Меню Рубрики

Установка пропеллеров на двигатели

Всё о пропеллерах для квадрокоптера. Какие бывают, балансировка, калькулятор.

Эта небольшая статья содержит базовую информацию о пропеллерах для квадрокоптера (иногда их называют реквизитами) и рассказывает о том, как шаг, форма и количество лопастей влияют на их производительность, тягу и эффективность.

Основные понятия

Параметры реквизитов определяются их длиной, шагом, площадью, направлением вращения, а также формой и количеством лопастей

Длина и шаг

Эти параметры являются главными. Под длиной понимают диаметр диска, образующегося при вращении пропеллера. Шаг может быть определен как расстояние, которое пропеллер может пройти в некоей твердой среде за один полный оборот (вспомните, как входит в доску самый обыкновенный шуруп). При прочих равных условиях, величина шага определяется наклоном (углом атаки) лопастей квадрокоптера.

Тяга винтомоторной группы (ВМГ) определяется объемом воздуха, который ее винты способны переместить. Понятно, что увеличение длины и/или шага пропеллеров при сохранении их скорости вращения положительно сказывается на тяге, но, к сожалению, увеличивает и сопротивление воздуха за счет растущей турбулентности. Для вращения более крупного винта или винта с большим углом наклона лопастей будет затрачено больше энергии, что приведет к снижению времени полета при прочих равных условиях.

Крупные винты с малым шагом идеально подходят для аэрофотосъемки, а небольшими пропеллерами с большим шагом оснащаются гоночные дроны.

Количество и форма лопастей

Классическим вариантом является наличие у пропеллера двух лопастей. Впрочем, на самых маленьких моделях применяют воздушные винты с тремя, четырьмя и даже пяти лопастями. Понятно, что многолопастный воздушный винт снижает уровень турбулентности за счет создания более равномерного потока. Более того, дополнительные лопасти увеличивают общую площадь винта, что благотворно отражается на подъемной силе квадрокоптера. Из этого следует, что многолопастный винт меньшего диаметра способен создавать ту же подъемную силу, что и более крупный классический пропеллер. Многолопастные пропеллеры делают летательный аппарат более отзывчивым, что очень важно при полетах в режиме Acro . Основным недостатком таких винтов является сложность изготовления и центровки, а также достаточно высокая стоимость.

Советуем обратить внимание на разницу в форме окончания реквизитов. Они бывают трех видов – Normal, Bullnose (BN), Hybrid Bullnose (HBN). Винты Normal имеют заостренные на концах лезвия, создают меньшую тягу, но способствует эффективному расходу энергии аккумулятора. Винты BN при равном диаметре имеют большую площадь и тягу. Дополнительный вес на кончиках лопастей увеличивает крутящий момент и улучшает чувствительность летательного аппарата по оси рысканья. К сожалению, эти положительные моменты сопровождаются высоким энергопотреблением и снижением времени полета. Пропеллеры HBN занимают промежуточную позицию.

Направление вращения

На мультикоптерах используются два типа двигателей – CW (с вращением вала по часовой стрелке) и CCW (с вращением вала против часовой стрелки). Схема установки моторов зависит от типа летательного аппарата. Несколько таких схем показаны на рисунке.

На направление вращения конкретного пропеллера указывает приподнятая кромка его лопастей.

Материал и качество

Наиболее популярны пластиковые винты. Они отличаются пластичностью, низкой ценой, широким ассортиментом и высокой степенью доступности. С одной стороны, гибкость лопастей повышает их устойчивость к повреждениям, с другой – вызывает проблемы с балансировкой.

Некоторые фирмы выпускают винты из углеродного волокна. Карбоновые винты довольно дороги, но обладают необходимой жесткостью и высокой эффективностью без значительного увеличения веса.

Промежуточное положение занимают пропеллеры, выполненные из пластика, усиленного углеродным волокном. Этот тип пропеллеров обладает высокой жесткостью и сравнительно низкой стоимостью.

Качество винтов подразумевает точность их изготовления. Высококлассные пропеллеры хорошо сбалансированы и практически не вносят дополнительную вибрацию в работу ВМГ. Лучшие реквизиты выпускаются под брендами GWS, APC и EMP.

Спецификация

Узнать о параметрах конкретного пропеллера для квадрокоптера можно по его кодировке. Производители используют два типа обозначений: LLPPxB или LxPxB. Здесь L обозначает длину, P – шаг, а B – количество лопастей. Для классических пропеллеров параметр B обычно не указывается.

