Гибридный вертолет бензин + электро

alien131314

вопрос: а есть какие - то sensored brushless motors. По идее это бы могло решить проблему рассинхронизации?

jkson

Александр, спасибо за предложение. Тема бензинового многороторного аппарата интересна, но вряд ли относится к данной теме. Простота конструкции и легкость управления думаю справедливо только для электрокоптеров, с бензином все будет уже не так просто) 5 серв минимум, тяги, слайдеры и огромный гемор с вибрациями ДВС. Есть вариант гибрида мультиротора, но здесь уже есть пионер - вот его канал, посмотрите на досуге.

Игорь, думаю что это действительно решило бы проблему, но для этого нужен был соответствующий ESC, с входом под датчик положения ротора, которого у меня не было. А раз уж пришлось покупать/делать то решение от Веддера затмило все другие варианты. Это потрясающий по своим возможностям регуль, в том числе там можно и датчик положения подключать, и еще миллион свистелок. Даже есть векторное управление, но оно пока сыровато, я спалил регуль два раза играясь с векторным режимом. Надо будет открыть тему по нему, предварительно облетав в качестве основного на электричке. Для самодельщиков и энтузиастов очень крутая штука, исходники открыты, плюс заложенная возможность дописывать свой произвольный алгоритм к имеющемуся, с переключением в один клик.
Вот например я после его изготовления и ковыряния исходников пробовал играть мелодию изменением оборотов)

kasmirov

Проект занятный.
За ссылку на регуль отдельное спасибо!

По проекту несколько самых очевидных мыслей.

  1. Моторы обязаны подключаться через отдельные обгонки. Когда бензинка крутит шестерню, на электромоторе вырабатывается эдс, что не сильно полезно для нормальной работы регуля.
  2. Сначала должен быть произведен элементарный расчет по энергозатратам. Для этого не очень понятно назначение вертолета. Если для скромных полетов, то GT15HZ и так должно хватать, если для отжига, то нужно понять до какой величины отжиг. Я бы предложил какой-нибудь 4 кВт мотор. В сумме в пике выйдет 7 кВт, жить можно. Мотор должен быть 12s для уменьшения токов, батареи собрать последовательно параллельно исходя из их токоотдачи.
  3. Когда на одном валу стоят два мотора, один работает постоянно, а процессом регулирования заведует второй. Алгоритм управления должен крутить бензинку на одних оборотах постоянно. Электромотор работает на поддержание стабильных заданных оборотов, входной сигнал пид-контура это отклонение оборотов в меньшую сторону. Без нагрузки эл.мотор включен, по мере увеличения нагрузки включается в работу. Можно сделать конечно плавное регулирование оборотов сначала двс, при его выходе на 100% - подключается электорегулятор, но в случае вертолета кмк это очень непросто осуществить. В случае использования обгонки проблем с синхронизацией не будет.
  4. Верт должен спокойно взлетать и на электротяге без проблем.
jkson
  1. Все нормально с регулем, как и с любым другим при паразитном вращении. Ключи разомкнуты, эта ЭДС никуда не идет, двигатель не оказывает сопротивления и не работает как генератор. У этого регуля есть режимы тормоза и рекуперации, но они выключены. У самолетов винт раскручивает набегающим потоком, и ничего страшного не происходит. А этот регуль специально расчитан под такие режимы работы, почитайте исходники и описание.
  2. К сожалению расчеты мне не кажутся элементарными, в силу моих скудных знаний о совместной работе двс с электро. Например, двигатель 500-ки при 40 амперах потребляемых регулем, оказывает гораздо меньшую помощь ДВС, чем электродвигатель 600-ки при тех же амперах, на практике. 12S и 4 киловатта уводят от изначальной идеи, использовать батарею 500-ки для недорогих полетов на большом вертолете.
  3. Работа ДВС на вертолете в одном режиме газа невозможна, т.к. нагрузка меняется настолько сильно, до отрицательной, что иногда и чуть приоткрытой заслонки достаточно чтобы перекрутить мотор. Это тупиковая затея. А вот вынести зону работы электро над 100% открытием заслонки можно, нужен примитивный контроллер, который я в состоянии сделать за вечер. Но пока это даст только экономию батареи, эта задача сейчас не стоит.
  4. Данный вертолет взлетает и летит на электротяге, но недолго и очень плавно.
jkson

