Весовой расчет
Прикидывается грузоподъемность/объем дирижбанделя. Вот примерный список:
Аккумуляторы LiPol: 1000 г
Двигатели 4 бесколлекторника (грамм по 300 тягой)+контроллеры к ним+винты+приводы поворота: 400 г
Два баллона с газом по 250мл(для зарядки зажигалок): 400 г
Горелка с машинкой к ней+весь несущий каркас: 300 г
Приемники: 200г
Актюатор для фотокамеры: 300г
На фотокамеру отводится 300г.
Итого: 2900г
Вопросы:
- Реально ли сделать из СД-шных приводов БК-движки такие, чтобы уложиться в вес/тягу? (винты могу сделать деревянные, например из липы, любого нужного диаметра/шага. Диаметр неограничен вплоть до 300 мм)
- Аппаратуру я собирался выдрать из самых дешевых RC машинок, тех, что “вперед-назад”, “вправо-влево” (это двухканальное управление?). В один комплект не уложиться никак, поэтому - не будут ли они мешать друг-другу по частоте?
- Вытекает из 2-го. Считаем каналы:
Горелка -1(газ вкл/выкл) -1
Двигатели 4х2 (поворот вокруг горизонтальной оси+тяга) -8
Камера -2(повороты вокруг двух осей)+1(вкл/выкл съемки) -3
Получается 12 каналов:( Машинки-доноры стоят примерно 300-500 рублей, умножаем на 6, получаем 1800-3000 рублей.
Имеет ли смысл затевать бодягу “самоделкин” или можно купить нормальный комплект аппаратуры?
Так, БК - отменяются! Иначе весь проект вылетит в финансовую трубу - самому мотать долго и муторно, фабричные стоят как чугунный мост, да плюс к ним еще и контроллеры - тоже не меньше.
Т.о. возьму штатные тяговые движки от тех же машинок и, если понадобится, сделаю к ним редукторы на пластиковых шестернях от принтеров.
Не вижу пока расчёта объёма.
А без этого прикидывать полезную нагрузку (да и силовую часть) бессмысленно: вес оболочки будет того же порядка.
По мелочам: крутить двигатели, сидящие на одной оси, независимо друг от друга - бессмысленно: и так-то степеней свободы выше крыши.
Да и ставить 4 движка на модель - излишество: для движения и маневров вполне хватает двух, а для продольной балансировки лучше всё же использовать баллонеты - и по эффективности, и по стоимости.
С уважением
У машинок за 300 руб радиус действия 10-20 метров…Неужели это вам подойдет?
Не вижу пока расчёта объёма.
…
По пунктам:
Объем будет считаться исходя из веса железа. Материал известен, его вес тоже, т.ч. объем зависит именно от предполагаемой нагрузки. Вес оболочки на 30 кубов составляет примерно 800-1000 грамм. Уже прикидывал.
Нет, не бессмысленно, думал об объединении, но развязка позволит СИЛЬНО увеличить маневренность. Пример - плоский разворот на месте, винты разных бортов крутить в разные стороны. Или вы имели в виду крутку самих двигателей?
Тогда да, по результатам размышлений ужал все управление в 4 канала: управление дифференциацией тяги всех 4-х(три канала), плюс поворот всех двигателей в вертикальной плоскости.
Четыре двигла равномернее нагружают каркас, чем два, но более мощных/тяжелых. Кроме того, управление дифферентом будет оперативнее и менее инерциально.
Баллонеты в тепловом? Вы имеете в виду - две горелки и разделение объема? М-м-м…я подумаю, спасибо за идею. Горелки и так предполагалось две, но с одним клапаном и общий объем…
У машинок за 300 руб радиус действия 10-20 метров…Неужели это вам подойдет?
Это действительно проблема. Купил сегодня две штуки - на 27 и 40МГц. Поковыряюсь, поэкспериментирую. Надеюсь решить установкой более длинной антенны, может быть поставить усилитель. Нужно поднять хотя бы до 300 метров. Для пилотного проекта хватит, а по результатам будет видно - есть ли смысл задумываться о нормальной аппаратуре.
С учетом изменений:
Двигатели коллекторные.
На управление 4 канала.
На камеру, по прежнему, - 3.
На горелку - 1, если решусь делать управление дифферентом по совету Виктора40, то возьму один продольный канал из движков.
Итого - 8 каналов.
