Как я уже писал в статье Товары на паркфлаере пригодные для создания микромоделей, для моделей этого класса требуются моторные установки весом в пределах от 4 до 10 грамм с тягой в предалах от 30 до 80-100 граммов при питании от аккумулятора 1S.
Ввиду того, что при напряжении питания 3.7-4.2 вольта бесколлекторные моторы показывают довольно малую эффективность становится актуальной задача изготовления редуктора для повышения общей эффективности мотоустановки. Именно об этом и идет речь в этой статье...
Ввиду того, что при напряжении питания 3.7-4.2 вольта бесколлекторные моторы показывают довольно малую эффективность становится актуальной задача изготовления редуктора для повышения общей эффективности мотоустановки. Именно об этом и идет речь в этой статье...
Введение в суть вопроса.
Моторные установки класса ультра-микро могут быть коллекторными и безколлекторными, с редукторами и без редукторов. Из числа имеющихся в продаже сегодняшний день наиболее эффективными плане отношения максимальной тяги на единицу веса в этом классе являются коллекторные моторы с редуктором. Именно они обычно используются в моделях класса UltraMicro.
Вес таких моторных установок лежит в пределах от 4 до 5-6 грамм и тяга в зависимости от мотора и используемого пропеллера может колебаться от 40 до 50-60 грамм при токе потребления около 2-3 А, что позволяет использовать легкие батареи емкостью 130-160 мАч для полета продолжительностью до 4-6 минут. Подобные моторные установки достаточно доступны и дешевы, но у них есть очень существенный недостаток. Коллектор у такого мотора довольно недолговечен и очень быстро изнашивается, а ремонту это почти не поддается - обычно требуется полная замена мотора.
Хорошей альтернативой коллекторной установке являются бесколлекторные моторы. Однако при напряжениях 1S (3.7-4.2 В) мотор БК с прямой передачей на винт оказывается малоэффективным и, для получения требуемой тяги, надо или увеличивать токоотдачу, или повышать напряжение до 2S. Именно так поступили разработчики биплана Beast.
Они использовали БК мотор с прямым приводом и 2S аккумулятор емкостью 200-250 mAч. Решение неплохое, но приводящее к резкому увеличению полетного веса модели при тех же 4-6 минутах полета.
Хотелось бы достичь несколько другого: сохранить ту же легкую батарею 1S и лучше без увеличения емкости, т.е. емкостью 130-160 мАч. Казалось бы требование противоречивое и невыполнимое. Да, при использовании прямого привода на винт, оно на сегодняшнем уровне технологии изготовления БК невыполнимо. Однако все резко меняется при использовании редукторов. На сайте rcdesign.ru желающие легко найдут большое количество статей Vladimir88 (обе ссылки кликабельны), который провел целый ряд исследований моторных установок с редуктором на основе БК и наглядно показал возможность достижения требуемой тяги при питании от батарей 1S, практически без увеличения веса модели. К сожалению здесь он не бывает, но те, кто интересуется деталями его исследований, легко найдут его статьи по указанным мной ссылкам. Обзоры же его работ без его согласия я писать не хочу, а связи с ним не имею... Может быть он здесь все-таки покажется и тогда желающие смогут с ним пообщаться. Пока же я рекомендую всем заинтересованным ознакомиться с его исследованиями и работами.
Редуктоные моторные установки
Итак выход в редукторных БК мотоустановках. Однако серийно выпускаемых моторных установок с редуктором на основе БК на сегодняшний день очень немного, если не забывать о требуемом весе в 4-6-8 грамм. Чуть ли не единственная такая моторная установка это GPS-C03:
Картинка кликабельна и ведет к описанию товара. Да, этот мотор способен дать требуемые 50-60 грамм при питании 1S - я проверял это лично, вес его с проводами немного выше заявленного и составляет 4.00 грамма:
Неплохой мотор, но единственный из готовых и доступных в данной весовой категории для моделей UltraMicro. Ток потребления на максимальных оборотах - 3А, а тяга которую мне удалось с ним получить - в пределах 55-60 граммов в зависмости от пропеллера. Пригоден для полетов моделей весом 35-60 граммов.
