Comments (0)

By Gondozó, 2013. July 14 23:14

Ha már összeraktuk a CNC masinánk mechanikáját, a motorok bedrótozva, kézzel finoman megmozgattuk a tengelyeket, és nem feszülnek, akkor itt az ideje megtanulni “beszélgetni” vele. Ehhez szükségünk lesz egy motorvezérlő kártyára (egy- vagy többtengelyes), számítógépre (de lehet akár egy laptop, mikroPC, telefon), azon egy szoftverre, ami jeleket formál és küld a vezérlőkártyának LPT, COM, USB, IrD, de akár Wi-Fi kommunikációs csatornán, és sok türelemre, míg ezeket összehangoljuk.

 Kezdjük talán a PC-vel. Legtöbbünk számára már ismerős eszköz, sőt, mindennapi segítőtárs, barát (örülünk, ha megfelelő információval lát el, és aggódunk, ha “gyengélkedik”). Kevésbé ismert lehet azonban az a terület, ahova most indulunk, a PC “lelke”: a BIOS. Ez egy kis csip, mely egy kis programot tartalmaz, és az a feladata, hogy kapcsolatot teremtsen a hardver – a vas – és a szoftver – a program – között. Többek között BIOS-ban tudjuk engedélyezni/tiltani bizonyos eszközök elérhetőségét, illetve integrált eszközök beállítását elvégezni. Ezekből számunkra az Integrated Peripherals->Parallel Port beállításai az érdekesek. Itt állítjuk be a párhuzamos port működési üzemmódját (Normal, ECP, EPP), a port memória címének helyét (0x0278, 0x0378,0x03BC) és az IRQ (megszakítás) számát. Ezeket az értékeket meg kell adni a Mach3 program kártyameghajtó szoftverének is később, hogy megfelelően tudjon kommunikálni a vassal. Ezután jöhet a mentés és az operációs rendszer indítása.
CNC meghajtó szoftver létezik több operációs rendszerre, de mivel a Mach3 szoftver az egyik legnépszerűbb a hobbi esztergálók között, ezért Windows operációs rendszerre lesz szükségünk, ráadásul az egyik korábbi verziót ajánlanám (W2000, W2003SR2, XP), mert azok még nem akadályozzák a felhasználó munkáját. Az én választásom egy lebutított W2003SR2Sp2-re esett, mert egy matuzsálem PCn is elfut (AMD Athlon 1500, 1GB RAM, 40GB HDD), és a hobbi eszközöknél a hatékonyság a fontos, nem pedig a félig-áttetsző ikonok sokszínűsége. A Mach3 CNC kezelő szoftver telepítése két módban lehetséges: demó és teljes. Demó verzió négy pontban korlátozva lett a teljeshez képest:

• csak 500 G-kód sorig fut,
• a G-kód csak az elejétől indítható, megadott sorból nem,
• csak 25000Hz léptetési frekvenciával működtethető,
• egyes kiterjesztések csak teljes verzióra telepíthetőek,

de ezek legfőképpen a megmunkálás sebességét korlátozzák, illetve ezek miatt a bonyolultabb művelet kicsivel több emberi munkát igényel. Hobbi területen talán elfogadható ez a kompromisszum a komplex integrált megoldásokért cserébe. Magát a szoftvert magyarországi viszonteladóknál (t2cnc) vagy a fejlesztő csoport oldalán (ArtSoft) letölthető, megvásárolható. Magyar nyelvű leírás a szoftverhez és CNC programozásához szintén elérhető Sasovits Sándor oldalán és biztonsági másolat kedvéért az oldalunkon (Mach3HU).

