0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Винтовой самолет, модель своими руками

Винтовой самолет

В прошлом мои модели винтовых самолетов всегда заканчивали свой полет аварийным крутым пике. Описанная здесь конструкция решает эту проблему за счет легковесного полозкового шасси, которое действует на подобие посадочного механизма. Эта защита подходит, только если запускать самолет на открытом воздухе либо в большой, просторной комнате.

План урока:
Сложность: 3.5/5
Подготовка: 2/5
Сборка: 1/5
Уборка: 1/5

Подготовительные работы:
Сложите и разрежьте листы картона вдоль пополам.

Скажите своим ученикам, что они будут мастерить самолет, который сможет взлетать с земли или со стола, лететь минимум 5 метров и приземляться плавно. Поскольку это довольно простой проект, Я советую хотя бы частично делать модель вместе с учениками, демонстрируя им основные моменты сборки в процессе. В этом мастер-классе много шагов, так что старайтесь поменьше отступать от плана. Основная работа описана в шагах 2-6.

Цель изучения:
В ходе устной лекции, ученики усвоят четыре основных понятия в авиации: подъем, осевое давление, стабильность и вес.

В ходе тестирования собственных самолетов и анализа результатов ученики смогут обсуждать возможные недостатки и способы их устранения с учителем. Ученики смогут изменить свои модели и повторить процесс заново.

Как только у учеников получится сделать красиво парящие модели винтового самолета, они смогут усложнять схемы полета, выполняя повороты или петли.

Шаг 1: Материалы

— 2 палочки
— 2 полу-палочки
— 2 трубочки для напитков
— 2 тонкие резинки
— 1 лист картона
— 1 скрепка для бумаги
— 1 пропеллер
— Клейкая лента
— Карандаши или фломастеры для раскраски

Пропеллеры можно купить в интернете.

Шаг 2: Вал винта

Объясняйте ученикам важные аспекты конструкции по ходу дела, подавая им непосредственный пример своей собственной работой. Вал винта просто поддерживает и растягивает резинки, которые будут использованы в качестве источника энергии. Крепко закрепите скрепку клейкой лентой!

Как только закрепите резинки, вал пропеллера будет осевое усилие самолету. По сути, это то, что толкает самолет вперед. Представьте, что вы сидите на стуле с колесами. Если вы оттолкнетесь ногами от стены, вы поедете на стуле в противоположном направлении. То же происходит и здесь. Вращаясь, пропеллер прогоняет воздух навстречу самолету и толкает воздух по направлению к заднему концу самолета. Толкая воздух назад, пропеллер создает обратную реакцию, в результате которой самолет движется вперед.

Шаг 3: Крылья, хвост и стабилизатор

Самое важное, что нужно самолету для полета, — это подъем. Подъем происходит тогда, когда воздух давит на нижнюю сторону крыльев. Чем больше крылья, тем больший подъем будет происходить. Бумага сложена пополам и разрезана под наклоном, потому что мы хотим, чтобы крылья были больше посередине самолета, где он наиболее тяжелый. Если сделать крылья прямоугольными, самолет может подняться слишком высоко одной стороной крыла, что в итоге приведет к аварии.

Оставшийся лист бумаги также сложите пополам и разрежьте. Эти кусочки можно использовать для хвоста и стабилизатора.

Шаг 4: Крепление крыльев, хвоста и стабилизатора

Используйте длинные куски клейкой ленты вдоль всего вала, чтобы надежно приклеить крылья.

Склейте два треугольных кусочка вместе в качестве хвоста. Хвост клеится к валу таким же способом, как и крылья.

Половинки стабилизатора приклеиваются к хвосту, затем две половинки склеиваются посередине между собой.

Хвост удерживает заднюю часть самолета “на плаву” во время подъема. Стабилизатор тоже важен, потому что он помогает самолету держать ровный курс, никуда не отклоняясь и не переворачиваясь.