Например, пропеллер 6045 (или 6×4,5) имеет две лопасти, шестидюймовую длину и шаг 4,5 дюйма. Другим примером является пятидюймовый трехлопастный пропеллер 5040×3 (или 5x4x3), имеющий шаг 4 дюйма.

Иногда в конце обозначения ставится буква R или C (может отсутствовать), определяющая направление вращения. Воздушные винты R устанавливаются на двигатели CW, а C – на моторы CCW. Изредка к обозначению добавляются аббревиатуры BN или HBN (см. выше).

    Мы покупаем дроны только здесь: перед покупкой сравните цены на ALIEXPRESS, BANGGOOD, GEARBEST. Cоветуем ознакомиться с ПОЛЬЗОВАТЕЛЬСКИМ РЕЙТИНГОМ ДРОНОВ. Купоны на скидку в китайских интернет магазинах ТУТ Скидки на квадрокоптеры в ВАШЕМ регионе смотрите ЗДЕСЬ. Инструкции на русском языке ЗДЕСЬ.

Методы установки

Установить винты на квадрокоптер можно по-разному. Очень часто вал электродвигателя представляет собой простой металлический штырь, не имеющий каких-либо приспособлений для установки пропеллера. В этом случае применяют специальные переходники – пропсейверы и цанговые зажимы.

Пропсейвер (см. фото) удобно использовать для проведения экспериментов при создании самодельных моделей. Он выглядит как втулка, в боковой поверхности которой имеется два симметричных отверстия с установленными в них винтами. Приспособление устанавливается на вал, а винты затягиваются. Пропеллер также надевается на вал и фиксируется двумя нейлоновыми стяжками или резиновым кольцом.

Читайте также:  Установка другого двигателя на автомобиль ока

Более надежным переходником является цанговый зажим. Он представляет собой резьбовое соединение с разрезной конусообразной втулкой. Цанга надевается на вал, далее устанавливается зажимная втулка, пропеллер и шайба. Вся конструкция фиксируется гайкой особой формы – коком.

Если ротор бесколлекторного двигателя находится снаружи (моторы класса Outrunner), то на его верхней поверхности обычно имеется несколько резьбовых отверстий для установки различных переходников и креплений.

У производителей готовых коптеров с бесколлекторными моторами очень популярен вариант с самозатягивающимися гайками от компании DJI . У таких двигателей вал заканчивается резьбой, противоположной направлению вращения ротора.

Балансировка пропеллеров

Можно с уверенностью сказать, что большинство пропеллеров, особенно дешевых, нельзя назвать сбалансированными на 100%. Такие винты не только раздражающе сильно шумят, но и вносят дополнительную вибрацию в работу ВМГ. Из-за этого, в частности, снижается качество воздушных съемок (эффект желе). Хуже того, постоянные колебания вызывают дополнительный износ двигателей, подшипников и шестерней, что повышает стоимость обслуживания летательного аппарата.

Как видим, без процедуры балансировки винтов для квадрокоптера нам не обойтись. Для этого понадобятся:

  • Винт;
  • Скотч или суперклей (можно заменить лаком для ногтей);
  • Наждачная бумага;
  • Специальный балансир пропеллеров Du-Bro Tru-Spin – один из лучших, или китайские аналоги.

Прежде всего, нужно выставить само приспособление для балансировки так, чтобы его ось была строго горизонтальной.

Лопасть проверяется на отсутствие повреждений, устанавливается на ось и слегка отклоняется в ту или иную сторону. Если он не возвращается в горизонтальное положение, нужно облегчить (подчистить наждачной бумагой) более тяжелое лезвие или наклеить кусочек липкой ленты на более легкое. Необходимо повторять процедуру до тех пор, пока лезвия не уравновесятся. Липкую ленту успешно заменяет мазок суперклея или лака.

Ось балансировочного станка переворачивается – нужно убедиться, что пропеллер сохраняет равновесие и в этом положении. Отметим, что все подчистки и наклеивания должны выполняться на внутренних (вогнутых) поверхностях лопастей.

Следующим шагом будет балансировка ступицы. Для этого пропеллер устанавливается вертикально. Если он отклоняется вправо, нужно утяжелять клеем или лаком левую часть ступицы и наоборот. Добиваемся баланса, переворачиваем пропеллер и убеждаемся, что в этом положении он также уравновешен. Процедура закончена.

Калькулятор eCalc

Многим создателям беспилотных моделей известен on-line калькулятор eCalc, предназначенный для расчёта параметров винтомоторной установки летательных аппаратов. Страница калькулятора, посвященная мультикоптерам, выглядит приблизительно так.