Сегодня игрался с настройками регулятора и тестировал подлетами только на электротяге. Вот один из подлетов с данными борта:

Согласно теории, двигатель без “железа” может и должен работать на гораздо более высокой частоте ШИМ. Практика показала уменьшение тока при увеличении частоты ШИМ, при одинаковой нагрузке, следовательно эффективность действительно растет. Разница не большая, но ощутимая. На одинаковых оборотах в висении, 16 кГц - 45 ампер в среднем, 40 кГц - 42 ампера в среднем.
Больше 42 кГц ШИМ из данного регулятора выжать не удалось, при дальнейшем увеличении в исходниках регуль перестает инициализироваться, судя по всему ошибка инициализации таймера.

Исходя из данных с борта, для висения тяжелого вертолета достаточно 850 Ватт. Все непросто в совместной работе ДВС и электро, я замечаю это с самых первых попыток. Ожидаемого мной полного сложения мощностей не происходит, по непонятным мне пока причинам. Например зная теперь сколько мощности тратится на висение, посмотрите еще раз первое видео с 2:45. Там происходит что-то непонятное. Почти полный газ и около 700 Ватт с электроустановки на висении… WTF?

Казаков_Alexandr

Мне кажется, что только дифференциал сможет “подружить” ДВС с БК. В данном случае они душат друг друга. (без претензии на истину)

jkson

Александр, у меня тоже такие мысли, нужно как-то механически развязать ДВС и электро. Что-то не так в их совместной работе. Возможно ДВС работает рывками, при каждом движении поршня, т.к. он одноцилиндровый и практически без маховика. И возможно эти рывки нарушают правильную работу электропривода, у модельных регуляторов происходит срыв синхры, у “продвинутого” потеря эффективности или тоже срыв.
Дифференциал в моем понимании эту проблему не решит, т.к. будет передавать рывки ДВС к электродвигателю, только в противоположном направлении. У меня мысль в том чтобы добавить что-то типа демпфера, пружинного, сглаживающего рывки.
Буду рад коллективному разуму в этом техническом ребусе!)

ДмитрийС

Я думаю, оптимально и без особого утяжеления конструкции, могут помочь в решении этого вопроса обгонки. Например конструкция обгонки под пиньоном примененная в гоблине…

Казаков_Alexandr

Жень, попробуем смоделировать ситуацию. Мощности ДВС и БК одного порядка. При резкой смене угловой скорости (импульсе) одного из них. эта разница скоростей скорее всего передастся через дифференциал валу и голове ОР. Голова не сможет передать этот короткий импульс лопастям. Лопасти немного провернутся в цапфах. По окончании импульса всё встанет в одну линию. Таким образом система будет работать как демпфер.

kasmirov
jkson:

Буду рад коллективному разуму в этом техническом ребусе!)

Я уже писал выше два разнотипных движка без обгонок нормально не подружить.
Все остальное тоже в силе.

Казаков_Alexandr

Как только начинает работать обгонка, то это означает, что движок не у дел.
Дифференциал в обратную сторону - это сумматор двух моментов.

Nazalex
Казаков_Alexandr:

Как только начинает работать обгонка, то это означает, что движок не у дел.
Дифференциал в обратную сторону - это сумматор двух моментов.

Только вы забываете, что при дифференциале момент должны иметь всегда оба мотора! Последствия отсутствия момента на одном надеюсь вы сами додумаете. В данной ситуации только обгонка. Даже под оборотами электро мотор потреблять без нагрузки много не будет, а вот если просядут обороты бензина произойдет подхват электро через обгонку

jkson

Да, действительно, дифференциал совсем не подходит, т.к. емкости батареи никак не хватит на поддержание момента электродвигателем на всем протяжении полета. И отключение одного из моментов приведет к его холостому вращению в противоположную сторону, с потерей передачи оставшегося источника к валу ротора.

Обгонки очень желательны, просто обязательны, но мне кажется что они не решат проблему импульсов ДВС. Получается что для электродвигателя импульсно будет пропадать нагрузка, не уверен что это кардинально будет отличаться от текущей ситуации.

