TR1700 / S41 ARA – Santa Cruz
Mittlerweile sind fast 5 Jahre vergangen, seit der ersten Probefahrt im September 2020. Viel Zeit in der mit dem Boot gewolltes und einiges ungewolltes passierte. Die ersten Schritte im Wasser waren damals etwas holperig, da es einer Gewöhnung an nicht direkt angestrahlte Ruder, bei großer Masse des Modells und kleiner Geschwindigkeit bedurfte. Zur ersten Fahrt gab es keine Farbe auf dem Boot und auch die AFG waren nur in Form eines starren Schnorchels vorhanden, dessen Schnorchelkopf mittels Servo angesteuert wurde. Eine provisorische Lösung, die später erneut Verwendung finden sollte.
Im Winter 2020/2021, nach den ersten Fahrten im Herbst, wurden die Ausfahrgeräte geplant und aufgebaut. Diese wurden 2021 ausgiebig getestet und für gut befunden, lediglich ein Materialfehler in einem Zylinder sorgte für den Austausch des Kolbens. Zum ersten mal wurde eine Schnorchelkopf Überwachung integriert. Eigentlich kam die Idee dazu für ein anderes Boot, welches einen versteckten Schnorchel hat und somit keine sichtbare Rückmeldung vorhanden ist. In den Schnorchelkopf wurde ein kleiner Rundmagnet und ein Hallsensor integriert. Das Signal des Hallsensors wirkt direkt auf die Ansteuerung der Kompressoren, ähnlich wie das des Wassersensors.
Nach längerer Pause bzw. Erprobung erfolgte der nächste Bauabschnitt 2022/2023. Beleuchtung, die Tiefenruder am Turm und Bug.- und Heckstrahlruder. Die Beleuchtung für den Turm wird über einen wasserdichten Stecker an der AFG-Platte kontaktiert. Die LED’s am Bug und Heck sind von innen versorgt. Die Verdrahtung hierzu musste nicht ergänzt werden, da diese schon bei der Konzepterstellung berücksichtigt wurde. Bei der Beleuchtung ging es nicht um „Nähe zum Original“, sondern um „sehen und gesehen zu werden“.
Das Servo für die Tiefenruder am Turm, sitzt unter der AFG Platte und steuert die Ruder mittels einer recht aufwendigen Mechanik an. Bei der Konstruktion musste auch ein leichtes Aufsetzen des Oberdecks auf dem Rumpf berücksichtigt werden, deswegen sind Teile der Anlenkung auch im Turm verbaut. Ob diese funktionalen Turmruder nun wirksam sind, war bisher nicht festzustellen.
Die Thruster am Bug und Heck wurden verbaut. Die Konstruktion orientiert sich an der RABOESCH Methode, allerdings mit einem 5 Flügel-Rad und einem Brushless-Motor. Im Vorfeld gab es einige Versuche für den Bug, mit einem gefrästen Kanal für die Wasserführung da die Position der Pumpe und die der Austrittsöffnungen, nicht in einer Flucht waren. Doch der einfache Silikonschlauch hat dann doch den Zuschlag erhalten. Am Heck war es einfacher, dort wurde ein Kupferrohr verbaut.
Zweites Hauptproblem mit den Pumpen, wie schon öfters, ein BL-Steller mit kleiner Leistung der mit der hohen Bordspannung (8S LiFePo sind nun mal mehr als 6S LiPo) zurechtkommt und ein Motor mit einem kleinen Drehzahl/Spannungsfaktor (KV). Da die BL-Steller ein proportionales Signal zur Ansteuerung erwarten, die Thruster aber über die MKS aktiviert werden, wurde kurzerhand eine Elektronik konzipiert, die beide Welten miteinander verbindet. So ist auch mit diesen Brushless-Thrustern ein Rotieren bzw. Traversieren möglich.
Für Farbe war in dieser Update Session immer noch keine Zeit.
Im Winter 2023/2024 wurden die AFG komplettiert. Ein kleiner Motor treibt nun das Radar an. Allen aufwendigen Überlegungen zum Trotz, fährt das Radar nun doch in eine Kulisse, damit beim Einfahren des Radars kein Krasch mit dem Turm passiert. Alle anderen AFG bekamen nun einen schönen „Kopf“, so dass Sehrohre und Funkmasten ein wenig dem Original entsprechen. Auf eine Verkleidung der Masten, wie sie auf einigen Bildern zu sehen ist, habe ich dann aber bewusst verzichtet. So sehen die AFG aus wie in der ersten Erprobungszeit. Auch der Schnorchel bekam kein Kleid was sich im nachhinein als Glücksfall erwies.