Поэтому я решил пойти по стопам Vladimir88 и изготовить несколько самодельных редукторов, а также оценить прирост тяги моторов при использовании редуктора по сравнению с прямым приводом на винт.
Мои самодельные редукторы
Один из первых кандидатов на работу через редуктор для меня был 2 г мотор купленный здесь - HexTronix БК. Заявленных производителем 36 грамм тяги он не выдает ни при каких условиях - там есть мой комментарий об этом. Максимум, что я сумел с него снять подбиром разных винтов, это было 30 грамм и то только в течении 1-ой минуты разряда батареи, потом тяга плавно падала до 20-24 грамм. Это то что он мог до превращения в редукторную моторную установку.
Для начала я пошел прямо по следам Vladimir88. Приобел пластины карбона и разнообразные трубки с подхлдящими диаметрами, нашел мелкие подшиники и шестерни из разных источников и немного потрудившись лобзиком, ручноq фрезой и надфилями собрал свой первый редуктор. Подробности его изготовления я опускаю, т.к. они почти очевидны и все детали конструкции видны на фотографии, сам процесс изготовления чисто ручной:
Все отдельные детали склеены между собой циакрином. Вал пропеллера внутри трубки опирается на два радиальных подшипника c размером 3.0х1.0х2.0 мм, т.е. внешний размер 3.0 мм, внутренний диаметр 1.0 мм и высота подшипника - 2.0 мм. Ведущая шестерня на моторе - 9 зубьев и модуль 0.25, а ведомая 36 зубьев с тем же модулем зуба... Коэффициент редукции - 1:4, т.е замедление вращения в 4-е раза. Это дает возможность использовать винты большего размера и сразу дало прирост тяги в 1.5 раза, за счет утяжеления веса с 2 грамм до 4-х, что вполне приемлемо для нашей установки.. Причем практически без заметного спада тяги в процессе разряда батареи. Потребляемый ток мотора остался допустимым... Сравните - было в среднем 28 грамм, а стало 40 грамм. Неплохо. Единственное, что мне не очень понравилось это увеличение веса усьановки на целых два грамма. Хотелось бы поменьше.
Вот так выглядит в итоге моторная установка вместе с винтом для моделей ParkZone (винт 130х70 мм). Общий вес чуть менее 5 грамм! Вдохновленный первым успехом я решил идти дальше...
Вторым кандидатом на оснащение редуктором был мотор ADH30S-7500. Заявленный вес мотора 2.6 грамма, но производитель видимо забыл про провода - реальный вес был 3.04 грамма. При прямой передаче на винт обещанная тяга с маленьким винтом (25х10 дюйма или 65х25 мм) 32 грамма. Замечу что моторы для редуктора надо выбирать с высоким KV: от 7500 об/вольт и выше вплоть до 15000-16000 об/вольт. Такие легко найти среди хвостовых моторов вертолетов или на других сайтах в интерненте.
Конструкция редуктора отличается только деталями и определялась конструкцией мотора. Коэффициент редукции тот же 1:4. Вал пропеллера по прежнему опирается на два подшипника, но тут я счел нужным увеличить диаметр пропеллерного вала до 1.5 мм... Шестеренки такие же как в предыдушем варианте.
Результат на снимке:
Нетрудно понять что вес чисто редуктора из углепластика составил 2.15 грамма, но в нем усилено крепление вала, увеличен диаметр вала и размеры использованных подшипников. Это плюс... В резултате замеров тяги на разных винтах получилась тяга выше чем у промышленного GPS-C03 до 70 грамм в первую минуту разряда батареи... Вес и потребление установки в приемлемых пределах. Вес взят! Однако мне все-таки захотелось понизить вес еще больше а тягу поднять до 80-90 грамм...
