Электрификация

Справочник домашнего мастера

Самолеты на резиномоторе

Простой расчет и изготовление самодельных винтов…

Посмотрим внимательно на рис 1. Что мы там видим? А вот что:
— Винт радиусом R, за один оборот проходит в воздухе расстояние H. R — это радиус винта (от оси вращения до его окончания), Н — это шаг винта, если он не проскальзывает в воздухе, а ввинчивается в него подобно шурупу в дереве. Это собственно два основных параметра вина. D = 2хR и H- шаг винта.
Обычно человек хорошо знает, какой именно винт ему нужен для модели… Если нет — то это тема для отдельного разговора. Пока будем предполагать, что мы хорошо представляем какой винт нам нужен: т.е. мы знаем параметры D и Н, или R и Н…
Поучить геометрические размеры требуемого винта, если мы знаем R и Н винта — проще всего геометрическим расчетом. Смотрим на рис 2. По горизонтали — откладываем в каком-то масштабе (у меня (2:1 для большей точности) радиус винта. По вертикали — расстояние, которое пройдет винт за один оборот без проскальзывания — Н/2хPi, где Pi — это известное еще со школьных лет число 3.14….
Рис 2. Определение угла наклона профиля винта.
Почему именно так а никак иначе — я доказывать здесь не стану. Те кто хорошо учил геометрию в школе — те сразу поймут, а остальным надо или заново перечитать учебники школы или задать свои вопросы в процессе обсуждения. Немного ниже нарисован боковой профиль винта. Он собственно выбран исключительно из моего опыта изготовления простых винтов. Каждый имеет право выбрать его достаточно произвольно. Я выбрал толщину винта в комеле (около ступицы — 10 мм) и в конце — на масимальном радиусе — 2 мм. Цель данного геометрического расчета — получит правильные ширины винты на виде сверху. Т.е. получить геометрические размеры винта диаметром 150 мм и с шагом 100 мм… Это и записано справа вверху листа..
См. Рис 2. Для достижения поставленной цели мы проводим прямую от точки шага на вертикальной координате к требуемому сечению (линия 1). Я для начала выбрал сечение отстоящее от оси вращения на 37.5 мм = т.е. ровно на середине проектируемого винта. Согласно боковой проекции, толщина винта в этом месте — 6.5 мм. Переносим этот размер вверх(операция 2) и рисуем прямоугольник вокруг наклонной линии. Он (прямоугольник) дает нам ширину лопасти винта на виде сверху — 14 мм. Этот размет мы переносим вниз (операция 3) и получаем ширину винта в этом сечении…
Рис 2. Определение всех углов наклона во всех расчетных точках
Выполнив аналогичные построения для всех 6-ти сечений винта мы получим ширины винта на расстоянии 12.5, 25.0, 37.5, 50, 62.5 и 75 мм. Строить большее количество сечений можно, но особой точности это не добавит. В итоге на рис 2., обведя полученные ширины винта в шести точках, мы получим профиль винта на виде сверху.
Далее изготовляем шаблон винта из картона или любого другого (см рис 3.) плотного материала и переходим к изготовлению собственно требуемого винта (150х100 мм).
Берем заготовку из подходящей древесины и размечаем ее. Прежде всего придаем ей толщину и длину требуемого винта — 10 мм х 150 мм. Ширина заготовки должна быть чуть больше чем ширина винта в самом широком месте — 15 мм.
Рис 3. Шаблон и размеченная заготовка винта
Наносим разметку на боковой вид (толщина в комле — 10 мм и 2 мм на конце лопасти) и на виды сверху и снизу с помощью изготовленного шаблона.
Рис 4 Вид на размеченную заготовку сверху.
Рис 5 Вид заготовки сбоку и сверху
На рис 4-5 Вы видите размеченную заготовку. Первым делом с помощью напильника или ножа убираем лишнюю древесину на виде сбоку. То что должно получиться вы видите на рис 6. Если вы делаете винт из достаточно мягкой древесины(липа, бальса) то достаточно использовать модельный нож и шкурку, если же вам нужен винт из твердых пород вроде березы или бука, то лучше использовать драчевый напильник (с крупной насечкой) или мелкозубый рашпиль.
Рис 6. Балансирова заготовки
Сразу после придания заготовке правильного бокового профиля надо проделать балансировку заготовки. Я обычно делаю это так: ввинчиваю в центр вращения тонкое сверло (0.5-1.0 мм) и кладу сверлом на две вертикально стоящие опоры. В данном случае — это два одинковых стакана. (рис 6.).
Затем — сошкуриванием — добиваюсь одиакового веса обеих будующих лопастей.
Рис 7. Разметка выборки передней части
После того как вид сбоку отпрофилирован переходим к разметке выброк для получения нужного профиля ловастей. На виде сверху — спереди (мы делаем винт нормального вращения — против часовой стрелки) намечаем линию проходящую через 2/3 ширины винта. См. рис 7.
Рис 8. Разметка выборки задней части…
На виде снизу(сзади) проводим линии отстоящие от края винта примерно на 1 мм. Нижняя часть винта как раз задает шаг (или угол наклона сечения)…
Рис 9 Выбранная задняя часть винта.
Затем начинаем убирать лишнюю дрвесину ножом или напильником начиная с нижней (задней) части винта согласно сделанной разметке. Убрав все сзади (снизу), отшкуриваем сначала крупной(120-160), а потом мелкой шкуркой заднюю часть винта…
Рис 10. Выбранная передняя часть винта
Затем то же самое повторяем для передней части винта. См. рис 10…
Убедившись, что вся лишняя древесина убрана, тщательно отшкуриваем весь винт для придания ему требуемого профиля — аналогичного профилю крыла, т.е. скругленная передняя кромка, максимальная толщина примерно 30% от ширины сечения и острая задняя кромка. Неполохо в процессе придания этого профиля все время контролировать балансировку обрабатываемого винта как было показано на рис 6.
После того как обе лопасти приобрели нужную форму и профиль, а также балансировку, можно переходить к заключительному этапу — покраске и лакировке. См. рис 11.
Рис 11. Балансировка отлакированного винта.
Обычно я окрашиваю изготовленный винт в традиционный черный цвет, а затем покрываю 2-4 слоями лака. Как правило я использую классический эмалит. Быстро сохнет и легко шлифуется. Во время окрвшивания и лакировки не стоит забывать о балансировке. См. рис 11.
Полученные таким образов винты, по моему мнению ничуть не хуже покупных пластиковых винтов, которые обычно тоже нуждаются в дополнительной балансировке. Если же вас больше устраивают винты из угле- или стекло- пластика, то используя изготовленный по описанной выше методе винт в качестве мастер-модели, вы можете изготовить формы для винтов из стекло- углепластика….
Совершенно аналогичным способом вы легко сможете сделать винт любого, нужного Вам диаметра и шага, а также винт обратного вращения — по часовой стрелке.
Более того, рассчитав и изготовив одну лопасть двухлопастного винта, вы сможете изготовить по ней формы для трех или 4-х лопастных винтов из стекло-угле-пластика, но это уже тема для отдельной статьи…

