Как подобрать пропеллер для мотора

Всё о пропеллерах для квадрокоптера. Какие бывают, балансировка, калькулятор.

Эта небольшая статья содержит базовую информацию о пропеллерах для квадрокоптера (иногда их называют реквизитами) и рассказывает о том, как шаг, форма и количество лопастей влияют на их производительность, тягу и эффективность.

Основные понятия

Параметры реквизитов определяются их длиной, шагом, площадью, направлением вращения, а также формой и количеством лопастей

Длина и шаг

Эти параметры являются главными. Под длиной понимают диаметр диска, образующегося при вращении пропеллера. Шаг может быть определен как расстояние, которое пропеллер может пройти в некоей твердой среде за один полный оборот (вспомните, как входит в доску самый обыкновенный шуруп). При прочих равных условиях, величина шага определяется наклоном (углом атаки) лопастей квадрокоптера.

Тяга винтомоторной группы (ВМГ) определяется объемом воздуха, который ее винты способны переместить. Понятно, что увеличение длины и/или шага пропеллеров при сохранении их скорости вращения положительно сказывается на тяге, но, к сожалению, увеличивает и сопротивление воздуха за счет растущей турбулентности. Для вращения более крупного винта или винта с большим углом наклона лопастей будет затрачено больше энергии, что приведет к снижению времени полета при прочих равных условиях.

Крупные винты с малым шагом идеально подходят для аэрофотосъемки, а небольшими пропеллерами с большим шагом оснащаются гоночные дроны.

Количество и форма лопастей

Классическим вариантом является наличие у пропеллера двух лопастей. Впрочем, на самых маленьких моделях применяют воздушные винты с тремя, четырьмя и даже пяти лопастями. Понятно, что многолопастный воздушный винт снижает уровень турбулентности за счет создания более равномерного потока. Более того, дополнительные лопасти увеличивают общую площадь винта, что благотворно отражается на подъемной силе квадрокоптера. Из этого следует, что многолопастный винт меньшего диаметра способен создавать ту же подъемную силу, что и более крупный классический пропеллер. Многолопастные пропеллеры делают летательный аппарат более отзывчивым, что очень важно при полетах в режиме Acro . Основным недостатком таких винтов является сложность изготовления и центровки, а также достаточно высокая стоимость.

Советуем обратить внимание на разницу в форме окончания реквизитов. Они бывают трех видов – Normal, Bullnose (BN), Hybrid Bullnose (HBN). Винты Normal имеют заостренные на концах лезвия, создают меньшую тягу, но способствует эффективному расходу энергии аккумулятора. Винты BN при равном диаметре имеют большую площадь и тягу. Дополнительный вес на кончиках лопастей увеличивает крутящий момент и улучшает чувствительность летательного аппарата по оси рысканья. К сожалению, эти положительные моменты сопровождаются высоким энергопотреблением и снижением времени полета. Пропеллеры HBN занимают промежуточную позицию.

Направление вращения

На мультикоптерах используются два типа двигателей – CW (с вращением вала по часовой стрелке) и CCW (с вращением вала против часовой стрелки). Схема установки моторов зависит от типа летательного аппарата. Несколько таких схем показаны на рисунке.

На направление вращения конкретного пропеллера указывает приподнятая кромка его лопастей.

Материал и качество

Наиболее популярны пластиковые винты. Они отличаются пластичностью, низкой ценой, широким ассортиментом и высокой степенью доступности. С одной стороны, гибкость лопастей повышает их устойчивость к повреждениям, с другой – вызывает проблемы с балансировкой.

Некоторые фирмы выпускают винты из углеродного волокна. Карбоновые винты довольно дороги, но обладают необходимой жесткостью и высокой эффективностью без значительного увеличения веса.

Промежуточное положение занимают пропеллеры, выполненные из пластика, усиленного углеродным волокном. Этот тип пропеллеров обладает высокой жесткостью и сравнительно низкой стоимостью.