LPT port és kábel teszteléséhez (mert bárhol megbújhat a kisördög) Parallel Port Viewer java alkalmazást használhatunk, melynek használata egyszerű és intuitív. Futtatásához szükségünk lesz egy JVM-re (Java Virtual Machine), mely az Oracle oldaláról letölthető szintén ingyen. Ha már mindkét alkalmazást felraktuk, következhet egy gyors újraindítás és lehet vizsgálni, hogy a párhuzamos port az előírtaknak megfelelően működik-e.
Első lépésként a Windows meghajtószoftver beállításait ellenőrizzük: Sajátgép->Tulajdonságok->Hardver->Eszközkezelő-> Nyomtató port->Tulajdonságok, ahol a port memóriacímét és megszakítását ellenőrizhetjük. Parallel Port Viewer elindítása után beállíthatjuk a port memóriaregiszterek értékét egérrel (csak a 1, 2-9, 14, 16, 17 portok használhatóak kimeneti jel továbbítására, 18-25. lábak földre vannak kötve). LPT vezeték teszteléséhez egy túlfeszültség védelemmel ellátott diódát szoktam használni egy sorosan ráforrasztott 470Ohm-os ellenállással. Ha egy LED-nél nagyobb terhelést szeretnénk rákötni (20mA) egy tüskére, érdemes optó-leválasztást végezni (4n25 ~150mA-ig terhelhető).

HYTB5HV 5-tengelyes motorvezérlő és a Mach3 házasítása bár eltér a korábbi kártyáktól, azonban jól van dokumentálva a használati útmutatóban. Pár szóban a kártyáról: a vezérlés lelkét az 5 darab Toshiba TB6560AHQ léptetőmotor-vezérlő chip alkotja, mely akár 3,5A árammal is képes ellátni a motorokat, és lényegében ezeknek az integrált sémáknak a tulajdonságait hordozza a kártya többszörös kivitelben. A csipek bemenetelét opto-leválasztókkal elektromosan szeparálták a PC elektronikájától és kiegészítő csatlakozókkal látták el, hogy vezér-, illetve visszacsatoló-egységeket lehessen kötni a kártyára. A kártyán megtaláljuk a maró motor reléjét is, ami akár 7,5A arám kapcsolását is elvégezheti 36V feszültség mellet. Motoronként 3 jel szükséges vezérlésükhöz: Enable, Impulse, Direction (engedélyezés, impulzus, irány), vagyis meghatározzuk, hogy a motor kap-e áramot vagy sem, forog-e, és ha igen, melyik irányba és milyen sebességgel. Ezenkívül DIP mikrokapcsolóval be tudjuk állítani a léptető motor nyomatékát (max.3,5A, 3/4, 1/2, 1/5), mikroléptetés mértéket (1/1, 1/2, 1/8, 1/6 – 3200 lépés fordulatonként), illetve a fázisok közötti átmenetek meredekségét. A PC illetve Mach3 szoftver párhuzamos porton közli a kártyával a szándékait, de ehhez pontos beállítások szükségesek.