Мне нравится объяснять важность стабилизатора так: держите перед собой лист бумаги (например, половинка картонного листа). Дуньте на него воздух поперек края листа. Вы увидите, что бумага почти не пошевелилась. Это потому, что воздух легко проходит вокруг бумажного листа, потому что он ровный и тонкий. А теперь держите лист бумаги за один кончик и подуйте на него. Бумага начнет развиваться в разные стороны, изгибаться под напором воздуха, поскольку воздух не может легко пройти сквозь лист. Воздуху гораздо проще смахнуть лист со своего пути, пока он не будет расположен в одном направлении с воздушным потоком.

Стабилизатор работает по тому же принципу. Когда самолет движется прямо, воздух легко проходит вокруг стабилизатора. Но если самолетик начинает поворачивать, стороны стабилизатора будут противостоять воздушному потоку. Воздух будет давить на стабилизатор, пока самолет не выровняется. Это позволяет самолету держать стабильный курс.

В данной конструкции стабилизатор имеет треугольную форму. Один плоский кусочек бумаги чересчур нестабилен в роли стабилизатора, поток воздуха просто согнет его. Перед тем, как крепить стабилизатор, закрепите резинки на самолете.

Шаг 5: Полозковое шасси

Полозковое шасси позволяет запускать самолет с плоской поверхности, так как оно поднимает пропеллер достаточно высоко, чтобы он не касался земли. Кроме того, такое шасси выполняет еще одну важную функцию: добавляет вес на днище самолета.

Читать еще:  Вязаные шорты крючком. Мастер-классы

Почему это важно? Ответ не сразу очевиден. Если закрутить резинки и отпустить, чтобы запустить самолет, они раскручиваются с обеих сторон. Один край резинки вращает пропеллер, а другой пытается развернуть остальную часть самолета! Конечно, самолет гораздо тяжелее вращать, поскольку он больше и тяжелее, но все равно ощущается определенная сила, развиваемая резинкой. И если такой силы слишком много, самолет может наклониться в одну сторону, потерять стабильность и упасть.

Вес от шасси наоборот, прибавит самолету веса, а следовательно, и стабильности. С ним низ самолета гораздо тяжелее верха, и самолет будет гораздо лучше сопротивляться наклонам или опрокидыванию.

Чтобы взлететь, удерживайте вал рукой возле пропеллера. Начните закручивать пропеллер по часовой стрелке. Следите, чтобы ученики отворачивали пропеллер от себя, чтобы самолет летел в противоположную от них самих сторону. Иначе, если случайно отпустить пропеллер, можно травмировать себя.

Экспериментируйте с разным количеством энергии и найдите идеальное количество оборотов пропеллера, чтобы достичь желаемой дистанции и качества полета.

Чтобы запустить самолет, поставьте его на плоскую поверхность так, чтобы пропеллер смотрел от вас. Аккуратно, но устойчиво держите вал одной рукой, а пропеллер другой. Сначала отпустите пропеллер, затем через долю секунды вал. Время играет роль, и тут понадобится немного практики. Время между отпусканием пропеллера и винта примерно равно длительности, если сказать “Тик-так”. Таким способом удобно пояснять этот момент ученикам. Пока говорите “тик”, нужно отпустить пропеллер, а когда произносите “так” — нужно отпустить вал.

Освоив базовую технику полета, ученики могут начать экспериментировать с разными эффектами, типа петель, поворотов или бочек!

Шаг 7: Безопасность, подсказки и устранение неисправностей

Этот проект может быть опасным по двум причинам! 1. Пропеллер может очень быстро вращаться и оставлять на коже порезы. 2. Пропеллер может запутаться в длинных волосах. Следите за тем, чтобы ученики аккуратно и внимательно обращались с пропеллерами. Для полетов выбирайте только большую, открытую площадь, чтобы самолет не встретил препятствий перед собой и по сторонам.

Симметрия играет ключевую роль! Проверяйте, чтобы повторяющиеся элементы были максимально идентичны по форме. Вал должен располагаться точно по центру между крыльями.

На то, чтобы грамотно рассчитать закручивание пропеллера и освоить технику полета, может уйти довольно много времени. Оказывайте ученикам поддержку и помогайте тем, кто испытывает проблемы. Дайте им почувствовать, что здесь нет ничего сложного, просто требуется немного времени и практики.

Если самолет кренится на одну сторону и постоянно падает, нужно проверить следующее: законцовки крыльев могут быть слишком большими; крылья могут быть повреждены, либо они очень гибкие и мягкие, не держат форму при полете; крылья или половинки хвоста не симметричны; шасси расположено слишком далеко от центральной оси.

Если самолет не долетает до желаемой точки, проверьте: может быть используется одна резинка вместо двух; резинки недостаточно закручиваются либо слишком длинные; крылья расположены слишком высоко либо слишком маленькие.

Если самолет резко взлетает вверх, а потом также резко теряет скорость и падает, проверьте следующее: крылья слишком большие либо ширина крыльев слишком одинаковая от середины самолета до краев; нет шасси либо слишком маленькое шасси; деформированы крылья.

Простой расчет и изготовление самодельных винтов.

Наверное каждый сталкивался с ситуацией, когда требуемого винта или нет в продаже, или винты нужны уже завтра, а посылка где-то застряла. Тогда в голову приходит совершенно разумный выход — а не сделать ли мне винт самому?

Обычно в этом случае есть только одна причина, которая останавливает здоровую идею: как получить винт с заданными характеристиками?

На самом деле все достаточно просто — для этого не требуется ни сложных расчетов, ни сверхсложного оборудования. Как обычно достаточно немного здравого смысла, карандаша, линейки, знания школьной геометрии и немного прямых рук.

В данной статье пойдет речь именно об этом: как правильно рассчитать геометрию винта с заданными параметрами и как его изготовить. Времени обычно надо не так уж и много — 1-2 часа на графический расчет + 2-3 часа на изготовление самого винта.


Рис 1. Теория винта. Шаг винта.

Аналогичная ситуация возникает, если нужны два винта разного направления вращения, или если нам понадобились 3-4 лопастные винты. Все это решаемо при наличии разумного подхода и простейших инструментов.

Посмотрим внимательно на рис 1. Что мы там видим? А вот что:
— Винт радиусом R, за один оборот проходит в воздухе расстояние H. R — это радиус винта (от оси вращения до его окончания), Н — это шаг винта, если он не проскальзывает в воздухе, а ввинчивается в него подобно шурупу в дереве. Это собственно два основных параметра вина. D = 2хR и H- шаг винта.

Читать еще:  Необычная тарелка своими руками - 5 стильных вариантов

Обычно человек хорошо знает, какой именно винт ему нужен для модели. Если нет — то это тема для отдельного разговора. Пока будем предполагать, что мы хорошо представляем какой винт нам нужен: т.е. мы знаем параметры D и Н, или R и Н.

Поучить геометрические размеры требуемого винта, если мы знаем R и Н винта — проще всего геометрическим расчетом. Смотрим на рис 2. По горизонтали — откладываем в каком-то масштабе (у меня (2:1 для большей точности) радиус винта. По вертикали — расстояние, которое пройдет винт за один оборот без проскальзывания — Н/2хPi, где Pi — это известное еще со школьных лет число 3.14.

Рис 2. Определение угла наклона профиля винта.

Почему именно так а никак иначе — я доказывать здесь не стану. Те кто хорошо учил геометрию в школе — те сразу поймут, а остальным надо или заново перечитать учебники школы или задать свои вопросы в процессе обсуждения. Немного ниже нарисован боковой профиль винта. Он собственно выбран исключительно из моего опыта изготовления простых винтов. Каждый имеет право выбрать его достаточно произвольно. Я выбрал толщину винта в комеле (около ступицы — 10 мм) и в конце — на масимальном радиусе — 2 мм. Цель данного геометрического расчета — получит правильные ширины винты на виде сверху. Т.е. получить геометрические размеры винта диаметром 150 мм и с шагом 100 мм. Это и записано справа вверху листа..

См. Рис 2. Для достижения поставленной цели мы проводим прямую от точки шага на вертикальной координате к требуемому сечению (линия 1). Я для начала выбрал сечение отстоящее от оси вращения на 37.5 мм = т.е. ровно на середине проектируемого винта. Согласно боковой проекции, толщина винта в этом месте — 6.5 мм. Переносим этот размер вверх(операция 2) и рисуем прямоугольник вокруг наклонной линии. Он (прямоугольник) дает нам ширину лопасти винта на виде сверху — 14 мм. Этот размет мы переносим вниз (операция 3) и получаем ширину винта в этом сечении.

Рис 2. Определение всех углов наклона во всех расчетных точках

Выполнив аналогичные построения для всех 6-ти сечений винта мы получим ширины винта на расстоянии 12.5, 25.0, 37.5, 50, 62.5 и 75 мм. Строить большее количество сечений можно, но особой точности это не добавит. В итоге на рис 2., обведя полученные ширины винта в шести точках, мы получим профиль винта на виде сверху.

Далее изготовляем шаблон винта из картона или любого другого (см рис 3.) плотного материала и переходим к изготовлению собственно требуемого винта (150х100 мм).

Берем заготовку из подходящей древесины и размечаем ее. Прежде всего придаем ей толщину и длину требуемого винта — 10 мм х 150 мм. Ширина заготовки должна быть чуть больше чем ширина винта в самом широком месте — 15 мм.

Рис 3. Шаблон и размеченная заготовка винта

Наносим разметку на боковой вид (толщина в комле — 10 мм и 2 мм на конце лопасти) и на виды сверху и снизу с помощью изготовленного шаблона.

Рис 4 Вид на размеченную заготовку сверху.

Рис 5 Вид заготовки сбоку и сверху

На рис 4-5 Вы видите размеченную заготовку. Первым делом с помощью напильника или ножа убираем лишнюю древесину на виде сбоку. То что должно получиться вы видите на рис 6. Если вы делаете винт из достаточно мягкой древесины(липа, бальса) то достаточно использовать модельный нож и шкурку, если же вам нужен винт из твердых пород вроде березы или бука, то лучше использовать драчевый напильник (с крупной насечкой) или мелкозубый рашпиль.

Рис 6. Балансирова заготовки

Сразу после придания заготовке правильного бокового профиля надо проделать балансировку заготовки. Я обычно делаю это так: ввинчиваю в центр вращения тонкое сверло (0.5-1.0 мм) и кладу сверлом на две вертикально стоящие опоры. В данном случае — это два одинковых стакана. (рис 6.).
Затем — сошкуриванием — добиваюсь одиакового веса обеих будующих лопастей.

Рис 7. Разметка выборки передней части

После того как вид сбоку отпрофилирован переходим к разметке выброк для получения нужного профиля ловастей. На виде сверху — спереди (мы делаем винт нормального вращения — против часовой стрелки) намечаем линию проходящую через 2/3 ширины винта. См. рис 7.

Рис 8. Разметка выборки задней части.

На виде снизу(сзади) проводим линии отстоящие от края винта примерно на 1 мм. Нижняя часть винта как раз задает шаг (или угол наклона сечения).

Рис 9 Выбранная задняя часть винта.

Затем начинаем убирать лишнюю дрвесину ножом или напильником начиная с нижней (задней) части винта согласно сделанной разметке. Убрав все сзади (снизу), отшкуриваем сначала крупной(120-160), а потом мелкой шкуркой заднюю часть винта.

Читать еще:  Кормушка для птиц своими руками - 5 идей по подготовке к холодам

Рис 10. Выбранная передняя часть винта

Затем то же самое повторяем для передней части винта. См. рис 10.
Убедившись, что вся лишняя древесина убрана, тщательно отшкуриваем весь винт для придания ему требуемого профиля — аналогичного профилю крыла, т.е. скругленная передняя кромка, максимальная толщина примерно 30% от ширины сечения и острая задняя кромка. Неполохо в процессе придания этого профиля все время контролировать балансировку обрабатываемого винта как было показано на рис 6.

После того как обе лопасти приобрели нужную форму и профиль, а также балансировку, можно переходить к заключительному этапу — покраске и лакировке. См. рис 11.

Рис 11. Балансировка отлакированного винта.

Обычно я окрашиваю изготовленный винт в традиционный черный цвет, а затем покрываю 2-4 слоями лака. Как правило я использую классический эмалит. Быстро сохнет и легко шлифуется. Во время окрвшивания и лакировки не стоит забывать о балансировке. См. рис 11.

Полученные таким образов винты, по моему мнению ничуть не хуже покупных пластиковых винтов, которые обычно тоже нуждаются в дополнительной балансировке. Если же вас больше устраивают винты из угле- или стекло- пластика, то используя изготовленный по описанной выше методе винт в качестве мастер-модели, вы можете изготовить формы для винтов из стекло- углепластика.

Совершенно аналогичным способом вы легко сможете сделать винт любого, нужного Вам диаметра и шага, а также винт обратного вращения — по часовой стрелке.

Более того, рассчитав и изготовив одну лопасть двухлопастного винта, вы сможете изготовить по ней формы для трех или 4-х лопастных винтов из стекло-угле-пластика, но это уже тема для отдельной статьи.

Воздушный винт.

Каждый авиамоделист, рано или поздно сталкивается с дефицитом воздушных винтов для своих радиоуправляемых моделей. Воздушный винт для авиамодели не самый дешёвый расходник если учесть, что цена воздушного винта прямо пропорциональна квадрату от его размера, а ломаются винты довольно часто, будь то нейлоновый винт или деревянный. Если моделист и готов потратить энную сумму, то просто купить деревянный воздушный винт бывает проблематично, авиамодельные магазины есть не во всех городах, а заказывать из поднебесной долго и ожидание в две недели, а то и месяц — очень нервирует.

Во былые времена моделисты изготавливали воздушные винты самостоятельно, — это было неотъемлемой частью такого хобби, как — авиамоделирование и существовала целая наука вычисления шага и профиля пропеллера с применением различных угломеров и лёгких пород дерева.

В настоящее время, с ростом мощности авиамодельных ДВС и электромоторов перестаёт играть решающее значение и материал из которого можно изготовить винт. Это может быть:

Изготовление воздушного винта

Тут я постараюсь максимально подробно рассказать как сделать самодельный воздушный винт любого размера в домашних условиях или как быстро и легко скопировать любой винт.
Почему легко и скопировать? Да просто потому, что мы не будем использовать классические шаблоны и измерительные приборы.

Что нам понадобится для изготовления матрицы:

  • Кусок строительного пенопласта (оранжевый или синий)
  • Карандаш или ручка
  • Надфили, рашпили и не крупная шкурка
  • Канцелярский нож
  • Перочинный нож
  • Дрель с наждачным на ней кругом
  • И собственно материал для самого воздушного винта.

Берём наш воздушный винт или оставшуюся его целую половинку, с которого будем снимать копию, прикладываем к пенопласту передней кромкой профиля вниз (обязательно!) и обводим по контуру.

Вырезаем по разметке.

Далее вкладываем туда винт, передней кромкой профиля в низ и придавливая матрицу и винт к ровной поверхности, сжимая матрицу с боков прочерчиваем наш будущий шаг воздушного винта на стенках матрицы.

Теперь, примерно под углом 45^ срезаем пенопласт от сделанной разметки канцелярским ножом и доводим надфилем или шкуркой. Всё, наша матрица готова.

Так же кладём винт на подготовленную древесину и обрисовываем, предварительно просверлив отверстие в середине. Винт должен располагаться только вдоль волокон дерева! Вырезаем по контуру кому чем будет удобней.

Вкладываем заготовку в матрицу, придавливая заготовку и матрицу к ровной поверхности обрисовываем на ней будущий шаг первой и так же второй лопасти воздушного винта, не забывая сжимать матрицу с боков.

Средние винты, как в примере APS 14*7, можно обрабатывать рашпилями, снимая лишнюю древесину с двух сторон заготовки будущего винта с последующей доводкой наждачной бумагой и балансировкой.

Для облегчения изготовления больших воздушных винтов используем дрель с наждачным кругом, предварительно сняв с заготовки перочинным ножом часть лишнего дерева.

В заключение несколько советов:

  • Если воздушный винт небольшого размера, следует увеличивать толщину профиля лопасти на 0,5-1 мм для достаточной прочности винта.
  • Используйте пенопласт как можно большей плотности, от этого зависит срок службы матрицы.
  • Копии винтов APS MASTER быстрее в изготовлении при обработке рашпилями.
Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector