Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя Машинки

Балансировка

Когда ты сэкономишь на пропеллере, ты точно удивишься тому, что он не отбалансирован. Из-за этого он будет вибрировать, на камере коптера ты будешь наблюдать эффект «желе», резьбовые соединения будут ослабевать, а моторы будут изнашиваться очень быстро. Надо балансировать.

Для этого тебе понадобится:

  • Пропеллер
  • Скотчсупер клей (на свой страх и риск)
  • Мелкозернистая наждачная бумага
  • Специальный инструмент — балансировщик пропеллеров
  • Уровень
  1. Балансировщик устанавливаешь строго горизонтально.
  2. Устанавливаешь пропеллер на ось, в горизонтальное положение. Отпускаешь. Одна из лопастей падает вниз.
  3. Берёшь наждачку, и с внутренней стороны поднявшейся лопасти (с вогнутой) снимаешь немного материала. Не переусердствуй.
  4. Возвращаешь лопасти в горизонтальное положение. Если одна из них падает – повторяешь предыдущий пункт. Если нет- идём дальше
  5. Так как балансировщик тоже не лучшего качества- переворачиваешь ось и смотришь по новой. Нужно поймать момент, когда вне зависимости от направления оси, пропеллер будет сбалансирован.
  6. Молодец.
  7. Но не совсем. Теперь ступица. Устанавливаешь пропеллер вертикально. Если пропеллер наклоняется вправо- делаешь мазок лаком на левой стороне.
  8. Добиваешься баланса
  9. Меняешь направление горизонтальной оси пропеллера. Если всё по-прежнему в порядке- ты отбалансировал пропеллер. Надеюсь у тебя не октокоптер.
  10. Молодец!

Двухтактные двигатели

Прежде чем разобраться, как увеличить мощность лодочного мотора, нужно понять с двухтактным или четырехтактным движком имеете дело.

Первые считаются более шумными, дымящими, более легкими и доступными в цене, способствуют быстрому разгону плавсредства. Хотя не все отрицательные моменты можно встретить в современных моделях. Производители совершенствуют технику и избавляют ее от явных недостатков.

На мощность двухтактных двигателей влияют следующие параметры, которые можно изменить:

  • Ограничитель хода дроссельной заслонки. Его видно в воздухозаборном окне карбюратора. Если на полном газу заслонка открывается совсем, ограничителя нет, а если не полностью, нужно искать ограничитель и убрать.
  • Лепестковый клапан находится между карбюратором и двигателем. При малой силе, он ставится в блоке цилиндров. Его лепестки периодически могут пережиматься, из-за чего в камеру сгорания идет мало горючки. Если это исправить и освободить лепесток, мощности прибавится.
  • Цилиндр протачивается для придания ему более внушительного объема. Также на поршень ставят дополнительные компрессионные кольца.
  • Карбюратор разбирается: просверливают диффузор, жиклер на десятую миллиметра. Необходимо внимательно отнестись к уровню поплавка и составу горючей смеси, который после манипуляций изменится.
  • Затем нужно выставить угол зажигания с незначительным опережением в случае серьезного повышения мощности и поставить новые свечи.

Защита несущих винтов

Защита винтов создана для того, чтобы обезопасить беспилотник от встречных объектов, тем самым минимизировать последствия от краша. Крепится защита к раме и покрывает частично или полностью рабочую зону установки. Чаще используется на маленьких беспилотниках.

Элементы защиты могут:

  • Вызвать лишнюю вибрацию
  • Не выдерживают сильные удары
  • Может привести к снижению тяги (если слишком много крепежных опор)

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Как работает квадрокоптер

Как квадрокоптер зависает или летит в любом направлении, поднимается или опускается в одно мгновение, от прикосновений к ручке пульта дистанционного управления. Дроны способны летать автономно через запрограммированное программное обеспечение для навигации по маршрутным точкам и летать в любом направлении от точки к точке. Давайте рассмотрим используемые технологии в мультикоптерах в подробностях.

Направление вращения пропеллеров наряду со скоростью двигателя дрона, что делает возможным его полет и маневренность. Пульт радиоуправления квадрокоптером отправляет информацию контроллеру на беспилотнике, и передает данные двигателям через их электронные схемы управления скоростью (ESC) о тяге, оборотах, и направлении.

Несмотря на то, что современные технологии беспилотных летательных аппаратов и квадрокоптеров являются современными, они все еще используют старые принципы парного полета, гравитации, действия и реакции.

При изготовлении квадрокоптеров, винтов и конструкции двигателя учитываются основные 4 силы, влияющие на весь полет: вес, подъем, тяга и также являются важными факторами. Математика используется для расчета тяги двигателя квадрокоптера, в то время как аэродинамика самолета используется для расчета винта и движения воздуха над, под и вокруг квадрокоптера.

Какого размера нужен мотор?

Выбирать комплектующие для коптера можно в таком порядке: размер рамы, размер пропов, размер мотора.

Зная размер рамы, мы можем оценить требуемые размеры моторов. Рама ограничивает нас макс. допустимым диаметром пропов, а от характеристик пропеллера зависят характеристики моторов (чтобы эффективность их работы была максимальной), именно тут мы и определяемся с KV моторов.

Также необходимо убедиться, что у моторов достаточная мощность для вращения выбранных пропов, тут уже играет важную роль размер статора. Обычно чем больше статор, и выше KV, тем больший ток потребляет мотор.

В таблице вы найдёте общие рекомендации, это не жесткие правила, одни используют более оборотистые моторы, чем указано; другие, наоборот, менее оборотистые.

Данные предполагают, что на квадрике будет стоять 4S LiPo аккумулятор, а размер рамы — это расстояние между диагонально расположенными моторами (подробнее про рамы читайте тут).

Размер рамыДиаметр пропеллераРазмер мотораKV
150 или меньше3″ или меньше1105 -1306 или меньше3000KV или больше
180 мм4″18062600KV – 3000KV
210 мм5″2204-2208, 23062300KV-2600KV
250 мм6″2204-2208, 23062000KV-2300KV
350 мм7″22081600KV
450 мм8″, 9″, 10″ или крупнее2212 или больше1000KV и ниже

Крутящий момент

Иногда говорят, что у моторов с небольшим KV высокий крутящий момент, а если у мотора высокое значение оборотов на вольт, то крутящий момент небольшой. Хотя это и возможно, но не всегда правда. KV почти ничего не говорит о крутящем моменте, а влияет на максимальный потребляемый ток и макс. допустимое напряжение.

Как уже указывалось выше, у моторов с высоким KV обмотки короче, а значит и ниже сопротивление. Это снижает макс. допустимое напряжение и увеличивает потребляемый ток (при прочих равных характеристиках, при том же пропеллере).

Крутящий момент в основном определяется:

  • размером статора, чем он больше, тем выше момент
  • материалами: тип магнитов, качество медной обмотки
  • конструкцией мотора: расстояние между ротором и статором, числом полюсов и т.д.

Если всё одинаково, тогда два мотора с разным KV будут иметь одинаковый крутящий момент. Небольшое значение KV просто означает, что вам нужно более высокое напряжение чтобы получить те же обороты. На самом деле все несколько сложнее, но это довольно простое и точное описание.

Причина, по которой пилотам кажется, что у моторов с небольшим KV большой момент, в том, что падение напряжения у таких моторов ниже, чем у моторов с высоким KV, именно это падение напряжения и снижает крутящий момент. Теоретически, момент должен быть одинаков, но на практике такого не бывает.

Крутящий момент — это палка о двух концах.

Моторы с большим крутящим моментом позволяют менять обороты быстрее, благодаря этому будет меньше паразитных вибраций, а реакция на стики — мгновенной. Коптер с такими моторами будет очень резким, а его движения будут менее естественными, более похожими на дерганые движения роботов.

В наши дни всё больше и больше пилотов сталкивается с паразитными вибрациями, и корнем проблемы могут быть как раз современные, сверхмощные моторы. Они настолько мощные, что могут создавать петли обратной связи, от которых очень трудно избавиться. Демпфирование полетного контроллера может помочь, но лучше искать настоящую причину вибраций и не использовать чрезмерно мощные моторы.

Материалы для несущих винтов

Материал из которых сделаны несущие винты, немного влияют на летные качества, но помните, что на первом месте должна быть именно безопасность (основная функция винтов).

  • Пластик – самый популярный материал, он отличается низкой ценой, отличными летными хар-ми и долговечностью. Вы можете усилить винты карбоновой пленкой, это обеспечит большую устойчивость к ударам и будет дешевле, чем винт из карбона.

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

  • Полимеры – винты из углеродного волокна подойдут пилотам с опытом. Стоимость выше, за счет сложности изготовления. Такие винты сложнее повредить, но учтите, что при падении будет ущерб всему с чем он соприкоснется. Винты из карбона, отлично исполнены, более выносливые за счет жесткости, практически не нуждаются в балансировке и очень легкие. Но еще раз, смотри в сторону винтов из этих материалов исключительно, если у вас есть опыт.

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

  • Древесина – очень редко используют дерево для создания несущих винтов, на изготовление таких винтов уходит больше времени, сложнее в обработке, в итоге они выйдут дороже пластиковых. Но дерево очень плотное и не гнётся.

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Направление двигателя для рыскания

На квадрокоптере, таком как DJI Mavic Pro или последняя версия Mavic 2 Pro, рыскание управляется правой ручкой управления на пульте дистанционного радиоуправления. Перемещение джойстика влево или вправо приведет к повороту квадрокоптера влево или вправо.

Движение на пульте передают сигналы на полетный контроллер, который отправляет данные на регуляторы скорости квадрокоптера, управляющие конфигурацией и скоростью каждого двигателя.

Чтобы увидеть, как это на самом деле работает, взгляните на диаграмму конфигурации пропеллеров выше. На схеме изображен квадрокоптер DJI Phantom 3, вид сверху с роторами, обозначенными от 1 до 4.На приведенной схеме, вы можете видеть конфигурацию двигателя квадрокоптера:

Угловой момент является вращательным эквивалентом линейного импульса и рассчитывается путем умножения угловой скорости на момент инерции. Какой момент инерции? Это похоже на массу, но только он имеет дело с вращением. Угловой момент зависит от того, как быстро вращаются роторы.

Концептуально момент инерции можно рассматривать как представление сопротивления объекта изменению угловой скорости.

Смотрите про коптеры:  Часть 1. Что такое квадрокоптер

Если на двигателях квадрокоптера крутящий момент отсутствует, то общий угловой момент должен оставаться постоянным, равным нулю. Чтобы понять угловое движение вышеуказанного квадрокоптера, представьте, что 2-й и 4-й ротор, имеют положительный угловой момент, а 1-й и 3-й имеют отрицательный угловой момент. Назначим каждому двигателю значение -4, 4, -4, 4, что в сумме равно нулю.

