Проект FMBC v1.06 или Люминь vs Карбон
Значит встала задача, спроектировать тяжелую/предтяжелую окту(подъем в районе 3-4х кг подвеса без учета рамы с ВМГ, время полета 12-15минут в режиме висения)
Цели:
- Складная рама, возить в машине такого монстра тяжко
- 15 дюймовые винты
- Вес пустой рамы в районе 1000г-1200г с ногами и напузником с виброразвязкой для подвеса камеры.
Итак:
взяты были
1 гениальный механик с соответсвующими знаниями, софтом и руками, не совсем в аэрокосмической отрасли, но всеже…
1 спонсор, который все это спонсировал и давал ЦУ(ваш скромный слуга, который в текущий момент занимается графоманством в этой теме)
1 критик, который критиковал что люминь ацтой и рулит только карбон и который перепроверял расчеты ВМГ.
Почему люминий?
- А потому, что вытяжка сломалась на производстве, чтобы резать карбон. Люминий можно резать и без вытяжки, а карбон резать - грязь, дым, вонь и вобще люди не любят его резать лазером.
- Как утверждает гениальный механник, люминий по своим параметрам не уступает, а иногда и превосходит карбон(особенно если приложить мозг к проектировке).
- Люминий 1ый по распостранению метал в земной коре.
Предварительное название дали Full Metall Body Copter(FMBC) дальше оно переродилось в летающего макаронного кролика(FSR), почему - увидите на фотках. 😃
В текущий момент, рама спроектирована, вырезана и собрана на 90%, ВМГ/мозги закуплены и ждут рамы.
Спросите какая цена рамы получилась? Нуууу, скажу, что дешевле всех аналогов, что я видел, но это чисто по дружбе на производстве, куче кропотливого и бесплатного труда и т.п. за что огромное спасибо всем кто каким либо образом имел отношение к этому проекту.
Конструктивная критика приветсвуется, не конструктивная(люминь гумно, карбон рулит) должна подтверждаться мат расчетами на сопромат машине относительно профиля рамы.
А теперь самое интересное: фотке, чертежи и прочие размышления.
Изначально, был спроектирован профиль луча и обсчитан на сопромат машине.
Когда луч был одобрен по выдерживающим нагрузкам, началось долгое и муторное черчение рамы целиком.
И получилось сначало так:
А потом вот так:
Приблизительное расположение компонентов(вид с низу):
Логотип:
В следующей серии… фотографии проведения реальных тестов лучей, а также сборка рамы и работа механизма складывания-раскладывания.
Оставайтесь с нами 😃
Ремонтопригодность в этом проекте не в почёте … ( Странные лучи …
- Люминий 1ый по распостранению метал в земной коре.
карбон - основа всего живого 😁
С этим согласен отчасти, хотя центральная часть очень жесткая и нада суръездно шваркнуть агрегатъ об планету с хорошим кратером, чтобы расколоть, лучи если погнутся, выгнуть можно об колено ну либо поменять в полевых условиях. Но так как это тяж/субтяж да еще несущий достаточно дорогую технику на подвесе, то ремонтопригодность тут по большей части, на втором плане.
карбон - основа всего живого 😁
Слава робатам, смерть всем человекам! (С) Бендер Бендинг Родригес 😁
Пару раз выравниваем алюминиевый луч об колено и появляются трещины. При падении карбоновой рамы сломается пару лучей, погасит энергию. Алюминиевая же рама вся деформируется как пластилин. Правда я при конструировании своих рам не думаю о падениях, но раз уж затронули тему…
Ну и алюминий все таки тяжелее карбона как не крути.
2cylllka Ну тут тебе наверно видней, так как опыта коптеро строения у тебя на порядок больше чем у нас. Если упадет, то все повреждения учтем в версии mk2 😃
Итак, 1 луч спроектирован, заказан, вырезан, погнут и собран. Время тестов!