Вот здесь: pilotage-rc.ru/catalogue/70_/70_10/RC2244/
я вижу 8 каналов за 10 тыр, насколько я понял туда же входит и приемник…
Сильно задумался.😉
Нашел 8 каналов уже за 7 тыр, вместе с приемником и несколькими машинками.
В этой связи - насколько сложно влезть в пульт и вывести из него механическое управление на самодельный манипулятор?
Там в пульте механика в электрику преобразуется с помощью резистора? Только?
Дело в том, что моя схема управления 4-х двигателей по 4-м каналам подразумевает использование довольно хитрого манипулятора и как реализовать ее на 4-х рычажках, торчащих из одной коробочки, я не представляю. Пульты от машинок курочить мне совсем не жалко, а вот лезть в новенький дорогой пульт, да еще без твердой уверенности в результате…
Объем будет считаться исходя из веса железа. Материал известен, его вес тоже, т.ч. объем зависит именно от предполагаемой нагрузки. Вес оболочки на 30 кубов составляет примерно 800-1000 грамм. Уже прикидывал.
Даже шарообразная оболочка объёмом 30 кубов (радиус 1,85 м) при температуре внутри неё 95 градусов поднимает, кроме себя самоё, около 3 кг. При этом суммарная мощность горелок требуется 18 кВт (а с учётом вытянутого корпуса дирижабля - и все 25 кВт), и сжигать они будут каждую секунду примерно по 0,6 г пропана.
500 мл (т.е. 260 г) которого хватит где-то на 7,5 минут всего удовольствия - включая примерно 3-минутный разогрев воздуха в оболочке перед взлётом.
Так что считать объём и все ЛТХ надо, исходя не только из веса конструкции (за минусом веса оболочки), но и имеющейся мощности горелок.
И настоятельно советую подумать о двухслойной оболочке (с толщиной воздушной полости между слоями 2,5-3 см). Гемороя, конечно, будет в 2 раза больше, но можно будет снизить требования к мощности горелки и повысить маневренность дирижабля (не придётся разгонять и поворачивать махину в два раза большего веса).
А баллонеты в головной и хвостовой части оболочки можно делать не герметичными: всё равно ж оболочку надо наддувать (кстати, оборудования для наддува в Вашей развесовке я не увидел).
И поворот винтов тоже можно использовать для продольной балансировки: они же создают момент относительно ЦТ.
Вопрос только в том, как увязать управление по различным каналам, чтобы суммарный эффект был простым: вверх-вниз, вперёд-назад, влево-вправо. А то для пилотирования не хватит не то, чтобы каналов р/у, а динамической модели объекта управления в собственной голове.
По крайней мере, по прочтении книжки Ю.В. Щербакова Теория полета дирижаблей: Краткий курс у меня лично это опасение появилось.
Впрочем, сначала надо, конечно, чтобы дирижабль просто взлетел и статически уравновесился.
Успехов!
С уважением
Приношу извинения.
Вчера считал наспех и не все необходимые данные ввёл.
Уточнённый результат выглядит совершенно иначе - гораздо лучше.
Равновесная температура для взлёта шара объёмом 30 кубометров (радиус 185 см) с весом конструкции 2 967 г (исключая вес оболочки) составляет всего 56 градусов (а вовсе не 95 😊 ) - при температуре наружного воздуха 22 градуса.
Минимально необходимая мощность горелок при этом составляет 6787 Вт, расход топлива при такой мощности составит 0,15 г/сек.
Запас мощности (и топлива) надо брать 1,5-2.
Но для дирижабля расчёт гораздо сложнее: надо учитывать и удлинение (тепло ведь утекает через всю поверхность оболочки), и унос тепла потоком при движении, и постоянную подкачку внешнего (т.е. холодного) воздуха для наддува оболочки. Сильно подозреваю, что потребная мощность горелки возрастёт ещё в пару раз, так что объёма 30 кубов может не хватить для подъёма всей суммарной нагрузки.
Хотя с двухслойной оболочкой минимально возможный дирижабль вписывался у меня действительно в 30 кубов и длину 8 м.
Верно, горелки в расчёт брались бытовые, тяжёлые (общей мощностью 13 кВт), так что полезная нагрузка 1 кг обеспечивалась только вертикальной составляющей тяги винтов - без неё дирижабль имел небольшую отрицательную плавучесть.
Винтов (14х7) было два с БК-моторами мощностью по 350 Вт; предположительная тяга 1700 г позволяла (бы) развить скорость до 7,5 м/с.
Но от этого варианта мы отказались в пользу 10-метрового, объёмом 58 кубов.