Воздушный винт.

Каждый авиамоделист, рано или поздно сталкивается с дефицитом воздушных винтов для своих радиоуправляемых моделей. Воздушный винт для авиамодели не самый дешёвый расходник если учесть, что цена воздушного винта прямо пропорциональна квадрату от его размера, а ломаются винты довольно часто, будь то нейлоновый винт или деревянный. Если моделист и готов потратить энную сумму, то просто купить деревянный воздушный винт бывает проблематично, авиамодельные магазины есть не во всех городах, а заказывать из поднебесной долго и ожидание в две недели, а то и месяц — очень нервирует.

Во былые времена моделисты изготавливали воздушные винты самостоятельно, — это было неотъемлемой частью такого хобби, как — авиамоделирование и существовала целая наука вычисления шага и профиля пропеллера с применением различных угломеров и лёгких пород дерева.

В настоящее время, с ростом мощности авиамодельных ДВС и электромоторов перестаёт играть решающее значение и материал из которого можно изготовить винт. Это может быть:

  • Липа
  • Сосна
  • Берёза
  • Дуб
  • Бук

Изготовление воздушного винта

Тут я постараюсь максимально подробно рассказать как сделать самодельный воздушный винт любого размера в домашних условиях или как быстро и легко скопировать любой винт.
Почему легко и скопировать? Да просто потому, что мы не будем использовать классические шаблоны и измерительные приборы.

Что нам понадобится для изготовления матрицы:

  • Кусок строительного пенопласта (оранжевый или синий)
  • Карандаш или ручка
  • Надфили, рашпили и не крупная шкурка
  • Канцелярский нож
  • Перочинный нож
  • Дрель с наждачным на ней кругом
  • И собственно материал для самого воздушного винта.

Берём наш воздушный винт или оставшуюся его целую половинку, с которого будем снимать копию, прикладываем к пенопласту передней кромкой профиля вниз (обязательно!) и обводим по контуру.

Вырезаем по разметке.

Далее вкладываем туда винт, передней кромкой профиля в низ и придавливая матрицу и винт к ровной поверхности, сжимая матрицу с боков прочерчиваем наш будущий шаг воздушного винта на стенках матрицы.

Теперь, примерно под углом 45^ срезаем пенопласт от сделанной разметки канцелярским ножом и доводим надфилем или шкуркой. Всё, наша матрица готова.

Так же кладём винт на подготовленную древесину и обрисовываем, предварительно просверлив отверстие в середине. Винт должен располагаться только вдоль волокон дерева! Вырезаем по контуру кому чем будет удобней.

Вкладываем заготовку в матрицу, придавливая заготовку и матрицу к ровной поверхности обрисовываем на ней будущий шаг первой и так же второй лопасти воздушного винта, не забывая сжимать матрицу с боков.

Средние винты, как в примере APS 14*7, можно обрабатывать рашпилями, снимая лишнюю древесину с двух сторон заготовки будущего винта с последующей доводкой наждачной бумагой и балансировкой.

Для облегчения изготовления больших воздушных винтов используем дрель с наждачным кругом, предварительно сняв с заготовки перочинным ножом часть лишнего дерева.

В заключение несколько советов:

  • Если воздушный винт небольшого размера, следует увеличивать толщину профиля лопасти на 0,5-1 мм для достаточной прочности винта.
  • Используйте пенопласт как можно большей плотности, от этого зависит срок службы матрицы.
  • Копии винтов APS MASTER быстрее в изготовлении при обработке рашпилями.

Расчет и изготовление воздушного винта

Г. В. Махоткин

Проектирование воздушного винта

Воздушный винт завоевал репутацию незаменимого движителя для быстроходных плавсредств, эксплуатируемых на мелководных и заросших акваториях, а также для аэросаней-амфибий, которым приходится работать на снегу, на льду и на воде. И у нас и за рубежом накоплен уже немалый опыт применения воздушных винтов на скоростных малых судах и амфибиях. Так, с 1964 г. в нашей стране серийно выпускаются и эксплуатируются аэросани-амфибии (рис. 1) КБ им. А. Н. Туполева. В США несколько десятков тысяч аэролодок, как их называют американцы, эксплуатируются во Флориде.


Рис. 1. «Туполевские» аэросани-амфибии А-3 с воздушным винтом.

Проблема создания быстроходной мелкосидящей моторной лодки с воздушным винтом продолжает интересовать и наших судостроителей-любителей. Наиболее доступна для них мощность 20—30 л. с. Поэтому рассмотрим основные вопросы проектирования воздушного движителя с расчетом именно на такую мощность.

Тщательное определение геометрических размеров воздушного винта позволит полностью использовать мощность двигателя и получить тягу, близкую к максимальной при имеющейся мощности. При этом особую важность будет иметь правильный выбор диаметра винта, от которого во многом зависит не только КПД движителя, но и уровень шума, прямо обусловленный величиной окружных скоростей.