Im April 2024 war es dann endlich so weit, das Boot bekam einen Anstrich. Die Farbwahl war einfach, es blieb bei schwarz.
Anfänglich wurde das Boot noch mit einem 40MHz Funksystem geplant. Das änderte sich aber schon vor der ersten Probefahrt 2020. Experimente (2019/2020) mit dem Funksystem vom Team Blacksheep (TBS) hatten zufällig ergeben, dass das Crossfire System mit 868MHz auch für die U-Boot-Modelle gut oder besser funktionierte als das bisherige System mit 40MHz. Eine MC24 wurde mit einem externen Modulschacht versehen, so dass das Crossfire Micro TX 2 Sendemodul verwendet werden konnte. Der eigentliche Grund für den externen Modulschacht war nur die Antenne, die direkt am Tx-Modul verbaut war und auch dort bleiben musste. Zwei kleine Änderungen waren zusätzlich notwendig, damit das MKS-System, welches einen synchronen Takt zwischen TX und RX erforderte, auch auf dieser TBS-Funkstrecke zu ermöglichen. Ein kleines Hardwaremodul im Sender für die Kodierung des MKS Signales und eine Software-Implementierung in das MMI für die Dekodierung.
Um die Betriebssicherheit noch zu erhöhen, wurde sogar ein Diversity Empfänger mit zwei Antennen verbaut. Alles in allem ein großer Schritt in Punkto Reichweite. Man sollte nur erwähnen, dass das Tieftauchen mit dem 868MHz nicht ganz so ist wie mit 40MHz.
Im Herbst 2023 kam dann ein weiterer großer Schritt, weg von den alten klassischen Sendern wie Graupner MC19/MC24 oder futaba F14/FC16, hin zu aktuellen Modellen. Aus Berlin kam eine Erweiterung eines Scriptes, welches 16-Taster/Schalter auf dem Touchscreen der Radiomaster TX16S darstellte und über die nun die MKS-Funktionen des Press-Luft-Bootes gesteuert werden konnten! Es bedurfte einiger Akzeptanz, weg vom klassischen Schalter hin zu einer Touchfunktion.
Zu guter Letzt, auch der Situation mit der Radiomaster TX16S geschuldet, wurde die Telemetrie des TBS-Systems aktiviert. Dazu wurde an einer Platine unmittelbar nach dem Akku, ein Strom/Spannungs-Sensors verbaut. Nun kommen per Telemetrie nicht nur die Empfangsdaten des Funksystems, sondern die Bordspannung, der Strom und die entnommene Kapazität aus dem Akku, auf das Display. Hier sei erwähnt, dass die Telemetrie öfter nicht verfügbar ist, da diese nicht mit der gleichen Sendeleistung / Reichweite wie auch das Sendemodul im Sender arbeitet. Aber das kleine Modul im U-Boot speichert die Daten, so dass bei erneutem Empfang die Daten wieder korrekt dargestellt werden.
Erwähnt werden muss hier noch ein weiterer Punkt: Die Modularität der mechanischen Komponenten und der mechanische Aufbau des Ganzen inklusive der elektrischen, pneumatischen oder Wasser führenden Steckverbinder. So würden die Technikgerüste der „Schwester“, die A26 von Hans-Jürgen Beutner, theoretisch mit TR1700 tauschbar sein. Allerdings haben wir das nie ausprobiert.
Durch die Erweiterungen und Umbauten, auch einige Defekte kamen hinzu, bewährte sich das mechanische Konzept ebenfalls. So sind z.B. nur 4 Schrauben notwendig und schon ist Bug-. oder Hecktechnikgerüst von den laminierten Bug.- oder Heckeinheiten inklusive aller elektrischen, pneumatischen oder Wasser führenden Anschlüsse getrennt.
TR1700 / S41 ARA – Santa Cruz
In the meantime, almost five years have passed since the first test run in September 2020.
A lot of time in which both intentional and some unintentional things happened with the boat. The first steps in the water were a bit bumpy back then, as it required getting used to rudders that weren’t directly illuminated, especially with the model’s large mass and low speed. During the first run, the boat had no paint, and the AFG (auxiliary diving equipment) was only present as a rigid snorkel, whose snorkel head was operated via a servo. It was a provisional solution that would later be used again.
In the winter of 2020/2021, after the initial runs in autumn, the retractable devices were planned and built. These were extensively tested in 2021 and deemed effective; only a material defect in one cylinder led to a piston replacement. For the first time, a snorkel head monitoring system was integrated. The idea actually came from another boat that has a hidden snorkel and therefore no visible feedback. A small ring magnet and a Hall sensor were installed in the snorkel head. The Hall sensor’s signal directly influences the control of the compressors, similar to that of the water sensor.