Луч без нагрузки:
Луч с подвешенной бутылкой воды 6 литров:
Изгиб луча составляет…
И да, если есть у кого карбоновые лучи такойже длины(1100рама) и веса(60г на луч) - могут попробовать сравнительный тест, подвесив 5 литровую бутылку залитую водой под горло. Мне честно говоря самому интересно, какое различие в изгибе получится…
а можно фоты заливать на какойнить человеческий хостинг???
с удовольствием, если подскажешь на какой, что то я на imageshack сунулся, а он лежит, а акромя радикала, что то в голову ничего не пришло…
ну например clip2net.com/en/ или tinypic.com
а как вы такую форму сделали? раскроили лист и усадили на шаблон? или это труба такой формы была?
2puh21 это лист, вырезанный лазером по выкройке, потом изогнут на гнутовательной 😃 машине и собран из двух половинок при помощи клепок
2Piranha спасибо за ссылки, следующие фотографии буду выкладывать при помощи этих сайтов
собран из двух половинок при помощи клепок
а такую штуку как hts-2000 не пробовали? это спайка алюминия, очень технологичная штука! для работы нужна только газовая гарелка пропан\бутан.
2puh21 это лист, вырезанный лазером по выкройке, потом изогнут на гнутовательной 😃 машине и собран из двух половинок при помощи клепок
Сколько весит и какой размер луча? Профиль квадратный почему не приглянулся то (14 х 14 х 1мм х 1метр = 130 грамм)?
Профиль квадратный почему не приглянулся
предположу что у станка 4-той координаты нет…
2puh21 пайка это термическое воздействие на алюминий, совсем хрупкий становится, х-ки ухудшаются 😦
2chanov Вес с мотормаунтом и поворотной секцией - 60г. Длина - 450мм
4х координатный станок есть, но это проще вообще весь коптер из куска чугу…алюминия вырезать, но ценник там настолько заоблачный получается, что оно того не стоит…
зыж можно немного поправлю? 14 х 14 х 1мм х 1метр = 137.28 грамм 😃
Ну так я к чему … профиль как то “более лучше” бы выглядел ))) … но тут уж кому как хочется тот так и красит )
пайка это термическое воздействие на алюминий
Вот На растяжение: 45900 PSI Therm. Опыт:. 15,2 х 10 - 6in./in./F °. А вообще вот hts2000.ru. Очень интересно было бы реальные испытания устроить… видел видео где ломается не место спая, а сам профиль который спаивали. Хотя возможно это как раз результат термо-обработки.
Продолжим, остановились на том, что луч выдержал испытания, проект был утвержден, выкройки сделаны и отправлены на производство, от туда приехала вот такая расчлененка:
Напузник для подвеса:
Нижняя часть центра:
Всяка расчлененка, виден логотип и часть телефона хозяина, если коптер решит улететь на родину в далекий китай. С права от шаблонов верхушка куда будет крепиться ГПС/компас:
В центре видна будующая виброразвязка ака синестар(только чистый люминий!), набор разобранных лучей, кольцо обшивки центральной капсулы 😃
Уфф, утомился заливать фотографии. Далее будет сборка луча крупным планом.
Два года летаю на алюминиевых рамах. Тоже считаю что алюминий для рамы лучше карбона. Но я после множества экспериментов остановился на облегченном квадратном профиле с дырочками. Получается легче карбона, если учитывать все маунты. Но в Вашей конструкции вижу несколько недостатков.
Большие вибрации будут на таких тонких лучах от пятнадцатидюймовых пропеллеров даже в легкий ветер. Лучи у Вас оптимизированы к вертикальной нагрузке, а вибрации от винтов в максимальны в горизонтальной плоскости, где луч слабоват.
Центр и лучи из одного материала это плохо, опять же с точки зрения вибродемпфирования. Лучше сделать центр из стеклотекстолита или, в крайнем, случае использовать алюминий другой толщины.
Прочностной расчет это хорошо, прочность статическая наверняка с большим запасом, но попробуйте зарядить в солиде, на ночь,тестирование Вашей конструкции на вибрации в диапазоне 0.3-100гц. Увидите много интересного.