Minden lényegi beállításunk a Config menüben kezdődik. Select Native Units menü a metrikus és az angolszász mértékegységek közötti átváltást teszi lehetővé — csak a motorok beállításánál van jelentősége, a programkódoknál nem számít. Azonban, hogy a gépezetünk életre keljen, a Port and Pins menüben szükséges a csatoló felület beállításait rendezni. Ezen beállítások felelősek a vezérlő kártyával történő kommunikációért, helyes beállításuk kötelező jellegű.
Port Setup and Axis Selection fül Port#1 konfigurációs értékkel már találkoztunk a BIOS, és a Windows LPT beállításainál. A szoftvernek is tudnia kell, hol találhatóak a párhuzamos port regiszterei, ugyanis saját meghajtószoftvert használ. Figyeljük meg, hogy a Mach3 két LPT portot is képes kezelni egyszerre. Ez majd a ki- és bemeneti jelek konfigurálásánál kap szerepet. A kernel sebességének a beállítása is szükséges lehet, különösen, ha gyorsabb motorokkal, kártyákkal dolgozunk. TB6560 esetén a 35 KHz kernel sebesség pont jó.
Motor Outputs – életbevágó beállítások, minden esetre, a gép szempontjából ez teljesen igaz. Ezen táblázat adatai elmondják a Mach3 szoftvernek, hogy a párhuzamos port mely csatlakozóin milyen vezérjeleket szükségeltetik elküldeni. Az első oszlopban (Enable) beállítjuk, hogy foglalkozzon-e a jel képzéssel, vagyis fogjuk-e használni az a tengelyt. A második oszlop (Step Pin#) a sebesség impulzus jelek lábainak a számát tartalmazza, a harmadik (Dir Pin#) pedig a forgásirányt megadó tüskéinek a számát tengelyenként. A Step Low Active és a Dir Low Active a jel negálását szolgálja, vagyis akkor lesz aktív (pozitív) a jel a port kimenetén, ha a szoftver 0-t küld ki. Erre azért van szükség, hogy a negált kimeneteket— ilyenek például az LPT port 1. 14. 17. tüskéi — megfelelő jelszinten lehessen tartani. A Step Port és a Dir Port értékét 1-re kell állítani (kivéve, ha több LPT portot használunk). A csatolt kép tartalmazza az 5-tengelyes vezérlőkártya helyes beállításait.
Output Signals tartalmazza azokat a vezérjeleket, melyek nem közvetlenül a tengelyek vezérléséről szólnak, hanem a vezérelektronika üzemi állapotát állítják be (H-híd feszültség alá helyezése, mikroléptetés, lecsengés sebessége). Számunkra az Enable 1-5 lehet érdekes, ugyanis ez a jel engedélyezi a motor üzemeltetését. Kártyánk esetében ez a jel közösítve van és a 14. portcímen kell küldeni a jelet. Itt is megtalálhatók a Port #, Pin Number és az Active Low beállítási lehetőség.

Input Signals végállás érzékelők jeleinek a bemeneti tüskéit határozzuk meg (pozitív — ++, negatív — —, és alaphelyzet — Home). Kártyánk összesen három ilyen tüskével rendelkezik (LPT 10-12.), vagyis három érzékelő állapotát tudjuk jelezni a szoftver felé függetlenül. Jobb, bal végállását ebben az esetben célszerű közösíteni, vagyis két érzékelő jeleit párhuzamosítani, esetleg OR logikával házasítani, de sorosan is lehet kötni, az a fontos, hogy a célunknak megfelelően alakuljon a jel. Ha CNCnk nem tartalmaz még érzékelőket, tegyük inaktívvá a bemeneteket, mert akadályozni fogja a szoftver inicializálását, vészleállás állapotból való visszatérését.
Még egy bemeneti jelet találunk az LPT port 13. tüskéjén — a vészleállás gombjának a jelét (EStop). Ez a beállítás a legördülő lista közepén található, és beállítása minden valamirevaló CNCnél kötelező. Ennek a jelnek a hatására a végrehajtási ciklus azonnal leáll, minden motor fékeződik. Hibaelhárítás után a ciklust elejétől vagy a megszakítás helyétől igényünk szerint újraindíthatjuk. Abban az esetben, ha hibásan jelöljük be a jelszint alapértékét a ciklus el sem indul, és piros gomb villog majd a szoftver aktuális nézetében. Ilyenkor a [RESET] gomb megnyomásakor a szoftver értelemszerűen kiírja a leállás okát is. Érdemes kipróbálni a vészleállás és a [RESET] gomb működését ismerkedés gyanánt — lássuk, ki tudjuk-e léptetni a rendszert vészleállítás üzemmódból? :)

System Hotkeys beállításai megadják a lehetőséget arra, hogy a CNC gépünket akár billentyűzetről is irányíthassuk. Ehhez a megadott irányokhoz billentyű parancsot kell illeszteni (általában ←, →, ↑, ↓, PgUp, PgDn). Ezen billentyűk beállítása után már tesztelhetjük is a motorokat, legjobb, ha egyesével, ha a főnézet Tool Information mezőben található Jog ON/OFF gomb aktív (zöld keret szegélyezi).