Дальнейшая реализация любой схемы уже требует самодельной рамы. Даже впихнуть обгонку некуда.

Nazalex
jkson:

Да, действительно, дифференциал совсем не подходит, т.к. емкости батареи никак не хватит на поддержание момента электродвигателем на всем протяжении полета.

Именно об этом я и вещал в контексте вашей первоначальной цели использования электромотора в пиковые нагрузки.

jkson:

И отключение одного из моментов приведет к его холостому вращению в противоположную сторону, с потерей передачи оставшегося источника к валу ротора.

Это конечно тоже можно решить используя обгонные муфты на корпус т.е. для препятствования возможности прокрутки привода в обратную сторону. Но мало того, что потребуется самодельный дифференциал, так еще и самодельная рама 100% для его размещения

jkson:

Обгонки очень желательны, просто обязательны, но мне кажется что они не решат проблему импульсов ДВС. Получается что для электродвигателя импульсно будет пропадать нагрузка, не уверен что это кардинально будет отличаться от текущей ситуации.

Здесь я не был бы так категоричен. Данный режим работы не сильно отличается от режима в момент перекладки максимальных шагов через ноль.

jkson:

Дальнейшая реализация любой схемы уже требует самодельной рамы. Даже впихнуть обгонку некуда.

А ее не надо впихивать, надо ее поставить в разрыв пиньона и мотора. Просто скорее всего придется делать отдельный корпус (некую мотораму) для электромотора в которой разместить и мотор и обгонку либо по оси мотора, либо отдельной осью.

ДмитрийС

Мне кажется, что основная шестерня с ротором представляют собой достаточно увесистый маховик, обладающий достаточно большим моментом инерции для того, чтобы погасить неравномерность вращения двухтактного двигателя…
Думаю, проблема все же в цепи синхронизации…
ну и еще раз: обгонка на валу электромотора необходима!
ИМХО

Казаков_Alexandr

Обгонки, дифференциалы - это всё хрень! Проблема решается просто и красиво (с моей точки зрения). Заменяем БК на коллекторный движок, который запитывается от управляемого источника тока. В этом случае движок будет работать в режиме подпора. На малом газу, движок запитывается малым током(100мА). Он вращается не мешая никому. Когда необходима его помощь, по каналу “газа” источник тока переключается на режим 10А и идёт постоянный подпор независящий от оборотов. То что задумывалось Евгением изначально, только немного на других элементах-компонентах.
Значения токов чисто условно, для примера.

ДмитрийС
Казаков_Alexandr:

Обгонки, дифференциалы - это всё хрень! Проблема решается просто и красиво (с моей точки зрения). Заменяем БК на коллекторный движок, который запитывается от управляемого источника тока. В этом случае движок будет работать в режиме подпора. На малом газу, движок запитывается малым током(100мА). Он вращается не мешая никому. Когда необходима его помощь, по каналу “газа” источник тока переключается на режим 10А и идёт постоянный подпор независящий от оборотов. То что задумывалось Евгением изначально, только немного на других элементах-компонентах.
Значения токов чисто условно, для примера.

и меняем движок после каждого полета…
дороговат расходник, а?

Казаков_Alexandr

quote=ДмитрийС;6537734]и меняем движок после каждого полета…[/quote]

Это почему же?

ДмитрийС

вот убежден, что коллекторный движок на токах, необходимых для 700-го вертолета больше одного полета (или даже его части) не проживет…
расчет простой:

для висения 700-ке нужна мощность порядка 2 кВт, напряжение батареи среднее - 22,2В
отсюда, необходимый ток: 2000 / 22,2 = 90,09А

какой коллектор такое выдержит?

и это только “повисеть”…

UB0AAC

Извиняюсь если уже было, но мне в голову приходит вариант:
Если просто включить мотор через обгонку и настроить регулятор в режим с гувернером настроенным на обороты чуть меньшие тех на которые настроен гувернер ДВС? Чтобы при просадке оборотов включалась обгонка и передавался момент с электромотора, но при этом он не будет перекручивать ДВС.

В принципе это все можно сделать и без обгонки, если возложить ее функции на регуль, но регуль уже нужен сложный как мне кажется.