Почти уверен, что в таком виде эта рама будет нормально летать только в полный штиль при очень плавном маневрировании. Рекомендую дополнить конструкцию съемными перемычками между лучами на расстоянии 1/3 их длины.
Следующий комплект фоток посвящен одному лучу, дабы господа могли ознакомится с ним поближе.
Лучи в разобранном виде:
Заклепки и болты разные:
Луч - общий план:
Мотормаунт:
Вид с боку:
Вид с верху:
Собранные лучи:
Для станочного производства хорошо. Можно было бы и 30-40 профиль перфорации такой подвергнуть. Вроде сечение здесь постоянное. Причем профиль из качественных , сверхлегких сплавов применить.
Очень интересен вопрос затрат в конечном итоге. Как оно на выходе получится.
И болтики в топку. Железо как то не серьезно применять в такой конструкции.
У нас были предложения лучи делать из карбоновых тонких трубок в подобие мачт башенных кранов (самя крепкая фигура - это равнобедренный треугольник). Но отказались от этой затеи в силу крайне больших временных затрат на их изготовление
Ну это по большей части опытный образец, по этому некоторые материалы использованы нерационально. Уже есть задумки под Мк2 с учетом сборки и найденых недочетов, в полне возможно к новому сезону напилим и вторую весию. Главное, чтобы погода улучшилась ближе к концу месяца, чтобы испытать летные ТТХ этой версии.
Цена рамы получилась приблизительно - 1/10 от стоимости ВМГ+мозгов без батарей и аппаратуры, но это при условии, что резали без своего гешефта и расчет/сборка производились бесплатно.
А профиль из качественных/сверхлегких сплавов - можно узнать каких?
Очень интересно посмотреть как эта конструкция будет летать. Мне кажется виброустойчивость будет не очень хорошей. Крепление моторов слабовато на кручение вдоль луча.
Не сразу заметил, что использована лазерная резка. Для алюминия сильный термоудар при резке - это не очень хорошо. Металл на расстоянии до 2-3 мм от реза сильно меняет свои свойства, причем в зависимости от режима реза и сплава изменения могут быть как в худшую, так и в лучшую сторону, в худшую естественно чаще.
Я все же рекомендовал бы использовать профиля с дырочками, получится и легче и прочнее.
На нормальном станке с ЧПУ делается элементарно.
Ниже фото профилей 12мм, 20мм и 25мм.
Вес луча 20мм длина 357мм 36.7гр.
Луч 25мм длиной 348мм получился 56гр.
Во!!! Так и Сикорский строил по началу.
Приветствую коллег по коптеростроению!
Как же неприятно ощущать себя «Герасимом» в ожидании пока разрешат отвечать в теме!)
Итак…
Хоть автор темы и обозвал меня «гениальным механиком» - я вполне заурядный и значит «ни что человеческое мне не чуждо» включая ошибки… особенно если о коптерах я узнал ну за день до на чала работ по «дрынолету»
Данное изделие, внутри моего компа имеет индекс 1,06 – что для меня означает модель первая, вариант шестой. То, что мы сей час строим не более чем летающая лаборатория для нахождения ошибок! Именно их мы ищем, чтобы выработать для себя оптимальную схему. Я очень надеюсь, что вылезут какие ни будь конкретные косяки… именно они позволяют учиться и корректировать свой путь в верном направлении.
Попробую ответить на замечания, которые накапали за несколько дней:
(пишу в оффлайне, по этому сообщения заранее скопированы и вставлять буду в виде простого текста)
#2 Ремонтопригодность в этом проекте не в почёте … ( Странные лучи …
О ремонтопригодности можно будет судить исключительно в процессе эксплуатации. И конструкция сделана таким образом что, практически любую отдельную деталь можно заменить, не меняя всей сборочной единицы.
#5 В данном проекте использовали сплав алюминия АМг6 (отожженный) (предел прочности (временный) 3,4Е+8 Па, предел текучести 1,7Е+8 Па).