С уважением
Приношу извинения.
Вчера считал наспех и не все необходимые данные ввёл.Уточнённый результат выглядит совершенно иначе - гораздо лучше.
Равновесная температура для взлёта шара объёмом 30 кубометров (радиус 185 см) с весом конструкции 2 967 г (исключая вес оболочки) составляет всего 56 градусов (а вовсе не 95 😊 ) - при температуре наружного воздуха 22 градуса.
Минимально необходимая мощность горелок при этом составляет 6787 Вт, расход топлива при такой мощности составит 0,15 г/сек.
Запас мощности (и топлива) надо брать 1,5-2.
…
Вот это ближе к моим прикидкам.😃 У меня, правда, главным образом опытные данные, например мощность горелки я ни разу не считал, но то, что делал - летало.😃
Собственно 30 кубов я привел только в качестве примера соотношения веса оболочки и полезного, считал, чтобы оценить на что рассчитывать. Горелки будут самодельные и довольно минималистичные - опыты по запуску бумажных шаров убедили меня, что мощности хватит. Предварительный подогрев будет, разумеется, от внешнего баллона. Плавучесть предполагается в идеале нейтральной. Нет, двойную оболочку мне городить совершенно не хочется - резкое увеличение веса и сложности изготовления. (проект пилотный - отработка управления и общей схемы. Вообще возможен вариант “1-” - собрать все железо и запустить на сборке гелиевых шаров.). Наддув тоже пока исключался - схема полужесткая, скорость низкая, простые метеоусловия.
Схема управления весьма изящна, на мой пристрастный взгляд. В первую очередь учитывал именно наглядность и интуитивную доступность для понимания. Проверю, похвастаюсь при удаче.
2 Виктор40
Вообще, одной из пока утопических идей было использование на проекте индексом не меньше “3+” - миниатюрного газотурбинного двигателя нагруженного на генератор. Решаем сразу - подкачку, подогрев, электричество и утилизацию тепла выхлопа. В одном из вариантов генератор предполагался на элементах Пельтье, тогда агрегат получался проще и легче.
%)
А вы свой 10-метровый уже построили?
Нет, только начали делать киль (ферму из углепластика).
Много времени заняла отработка БеТА: Бе спилотного Т еплового А эростата (этап 3 нашей “Программы создания массового беспилотного теплового дирижабля”).
И непредвиденные (увы) хлопоты по закреплению за аэромоделированием статуса признанного вида спорта.
Зато сейчас он включён в программу Кубка Москвы по воздухоплавательному спорту (первый опыт розыгрыша Кубка Москвы был на МАКС-2007)
Сейчас летает 15-кубовый вариант (по кличке Линукс) с полезной нагрузкой 0,5 кг.
Но поскольку мы рассчитывали получить 1 кг, то пока разбираемся, в чём закавыка.
С уважением
Нет, только начали делать киль (ферму из углепластика).
Много времени заняла отработка БеТА: Бе спилотного Т еплового А эростата (этап 3 нашей “Программы создания массового беспилотного теплового дирижабля”).
Все равно здорово!
Я по-поводу материала для каркаса - тоже сразу на углепластик подумал. Второй вариант - алюминиевые трубки, но по весу/жесткости не проходит НИКАК - каркас тогда сожрет процентов 30 полезной нагрузки. Т.ч. - уголь, плюс дюралевые втулки для сборки/разборки и кевларовые нитки для натяга.
Картинка у меня в Опере не открывается почему-то, но Ваш Линукс я видел - слегка помято выглядит, но прикольный. У меня был эскиз фан-аэростата тоже в виде пингвина, но без всяких аллюзий на марки, просто форма подходящая;)
Нет, только начали делать киль (ферму из углепластика).
Кстати, а книжку где-нибудь в реале можно купить? Я в паре обычных книжных поспрашивал - даже не слышали.
И еще - почему вы выбрали именно схему с аэродинамическим управлением? Ведь оно будет эффективно только на скорости, да плюс увеличение веса (довольно пассивного). Я свои четыре движка ставлю именно чтобы убрать все эти хвосты - симметричная форма баллона->проще изготовление, меньше поверхность, меньше радиус поворота, больше маневренность, но, разумеется меньше максимальная скорость из-за инерциальности и “выдувания” ненаддутого баллона. Или вы ориентируетесь на классическую форму для упрощения масштабирования до нормальных грузоподъемных/пилотируемых аппаратов и соответствующих скоростей полета?
А чего мучиться с поиском в реале, когда есть Яндекс?
Я купил книжку Щербакова по адресу из Яндекса в каком-то академическом складе на Проспекте 60-летия Октября, где и вывески-то никакой не было.
Оперение у нас только горизонтальное; отчего 10-метровая модель получила кличку Китёнок - тем более, что внешний слой оболочки будет из той же чёрной плёнки, что и Линукс (а пузо сделаем тоже белым).
Необходимость его связана с тем, что без оперения сигарообразный дирижабль (как показано в той же книжке Щербакова) в нашем диапазоне скоростей неустойчив по тангажу. В принципе, по рысканью он тоже должен быть неустойчив, но там всё же есть возможность компенсировать хоть что-то за счёт винтов.
А тепловой дирижабль по тангажу и в статике-то менее устойчив, чем газовый: у того плотность несущего газа в оболочке практически одинаковая (при одинаковом давлении, конечно). В тепловом же холодный и горячий воздух переливаются огромными массами внутри оболочки, и без компенсации этого эффекта ЛА не уравновесить. Разве что делать его по схеме “Полярного гуся” (Au-35) - но это всё же дирижабль скорее формально, а по сути - монгольфьер с мотором.
А делать или нет рули на горизонтальном оперении, мы пока не решили. Суровой необходимости в них действительно нет.
О полноразмерном ЛА будем думать, когда взлетит Китёнок… даст Бог.
С уважением
PS. Чё-то фото Линукса у меня всё время исчезает. См. его здесь.
…сигарообразный дирижабль (как показано в той же книжке Щербакова) в нашем диапазоне скоростей неустойчив по тангажу. В принципе, по рысканью он тоже должен быть неустойчив, но там всё же есть возможность компенсировать хоть что-то за счёт винтов.
А тепловой дирижабль по тангажу и в статике-то менее устойчив, чем газовый: у того плотность несущего газа в оболочке практически одинаковая (при одинаковом давлении, конечно). В тепловом же холодный и горячий воздух переливаются огромными массами внутри оболочки, и без компенсации этого эффекта ЛА не уравновесить. Разве что делать его по схеме “Полярного гуся” (Au-35) - но это всё же дирижабль скорее формально, а по сути - монгольфьер с мотором.
А вот кстати, смотрю я на свой чертеж баллона…
И в процессе “весораспределния” возникают у меня следующие вопросы:
У вас какое, в результате, отношение длины баллона к диаметру предполагается? Тело вращения? А ось соединяющая центры тяги винтов проходит через центр массы аппарата? Форма чистая или “гондола” выступает/отдельный объем за пределами баллона?
У меня получается следующая картина:
Отношение длины к диаметру: 3.1-3.2
Тело вращения. Оконечности - параболоиды, не полусферы (из соображений сопротивления вминания оболочки набегающим потоком). Плоскость тяги винтов имеет две степени свободы относительно центра масс, но в горизонтальном положении (вектор тяги - вертикально) - должна проходить выше центра массы аппарата, чтобы увеличить стабильность при подъеме. Собственно, для этого предполагается крепить движки на трубках каркаса, а не на гондоле - сразу закладываю возможность править ошибки расчета. Гондола - формально в пределах поверхности оболочки или сантиметров на 10 выступает, для облегчения доступа. Максимальную скорость рассчитываю в пределах 3-4 м/с, т.ч. аэродинамика гондолы не принимается в расчет вообще, только ее влияние на развесовку. По сути будет напоминать этого самого “Гуся”, но выглядеть - больше похоже на дирижабль;)
Вот немного устаревшие габаритно-компоновочные схемы корпуса “Китёнка” (без оперения).
Гондолы будем прорисовывать, когда определится грузоподъёмность и, стало быть, допустимый состав бортового оборудования.
По отдельным деталям: удлинение у нас равно 3; это немного меньше оптимального по обтеканию, но лучше по грузоподъёмности и габаритам - а это для нас сейчас важнее.
Форма - два эллипсоида вращения, состыкованные по одинаковым круговым диаметрам; причём большая полуось у “переднего” эллипсоида в 2 раза меньше, чем у “заднего”.
Расчётная максимальная скорость 8 м/с - иначе при нормальном ветре движков хватит только для того, чтобы стоять на месте.
Катенарная подвеска показана только для сечения по штанге с движками; в других сечениях она крепится к ферме киля, которая на схемах не показана.
Не показаны также балансировочные балоннеты и импеллеры для их наддува/сдува.
С уважением