Baubericht: Heckraddampfer „Bianca Castafiore“ ein Bastellprojekt von einem Anfänger

[Hurgelwurz]

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Quartettdaten:
Maßstab 1:50
Grundlage für den Rumpf und die Abmessungen ist der Bauplan der Mississippi von SMB.
Steuerung aktuell über einen Arduino MEGA R3
Datenübertragung über HC-12Module (433 MHz)
Kompass: QMC5883L
GPS: NEO 6M
Akku: 40x 1,2V 2500mAh AA in 4 Blöcken zu je 10 Akkus
Antrieb: Gebrauchter 24V Motor + 2x 12V Pumpe

Ich habe lange überlegt, ob ich einen Baubericht zu meinem Projekt veröffentlichen soll. Zum einen bin ich ein absoluter Anfänger im Schiffmodellbau und zum anderen ist das Projekt, das ich hier vorstellen möchte, auch ursprünglich nicht als ernsthaftes Modell geplant gewesen. Aber ich habe in diesem und auch in anderen Foren viele Tipps und Anregungen gefunden und vielleicht sind ja einige Dinge, die ich hier beschreibe, auch für andere interessant.
Ich habe mit dem Bau des Modells im Jahr 2019 begonnen. Daher ist vieles von dem,was ich in diesem Beitrag schreibe, eine historische Beschreibung.
So sah die Bianca Castafiore im Sommer 2022 auf ihrer letzten großen Fahrt aus. Aktuell ist sie seit einigen Monaten im Trockendock ;).

Aber erst einmal ein paar Worte dazu, wie es zu dem Modell kam:
Über meine Arbeit habe ich schon vor ca. 10 Jahren mit der Hobbyelektronik begonnen und insbesondere viel mit dem Arduino experimentiert. Im Sommer 2019 hatte ich mich mal wieder mit dem Thema Datenübertragung per Funk beschäftigt. Was lag da näher als irgendwas zu bauen, was man fernsteuern kann. Ich wollte zuerst einen kleinen Fahrroboter bauen, hatte aber in der Schrottkiste keine passenden Teile. Dafür fiel mir jedoch ein ordentlicher Servo und ein guter 24V Motor aus einen alten Drucker in die Hände. Ich dachte mir, daraus könnte man doch ein Schiff bauen. Ich hatte auch noch einen sicherlich 40 Jahre alten Plan der „Mississippi“ herumliegen. Den habe ich heraus gekramt und mir gedacht „ich baue einfach den Rumpf der ist recht einfach, schmeiß die Elektronik rein und ab die Post“.
So einfach war es dann nicht… allein das Schaufelrad aus Holz zu bauen hat mich extrem viele Nerven gekostet. Schön sah es auch nicht aus, aber darum ging es ja nicht.

Es gibt von diesem Bauabschnitt leider wenige Bilder.

Hier sieht man das einfache Schaufelrad. Unter den Verkleidungen sind der Servo für das Ruder und der Motor für das Schaufelrad. Die einfachen Aufbauten sollten die Teile in direkter Nähe des Schaufelrades vor Spritzwasser schützen.

Der andere Teil des Projekts war die Fernsteuerung. Zum Steuern wollte ich einen alten analogen Flightstick pro verwenden. Der Flightstick verfügt über zwei Buttons und zwei Achsen sowie einen zusätzlichen Poti. Für die Auswertung und Übertragung der Signale des Flightsticks habe ich einen Arduino Leonardo verwendet. Im Schiffsrumpf habe ich ebenfalls einen Arduino Leonardo eingesetzt. Die Datenübertragung zwischen den beiden Leonardos erfolgte per Bluetooth. Ich habe hier HC-05 und HC-06 Module verwendet. Über diese habe ich eine serielle Datenübertragung realisiert.
Dann ging es das erste Mal aufs Wasser und zumindest die Funkfernsteuerung funktionierte. Wenn man davon absah, dass die Reichweite viel zu gering war. Leider ließ sich der Rumpf kaum steuern. Die Wendekreise war riesig und das Ruders hatte kaum Wirkung.

Das war der Punkt, in dem ich das erste Mal in ein Modellbauforum geschaut habe. Da lernte ich, dass Schiffe und Schiffsmodelle mit Schaufelrad schwer zu steuern sind, weil die Strömungsverhältnisse am Ruder ungünstig sind und dass man ein sehr großes Ruder einbauen und eventuell Strahlruder verwenden muss.