На первый взгляд, все понятно, но есть несколько нюансов, которые могут повлиять на результаты вычислений.

Прежде всего, вводится полный взлетный вес мультикоптера (с подвесом и камерой, если таковые имеются). Если будет указано Without Drive (Без привода), то вводим суммарный вес рамы, пропеллеров, платы контроллера, подвеса, камеры и оборудования для FPV полетов. Добавим процентов 10 на массу проводов и получаем искомую цифру.

Вводим количество роторов, их схему (одиночная или соосная), максимальную высоту полета и погодные условия, при которых он будет проводиться (температуру за бортом и атмосферное давление).

Из выпадающего списка выбирается нужный аккумулятор . Если необходимая батарея отсутствует, можно выбрать ближайшую по емкости и токоотдаче. Программа заполнит остальные поля самостоятельно. Задается структура и вес аккумулятора. Если предполагается параллельная установка нескольких АКБ, то в поле P вписывается их количество, а в окне Weight задается их общий вес.

Далее из выпадающего списка выбираются тип ESC или максимальный ток этих регуляторов.

Выбирается фирма-производитель двигателей. Появляется окно с его оценкой. По уровню KV подбирается конкретный образец.

Переходим к пропеллерам. Выбирается тип пропеллера, его диаметр и шаг. Рекомендуется использовать диаметр воздушного винта, максимально возможный для данной рамы. Если привод имеет зубчатую трансмиссию, то вводится ее передаточное число (отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни).

Если нужные компоненты в выпадающих списках отсутствуют, можно перейти в строку Custom и ввести все необходимые данные в соответствующих полях калькулятора. Отметим, что параметры батареи задаются для одной ячейки.

Все поля заполнены, можно выполнять вычисления. Результат расчетов будет представлен в виде циферблатов, списков и графиков.

RashVinta

RashVinta– программа расчета диаметра воздушного винта для квадрокоптера.

Программа RashVinta позволяет производить вычисления по следующим исходным данным:

  • Мощность двигателя и диаметр винта;
  • Мощность двигателя и частота вращения винта;
  • Диаметр винта и его шаг.

В первом варианте отметка ставится только в поле «Расчет по диаметру винта». Задается размер пропеллера (в сантиметрах), мощность двигателя (в лошадиных силах), максимальная и средняя скорость летательного аппарата. Нажимается кнопка «Расчет». Результатом вычислений будут шаг и частота вращения винта.

Во втором варианте убираются все галочки. В соответствующие окна вводим мощность двигателя, частоту вращения винта, максимальную и среднюю скорость летательного аппарата. Нажимаем кнопку «Расчет». Результатом вычислений будут диаметр винта и его шаг.

Третий вариант расчетов предназначен для профессионалов. Метка ставится в поле «Указать параметры винта». В соответствующие окна записываются диаметр и шаг винта. Нажимается кнопка «Расчет». Результатом является профиль лопасти воздушного винта, который можно изучить в окне просмотра, меняя его масштаб и удаление от ступицы. В виде таблиц результат сохраняется в файле Date.html, присутствующем в каталоге программы.

Читайте также:  Самодельная установки промывки двигателя

Кроме того, программа может показать, как выглядит профиль лопасти под реальным углом наклона (галочка в поле «Профиль с углом»), а также продемонстрировать точки, по которым производился расчет (метка в поле «Показывать расчетные точки»).

Полученный профиль можно распечатать в масштабе 1:1.

Заключение

Как видим, подбор и корректировка пропеллеров для квадрокоптера является достаточно непростой задачей. Надеемся, что наш текст поможет любителям беспилотной авиации правильно выбрать, сбалансировать и установить пропеллеры на летательный аппарат собственной конструкции, а также устранить огрехи в работе винтомоторной группы серийных моделей .

Будем благодарны вам, если поделитесь с друзьями:

Всех приветствую на своем сайте. Мое хобби — дроны. Здесь я описываю модели, их характеристики, делюсь новостями, выкладываю инструкции. Вступай в наше сообщество любителей дронов!

источник

Летательный пост №7 Пропеллеры!

Сегодня будет пост о пропеллерах и всем, что с ними связано.

Стоит отметить небольшую особенность, выделяющую этот пост из серии остальных: добрая половина (та что ближе к концу) будет полезна как для конструирующих свой дрон, так и для купивших готовое решение от сколь угодно хорошей фирмы.

Краткое оглавление: сначала поговорим о пропеллерах, потом о способах их крепежа к мотору, а под конец — о допиливаниях получившейся конструкции.