Для решения этой задачи выбран мотор с 15000 об/в а основным материалом для корпуса мотора я выбрал самодельную бальзовую фанеру покрытую лаком. На мой взгляд жесткости будет достаточно при тольщине фанеры в 3 мм (три слоя бальзы повернутых на 60 и 120 градусов относительно первого слоя). C коэффициентом редукции я решил разбираться опытным путем и потому заложил два редуктора - первый с ведомой шестерней 36 зубьев, модуль 0.25, а второй с ведомой шестерней 48 зубьев. Это даст коэффициенты редукции 1:4 и 1:6 при ведущей шестерне в 9 зубьев.
Редуктор 1:6. Вес редуктора на фотке в граммах.
Редуктор 1:4 вес на фотографии...
Нетрудно видеть что я сумел отыграть почти целый грамм веса. Весь корпус редуктора - кроме трубки в которой крепится вал пропеллера с подшипниками - из самодельной бальсовой фанеры, которая пропитана и покрыта лаком. Черный цвет - это я просто покрасил бальзу фломастером перед пропиткой лаком.
К сожалению замеров тяги пока не произвел, т.к. моторы все еще в пути. JОднако материалы опубликованные в сети позволяют с высокой долей гарантии предполагать, что тяга с этим мотором будет никак не меньше 90 граммов, а по некоторым оптимистичным прогнозам и до 100 граммов. При весе всей установки в пределах тех же 5 граммов... Производители очень часто занижают вес моторов... Прогнозы тяги сделаны не по данным поставщиков, а на основе данных полученными независимыми исследователями и в т.ч. по данным Vladimir88, я уверне в них на 95%...
Немного о комплектующих
Исходными комплектующими при таком коленочном исполнении понижающих редукторов служат следующие источники:
Николай
Моторные установки класса ультра-микро могут быть коллекторными и безколлекторными, с редукторами и без редукторов. Из числа имеющихся в продаже сегодняшний день наиболее эффективными плане отношения максимальной тяги на единицу веса в этом классе являются коллекторные моторы с редуктором. Именно они обычно используются в моделях класса UltraMicro.
Вес таких моторных установок лежит в пределах от 4 до 5-6 грамм и тяга в зависимости от мотора и используемого пропеллера может колебаться от 40 до 50-60 грамм при токе потребления около 2-3 А, что позволяет использовать легкие батареи емкостью 130-160 мАч для полета продолжительностью до 4-6 минут. Подобные моторные установки достаточно доступны и дешевы, но у них есть очень существенный недостаток. Коллектор у такого мотора довольно недолговечен и очень быстро изнашивается, а ремонту это почти не поддается - обычно требуется полная замена мотора.
Хорошей альтернативой коллекторной установке являются бесколлекторные моторы. Однако при напряжениях 1S (3.7-4.2 В) мотор БК с прямой передачей на винт оказывается малоэффективным и, для получения требуемой тяги, надо или увеличивать токоотдачу, или повышать напряжение до 2S. Именно так поступили разработчики биплана Beast.
Они использовали БК мотор с прямым приводом и 2S аккумулятор емкостью 200-250 mAч. Решение неплохое, но приводящее к резкому увеличению полетного веса модели при тех же 4-6 минутах полета.
Хотелось бы достичь несколько другого: сохранить ту же легкую батарею 1S и лучше без увеличения емкости, т.е. емкостью 130-160 мАч. Казалось бы требование противоречивое и невыполнимое. Да, при использовании прямого привода на винт, оно на сегодняшнем уровне технологии изготовления БК невыполнимо. Однако все резко меняется при использовании редукторов. На сайте rcdesign.ru желающие легко найдут большое количество статей Vladimir88 (обе ссылки кликабельны), который провел целый ряд исследований моторных установок с редуктором на основе БК и наглядно показал возможность достижения требуемой тяги при питании от батарей 1S, практически без увеличения веса модели. К сожалению здесь он не бывает, но те, кто интересуется деталями его исследований, легко найдут его статьи по указанным мной ссылкам. Обзоры же его работ без его согласия я писать не хочу, а связи с ним не имею... Может быть он здесь все-таки покажется и тогда желающие смогут с ним пообщаться. Пока же я рекомендую всем заинтересованным ознакомиться с его исследованиями и работами.