Tja also Ruder vergrößert und dann habe ich mich mal nach Strahlrudern umgeschaut. Aber fertige waren recht teuer und ich hatte auch keine Idee, wie ich die in den breiten Flachen Rumpf bekommen sollte. Ich habe lange herum überlegt und schließlich eigene „Strahlruder“ entworfen.

Hierzu konnte ich bei Ebay zwei selbstansaugende 12V Pumpen kaufen, die eine Förderleistung von 2l/min haben. In den Boden des Rumpfes habe ich zwei Ansaugstutzen aus Alurohr eingesetzt und kurz hinter den Bug an jede Seite eine kleine Düse eingebaut. Die Düsen sieht man kaum, weil sie unterhalb der Wasserlinie liegen. Jede Pumpe versorgt eine Düse. Das System funktionierte erstaunlich gut. Die Düsen konnten den Rumpf problemlos auf der Stelle drehen und reduzierten den Wendekreis zusammen mit dem vergrößerten Ruder enorm.

So sah das Schiff dann Ende des Sommers 2019 aus.

Diese kleine Bastelei hat so viel Spaß gemacht, dass ich Feuer gefangen habe und mir gedacht habe, dass es doch schön wäre, aus diesem Ding ein richtiges Schiff zu machen.

An dem Punkt habe ich mir dann das erste Mal richtig Gedanken gemacht, wie das Schiff aussehen könnte. Die „Mississippi“ würde es nicht mehr werden. Dafür hatte ich mich am Anfang nicht genau genug an den Plan gehalten. Außerdem hätten die dafür notwendigen Holzarbeiten meine Fähigkeiten deutlich überstiegen. Von den Proportionen her habe ich mich aber an den Plan gehalten. Das Modell hat einen Maßstab von 1:50 und die Höhe der Decks, die Größe des Schaufelrades und z.B. die Länge des Schornsteins stammen von der Mississippi.

Meine Idee war, einen Dampfer zu bauen, der zeitlich um 1900 entstanden sein könnte. Da ich an dem Schiff flexibel weiterbauen wollte, habe ich die Aufbauten so geplant, dass alle Decks abnehmbar sind. Das hat zwar an ein paar Stellen zu unschönen Fugen geführt, hat mir jedoch später insgesamt bei meinen vielen Änderungen und Umbauten sehr geholfen.

Den Herbst 2019 habe ich dann vor allem mit den Aufbauten zugebracht.

Und das war dann der Stand im Oktober 2019:

Zusätzlich musste ich die Fernsteuerung verbessern. Die wollte ich nach wie vor selber bauen und programmieren. Um das Schiff ernsthaft fahren zu lassen, war die Reichweite der Bluetooth-Module zu gering. Nach einiger Recherche bin ich auf 433Mhz Funk umgestiegen. Zu diesem Zweck habe ich die Bluetooth-Module durch HC-12 Module ersetzt. Diese haben den Vorteil, dass ich das Konzept der seriellen Datenübertragung beibehalten konnte. Die Module haben außerdem eine hohe Reichweite und bieten wie Bluetooth die Möglichkeit, dass ich Daten in beide Richtungen senden kann.

Im Winter 2019 habe ich die erste Version der Fernbedienung mit den neuen Funkmodulen von der Hardware her fertig gehabt:

Im Frühjahr habe ich mit der ernsthaften Programmierung der Fernsteuerung begonnen. Eine Idee, die ich hierbei unbedingt umsetzen wollte, war die Möglichkeit das Schiff per GPS auch autonom fahren lassen zu können. Hierzu habe ich ein GPS-Modul sowie einen Kompass verbaut.
Die erste Funktion, die ich hier umgesetzt habe, war, dass das Schiff automatisch zu einer manuell ausgewählten Position zurückkehrt, wenn die Fernsteuerung aus irgend einem Grund eine definierte Zeit lang keine Daten liefert (das Schiff z.B. wegdriften sollte). Ja, das Vertrauen in meine Bastelei hatte Grenzen ;).
Um das GPS, den Kompass und das HC-12 Modul vernünftig einbinden zu können, habe ich den Arduino Leonardo im Schiff durch einen Arduino Mega ersetzt.

Und dann ging es im August 2020 das erste Mal auf einen großen Teich. Das Schiff schlug sich erstaunlich gut. Die Reichweite der Fernsteuerung war super und das Fahrverhalten war ebenfalls zufriedenstellend. Auch die Heimkehr per GPS hat grundsätzlich funktioniert.
Allerdings gab es auch einige Probleme mit der Elektronik. Das Schiff lief damals mit einer Batteriespannung von 16V. Ich hatte ganz am Anfang einen kleinen 5V Linearregler verbaut, der ursprünglich nur das Bluetooth-Modul und den Servo mit Strom versorgt hatte. Durch die ganzen zusätzlichen Module (GPS, Kompass, Beleuchtung etc.) war der Wandler nun am Limit.
Die 12V Pumpen waren nicht gut entstört und haben den Kompass durchdrehen lassen. Auf diesem Bild sieht man das Kompassmodul, das eigentlich unter dem abgenommenen Aufgang versteckt ist.