Diagnostics nézetet előhívó gomb a nézetünk felső-közép részén található, vagy [Alt+7] kombinációval előcsalogatható. Ez az ablak a berendezésünk tesztelésére szolgáló kis programokat tartalmazza. Egyik ilyen a Servo Frequency Generator — ennek a programnak a segítségével megkereshetjük azt a frekvenciát, melynél feljebb a motor mechanikája már nem tudja követni az elektromos jel változásának sebességet és “megcsúszik”. Terhel motor esetében még alacsonyabb sebességgel kell küldeni a vezérimpulzusokat. Ennek a frekvenciának az ismeretének a következő menüben még hasznát vesszük.

Motor Tuning menü adja meg azt a lehetőséget, hogy a motorok dinamikáját meghatározzuk, vagyis megadhatjuk a másodpercenkénti impulzusok számát, a motor maximális sebességét, a motor gyorsítási paraméterét — ebből a szoftver a G erőt is kiszámítja —, és az impulzusok szélességét. Az eszközök változatossága miatt a folyamatot egy példán könnyebb bemutatni.

Motorjaink 200 lépes/kör felbontással rendelkeznek (1,8°/lépés), mikroléptető kapcsolónk 1/16 állásban, vagyis összfelbontása a motornak: 200×16=3 200 lépés/fordulat. A motor direkt hajtja meg a tengelyt, vagyis 1:1 az áttét értéke. A tengely menetemelkedése (milyen messze mozog az asztal az orsó minden egyes elfordulásakor):10mm. Ebből számolható, hogy az 1mm megtételéhez 3 200/10=320 impulzus szükséges, és egy impulzus 0,03125mm elmozdulást eredményez (sajnos a mechanikánk minőségéből kifolyólag nem fogja tudni követni, de megfelelő korrekciós eljárások segítségével kompenzálhatjuk az elméleti értékektől való eltérést). A Motor Tuning alján található mezőket kitöltjük: lépes/mértékegység (az esetünkben 320), ezután lehet kicsit szórakozni: csúszkákkal állíthatjuk a motorok sebességét és gyorsulását. Eközben már lehet vigyorogni és menteni rendszeresen a [Save Axis Settings] gomb segítségével. A Velocity és Acceleration csúszkákkal próbáljunk találni egy olyan sebességet és gyorsulást, ahol a motor simán fut akadozás, lépésvesztés nélkül. Egyes vezérlők hosszabb lépés-impulzust igényelnek, amit a Step Pulse beállításnál módosíthatunk. Az alapbeállítások elvégzése után lehet foglalkozni a gép végső összeszerelésével, az egész gép hangolásával és kalibrációjával.

Ha már egyben van a gépünk, az alkatrészek egymáshoz fűzött viszonyát is górcső alá kell venni. A gépeken normális esetben jobbsodrású koordináta-rendszert használnak, ezért a 3-tengelyű marógép esetében, a gép előtt állva az X tengely balról jobbra mozog, az Y tengely tőlünk távolodva, a Z pedig lentről felfelé és vissza (leírt irányok pozitívak) — minden mozgás maró szerszámra értendő, és nem az asztalra. Ha a billentyűzet gombjait használjuk, akkor a számlálók a főnézeti ablakban ennek megfelelően növekednek (pozitív irányok: →, ↑, PgUp), vagy csökkennek (negatív irányok: ←, ↓, PgDn). Ha a számláló és a szerszám iránya nincs szinkronban (felfele számol, miközben a szerszám negatív irányban mozog),meg kell fordítanunk a motor irányát a Ports and Pins, Motor Outputs Dir Low fülén található táblázatban, beállítva a Dir LowActive értékét ellenkező értékre vagy a motor megfelelő vezetékeit szükséges felcserélni.

