experiment sollte zeigen, ob es möglich ist, die in den Solarzellen umgewandelte Energie direkt für den Antrieb eines Flugmodells zu nutzen. Mit SOLARIS wurde eindeutig bewiesen, dass dies möglich ist.

Die Entwicklung in dieser Richtung steht noch ganz am Anfang. Doch kann als sicher gelten, dass die Lichtenergie der Sonne in Zukunft auch für den Elektroflug von

Nutzen sein wird. Vorerst sprechen in erster Linie preisliche Gründe gegen den Serien-Einsatz von Solarzellen im Modellbau.

Legt man aber die Preisentwicklung bei Transistoren und insbesondere integrierten Schaltungen zugrunde, die erst preisgünstige elektronische Rechner und Digitaluhren ermöglichte, dann wäre es durchaus denkbar, dass Solarzellen zu einem späteren Zeitpunkt sinnvoll in grossem Umfang eingesetzt werden können.

Eine technisch interessante Weiterentwicklung wären Solarzellen in Streifenform, die sich einfach auf den Flügel aufkleben lassen. Vielleicht zeichnet sich später sogar einmal die Möglichkeit ab, Solarzellen gleich in das Bespannmaterial zu integrieren.

Mit SOLARIS wurde eine für den Modellbau interessante Richtung eingeschlagen.