Чтобы повернуть дрон вправо, нужно уменьшить угловую скорость двигателя 1, чтобы иметь угловой момент -2 вместо -4. Если бы ничего не случилось, общий момент импульса квадрокоптера теперь был бы 2. Так вот, этого не может быть. Дрон теперь будет вращаться по часовой стрелке, так что его корпус имеет момент импульса -2.

Уменьшение вращения ротора 1 действительно привело к вращению дрона, но также вызывает проблему. Это также уменьшило тягу от двигателя 1. Теперь направленная вверх сила не равна силе гравитации, и квадрокоптер опускается.

Кроме того, тяга двигателя квадрокоптера не одинакова, поэтому квадрокоптер становится неуравновешенным. Квадрокоптер наклонится вниз в направлении двигателя 1.

Чтобы вращать дрон без создания вышеуказанных дисбалансов, необходимо уменьшить вращение двигателей 1 и 3 с увеличением вращения вращающихся роторов 2 и 4.

Угловой момент вращения роторов по-прежнему не равен нулю, поэтому корпус дрона должен вращаться. Однако общая сила остается равной силе гравитации, и дрон продолжает зависать. Поскольку нижние упорные роторы расположены по диагонали друг от друга, дрон может оставаться в равновесии.

Направление пропеллеров – рыскание, тангаж, крен

Направление пропеллеров для рыскания, тангажа и крена

Прежде чем углубиться в настройку двигателя и пропеллеров квадрокоптера, давайте немного объясним терминологию, используемую, когда он летит вперед, назад, вбок или вращается при зависании.

Рыскание (Yaw)— это вращение или поворот квадрокоптера вправо или влево. Это основное движение для вращения мультикоптера. На большинстве дронов это достигается с помощью левой ручки газа влево или вправо.

Тангаж (Pitch)— это движение квадрокоптера вперед или назад. Подача вперед обычно достигается нажатием ручки газа вперед, что заставляет квадрокоптер наклоняться и двигаться вперед от вас. Шаг назад достигается перемещением ручки газа назад.

Крен (Roll)- Большинство людей путают крен с рысканием. Крен заставляет квадрокоптер лететь вбок, влево или вправо. Он управляется правой ручкой газа, заставляя его летать слева направо.

Большинство высокотехнологичных дронов, таких как квадрокоптер Yuneec Q500 4k, позволяют управлять им двумя различными способами. Вы можете летать на дроне, как будто вы пилот и на самом деле в квадрокоптере. Вы управляете ручками по-разному относительно крена, в зависимости от того, приближается ли дрон к вам или улетает от вас.

Вот короткое видео, которое очень просто показывает вам, каковы движения крена, тангажа и рыскания.

Насколько вы сильны?

Рассмотрим простейший пример. Ваш ребёнок сел на санки и просит вас его покатать. С какой силой вам нужно тянуть эти санки, чтобы ребёнок остался доволен быстрой ездой ? Пока санки с ребёнком остаются в состоянии покоя, все силы, действующие на них, уравновешены.

Состояние покоя — это частный случай инерции. Здесь на санки действуют две силы: тяжести Fт = m•g, направленная вертикально вниз, и нормального давления N, направленная вертикально вверх. Поскольку санки не движутся, то N – m•g = 0. Тогда из этого равенства следует, что N = m•g.

Когда вы решили покатать своего ребёнка, вы прикладываете силу тяги (Fтяги) к санкам с ребёнком. Когда вы начинаете тянуть санки, возникает сопротивление движению, вызванное силой трения (Fтр.), направленной в противоположную сторону. Это так называемая сила трения покоя.

Чтобы найти Fтяги, применим второй закон Ньютона: Fтяги – Fтр.max = m•a, где a – ускорение, с которым вы тянете санки, m – масса санок с ребёнком. Допустим, вы разогнали санки до определённой скорости, которая не изменяется. Тогда a = 0 и вышеприведённое уравнение запишется в виде: Fтяги – Fтр.

Если в эту формулу подставить выражение для N, то мы получим Fтр.max = fmax•m•g. Тогда формула искомой силы тяги примет вид: Fтяги = fmax•m•g = fск•m•g, где fск = fmax – коэффициент трения скольжения, g – ускорение свободного падения. Допустим, fск = 0,7, m = 30 кг, g = 9,81 м/с², тогда Fтяги = 0,7 • 30 кг • 9,81 м/с² = 206,01 Н (Ньютона).

Насколько силён ваш автомобиль?

Рассмотрим ещё пример. У вас есть автомобиль, мощность двигателя которого N. вы едете со скоростью v. Как в этом случае узнать силу тяги двигателя вашего автомобиля ? Поскольку скорость автомобиля не меняется, то Fтяги уравновешена силами трения качения, лобового сопротивления, трения в подшипниках и т. д. (первый закон Ньютона).

Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v за какое-то время t, проехав расстояние s. Тогда Fтяги будет легко рассчитана по формуле: Fтяги = m•v/t. Как и в примере с санками, справедлива также такая формула: Fтяги = f•m•g, где f – коэффициент трения качения, который зависит от скорости автомобиля (чем больше скорость, тем меньше этот коэффициент).

Но что делать, если масса автомобиля m, коэффициент трения качения f и время разгона t неизвестны ? Тогда можно поступить по-другому. Двигатель вашего автомобиля при разгоне совершил работу A = Fтяги • s. Поскольку формула расстояния имеет вид s = v•t, то выражение для работы будет таким:

Допустим, вы разогнали свой автомобиль до скорости v = 180 км/ч, а мощность его двигателя N = 200 л. с. (лошадиных сил). Чтобы вычислить Fтяги двигателя, необходимо прежде перевести указанные единицы измерения в единицы СИ, т. е. международной системы измерения. Здесь 1 л. с.

= 735,499 Вт, поэтому мощность двигателя составит N = 200 л. с. • 735,499 Вт/л. с. = 147099,8 Вт. Скорость в системе СИ будет равна v = 180 км/ч = 180 • 1000 м/3600 с = 50 м/с. Тогда искомое значение будет равно Fтяги = 147099,8 Вт/50 (м/с) = 2941,996 Н ~ 2,94 кН (килоньютона).

Около 3 килоньютонов. Много это или мало ? Допустим, вы жмёте 100 килограммовую штангу. Чтобы её поднять, вам нужно преодолеть её вес, равный P = m•g = 100 кг • 9,81 м/с² = 981 Н (ньютон)~0,98 кН. Полученное для автомобиля значение Fтяги больше веса штанги в 2,94/0,98 = 3 раза.

Таким образом, зная школьный курс физики, мы можем с лёгкостью вычислить силу тяги:

  • человека,
  • лошади,
  • паровоза,
  • автомобиля,
  • космической ракеты и всех прочих видов техники.

Видео

В нашем видео вы найдете интересные опыты, поясняющие, что такое сила тяги и сила сопростивления.

Первый и второй законы ньютона

Обратимся к законам Ньютона, которые хорошо описывают механическое движение тел. Из школьной программы мы знаем, что есть первый закон Ньютона, который описывает закон инерции. Он гласит, что любое тело, если на него не действуют силы, или если их равнодействующая равна нулю, движется прямолинейно и равномерно, или же находится в состоянии покоя.

Это означает, что тело, пока на него ничто не действует, будет двигаться с постоянной скоростью v=const или пребывать в состоянии покоя сколько угодно долго, пока какое-то внешнее воздействие не выведет тело из этого состояния. Это и есть движение по инерции.

Надо сказать, что этот закон справедлив лишь в так называемых инерциальных системах отсчёта. В неинерциальных системах отсчёта этот закон не действует и нужно использовать второй закон Ньютона. В таких системах отсчёта тело тоже будет двигаться по инерции, но оно будет двигаться с ускорением, стремясь сохранять своё движение, т.е. на него также не будут действовать никакие внешние силы, кроме силы инерции, стремящейся двигать тело в том направлении, в каком оно двигалось до воздействия.

Этот закон утверждает, что для того, чтобы вывести тело из состояния покоя или равномерного движения, к нему необходимо приложить силу, равную F=m•a, где m — это масса тела, a — ускорение, сообщаемое телу. Зная эти законы, можно рассчитать силу тяги (двигателя автомобиля, ракетного двигателя или, например, лошади, тянущей нагруженную повозку).

Размеры моторов

Размер бесколлекторного моторы обычно обозначается 4 цифрами: AABB, где «АА» — это диаметр статора (stator width / stator diameter), а «BB» — высота статора (stator height), оба значения в миллиметрах.

Что такое статор (stator) у бесколлекторного мотора? Статор — это стационарная (неподвижная) часть мотора, у нее есть полюса (poles), на которые намотан медный провод (обмотка). «Полюса» (по сути, сердечник) сделаны из тонких металлических пластин собранных в стопку, между ними тонкий слой диэлектрика.

  • Чем «выше» статор, тем больше мощность на больших оборотах
  • Чем «шире» статор, тем больше крутящий момент при низких оборотах

Увеличение диаметра и высоты мотора требует увеличения как обмоток (электромагнитов), так и постоянных магнитов. Разница в том, что при увеличении высоты статора размеры постоянных магнитов увеличиваются сильнее, чем катушки; а при увеличении диаметра статора обмотки увеличиваются сильнее, чем магниты.

Размеры пропеллеров совместимых с мотором определяются диаметром вала. Валы моторов для 3″, 4″, 5″ и 6″ пропов имеют резьбу M5 (т.е. диаметр 5 мм). У современных моторов вал встроен в сам колокол, для более ранних моторов нужно было использовать адаптер (англ).

На 5″ коптерах чаще всего применяются моторы размера 2204, 2205, 2206, 2207, 2305, 2306, 2307, 2407.

Расчёт коптера-ликбез — wiki о коптерах

методика расчёта предложена Книжниковым ВВ

полётная масса

Эмпирика прикидки максимальной массы мультироторных коптеров от габаритов платформы или длины диагонали между моторами при условии максимально вписанных винтов—– масса в кг равна десять умножить на диагональ в метрах в квадрате—–м=10d2—-
например при диагонали 32 см или 0.32 метра получаем 10 х (0.32)х0.32=10х0.1=1 кг типично для 8 дюймовых вмг. При диагонали в 1 метр получим 10 кг приемлимой максимальной полетной массы!
можно решить и обратную задачу——заказчик просит спроектировать мультиротарную платформу на 10 кг полезной нагрузки——значит масса полётная будет 4х10 кг =40кг , тогда сразу прикидываем что размер диагонали равен корень квадратный из 40/10 или корень из 4 и получаем 2 метров!

Академический метод расчета мощности электро вмг по тяге в режиме висения в полгаза —-

Смотрите про коптеры:  10 лучших stop-motion видеороликов на YouTube / Хабр

1) желаемая тяга в ньютонах делить на ометаемую площадь винта в метрах квадратных—нагрузка в паскалях!
например хочу получить 500 г силы = 5 н тяги на стопе с винта диаметром 10 дюйм или 5 дм2 =0.05 м2—–получаем нагрузку 5н/ 0.05м2=100 н/м2!

2) корень квадратный из соотношения нагрузки к плотности среды—это скорость потока метры в секунду в плоскости винта!
корень квадратный из соотношения 100 н/м2 /1.23 кг/м3=( 81)0.5=9 м/с!!!

3) потребляемая электро мощность на среднем газу в ваттах с учётом кпд вмг —-это произведение тяги на скорость делённое на кпд электро-вмг!
потребляемая моща равна 5 н х 9 м/с / 0.66=67.5 ватт—–это эквивалентно мотору массой 65-70 грамм в полгаза!

4) для режима статики удобно применять эмпирическое выражение зависимости геометрии двухлопастного винта и размеров статора многополюсного бк электромотора как произведение диаметра на шаг пропеллера в см эквивалентна произведению диаметра на длину статора в мм D(см)хH(см)=d(мм)хl(мм)—- например 25,2см х12,6см=318=22мм х14.4мм

эффективность по тяге при висении

эмпирическая зависимость для модельных размеров пропеллеров мультироторов в полгаза, диаметр винта в дюймах приблизительно равен оптимальной удельной тяге электро-вмг например

3дюйм=3 грамм на ватт----4д=4г/вт----5д=5г/ вт----6д=6 г/вт  и так далее вплоть до 15дюйм!

Обычно наибольшую эффективность по удельной тяге показывают двухлопастные пропеллеры—-но при ограничении габарита по диаметру из-за конструктива используют трёх и четырех лопастные для повышения тяговооруженности при том же моторе и акку!
Также многолопастные винты лучше работают в турболизированом потоке от ветра в приземленном слое—по причине
меньшей паразитной пульсации давления при проходе лопастями секторов ометания в косом потоке и пересечении луча!
Как результат —–меньше трясёт весь аппарат, корректней работает АП и видеокартинка не дерганая!

косой поток
Коптер при движении в горизонте относительно воздуха летит благодаря наклону оси винта от вертикали в направлении полёта —этот режим вызывает косой обдув на плоскость вращения винта——явление очень сложное с точки зрения мгновенного аэродинамического обтекания каждого фрагмента лопасти в зависимости от сектора расположения лопасти!
В классическом одновинтовом вертолёте для адаптации к косому обдуву придумали автомат перекоса угла установки лопастей в зависимости от сектора—-при этом лопасть начинает работать как крыло и частично разгружает мотор по потребляемой мощности в полтора раза правда только в узком диапазоне горизонтальной скорости —-называется крейсер ! В мультироторах винту с фиксированным шагом удаётся адаптироваться благодаря упругому динамическому кручению лопасти из эластичного материала типа термопластика плюс-минус пару градусов—-разгрузка мотора на крейсере около 1.1-1.2 раза относительно режима висения!

минимальная скорость крейсера тождественна скорости потока через винт в режиме висения для квадрокоптера

Vвис=Vкр=(1.1mg )0.5/2D, диапозон крейсерских скоростей коптера любого типа Vкр=(1-1.4)Vвис!!!
Например  квадрик полётной массой 800грамм с винтами диаметром 10  дюйм или 0.25 м-----то 
корень квадратный из 1.1веса в 8.8 ньютон делить на 2х0.25 м ----получаем 2.96/0.5=6 метров в секунду!
Тогда поглащённая мощность висения или потока в штиль равна вес 8 н х 6 мвс=48 вт-----потребляемая моща 48 вт делить на кпд вмг 66% или 0.66 равна 72 вт !        
В горизонтальном полёте на крейсере около  6 м/с мощность упадет до 0.9 мощности висения или 65 вт, так как  

винт в косом потоке начинает работать как крыло в набегающем потоке! А вот при максимальной скорости полёта в два раза выше, чем скорость потока при весении потребляемая мощность вмг вырастет также в 2 раза!

Угол наклона коптера при висении в ветер, то есть неподвижно земле, как раз указывает истинную скорость  ветра! 

Тогда скорость можно принять как половину от угла наклона или например 0.5 х10 град=5 метров в секунду для большинства мультиротарных коптеров! На практике если наклон при висении более 20 град например на высоте 100 метров и выше, то ветер уже критичный для невозврата против ветра——выход жаться к земле, где ветер слабее 1.5 раза и огородами ползти домой!

Максимальная воздушная горизонтальная скорость коптера эмпирически это произведение шага на частоту—– Vпол=Hf !

Парадокс работы винта в косом потоке для мультироторных платформ заключается в следующем —–максимальная воздушная скорость ла определяется скоростью потока, как произведение геометрического шага винта на частоту вращения и равна именно скорости потока в плоскости винта несмотря на то что ось или вектор тяги не параллелен движению самого коптера по сравнению с самолетом,а развернут под большим углом к горизонтали и почти вертикальный 60-80градусов—-получается что
струя воздуха относительно коптера выворачивается из прямой классической воронки при висении в змееобразную загогулину похожую на раструб саксафона засасывающего набегающий поток с трансформацией скоростей в горизонтальную составляющую!

“10 заповедей” авиаконструктора квадрокоптера(дрон)

1) масса полётная это четыре массы полезного груза mпол=4mгруз, где mрамы авионика =mвмг=mакку=mгруз

2) диагональ между моторами в сантиметрах это корень квадратный из полётной массы дрона в граммах L=(m)0.5

3) удельная тяга винта (грамм/ватт) в режиме висения на полгаза равна диаметру пропеллера в дюймах D(дюйм)=m/Рпот

4) скорость крейсера в горизонтальном полёте равна скорости потока через винт при весении Vкр=Vвис(м/с)=5(m(г))0.5/D(см)

5) мощность потребления вмг при весении равна произведению массы на скорость потока и делить на эффективность вмг с бк моторами Pст=UаккуIст=0.01m(г)Vвис/КПДвмг———где КПДвмг =40% у крошечных квадриков диагональю до 12см,КПДвмг =50% у мелких квадриков диагональю до 25см, КПД=60% у средних коптеров с диагональю до 50см, КПД=70% у больших до 100см, КПД=80% у крупных квадрокоптеров с диагональю свыше 2м

6) напряжение аккумулятора эмпирически корень квадратный из одной десятой полётной массы в граммах Uакку(в)=(0.1m)0.5

7) перегрузка на ла или относительный запас тяги это максимальная тяговооруженность —- Fст(г)/m(г)=Kт=2-4единицы

8) относительный запас скорости полёта это корень степени 0.66 из тяговооруженности Kск=(Тст)2/3——тогда Vмах=VвисKск

9) коэф.полезного действия электро-вмг в горизонтальном полёте на полном газу 50% —–Pпотреб=0.02m(г)Vмах=UаккуIпол

10) произведение диаметра и шага двухлопастного винта в см равно произведению диаметра и длины статора бк в мм DH(см2)=dl(мм2)

более подробно смотри статью “долголёт”

Косойпоток.jpgВода4.jpgУвеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Соотношение тяги и веса коптера

Общее правило такое: макс. тяга должна быть как минимум в 2 раза больше веса коптера. Запомните, это действительно минимум необходимый для того, чтобы коптером можно было легко управлять во время висения. Если тяга слишком маленькая, тогда коптер будет плохо слушаться управления, и, возможно, будет довольно сложно взлететь.

Например, если вес коптера 1 кг, тогда тяга всех моторов при 100% газе, должна быть как минимум 2 кг (500 г на мотор). Конечно, хорошо, если тяга ещё выше…

Чтобы летать быстро, у гоночных коптеров соотношение тяги к весу значительно больше. Нет ничего необычного в том, что у кого-то миникоптер имеет это соотношение 10:1 или даже 13:1. В общем и целом, для акробатики я рекомендую иметь соотношение как минимум 5 к 1.

Чем больше это число, тем лучше управляется и ускоряется коптер. Однако, если оно слишком большое, тогда коптером становится сложно управлять. Небольшого движения стика газа будет достаточно чтобы «выстрелить коптером на орбиту, как ракетой». 🙂 Конечно, всё очень сильно зависит от навыков пилота.

Даже если вы планируете заниматься только медленной аэрофотосъемкой, нужно рассчитывать на 3:1 или 4:1. Это даст вам не только надежное управление, но и позволит в будущем увеличить полезную нагрузку. Например, более тяжелую камеру или дополнительные аккумуляторы для увеличения длительности полёта.

Третий вариант

  • Установи галочку в «указать параметры винта»
  • Введи диаметр винта и шаг винта
  • После нажатия на кнопку расчёт, программа рассчитает профили сечения винта (форма лопастей) на различных радиусах от центра. Результат ты получишь в окне просмотра, и в виде таблицы Date.html в каталоге программы.
  •  Кнопками со стрелками просматриваешь сечения на различных радиусах, а ползунком меняешь масштаб.

Как ты можешь заметить, подбор и корректировка пропеллеров, это важное и не самое простое занятие. Однако, настоятельно рекомендую уделить этому время. Даже в такой, на первый взгляд, неуклюжей корове, как квадрокоптер, есть место аэродинамике. К тому же это может сэкономить тебе очень много денег на моторах.

Конечно, всё вышесказанное достаточно ситуативно. К примеру, если ты собираешь маленький дрон, или просто хочешь попробовать, то пропеллеры можно использовать и самые дешёвые, и не отбалансированные.

Это вряд ли помешает твоему дрону взлететь, да и ты сразу поймёшь, что не так, и на что нужно впредь обращать больше внимания.

Так же крайне не рекомендую начинать с соосной компоновки, если ты не знаком с миром беспилотной авиации. Там есть куча нюансов, которые базируются на более глубоком понимании темы. Идеальным вариантом для начала будет четырёх лучевая, квадратная компоновка.

Ну и нужно понимать, что если ты не крутой инженер, с богатым набором закрытых САПР программ, то всё, что ты можешь рассчитать – мало тебе поможет.

Все эти вычислительные решения дают крайне ориентировочный результат. Так что я рекомендую тебе побольше экспериментировать, хотя помощью софта пренебрегать тоже не стоит. Пробуй, учи матчасть, когда-нибудь получится очень круто!

Уф… Я старался, клавиатуру до стола стёр, выпил ведро кофе. За это ты можешь наградить меня, и поделиться этой статьёй, при помощи кнопок внизу. А если хочешь почаще узнавать что-то новое и полезное, то подписывайся на нас в социальных сетях. Удачи, пилот!

Увеличение мощности 2т двигателя. доводка

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

Под катом информация о том, как относительно несложно увеличить мощность 2Т двигателя и в целом улучшить все его параметры.

Многие полагают, что для восстановления былой мощности двигателя достаточно заменить изношенные детали новыми и аккуратно всеобкатать. Обычно так и бывает, но зачастую, завершив ремонт, с недоумением констатируют его малую эффективность и, безуспешно испытав различные варианты регулировок, делают вывод, что нельзя получить от этого двигателя большего. На самом же деле, если все другие системы исправны, очень часто можно заметно повысить основные параметры (мощность, приемистость, экономичность) такого мотора доводкой, а точнее, взаимной подгонкой некоторых его деталей.

Смотрите про коптеры:  Сделай сам робота - рыбу на Arduino ⋆ Журнал научно-технического творчества педагогов и школьников "Главный конструктор"

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

Рис.1. Устранение смещения перепускных окон в цилиндре и картере: a – поршень с перемычкой; б – поршень без перемычки; 1 – картер; 2 – цилиндр; 3 – поршень; 4 – верхняя кромка перепускного окна; 5 – перемычка поршня; 6 – перемычка цилиндра; 7 – нижняя кромка перепускного окна в картере. Красным цветом здесь и в других рисунках показан удаляемый металл.

Дело в том, что в силу требований массового производства, каким является мотоциклостроение, некоторые размеры деталей, особенно получаемых литьем, имеют довольно значительный разброс. Если к этому добавить часто меняемые литейные формы, которые не всегда точно повторяют предыдущие, нетрудно представить, что несоответствия одних деталей другим при неудачном сочетании вполне могут встретиться при сборке.

Такое несоответствие чаще всего наблюдается у цилиндра и картера двухтактных двигателей, где не всегда полностью совпадают каналы н окна. Это вызывает не только уменьшение проходных сечений, но и завихрения газовых потоков, ухудшающие заряд смеси, а стало быть, и мощность, и динамику разгона, и расход топлива.

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

Рис.2. Переделка поршня: а – с перемычкой, б – без перемычки.

Таким образом, тщательная ручная подгонка отдельных каналов двухтактного двигателя нередко позволяет ему обрести как раз те “силы”, которых не хватает при неудачном сочетании формы и размеров отдельных деталей. При этом мощность как приобретается, так и теряется крупицами от действия разнообразных факторов, каждый из которых, взятый в отдельности, выглядит малозначащим. Не всегда можно твердо сказать: “распили это – и получишь желаемый результат”. В то же время следует учитывать, что при индивидуальной подгонке сечений каналов, о которой дальше пойдет разговор, иногда приходится намного их увеличивать, тем самым повышая число оборотов, при котором двигатель развивает максимальные мощность и крутящий момент.

В результате может сложиться ситуация, сходная с моментом перехода от известного ижевского “Юпитера-2” к “Юпитеру-3” – последний многим приверженцам этой марки поначалу не понравился, так как его более высокую мощность, получаемую при более высоких оборотах, не все смогли использовать: сказывалась привычка ездить с пониженными оборотами, при которых “третий” действительно слабее по сравнению со “вторым”.

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

 Рис.3. Шаберы для обработки каналов.

Если после доработки вы заметите, что в диапазоне более низких чисел оборотов мотор стал чуть похуже тянуть, – не удивляйтесь. Это почти неизбежная плата за рост мощности на повышенных оборотах. Такой мотор хорош для темпераментной езды, то есть с частым переключением передач н на больших оборотах. Если вам подобный спортивный стиль не нравится, стоит подумать, целесообразно ли вообще браться за доводку двигателя.

Рассмотрим в качестве примера двигатель мотоциклов ЯВА типа “634”. владельцы которых наиболее требовательны к мощности (рекомендации в равной степени относятся к двигателям других марок).

Итак, устанавливаем цилиндр в соответствующую половину картера. Здесь можно обнаружить несовпадение нижних (перепускных) окон цилиндра с началом продувочных каналов в картере (рис. 1).

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

 Рис.4. Взаимная подгонка сечений продувочного канала на стыке цилиндра и картера: а – нормальный канал; б, в – возможные дефекты изготовления; г – выступающая прокладка; д, е – неправильные способы подгонки сечений; 1 – цилиндр; 2 – прокладка; 3 – картер; 4 – поршень в положнии НМТ.

Чаще всего наблюдается смещение по окружности, которое желательно устранить. Для этого приходится снимать металл как с цилиндра, так и со стенки канала в картере. Вход в продувочный канал должен быть плавным, без уступов. Верхнюю наружную кромку 4 перепускного окна можно скруглить. Иногда, чтобы обеспечить еще более плавный вход, нижнюю перемычку окна в цилиндре (6) и поршне (5) удаляют совсем, а нижнюю кромку 7 канала картера закругляют (рис. 1,6). Но такая мера может сократить долговечность поршня, частично усилить шум н. по нашим наблюдениям, несколько изменить характеристику двигателя в пользу более высоких чисел оборотов. В то же время она полностью избавляет от опасности самопроизвольной поломки нижней перемычки поршня, которая, к сожалению, случается. Среди опытных владельцев ЯВЫ такая реконструкция поршня (рис. 2.6) очень популярна.

Если перемычки окон в поршне и цилиндре решено сохранить, уделите особое внимание поршню. На нижней перемычке из-за тех или иных погрешностей литья могут быть острые надрезы, особенно в местах округлений углов окна. Этот дефект обязателыно нужно устранить, чтобы переход от юбки поршня к перемычке был плавным, без концентраторов напряжений (рис. 2.а). Опилив таким образом окно и обязательно перемычку, отполируйте кромки до блеска, притупив их по периметру радиусом до 1 мм. Это уменьшит опасность поломки поршня от вибраций.

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

 Рис.5. Задняя кромка окна, которая должна остаться острой.

Обработка каналов должна быть достаточно, точной, иначе возможно нарушение симметрии левого и правого, приводящее зачастую к еще большим потерям мощности из-за ухудшения продувки цилиндра.

Работать легче всего электродрелью и различной формы фрезами (шарошками), но можно и без них, если сделать несколько резцов-шаберов разной формы (рис. 3) – хотя бы из отслуживших срок напильников.

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

Рис.6. Обработка впускного канала на входе в цилиндры: а – стандартное исполнение; б – скругление выступа; 1 – картер; 2 – вкладыш; 3 – цилиндр.

Не менее важно оформление верхней части продувочного канала – в. месте стыка цилиндра и картера (рис. 4. а). Здесь не должно быть уступа (рис. 4. б. в), а прокладка должна быть заподлицо с поверхностью (а не так. как на рис. 4, г). Удаляя здесь металл, не следует допускать искажений. показанных на рис. 4. д. е. Проверка этого участка практически возможна при помощи бумажных шаблонов. Шаблон закрепляем слабым клеем на стыковочной плоскости цилиндра, который затем устанавливаем в половину картера, чья плоскость смазана, например, клеем 88Н. После снятия цилиндра шаблон, точно по нему вырезанный, остается на картере:

Если приходится обрабатывать криволинейные продувочные каналы в цилиндре, действовать нужно очень осторожно. Сечение каналов на их выходе в цилиндр луше не трогать – малоопытного механика здесь могут поджидать опасности: нарушение симметрии каналов, углов их выхода в цилиндр, скругление кромок (рис. 5). которые могут ухудшить продувку цилиндра.

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

Рис.7. Смещение впускного канала в половинах картера.

Увеличивать сечение выпускных каналов нет необходимости, но их внутреннюю поверхность около окон желательно отшлифовать, что уменьшит возможность отложения нагара.

Впускное окно цилиндра (рис. 6) подгоняют точно к окончанию канала в картере, образованного его половиной 1 и вкладышем 2. Иногда для этого приходится дополнительно распиливать окно и устье канала, чтобы избежать уступов и сделать канал плавным. Выступ на верхней кромке окна служащий опорой нижнему поршневому Кольцу (рис. 6. а), снаружи скругляют, сделав его обтекаемым (рис. 6.6).

Впускной канал в картере, образованный двумя половинами, может иметь дефект, показанный на рис. 7. Выравнивают канал по всему периметру посредством шабера, после чего шлифуют и полируют. Сечение при этом увеличивается незначительно.

Увеличение мощности 2Т двигателя ява минск иж jawa. Доводка

Кромки поршневых колец притупляют, а горизонтальные и все близкие к ним кромки окон в цилиндре обрабатывают, как показано на рис. 8. Это обеспечивает плавный проход колец через площадь окна, уменьшает шум, а главное – намного удлиняет срок их службы.

Перед сборкой все детали двигателя нужно тщательно вымыть, уделяя особое внимание остаткам абразивных материалов. Они, например, наиболее легко оседают в смазочных каналах (сверлениях), идущих из продувочных каналов непосредственно к подшипникам. Неаккуратность здесь оборачивается бедой.

Перечисленных несложных мер часто бывает достаточно для того, чтобы двигатель работал не хуже своих более удачных собратьев по конвейерной сборке.

С другими средствами повышения мощности мотоциклетных двигателей можно познакомиться по книге И. Григорьева “Мотоцикл без секретов”, выпущенной в 1973 году Издательством ДОСААФ.

Тщательная ручная обработка каналов двухтактных двигателей позволяет повысить мощность, улучшить приёмистость, уменьшить расход топлива. Неудачное же изменение их формы и сечений приводит к отрицательным результатам. Поэтому принимая решение о доработаке двигателя, учитывайте свои возможности и опыт.

Инженер Э.В. КОНОП Журнал “За рулём” №8/1979 г.

Шаг. эффективность. тяга

От плотности воздуха/числа оборотов винта/шага/диаметра винта/площади лопастей зависит тяга. Угол атаки напрямую влияет на эффективность работы винта, его определяют по след. формуле: шаг лопости – угол спирали. Эффективность – это связь между выходной и входной мощностью.

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Если винты хорошо спроектированы, ваш коэффициент полезного действия будет больше 80% Угол атаки зависит от относительной скорости, посему при разных скоростях двигателей, эффективность пропеллеров будет меняться.

Так же на эффективность влияют края лопастей и несущих винтов, они должны быть максимально гладкими.

Конечно конструкция с переменным шагом была бы идеальной, но это создает дополнительную сложность, поэтому они практически никогда не используются.

Вывод уравнений движения

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Ориентация квадрокоптера в пространстве задается тремя углами: рысканья —

ψ

, тангажа —

θ

, крена —

φ


Они вместе составляют вектор

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Позиция устройства в инерциальной система отсчета задается радиус-вектором

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Матрица перехода из системы координат квадрокоптера в инерциальную систему координат имеет следующий вид

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя


Сила тяги, производимая каждым из четырех двигателей равна

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Здесь

ωi

− угловая скорость двигателя, а

b

– коэффициент пропорциональности.


Теперь мы можем записать дифференциальное уравнение, описывающее ускорение квадрокоптера по вертикальной оси.

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Сразу же запишем второе дифференциальное уравнение

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Здесь

I

– матрица инерции,

M

– вращающий момент, приложенный к квадрокоптеру,

MG

– гироскопический момент.


Вектор

M

задается следующим образом:

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя

Здесь

d

— коэффициент лобового сопротивления,

L

– длина плеча.


Гироскопические моменты, вызванные поворотом объекта с вращающимися роторами двигателей записываются так:

Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя
Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя
Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя
Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя
Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя
Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя
Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя
Увеличение мощности лодочного мотора: как расчитать параметр двигателя
https://www.youtube.com/watch?v=fG0ENLTPdbM

Эта система из 9 уравнений как раз и описывает динамику системы.

Оцените статью
Радиокоптер.ру
Добавить комментарий

Adblock
detector