Und die Fernsteuerung… naja das Bild spricht für sich:

Außerdem war ich mit dem Schaufelrad extrem unzufrieden. Um ehrlich zu sein: es war einfach super hässlich ;). Dann war es noch so, dass der Motortreiber zu klein dimensioniert war. Also ging es nach dieser Fahrt ziemlich bald wieder in die Werft. Da blieb die Bianca Castafiore dann auch, wenn man von kleinen Testfahrten absieht, bis März 2021.

Bezüglich der Elektronik hatte ich ein langes Gespräch mit einem befreundeten Ingenieur für Elektrotechnik. Ergebnis: „Also vielleicht machst du das alles noch mal neu…“ Schnauf.
Ich habe die gesamte Stromversorgung überarbeitet (neue Spannungswandler, neue Verkabelung etc.), die Schaltungen verbessert und die Pumpen vernünftig entstört.
Auf diesem Bild sieht man die alte Platine mit 5V und 12V Linearreglern, Motortreiber und Mosfets für die zwei 12V Pumpen neben der Platine mit den neuen Schaltreglern:

So sah das ganze verbaut aus:

Um die neue Elektronik einbauen zu können, musste ich auch das Deck noch einmal umbauen. Hier ein Bild der Operation:

Um ein neues Schaufelrad zu konstruieren, habe ich mir einen 3D-Drucker zugelegt. Da hatte ich eh schon seit längerem Lust zu. Auch hier gab es mehrere Etappen, bis dann die aktuelle Version 3 des Schaufelrades fertig war.
Das hier war die erste noch recht grobschlächtige Version. Daneben das alte Schaufelrad aus Holz:

Als kleinen Vorgriff sieht man hier noch die Version 2 aus dem Frühjahr 2021 neben der im Bau befindlichen aktuellen Version 3 aus dem Jahr 2022.

Die Version 3 kann man sich hier herunterladen:
https://www.printables.com/de/model/266985-schaufelrad-fur-einen-heckraddampfer

Nebenher habe ich außerdem einige weitere Details gedruckt, wie Fensterrahmen und Bänke für das Oberdeck. Sowie einige bunte Passagiere das Deck besiedeln lassen.

[Hurgelwurz]

Und dann ging es im März 2021 wieder auf den großen Teich.

Mit der Fahrleistung war ich insgesamt zufrieden. Allerdings ist das Schiff recht anfällig gegen Seitenwind. Auf den Fotos die ich gemacht habe hat mir überhaupt nicht gefallen, dass man durch die großen Fenster jetzt die vielen Kabel im Inneren der Aufbauten gesehen hat. Deswegen war das Projekt für den Herbst und Winter 21 der Innenausbau und die Gestaltung der Bugsektion. Davon kommen hier bald noch ein paar Fotos.

Im Herbst 22 habe ich, wie schon beschrieben, das Schaufelrad noch einmal komplett überarbeitet und außerdem einen Autopiloten programmiert. Das Schiff kann mit diesem den jeweils aktuellen Kurs (Kompass) automatisch halten.

[Hurgelwurz]

Hier nun einige Bilder vom Innenausbau. Leider bin ich nicht früher dazu gekommen hier weiter zu schreiben.

Mir ging es vor allem darum, dass man bei Gegenlicht nicht einfach durch das Schiff hindurch schauen konnte. Außerdem sollten die vielen Kabel im Inneren durch die Fenster nicht mehr zu sehen sein.

Die unteren Fenster habe ich daher mit transparentem Papier verkleidet.

Für das mittlere Deck habe ich einen herausnehmbaren Boden eingezogen. Boden, Wände Tische und Bänke habe ich ebenfalls mit dem 3D-Drucker erstellt.

 

Die Brücke habe ich zum restlichen Deck abgegrenzt und mit einem Ruder und einem Rudergänger versehen, der durch das große Fenster sichtbar ist.

Insgesamt habe ich den Einbau recht einfach gehalten und auch die Bemalung ist nicht perfekt. Da man aber normalerweise eh kaum etwas davon sieht, habe ich es dabei belassen.