Редуктоные моторные установки
Итак выход в редукторных БК мотоустановках. Однако серийно выпускаемых моторных установок с редуктором на основе БК на сегодняшний день очень немного, если не забывать о требуемом весе в 4-6-8 грамм. Чуть ли не единственная такая моторная установка это GPS-C03:
Картинка кликабельна и ведет к описанию товара. Да, этот мотор способен дать требуемые 50-60 грамм при питании 1S - я проверял это лично, вес его с проводами немного выше заявленного и составляет 4.00 грамма:
Неплохой мотор, но единственный из готовых и доступных в данной весовой категории для моделей UltraMicro. Ток потребления на максимальных оборотах - 3А, а тяга которую мне удалось с ним получить - в пределах 55-60 граммов в зависмости от пропеллера. Пригоден для полетов моделей весом 35-60 граммов.
Поэтому я решил пойти по стопам Vladimir88 и изготовить несколько самодельных редукторов, а также оценить прирост тяги моторов при использовании редуктора по сравнению с прямым приводом на винт.
Мои самодельные редукторы
Один из первых кандидатов на работу через редуктор для меня был 2 г мотор купленный здесь - HexTronix БК. Заявленных производителем 36 грамм тяги он не выдает ни при каких условиях - там есть мой комментарий об этом. Максимум, что я сумел с него снять подбиром разных винтов, это было 30 грамм и то только в течении 1-ой минуты разряда батареи, потом тяга плавно падала до 20-24 грамм. Это то что он мог до превращения в редукторную моторную установку.
Для начала я пошел прямо по следам Vladimir88. Приобел пластины карбона и разнообразные трубки с подхлдящими диаметрами, нашел мелкие подшиники и шестерни из разных источников и немного потрудившись лобзиком, ручноq фрезой и надфилями собрал свой первый редуктор. Подробности его изготовления я опускаю, т.к. они почти очевидны и все детали конструкции видны на фотографии, сам процесс изготовления чисто ручной:
Все отдельные детали склеены между собой циакрином. Вал пропеллера внутри трубки опирается на два радиальных подшипника c размером 3.0х1.0х2.0 мм, т.е. внешний размер 3.0 мм, внутренний диаметр 1.0 мм и высота подшипника - 2.0 мм. Ведущая шестерня на моторе - 9 зубьев и модуль 0.25, а ведомая 36 зубьев с тем же модулем зуба... Коэффициент редукции - 1:4, т.е замедление вращения в 4-е раза. Это дает возможность использовать винты большего размера и сразу дало прирост тяги в 1.5 раза, за счет утяжеления веса с 2 грамм до 4-х, что вполне приемлемо для нашей установки.. Причем практически без заметного спада тяги в процессе разряда батареи. Потребляемый ток мотора остался допустимым... Сравните - было в среднем 28 грамм, а стало 40 грамм. Неплохо. Единственное, что мне не очень понравилось это увеличение веса усьановки на целых два грамма. Хотелось бы поменьше.
Вот так выглядит в итоге моторная установка вместе с винтом для моделей ParkZone (винт 130х70 мм). Общий вес чуть менее 5 грамм! Вдохновленный первым успехом я решил идти дальше...
Вторым кандидатом на оснащение редуктором был мотор ADH30S-7500. Заявленный вес мотора 2.6 грамма, но производитель видимо забыл про провода - реальный вес был 3.04 грамма. При прямой передаче на винт обещанная тяга с маленьким винтом (25х10 дюйма или 65х25 мм) 32 грамма. Замечу что моторы для редуктора надо выбирать с высоким KV: от 7500 об/вольт и выше вплоть до 15000-16000 об/вольт. Такие легко найти среди хвостовых моторов вертолетов или на других сайтах в интерненте.