Алюминий имеет крайне разные свойства в зависимости от обработки проката. Действительно есть варианты, в которых даже алюминии из разряда деформируемых имеют высокую хрупкость в месте изгиба. Другие же варианты проката того же сплава спокойно выдерживают многократные знакопеременные нагрузки. Тут мы как раз и подобрали соответствующий сплав.
Что касаемо гашения гашения энергии сломавшимся лучем из карбона… позволю себе не согласится… он погасит только ту энергию, которая потребна для его разрушения… сплав алюминия же будет деформироваться дальше гася скорость и соответственно энергию (яркий пример этого внешнее оперенье современных авто)
Что касаемо массы…. Поправьте меня если ошибаюсь… карбон (вроде как) в коптеростроении толщиной не менее 2мм… (не считая труб) плотность карбона от 1,4 до 2,0. Плотность алюминия 2,64. И используем мы его в толщине (почти везде) 1мм. Так что вполне себе сопоставимы получаются конструкции по массе.
#12 Использовать сплошные неразъемные соединения типа сварка и пайка на вибронагруженных конструкциях не очень хорошо… Еще нашы пращуры завещали строить дозвуковые летательные аппараты из люминия на клепанных соединениях еще с Junkers J7.
#19 (очень в тему пост) действительно, лучи оптимизированы к максимальной весовой нагрузке, но по эффективной площади в поперечной плоскости они не особо отличаются. Фотографии не делали, но примерно подобный эксперимент (с подвешенной бутылкой) проделывали во всех плоскостях. На кручение устойчивость хуже, но это будет удел любой конструкции луча со значительной длиной.
Центр не из того же профиля… там алюминий но большей толщины. К тому же в лучах втулки стоят полимерные через которые они стыкуются с рамой.
На вибронагрузки раму гоняли… сетку тетраэдров делали чуть больше чем нужно (кластером пока не обзавелся) но результаты были вполне нормальные… резонанса быть не должно. Частоты по конструкции начинаются от 217,3Гц… и выше до 3кГц… Очень надеюсь что резонансные частоты по винтам проскочат мимо нас)
Перемычки изначально предполагалось поставить, но на данном этапе мы не решили как их изготовить… потому как при нагружении рамы, лучи будут изгибаться и соответственно фактическое расстояние между точками крепления будет меньше… и эффект предварительного нагружения будет снижаться.
#23 Как такового крепления моторов еще на лучах нет… это лишь элементы позиционирования. Вот то, центр масс мотора будет значительно отклонен от оси луча что создаст дополнительный момент по кручению – эт да, мой косяк… исправлю!
По поводу термоудара… уже много лет мы производим ряд изделий из того же АМг6 которые монтируются по технологии шип-паз с последующим кернением шипа и режем их лазером. По этому встал такой же вопрос… для эксперимента мы специально сделали несколько образцов резки одного и того же сплава и проверили их на «роквеле» и на «бринеле» на дистации 2мм от кромки реза. Отпечаток на образце имел форму эллипса с большим радиусом нормально к кромке среза. Малы радиус был равен отпечатку в центре образца не подвергнутого обработке. Так же был сделан тест на образце после фрезерования. Отпечаток оказался идентичен. Мы сделали вывод что эллипсность - это не потеря свойств сплава, а результат близости к кромке. С тех пор мы выпустили много изделий с таким соединением включая радиальные рабочие колеса… а частота вращения до 5000об/м, на диаметре до 400мм это уже не шутка…
Что касаемо станков с чпу…. или дрели для дырачкаф…. Давайте сойдемся на том, что все мы понимаем что питаться нужно экологически чистыми продуктами, дышать чистым воздухом и.т.д… но фактически используем то, что доступно с меньшими затратами. На изготовления одного луча лазерной резкой уходит не более 3х минут с учетом клепки, а фрезеры у нас далеко…
а вот важный косяк… гибщик ручей у матрицы подобрал не верный при гибке лучей… это может очень боком выйти