Итак, у коптера по сути есть два типа расходников, менять которые придется куда чаще остальных: рассмотренные ранее батарейки и, та-да-да-дам, пропеллеры. Первые портятся от времени, вторые от не слишком удачных маневров. Хотя у меня вот 0 сломанных пропеллеров и 3 сломанные ноги, так что не торопитесь заказывать сразу ящик.

Основными параметрами, которые вы будете рассматривать при выборе пропеллеров, будут его размер и угол атаки. Выражается это все обычно одной конструкцией из 4х цифр. В нашем примере вожделенные цифры — 1045. Первые две — диаметр пропеллера в дюймах, наш — десяти-дюймовый. Тут оговорка, 6045 — это шестидюймовый, а не шестидесяти. Где как — догадывайтесь сами =) Особо экстравагантные магазины порой дают информацию в метрической системе (см), проверяйте в табличке с характеристиками. Вторые две цифры — шаг пропеллера, который нагляднее представлять себе углом атаки лопастей. 45 означает, что в идеальном мире за один полный оборот в твердой среде этот пропеллер уедет на 4,5 дюйма вперед. Тут опять приходится гадать: надо ставить посередке запятую, или нет. Поэтому постепенно производители / продавцы все-таки переходят на более удобные разбитые обозначения, типа 10х4,5 или там 6х5.

В теории этих цифр должно хватать для вычисления тяги такого пропеллера на определенных оборотах. Когда мы говорили о мотор-пропеллерных парах в предыдущих постах, то в тех табличках фигурировали именно эти значения. Разумеется, в реальности все несколько иначе. Каждая модель будет показывать отличающиеся результаты. Поэтому при строгих расчетах используется упомянутый в посте про моторы стенд. Где крепится мотор, на мотор пропеллер, все это раскручивается до желаемой тяги. Далее смотрят на ток, обороты, прочую ерунду. По итогу можно довольно точно оценить время полета от конкретной батареи и подобрать оптимальное сочетание мотор-пропеллер для ожидаемого режима полета. В любительских целях можно брать “на глазок”, по рекомендациям производителя мотора, отзывам на ютубе и так далее. Обычно что-то типа 1045 для 450-коптеров и 5050 для 250-коптеров.

Следующим существенным различием будет направление вращение пропеллера. CW — по часовой стрелке, CCW — против часовой стрелки. На мультироторе винты у нас крутятся в разные стороны, компенсируя суммарный момент вращения. Если речь о пропеллерах для коптеров, то они обычно идут парами (см картинку из заголовка). Не перепутайте куда какой крепить! При неправильном направлении вращения далеко не улетите.

На квадрокоптере вам надо 2 пропеллера CW и два CCW, все четыре тянут вверх, хотя вертятся в разные стороны.

Тут же будет уместно отметить, что существуют “толкательные” пропеллеры. Такие будут при правильных установке и направлении вращения не тянуть мотор, а толкать. Они используются в коптерах с “перевернутыми” моторами. Это либо квадрики, где все моторы перевернуты (такие конфигурации более эффективны, но и сильнее подвержены повреждениям при посадке и менее стабильны, если не вносить изменения в раму), либо соосные конфигурации, типа Y6, X8 и т.д.

Если пропеллер физически можно установить на мотор двумя способами (нормальным и вверх-ногами), то обычный превращается в толкательный переворачиванием и сменой направления вращения мотора.

Еще пропеллеры отличаются формой. Это более сложный вопрос, его вот так просто в два числа не запихнешь. Другое дело, что для небольших пропеллеров (и темболее для мультироторов) почувствовать разницу не всегда удастся. Обычно выделяют e (electric) и sf (slow flight). Каждый имеет свой диапазон rpm, в котором он показывает наилучшие результаты. Тут тяжело что-то советовать. Slow Flight обычно шире и несколько мягче, что делает их более прочными в случаях падений, но это очень индивидуально от модели к модели, читайте отзывы.

Читайте также:  Установка обогревателя для двигателя

А еще, еще пропеллеры иногда делают из углепластика. Карбоновые пропеллеры (как и карбоновые рамы) более легкие, прочные и стабильные. Недостатков два: цена и повышенная травматичность. Если обычный при ударе по пальцу оставит синяк, то карбоновый может и прорубить до кости (хотел вставить фото с пальцем, но там реально жесть, поэтому просто пропеллер).

Карбоновые — всегда черные, а вот пластиковые могут иметь любой цвет. Это удобно, если (для примера) вперед коптера поставить зеленые, а назад красные. Тогда одного взгляда хватит, чтобы оценить направление носа. Бывают даже такие, которые светятся в темноте!

Если речь о сравнительно маленьких пропеллерах (типа там 5 дюймов), то есть вариации с тремя лопастями. Как можно догадаться, тяги такие дают шибко больше в сравнении с двух-лопастными аналогичного диаметра. Минусом — от них 100% больше вибрации, не всем нравится.

У больших пропеллеров свои заморочки — они бывают складными! Я хз что там с минусами, но в плюсах очевидно — уменьшение размеров при транспортировке. Весьма существенное, надо отметить. Порой может сыграть решающую роль.

Теперь о том, как купленный пропеллер прикрутить к мотору. По умолчанию из мотора торчит кусок оси и все. Для крепления пропеллера существуют специальные адаптеры (как правило идут в комплекте к мотору, или сразу на него установлены). Они выполняют две задачи: прицепиться к мотору и прицепить к себе пропеллер.

Первая задача решается тремя путями:

1) Вкрутить болт поперек оси, который упрется в плоскую площадку на ней (ну или просто в нее). Пожалуй самый отсосный вариант, не рекомендуется.

2) Цанга. Весьма распространенный вариант, куда лучше предыдущего, ибо крепление выходит более сбалансированным и надежным.

3) На болтах в мотор! Как по мне — идиллия. Только не забудьте посадить на тайтлок. Минус: сломается — замена дороже аналогов выйдет.

Со вторым все интереснее. Во-первых в любом случае пропеллер надо будет нацепить на какую-нибудь торчащую цилиндрическую ось. Диаметр оси должен совпадать с диаметром дырки в пропеллере. При выборе пропеллера этот параметр тоже будет ключевым. В большинстве случаев с пропеллером в комплекте идет набор втулок, позволяющих изменить диаметр этого отверстия в меньшую сторону (тут внимание, такие пропеллеры вверх-ногами установить невозможно!).

Далее вы вот нацепили пропеллер, теперь надо его закрепить, чтобы не вращался относительно оси.

1) Если вы продумали все заранее, то может у вас и адаптер и винт поддерживают T-Style крепление. Ну или не поддерживает, не велика беда.

2) Со времен самолетов в наследство к моторам пришли prop-saver’ы. Личная оценка — избегайте. Неудобно, геморно, бессмысленно. Вроде должно спасать пропеллеры при авариях, но я такого еще ни разу не видел, только народ потом голову ломал, чем бы заменить эту резиночку.

3) Прижать к едрене матери сверху гайкой (см фото к пункту 3 из предыдущего списка). Опять-таки имхо лучший вариант. Нюанс: производители, которые просекли фишку с мультироторами делают адаптеры как для CW винтов, так и для CCW. Различаются они направлением резьбы для этой самой гайки. Таким образом можно избежать самопроизвольного откручивания в полете. Нестандартные гайки — в комплекте. Совсем шик — гайки уже встроены в винт, его можно просто пальцем прикрутить и все, но такое могут себе позволить не все производители. Более древние модификации, которые разрабатывались еще для самолетов, имеют одно направление резьбы на всех четырех моторах. Поэтому для квадрика 2 гайки из 4х будут в процессе полета потихоньку откручиваться. Тут надо делать две вещи: подтягивать перед каждым полетом и выкинуть к ебени матери гайки, что идут в комплекте. Последние необходимо сразу же заменить на аналогичные, но с нейлоновой вкладкой от раскручивания, такие продаются в любом крепмаркете и похожих магазинах. Незнание последнего пункта привело к поломке 2х ног у моего коптера на первом полете. Винт улетел в одну сторону, коптер кувыркнулся в другую.

Хех, к слову, это был чуть ли не единственный раз в моей жизни, когда меня спасла моя лень. Мне было впадлу прикручивать стойку gps болтами и я посадил ее на двусторонний скотч. В итоге просто отклеился скотч, а не треснула рама.

Ах да, для складных пропеллеров существуют специальные адаптеры, типа таких вот:

Теперь про последнюю часть. Каким бы фирменным не был бы пропеллер, сколько бы он не стоил, его надо отбалансировать. Да да, даже хваленые DJI перед установкой на последний фантом надо балансировать. Ни одна фирма не может контролировать уровень качества с достаточной степенью. Правильная балансировка увеличит продолжительность жизни моторов, снизит вибрации и шум.

Вот вам неплохое видео о том, как это надо делать, ниже я дам краткий конспект:

источник

Добавить комментарий

Adblock
detector