Исследованиями зависимости тяги от скорости хода установлено, что для реализации возможностей воздушного винта при мощности 25 л. с. необходимо иметь его диаметр — около 2 м. Чтобы обеспечить наименьшие энергетические затраты, воздух должен отбрасываться назад струей с большей площадью сечения; в нашем конкретном случае площадь, ометаемая винтом, составит около 3 м². Уменьшение диаметра винта до 1 м для снижения уровня шума уменьшит площадь, ометаемую винтом, в 4 раза, а это, несмотря на увеличение скорости в струе, вызовет падение тяги на швартовах на 37%. К сожалению, компенсировать это снижение тяги не удается ни шагом, ни числом лопастей, ни их шириной.

С увеличением скорости движения проигрыш в тяге от уменьшения диаметра снижается; таким образом, увеличение скоростей позволяет применять винты меньшего диаметра. Для винтов диаметром 1 и 2 м, обеспечивающих максимальную тягу на швартовах, на скорости 90 км/ч величины тяги становятся равными. Увеличение диаметра до 2,5 м, увеличивая тягу на швартовах, дает лишь незначительный прирост тяги на скоростях более 50 км/ч. В общем случае каждому диапазону эксплуатационных скоростей (при определенной мощности двигателя) соответствует свой оптимальный диаметр винта. С увеличением мощности при неизменной скорости оптимальный по КПД диаметр увеличивается.

Как следует из приведенного на рис. 2 графика, тяга воздушного винта диаметром 1 м больше тяги водяного гребного винта (штатного) подвесного мотора «Нептун-23» или «Привет-22» при скоростях свыше 55 км/ч, а воздушного винта диаметром 2 м — уже при скоростях свыше 30—35 км/ч. Расчеты показывают, что на скорости 50 км/ч километровый расход топлива двигателя с воздушным винтом диаметром 2 м будет на 20—25% меньше, чем наиболее экономичного подвесного мотора «Привет-22».

Последовательность выбора элементов воздушного винта по приводимым графикам такова. Диаметр винта определяется в зависимости от необходимой тяги на швартовах при заданной мощности на валу винта. Если эксплуатация мотолодки предполагается в населенных районах или районах, где существуют ограничения по шуму, приемлемый (на сегодня) уровень шумов будет соответствовать окружной скорости — 160—180 м/с. Определив, исходя из этой условной нормы и диаметра винта, максимальное число его оборотов, установим передаточное отношение от вала двигателя к валу винта.

Для диаметра 2 м допустимое по уровню шума число оборотов будет около 1500 об/мин (для диаметра 1 м — около 3000 об/мин); таким образом, передаточное отношение при числе оборотов двигателя 4500 об/мин составит около 3 (для диаметра 1 м — около 1,5).

При помощи графика на рис. 3 вы сможете определить величину тяги воздушного винта, если уже выбраны диаметр винта и мощность двигателя. Для нашего примера выбран двигатель самой доступной мощности — 25 л. с., а диаметр винта — 2 м. Для этого конкретного случая величина тяги равна 110 кг.


Рис. 3. Зависимость тяги P на швартовах от мощности NB на валу винта и его диаметра D.

Отсутствие надежных редукторов является, пожалуй, самым серьезным препятствием, которое предстоит преодолеть. Как правило, цепные и ременные передачи, изготовленные любителями в кустарных условиях, оказываются ненадежными и имеют низкий КПД. Вынужденная же установка воздушного винта прямо на вал двигателя приводит к необходимости уменьшения диаметра и, следовательно, снижению эффективности движителя.

Для определения ширины лопасти и шага следует воспользоваться приводимой номограммой рис. 4. На горизонтальной правой шкале из точки, соответствующей мощности на валу винта, проводим вертикаль до пересечения с кривой, соответствующей ранее найденному диаметру винта. От точки пересечения проводим горизонтальную прямую до пересечения с вертикалью, проведенной из точки, лежащей на левой шкале числа оборотов. Полученное значение определяет величину покрытия проектируемого винта (покрытием авиастроители называют отношение суммы ширин лопастей к диаметру).


Рис. 4. Номограмма для определения величины покрытия винта σ=Σb/D и относительного шага h=H/D в зависимости от мощности на валу винта NB и частоты вращения n.