Конструкция редуктора отличается только деталями и определялась конструкцией мотора. Коэффициент редукции тот же 1:4. Вал пропеллера по прежнему опирается на два подшипника, но тут я счел нужным увеличить диаметр пропеллерного вала до 1.5 мм... Шестеренки такие же как в предыдушем варианте.
Результат на снимке:
Нетрудно понять что вес чисто редуктора из углепластика составил 2.15 грамма, но в нем усилено крепление вала, увеличен диаметр вала и размеры использованных подшипников. Это плюс... В резултате замеров тяги на разных винтах получилась тяга выше чем у промышленного GPS-C03 до 70 грамм в первую минуту разряда батареи... Вес и потребление установки в приемлемых пределах. Вес взят! Однако мне все-таки захотелось понизить вес еще больше а тягу поднять до 80-90 грамм...
Для решения этой задачи выбран мотор с 15000 об/в а основным материалом для корпуса мотора я выбрал самодельную бальзовую фанеру покрытую лаком. На мой взгляд жесткости будет достаточно при тольщине фанеры в 3 мм (три слоя бальзы повернутых на 60 и 120 градусов относительно первого слоя). C коэффициентом редукции я решил разбираться опытным путем и потому заложил два редуктора - первый с ведомой шестерней 36 зубьев, модуль 0.25, а второй с ведомой шестерней 48 зубьев. Это даст коэффициенты редукции 1:4 и 1:6 при ведущей шестерне в 9 зубьев.
Редуктор 1:6. Вес редуктора на фотке в граммах.
Редуктор 1:4 вес на фотографии...
Нетрудно видеть что я сумел отыграть почти целый грамм веса. Весь корпус редуктора - кроме трубки в которой крепится вал пропеллера с подшипниками - из самодельной бальсовой фанеры, которая пропитана и покрыта лаком. Черный цвет - это я просто покрасил бальзу фломастером перед пропиткой лаком.
К сожалению замеров тяги пока не произвел, т.к. моторы все еще в пути. JОднако материалы опубликованные в сети позволяют с высокой долей гарантии предполагать, что тяга с этим мотором будет никак не меньше 90 граммов, а по некоторым оптимистичным прогнозам и до 100 граммов. При весе всей установки в пределах тех же 5 граммов... Производители очень часто занижают вес моторов... Прогнозы тяги сделаны не по данным поставщиков, а на основе данных полученными независимыми исследователями и в т.ч. по данным Vladimir88, я уверне в них на 95%...
Немного о комплектующих
Исходными комплектующими при таком коленочном исполнении понижающих редукторов служат следующие источники:
- Шестерни - запчасти от некоторых микросерв, имеющихся в продаже готовых редукторов и отдельные шестерни найденные на просторах интернета. Хорошей основой могут служить имеющиеся у нас на сайте готовые редукторы подходящего размера для коллекторных двигателей.
- Валы пропеллеров - либо проволока ОВС, либо - что лучше - швейные иглы разного размера, которые имеются в розничной продаже тощиной 1.0-2.0 мм
- для корпуса вала пропеллера - карбоновые трубки с толщиной стенки 0.5-1.0 мм
- подшипники - самый большой дефицит. Можно кое-что найти среди запчастей микровертолетов. Правда подшипников с внутренним диаметром 1.0-1.5 мм я среди них не встречал. Но нашел все-таки в интернете. Ищущий - обрящет, надо не лениться и осваивать Google.
- для пластины крепления мотора - можно использовать 2-3 мм карбоновые пластины или бальзовую фанеру как это сделал я...
Хорошее начальное решение для первых проб - это GPS-C03 в котором двигатель заменяется на более оборотистый и/или более мощный, неплохое - редукторы для коллекторных двигателей микромоделей как доноры запчастей. Единственное но - в них используются латунные подшипники скольжения а не шарикоподшипники и соответственно - чуть более высокие потери на трение...
Дерзайте!
Николай
Жаль, что статья не закончена в части изготовления двух последних редукторов.
Что касается связи со мной, то всё просто- достаточно зарегистрироваться на форуме RC-Design и отправить мне личное сообщение или, что ещё лучше, задать вопросы в теме - БК моторы под одну банку LiPo .
Наиболее полное изложение результатов моих экспериментов в области создания мотор-редукторов изложено здесь.
Vladimir88.
Вес надо в первую очередь понижать...
Подъемная сила зависит от скорости набегающего на крыло потока...
Если вы газ сбросили - скорость упала, упала и подъемная сила и самолет снижается.
И летать он может при данном весе со скорость не меньше вполне определенной при его весе. При меньшей скорости будет снижаться независимо ни от мотора ни от винта...
Так что в основном от веса зависит минимальная скорость полета конкретной конструкции.
Задача мотора и винта эту минимальную скорость обеспечить с запасом.
Нагрузку на крыло надо снижать, т.е. либо вес понижать при неизменном крыле, либо сделать крыло большей площади при том же весе..
1. поставить крыло под 4-5гр
2. тормоза, как сказали
3. винт, можно шаг поменьше сделать
4. вышлифовать до тонких стенок - вес уменьшить, но и прочность меньше.
вы конечно затормозите модель вашими способами, но она просто перестанет летать.
Надо все-таки физику полета в минимальном объеме представлять...
Самый простой способ уменьшить скорость - делать ничего вообще не надо - просто сбросить газ! Но раз товарищ этого сделать не сумел, то все Ваши способы бесполезны, кроме 4-го еще больше можно снизить вес - заменив начинку на ту, что я в статье предыдущей про UltrMicro описал - грамм на 15-20 наверняка можно будет понизить вес... Тут судя по фоткам довольно тяжелая начинка и батарея тяжеленькая для такого размера.
А что такое Ваш 1-й способ? Как то совершенно неясно что это?
Жене, посоветую попробовать все эти способы, модель обязательно полетит медленнее.
P.S. меньше теории надо, больше практики :)
P.S.S. теория тоже важна, без неё к практики сложно придти.
У ваших резиночек минимально возможная скорость полета просто много меньше скорости с которой ее тянет резиномотор - вот потому и понижают скорость тормозом - если надо.
Но как только понизить ее до величины меньше минимально возможной для данной одели - модель просто сядет
чаще всего понижают тормозами если просто навсего "лень матушка" менять винт с меньшим шагом, или нету нужной резинки что бы долго разматывалась.
про модель, правильно написали _возможно_, ведь теория это не практика. если у модели изменить угол атаки крыла на больший, то подьемная сила больше и винт соответственно взять с меньшим шагом, если оставить с таким же то надо газ меньше давать. путем таких не хитрых процедур получим меньше скорость. ч.т.д. :)))
У модели про которую спрашивают - запаса по скорости просто нет.
Диаметр = 3-4 Шага
Читайте чуть выше - там тоже предлагают скорость понизить разными способами не меняя геометрию модели и ее вес... Такая же глупость.
Это просто игрушка...
Некоторое время поиграть, а потом только выкинуть...
Моторы в ней копеечные и малонадежные, а все остальное не стоит даже обсуждать.
мне вообще непонятно как он управляется практически - у него не видно тарелки перекоса вектора тяги вообще.... Поворачивать на месте он может за счет разницы в оборотах двигателя, а вот как насчет движения вперед-назад или вбок?
Или он настроен так что его сразу куда-то медленно тянет?
В общем путных применений я ему не вижу...
Игрушка с рынка за 500 рублей и только в базарный день.
Когда на улице погода плохая, то дома погонять, самое то. Или в оффисе, во время перекура.
У него сзади - как я разглядел - есть работающий винт расположенный горизонтально - вот он-то и наклоняет всю модель вперед и назад - работает как бы рулем высоты...
А у приведенного выше - сзади иммитация - а вовсе не работающий винт.
Супер игрушка....
Конечно же что-то можно и сделать, если пофанатеть в смысле переделок (к примеру ниже) но все же ценность девайса минимальная.
P.S.: у самого 2 поломанных вертолёта - буду делать самики