Качество винтов подразумевает точность их изготовления. Высококлассные пропеллеры хорошо сбалансированы и практически не вносят дополнительную вибрацию в работу ВМГ. Лучшие реквизиты выпускаются под брендами GWS, APC и EMP.

Спецификация

Узнать о параметрах конкретного пропеллера для квадрокоптера можно по его кодировке. Производители используют два типа обозначений: LLPPxB или LxPxB. Здесь L обозначает длину, P – шаг, а B – количество лопастей. Для классических пропеллеров параметр B обычно не указывается.

Например, пропеллер 6045 (или 6×4,5) имеет две лопасти, шестидюймовую длину и шаг 4,5 дюйма. Другим примером является пятидюймовый трехлопастный пропеллер 5040×3 (или 5x4x3), имеющий шаг 4 дюйма.

Иногда в конце обозначения ставится буква R или C (может отсутствовать), определяющая направление вращения. Воздушные винты R устанавливаются на двигатели CW, а C – на моторы CCW. Изредка к обозначению добавляются аббревиатуры BN или HBN (см. выше).

Читайте также:  Мотор карвер кто производитель

Методы установки

Установить винты на квадрокоптер можно по-разному. Очень часто вал электродвигателя представляет собой простой металлический штырь, не имеющий каких-либо приспособлений для установки пропеллера. В этом случае применяют специальные переходники – пропсейверы и цанговые зажимы.

Пропсейвер (см. фото) удобно использовать для проведения экспериментов при создании самодельных моделей. Он выглядит как втулка, в боковой поверхности которой имеется два симметричных отверстия с установленными в них винтами. Приспособление устанавливается на вал, а винты затягиваются. Пропеллер также надевается на вал и фиксируется двумя нейлоновыми стяжками или резиновым кольцом.

Более надежным переходником является цанговый зажим. Он представляет собой резьбовое соединение с разрезной конусообразной втулкой. Цанга надевается на вал, далее устанавливается зажимная втулка, пропеллер и шайба. Вся конструкция фиксируется гайкой особой формы – коком.

Если ротор бесколлекторного двигателя находится снаружи (моторы класса Outrunner), то на его верхней поверхности обычно имеется несколько резьбовых отверстий для установки различных переходников и креплений.

У производителей готовых коптеров с бесколлекторными моторами очень популярен вариант с самозатягивающимися гайками от компании DJI . У таких двигателей вал заканчивается резьбой, противоположной направлению вращения ротора.

Балансировка пропеллеров

Можно с уверенностью сказать, что большинство пропеллеров, особенно дешевых, нельзя назвать сбалансированными на 100%. Такие винты не только раздражающе сильно шумят, но и вносят дополнительную вибрацию в работу ВМГ. Из-за этого, в частности, снижается качество воздушных съемок (эффект желе). Хуже того, постоянные колебания вызывают дополнительный износ двигателей, подшипников и шестерней, что повышает стоимость обслуживания летательного аппарата.

Как видим, без процедуры балансировки винтов для квадрокоптера нам не обойтись. Для этого понадобятся:

  • Винт;
  • Скотч или суперклей (можно заменить лаком для ногтей);
  • Наждачная бумага;
  • Специальный балансир пропеллеров Du-Bro Tru-Spin – один из лучших, или китайские аналоги.

Прежде всего, нужно выставить само приспособление для балансировки так, чтобы его ось была строго горизонтальной.

Лопасть проверяется на отсутствие повреждений, устанавливается на ось и слегка отклоняется в ту или иную сторону. Если он не возвращается в горизонтальное положение, нужно облегчить (подчистить наждачной бумагой) более тяжелое лезвие или наклеить кусочек липкой ленты на более легкое. Необходимо повторять процедуру до тех пор, пока лезвия не уравновесятся. Липкую ленту успешно заменяет мазок суперклея или лака.

Ось балансировочного станка переворачивается – нужно убедиться, что пропеллер сохраняет равновесие и в этом положении. Отметим, что все подчистки и наклеивания должны выполняться на внутренних (вогнутых) поверхностях лопастей.

Следующим шагом будет балансировка ступицы. Для этого пропеллер устанавливается вертикально. Если он отклоняется вправо, нужно утяжелять клеем или лаком левую часть ступицы и наоборот. Добиваемся баланса, переворачиваем пропеллер и убеждаемся, что в этом положении он также уравновешен. Процедура закончена.

Калькулятор eCalc

Многим создателям беспилотных моделей известен on-line калькулятор eCalc, предназначенный для расчёта параметров винтомоторной установки летательных аппаратов. Страница калькулятора, посвященная мультикоптерам, выглядит приблизительно так.

На первый взгляд, все понятно, но есть несколько нюансов, которые могут повлиять на результаты вычислений.

Прежде всего, вводится полный взлетный вес мультикоптера (с подвесом и камерой, если таковые имеются). Если будет указано Without Drive (Без привода), то вводим суммарный вес рамы, пропеллеров, платы контроллера, подвеса, камеры и оборудования для FPV полетов. Добавим процентов 10 на массу проводов и получаем искомую цифру.

Вводим количество роторов, их схему (одиночная или соосная), максимальную высоту полета и погодные условия, при которых он будет проводиться (температуру за бортом и атмосферное давление).

Из выпадающего списка выбирается нужный аккумулятор . Если необходимая батарея отсутствует, можно выбрать ближайшую по емкости и токоотдаче. Программа заполнит остальные поля самостоятельно. Задается структура и вес аккумулятора. Если предполагается параллельная установка нескольких АКБ, то в поле P вписывается их количество, а в окне Weight задается их общий вес.

Далее из выпадающего списка выбираются тип ESC или максимальный ток этих регуляторов.

Выбирается фирма-производитель двигателей. Появляется окно с его оценкой. По уровню KV подбирается конкретный образец.

Переходим к пропеллерам. Выбирается тип пропеллера, его диаметр и шаг. Рекомендуется использовать диаметр воздушного винта, максимально возможный для данной рамы. Если привод имеет зубчатую трансмиссию, то вводится ее передаточное число (отношение числа зубьев ведомой шестерни к числу зубьев ведущей шестерни).

Если нужные компоненты в выпадающих списках отсутствуют, можно перейти в строку Custom и ввести все необходимые данные в соответствующих полях калькулятора. Отметим, что параметры батареи задаются для одной ячейки.

Читайте также:  Брат 2 у нее мотор

Все поля заполнены, можно выполнять вычисления. Результат расчетов будет представлен в виде циферблатов, списков и графиков.

RashVinta

RashVinta– программа расчета диаметра воздушного винта для квадрокоптера.

Программа RashVinta позволяет производить вычисления по следующим исходным данным:

  • Мощность двигателя и диаметр винта;
  • Мощность двигателя и частота вращения винта;
  • Диаметр винта и его шаг.

В первом варианте отметка ставится только в поле «Расчет по диаметру винта». Задается размер пропеллера (в сантиметрах), мощность двигателя (в лошадиных силах), максимальная и средняя скорость летательного аппарата. Нажимается кнопка «Расчет». Результатом вычислений будут шаг и частота вращения винта.

Во втором варианте убираются все галочки. В соответствующие окна вводим мощность двигателя, частоту вращения винта, максимальную и среднюю скорость летательного аппарата. Нажимаем кнопку «Расчет». Результатом вычислений будут диаметр винта и его шаг.

Третий вариант расчетов предназначен для профессионалов. Метка ставится в поле «Указать параметры винта». В соответствующие окна записываются диаметр и шаг винта. Нажимается кнопка «Расчет». Результатом является профиль лопасти воздушного винта, который можно изучить в окне просмотра, меняя его масштаб и удаление от ступицы. В виде таблиц результат сохраняется в файле Date.html, присутствующем в каталоге программы.

Кроме того, программа может показать, как выглядит профиль лопасти под реальным углом наклона (галочка в поле «Профиль с углом»), а также продемонстрировать точки, по которым производился расчет (метка в поле «Показывать расчетные точки»).

Полученный профиль можно распечатать в масштабе 1:1.

Заключение

Как видим, подбор и корректировка пропеллеров для квадрокоптера является достаточно непростой задачей. Надеемся, что наш текст поможет любителям беспилотной авиации правильно выбрать, сбалансировать и установить пропеллеры на летательный аппарат собственной конструкции, а также устранить огрехи в работе винтомоторной группы серийных моделей .

Будем благодарны вам, если поделитесь с друзьями:

Вас приветствует команда mykvadrocopter.ru! Наше хобби — дроны. Здесь мы описываем их модели, характеристики, делимся новостями и выкладываем инструкции по применению. Вступайте в наше сообщество любителей дронов в Контакте.

Опубликовано 31 Окт 2017 14:44 © Всё о квадрокоптерах

Источник

Как подобрать винт на лодочный мотор?

25 Фев 2019 | 18:04

Неправильный выбор винта повышает риск поломки двигателя лодки. Когда мотор не способен развить заявленную в сопроводительной документации скорость на высоких оборотах, он практически тонет в топливе. Становится высока вероятность деформации подшипников, поршней и других расходников. Все это чревато разрывом в глушителе, заеданием поршня и выводом мотора из строя.
В обратной ситуации, когда обороты вала превышают допустимые, лепестковые клапаны разрушаются, при трении деталей образуется стружка, все элементы быстрее изнашиваются.
Но всего этого можно избежать, если подойти ответственно к выбору винта для лодки. Конечно, при покупке придется опираться на мнение производителя и данные из каталога, но оптимальный вариант подбирается экспериментальным путем. Винты различаются между собой по следующим параметрам: на каждые 2,54 см (1 дюйм) приходится 150-200 оборотов в минуту. Бывает так, что вы установили новый винт, но он замедляет ход. Решением проблемы станет установка устройства с шагом поменьше, чтобы увеличить скорость.

Расчет винтового шага

Что бы рассчитать шаг винта, необходимо знать несколько параметров:

  • Посмотрите в документах на мотор предельное число оборотов для режима «полный газ». Стандартно это число не больше 5500 об/мин.
  • Теперь разгоните лодку до предельного значения на «полном газу».
  • Если показатели тахометра меньше, чем те, что прописаны в паспорте, зафиксируйте их как предельное число оборотов.
показатель значение (об/мин)
обороты двигателя по паспорту 5100 — 5300
максимальный показатель 5300
результаты опытного заезда 4300
несоответствие 100

Исходя из данных, что на 1 дюйм приходится примерно 200 оборотов в минуту, можно подсчитать, на сколько дюймов нужно уменьшить шаг:
1000 : 200 = 5.
Таким образом, уменьшение шага на 5 дюймов должно решить проблемы со скоростью.

Практика показывает, что обойтись одним каким-либо винтом нельзя. Для каждой задачи необходима своя модель. Поэтому настоятельно рекомендуется брать с собой в путешествие запасной винт в полном комплекте.

На начальном этапе новоиспеченный владелец судна полностью полагается на винт, установленный производителем. И только с опытом приходит понимание, что, изменяя параметры веса и мощности, можно добиться оптимальной скорости хода при экономном расходе топлива. Поэтому рано или поздно перед владельцем встает дилемма: как выбрать винт, чтобы улучшить характеристики и не обновлять мотор полностью.

Читайте также:  Кто владеет мотор сич

Параметры винта

Сегодня винты различаются по нескольким характеристикам. Самый очевидный элемент — количество лопастей. Обычно их бывает от двух до четырех.

Вторая величина — диаметр. Он легко поддается вычислению. Когда у винта четное количество лопастей, нужно найти расстояние между двумя самыми удаленными от оси точками, расположенными на противоположных плоскостях.
Если у винта три лопасти, то следует замерить расстояние от центра втулки до кончика любой лопасти и умножить это число на два.

Величина шага.

Это число обозначает, на какое расстояние переместится винт вперед, пройдя полный виток. Как правило, винты сопровождают маркировкой. К примеру, «10х15», что значит, что диаметр изделия составляет 10 дюймов, а его шаг равен 15 дюймам.

Центральная ось называется «втулка». При помощи втулки винт отцентровывается по отношению к валу. Существуют модели моторов с выхлопными газами. Винт, рассчитанный на эти модели, имеет обойму, удерживающую лопасти.
Лопасти отвечают за создание тяги, выталкивая воду. Таким образом лодка движется вперед.

Геометрия лопасти

По форме лопасти отличаются большим разнообразием. Перечислим варианты, которые больше всего полюбились опытным владельцам судов.
«Круглое ухо» или эллиптические — самый популярный тип. Сочетание тяги и скорости здесь подобрано оптимально.
Если лопасть отходит прямо от втулки или даже перпендикулярно к ней, то такой гребной винт имеет нулевой гребок. Такая модель приподнимает нос над водой, который никак не хочет подниматься при глиссировании. Если плоскость лопасти наклонена от хвостовой кромки винта, то это, так называемый, сильный гребок. Высота подъема носа прямо пропорционально зависит от градуса наклона лопасти.
Серповидные или полусерповидные лопасти имеют прямую выходную кромку. Эта особенность позволяет при небольших оборотах сильно увеличить скорость.
Косые винты закручены в сторону вращения. Это оптимальный вариант для рыбалки на заросшем пруду, потому что водоросли не наматываются на винт.

Алюминий или сталь?

Алюминиевые изделия — самый экономичный вариант. Винт отлично подойдет тем, кому не важна высокая скорость, а предпочтительнее плавный ход на глиссере. Алюминий, который используется для лопастей не подвержен коррозии, но при механическом повреждении может выгнуться. Поэтому лопасти делают более толстыми по сравнению со стальными аналогами, что влияет на скорость судна.
Нержавеющая сталь в несколько раз прочнее алюминия, поэтому винты изготавливают меньшей толщины без потери прочности. Но если гоночный винт с несъемной втулкой ударится о неровность дна или подводную скалу, инцидент скорее всего приведет к разрыву редуктора. Поэтому все чаще выпускают модели с пластиковой втулкой, которая в случае механического повреждения провернется либо слетит с резьбы.

Число лопастей винта.

Возрастание количества и размера лопастей также увеличивает силу, которая толкает лодку вперед. Но также возрастает и сила сопротивления воды. Поэтому изначально обходились наименьшим числом лопастей — двумя.
С приходом новых технологий, материалов изготовления и возможностей создавать многоступенчатое дно лодки, стало допустимым использовать до четырех лопастей.
Четырехлопастной винт наделен рядом достоинств: в силу того, что лопасти противопоставлены друг другу, то винт функционирует более ровно, сокращает время разгона, снижает скорость, при которой лодка переходит на глиссирование и позволяет лучше контролировать расход горючего. При этом, скорее всего, максимальная скорость будет снижена.
Оптимальный вариант для собственного пользования — три лопасти. Такой винт будет служить долго, при этом вы сэкономите значительную сумму при покупке.

Выбор оптимальной модели.

При выборе винта необходимо точно знать, для какой задачи вы его будете использовать. Модель, которая быстро и эффективно выведет лодку на глиссирование, не сможет создать максимальную тягу.
И снова — параметр, который имеет наибольшее значение — количество оборотов мотора. Если ваш мотор набирает максимальные обороты согласно паспортным данным, значит винт подобран идеально. Если фактические показатели тахометра далеки до паспортных значений, необходимо заменить винт, регулируя шаг и диаметр последнего.

Ремонт винта лодочного мотора

Алюминиевые модели нельзя ремонтировать, даже если это простое срезание зазубрин. Дело в том, что для того, чтобы починить что-то, необходимо сперва нагреть материал, но при этом меняется его взаимосвязь молекул и все характеристики.
Винты из нержавейки и композита, наоборот, поддаются ремонту. Разработаны также модели со съемными лопастями, которые легко можно заменить на новые.
Гребной винт — один из ключевых элементов в работе вашей моторной лодки. На нем нельзя экономить деньги, а покупать стоит модель, подходящую под характеристики мотора, и заточенную на выполнение определенных задач.

Источник

Поделиться с друзьями