Для двухлопастных винтов покрытие равно отношению ширины лопасти к радиусу винта R. Над значениями покрытий указаны значения оптимальных шагов винта. Для нашего примера получены: покрытие σ=0,165 и относительный шаг (отношение шага к диаметру) h=0,52. Для винта диаметром 1 м σ=0,50 м и h=0,65. Винт диаметром 2 м должен быть 2-лопастным с шириной лопасти, составляющей 16,5% R, так как величина покрытия невелика; винт диаметром 1 м может быть 6-лопастным с шириной лопасти 50:3=16,6% R или 4-лопастным с шириной лопастей 50:2 = 25% R. Увеличение числа лопастей даст дополнительное уменьшение уровня шума.

С достаточной степенью точности можно считать, что шаг винта не зависит от числа лопастей. Приводим геометрические размеры деревянной лопасти шириной 16,5% R. Все размеры на чертеже рис. 5 даны в процентах радиуса. Например, сечение D составляет 16,4% R, расположено на 60% R. Хорда сечения разбивается на 10 равных частей, т. е. по 1,64% R; носок разбивается через 0,82% R. Ординаты профиля в миллиметрах определяются умножением радиуса на соответствующее каждой ординате значение в процентах, т. е. на 1,278; 1,690; 2,046 … 0,548.


Рис. 5. Чертеж лопасти деревянного винта шириной 16,5% R.
с = макс. толщина профиля / хорда профиля.
Все размеры даны в процентах от величины радиуса винта.

Если необходимо построить лопасть большей относительной ширины, все относительные размеры необходимо изменить соответственно новой ширине. Например: для лопасти шириной 25% хорды и толщины сечений нужно увеличить в отношении 25:16,5=1,52, т. е. в полтора раза.

На схеме рис. 6 приведено построение установочных углов сечений по найденному ранее шагу воздушного винта.


Рис. 6. Пример построения установочных углов сечений лопасти винта постоянного шага.
Диаметр — 2 м; шаг — 1,04 м; относительный шаг — 0,52.
Например, сечение D, составляющее 16,4% от радиуса, построенное по данным рис. 5, устанавливается на расстоянии 600 мм от оси (60%) под углом φ-0 (на схеме сечение условно развернуто на 90°).

Предлагаемый приближенный метод при минимальной трудоемкости расчетных работ дает хорошие результаты. Полученные расхождения при сравнении расчетных данных и результатов натурных испытании составляют по мощности — до 3%, по тяге — 5—7%.

«Проектирование воздушного винта», Г. В. Махоткин, КиЯ 2(78) 1979 г.

вернуться в раздел

Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки:

добавить страницу в избранное

Самолёт на резиномоторе своими руками

Всем привет дорогие друзья, сегодня я вам расскажу и покажу как сделать самолёт на резиномоторе своими руками. Такой самолёт несложен в изготовлении и материала на него можно найти в каждом доме. Этот самолёт конечно не будет профессиональным, который будет летать очень далеко, но на отдыхе его можно будет запускать с детьми.
Необходимые материалы и инструменты:
— палочка для барбекю
— картон
— ножницы
— клей
— скрепка
— стержень от ручки
— резинка
Шаг 1: Первым делом берём палочку для барбекю, размер который 29 см. Если у вас нет такой палочки, Вы сможете сделать её из деревянной линейки.
Шаг 2: Далее берём картон, я выбрал цветной. Затем складываем его пополам. И вырезаем крыло, форму можете придумать сами.
Шаг 3: По такой же схеме вырезаем задние крыло.
Шаг 4: Берём клей и приклеиваем крылья к палочке.
Шаг 5: Затем берём стержень от ручки, и отрезаем от него кусочки по 1 см. Должно получится 4 кусочка. И дальше склеиваем 2 кусочка друг с другом, как показано на фото.
Шаг 6: Приклеиваем заготовки, как изображено на фото.
Шаг 7: Из картона вырезаем пропеллер.
Шаг 8: Из скрепки делаем крючок. И прикрепляем его к пропеллеру.
Делаем ещё один крючок и прикрепляем его в задней части самолёта.
Шаг 9: Берём две канцелярских резинки и соединяем их между собой узлом. И закрепляем резинку на крючки.
И вот наш самолёт с резиномотором готов! Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. .

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх