17.25.1 Начало истории.
17.25.2. Просто, что бы сэкономить Ваше время.
17.25.4. Следствия теории, которую никто не читает.
17.25.5. "Собираем" то, что хочется.
Опять же, если движущееся изображение не работет, то мы делаем то же самое, только перед тем как отрезать сектор мы наклоняем цилиндр на 1-2 градуса.
17.25.7. "Ньюансы" есть всегда, но их не так много.
17.25.8. Заключение.
As usual, the page is not done yet.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Все началось с того, что я приобрел модель радиоуправляемого вертолета, в котором отсутствовал несущий пропеллер. То есть из шасси просто торчал вертикальный вал. Передатчика радиоуправления то же не было, но это решается довольно просто.
Что бы поднять это в воздух, необходимо было изготовить несущий пропеллер, диаметром около полу-метра и систему коррекции угла атаки, для него. Купить можно, но не вариант. Это не интересно, плюс дорого. Изготовить самому, при наличии 3Д принтера - это абсолютно посильная задача. В общем то, то что на фотографии, уже летает.
Если Вы думаете, что я сразу "ломанулся" проектировать несущий (основной) винт, для этого вертролета, то Вы сильно ошибаетесь. Первое это посмотреть что другие изготовили / напечатали и просто повторить на своем принтере. Незадачка оказалась в том, что повторять, особенно, нечего. А то, что есть ... так от этого я просто "плякал".
17.25.2. Просто, что бы сэкономить Ваше время.
Что бы не читать дальше, лопасти несущего пропеллера уже находятся в файле "Prop 0,0,5,10, and 15deg.stl". Откройте его в программе 'Tinkercad' (бесплатная программа, конечно). На рисунке ниже то, что Вы увидите на экране (цвет может отличаться).
Это лопасти несущего пропеллера с углом атаки 0, 0, 5, 10, и 15 градусов. Следующий рисунок показывает форму сечения или профайл.
Если все устраивает, то нужно пропустить .stl файл через "слайсер", который идет вместе в Вашим 3D принтером, и напечатать. Материал - ABS, кронштейны крепления вклеиваются в посадочные места обычным ацетоном. В результате должно получится -
* "Магический" размер 220мм это размер стола принтера (220х220мм). То есть, это максимальный размер, который я могу напечататать.
** Все печатается из белого ABS пластика, который подкрашивается фломастером, что бы не путаться в будущем.
В общем то, это все. Печатайте, выберите то, что подходит и Вы готовы летать. Но есть еще несколько ньюансов, о которых желательно знать. Поэтому ...
17.25.3. Теория.
Вторая неприятная вешь оказалась в том, что "теории" особенно никакой нет. Все сводится к пракической проверке профилей (самых разных) которые "продуваются" и строятся графические представления их параметров. Замечательный набор профилей NAСA Вы можете найти в любой книжке, но это нас никуда не двигает.
С другой стороны, некоторое время назад я занимался ветрогенераторами. Но это так, скорее для интереса. Эхо этого занятия Вы можете найти на этом же сайте. Две страницы представляют интерес:
Суть обеих страниц заключается в том, что все значительно проще, чем кажется : )
17.25.4. Следствия теории, которую никто не читает.
Если Вы уже были на странице определения эффективности пропеллера для квадракоптера, то логическим следствием будет то, что самым эффективным пропеллером будет бесконечно тонкая пластинка экзотической формы, которая будет "нарезать" воздух, как масло и с минимальным трением. При чем она это будет делать одинаково, на любом диаметре.
Это легко сделать по принципу фотографии ниже. В общем то, так и изготавливались деревянные винты для самолетов, 100 лет назад.
Сейчас технология изменилась и можем легко смоделировать эту поверхность, которая набрана из одинаковых пластин, слегка повернутых отностительно друг друга. В данном случае сдвиг в 0,2' дает угол атаки винта, около 15 градусов. Все считается на уровне школьной геометрии, синусов и косинусов.
Это, даже, можно напечатать. Один из вариантов чернового принта, изрядно погрызаный мышами, на фото.
Проблема в том, что такие бесконечно правильные и тонкие лопасти не имеют механической прочности. Для крыльев бабочки это наверное подходит, но для реальной жизни - нет.
Если пропустить какие-то сверхпрочные материлы с другой планеты, то единственным способом достижения механической прочности является увеличение толщины лопасти. Если это не "тонкая пластина", то вариантов на форму сечения (профиль) у нас особенно нет. Форма капли (жидкости) практически идеальна с точки зрения аэродинамики, и она нам подходит. Тем более, что реализуется это, до смешного, просто.
17.25.5. "Собираем" то, что хочется.
Если Вы посмотрите на профили крыльев NACA, то обратите внимание, что они никогда не бывают плоскими снизу. Это связано с тем, что крыло с плоской нижней поверхностью будет резко менять свое поведение при переходе через "нулевой" угол атаки. Нас это, аж никак , не интересует. Поэтому пропеллер будет плоским снизу. Это сильно упрощает жизнь и легко собирается в несколько движений мышью.
Если движущееся изображение в .gif файле не работает на экране, то мы берем цилиндр диаметром 80 мм (длинной 180 мм) и отрезаем сектор, толщиной 3 мм. Получается абсолютно ситмметричный профиль.
Теперь, если Вы прогуглите фразу "solar powered airplane" и посмотрите на профили крыльев, то выяснится что результат близок к реальности.
Если лопасть / крыло должны переменной ширины (то есть уменьшать ширину к окончанию), то необходимо сделать еще несколько движений мышью. А именно:
Для тех, кто любит "поискать сало в колбасе" нужно будет сделать еще несколько движений, что бы привести это к форме близкой к профилю крыла самолета или классического пропеллера, где форма передней и задней части крыла - разные. Это так же просто. Надо "сшить" переднюю и заднюю кромки из секторов цилиндров разных диаметров.
В данном случае мы "сшили" профиль из секторов отрезанных от двух цилиндров, диаметром 20 и 80 мм (и, как и раньше, наклонили на 1 градус каждый, конечно).
Если нужно достичь полного сходства с профилем крыла, похожего на профили NACA, то это, то же, не сложно делается . Вопрос фантазии. А инструмент, уже есть в " tinkercad ", называется - 'Flattened cylinder'. Как его использовать это другой вопрос, но должно получиться, если Вы поиграетесь с ним, минут 10.
В живую это можно посмотреть загрузив файл " Flattened Cylinder.stl ". Разница только в том, что передняя и задняя кромки теперь не острые, а имеют скругления.
Достойный профиль, надо сказать, получился : )
1. Профиль получается геометрически правильным, но печатать его со стандартным соплом, 0,4мм это не правильно. Лопасть получается "ширшавая" и ее замучаешься доводить руками. Поэтому замена сопла на 0,2мм практически избавляет от последнего.
2. Лопасти печатаются из стандартного ABS, который не самый лучший материал на планете. Прочности не хватает и лопасти заметно изгибаются, особенно на максимальной нагрузке. На фото один из варинтов "широкой" лопасти, на 30-ти процентах нагрузки.
Бороться с этим можно по-разному.
2.1 Самый простой способ - разделить лопасть на две части по длинне, и напечатать отдельно. После склеивания половинок образуется дополнительное "ребро жесткости", которое помогает в большинстве случаев. Пропеллер на фото склеен из 3-х частей, к примеру.
2.2 Другой способ, более экзотический. Он взят из "сопромата" где изучаются "предварительно напряженные конструкции". Суть заключается в том, что на нижнюю плоскость пропеллера клеится пленка, которая предварительно натягивается. После склейки пленка изгибает плоскость вниз и лопасть лучше сопротивляется изгибу. "Kapton Tape" работает очень хорошо.
На фотографии выше, с напечатанными лопастями, эта пленка уже наклеена. Главное свойство этой пленки в том, что эта практически не растягивается.
17.25.8. Заключение.
Заключения не будет, так как пришла наша кошка. Милое создание, надо сказать.
As usual, the page is not done yet.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------