After a longer break or trial phase, the next construction stage took place in 2022/2023: lighting, depth rudders on the tower, and bow and stern thrusters. The lighting for the tower is connected via a waterproof plug at the AFG plate. The LEDs at the bow and stern are supplied from the inside. The wiring for this did not need to be added later, as it had already been considered during the concept design. The lighting was not about „realism“ but about „seeing and being seen.“
The servo for the depth rudders on the tower is located under the AFG plate and controls the rudders via a fairly complex mechanism. The design also had to take into account a slight resting of the upper deck on the hull, which is why parts of the linkage are also installed in the tower. Whether these functional tower rudders are actually effective has not yet been determined.
The bow and stern thrusters were installed. The construction follows the RABOESCH method, but with a five-blade impeller and a brushless motor. Several initial attempts were made for the bow, including a milled channel for water flow, since the position of the pump and the outlet openings were not aligned. However, in the end, a simple silicone hose was chosen. The stern installation was easier; a copper pipe was used there.
The second major issue with the pumps—once again—was finding a low-power brushless ESC that could handle the high onboard voltage (8S LiFePo is, after all, more than 6S LiPo), along with a motor that has a low RPM/voltage factor (KV). Since brushless ESCs require a proportional signal to operate, but the thrusters are activated via the MKS system, a custom electronics unit was quickly developed to bridge both worlds. This now allows for rotation and lateral movement using the brushless thrusters as well.
There was still no time for paint during this update session.
In the winter of 2023/2024, the AFG units were completed. A small motor now drives the radar. Despite all the complex considerations, the radar now retracts into a guide slot to avoid a crash with the tower when retracting. All other AFG units were fitted with proper “heads” so that the periscopes and communication masts somewhat resemble the originals. I deliberately chose not to cover the masts as seen in some reference images. This way, the AFG units still resemble those from the early test phase. The snorkel also remained uncovered, which, in hindsight, turned out to be a fortunate decision.
Finally, in April 2024, it was time—the boat received its paint job. The color choice was simple: it stayed black.
Initially, the boat was planned to be operated using a 40 MHz radio system. However, this changed even before the first test run in 2020. Experiments in 2019/2020 with the radio system from Team Blacksheep (TBS) revealed by chance that the Crossfire system operating at 868 MHz also worked well—or even better—for submarine models than the previous 40 MHz setup. A Graupner MC-24 transmitter was modified with an external module bay so that the Crossfire Micro TX 2 transmission module could be used. The primary reason for the external bay was the antenna, which was built directly into the TX module and had to remain there.
Two additional modifications were required to make the MKS system — requiring synchronous timing between transmitter and receiver — compatible with this TBS radio link: a small hardware module in the transmitter for encoding the MKS signal, and a software implementation in the MMI for decoding.
To further increase operational reliability, a diversity receiver with two antennas was installed. All in all, it was a significant leap forward in terms of range. It should be noted, however, that deep diving with 868 MHz is not quite the same as with 40 MHz.
In autumn 2023, another major step was taken—away from traditional transmitters like the Graupner MC-19/MC-24 or the Futaba F14/FC-16, toward modern models. From Berlin came an extension to a script that displayed 16 buttons/switches on the touchscreen of the Radiomaster TX16S. These could now be used to control the MKS functions of the compressed-air submarine! It took some getting used to, moving away from classic switches toward touchscreen functionality.
Lastly—partly due to the situation with the Radiomaster TX16S—the telemetry function of the TBS system was activated. A current/voltage sensor was installed on a circuit board placed directly after the battery. Now, in addition to the radio system’s reception data, the onboard voltage, current draw, and consumed battery capacity are transmitted to the display via telemetry.
It’s worth noting that telemetry is not always available, as it does not operate with the same transmission power or range as the transmitter module itself. However, the small telemetry module in the submarine stores the data, so once the signal is re-established, the data is correctly displayed again.
Another important point that should be mentioned is the modularity of the mechanical components and the overall mechanical design, including the electrical, pneumatic, and water-carrying connectors. In theory, the technical frameworks of the „sister“ submarine — the A26 by Hans-Jürgen Beutner — could be interchanged with those of the TR1700. However, we never actually tested this in practice.
Thanks to the various expansions, modifications, and even a few malfunctions, the mechanical concept has proven itself. For example, only four screws are needed to detach the bow or stern technical framework from the laminated bow or stern sections—completely separating all electrical, pneumatic, and water connections in the process.