Motor Home/Soft Limits menüben határozzuk meg a Home pontokat, vagyis azt, hogy hova szereltük fel az alaphelyzeti kapcsolókat, illetve melyik oldalon helyezkednek el a motor mozgásteréhez képest — hova mozduljon, ha azt a parancsot kapta, hogy Go Home. Ebben a menüben meg tudjuk adni azt is, hogy a maximális sebesség mekkora töredékével közelítse meg a rendszer az alaphelyzeti pontot — minél lassabban közelíti, annál precízebb a pont megtalálása (kb. 15-20% érték elfogadható eredményt nyújt). A SlowZone az a távolság a végállástól, ahol a gép lelassul. Az AutoZero opció engedélyezi az automatikus számlálók lenullázását alaphelyzeti pont elérésekor. HomeNeg – megjelölésével meghatározzuk, hogy a mozgástérhez képest az alaphelyzeti pont legtávolabbi negatív pozícióban legyen, így a motor mozgástere mindig pozitív. A Home. Off – segítségével korrekciót végezhetünk abban az esetben, ha az érzékelők nem az út végén vannak, vagy a koordinátarendszerünk O-pontját nem az út végére szeretnénk tenni.
A gép alaphelyzetbe állítása. Ha beállítottuk a megfelelő szenzorértékeket, alaphelyzetbe állíthatjuk a gépünket a fő képernyőn található RefAll Home (a betűk függőlegesen vannak felírva), de álljunk készen megnyomni a vészleállító gombot, ha a szerszám rossz irányba mozdulna el. Ebben az esetben a “rosszalkodó” tengelyen változtassunk a HomeNeg értéken.
A gép végállásainak beállítása. Arra az esetre, ha a G-kód vagy mi manuálisan túlvezérelnénk a gépet, vagyis a fizikailag lehetséges pályán túlra küldenénk a szerszámot, szükséges egy biztonsági megoldás, amely hibajelzéssel megakadályozza ezt. Erre szolgálnak a SoftMax és a SoftMin beállítások. Pozitív tartományban a mozgó tengelyek esetén a SoftMin értéke 0, mig a SoftMax a lehetséges út hossza mm-ben (vagy hüvelykben). Negatív mozgástér esetén a SoftMax egyenlő a 0-val, míg a SoftMin az úthossz negatív előjellel. Tesztelésnél állítsuk a gépet alaphelyzetbe, engedélyezzük a SoftLimits gomb megnyomásával a szoftveres korlátozást (ettől a gomb kerete kizöldül). Ha túlvezéreljük, egy Soft Limits Movement Aborted üzenettel leáll a gép.

Beállítások biztonsági mentése. Mivel minden beállításunk egy fájlban található, ezért keressük meg a Mach3 szoftver mappájában a Mach3Mill.xml állományt és másoljuk több példányban át külső tároló egységekre vagy adatfelhőbe (cloud-ba).
És mindez csak a kezdet ;)

Follow

Comments Off on Hobby CNC – alapok

By Gondozó, 2013. July 13 07:29

Mint sok-mindenki más, én is alkalmatlan vagyok ugyanazon munka többszöri elvégzésére. Egyszerűen tiltakozik a szervezetem, nem áldott meg a természet, genetikai inkompatibilitás, unalmas. De bármi is legyen az oka, megtaláltam a jó megoldást! Nem más ez, mint a modern elektronika, informatika és a kiforrt mechanika sikeres ötvözete – a CNC. Tökéletesen alkalmas arra, hogy legyártsak valamit vele újra és újra, és újra, és újra… (megmondom őszintén, még a legépelése is rossz). Na de mi is az a CNC?

CNC (Computer Numerical Control) – vagyis szám-vezérelt szerszámgépezet. A lényege az, hogy ilyen vagy olyan módon közöljük a szerszámgéppel, hogy hajtsa végre a következő lépéseket. A számítógép számol és utána megfelelő elektromos jeleket küld a meghajtó illetve megmunkáló elemek elektronikájának cél tárgy elkészülése érdekében. Könnyen belátható, hogy a parancssorozatot ki lehet adni újra és újra, minek eredménye újabb és újabb legyártott elem. Jelentős előnye, hogy a számítógépek alkalmazása lehetővé teszi az egyidejűleg több tengely mentén végzett és nem egyenes menti mozgásokat is, legyen szó maró, eszterga, köszörű, szikra, vízsugár, lézer, lemezalakító, hegesztő berendezésről. Megfelelő karbantartás mellett ezen gépek állandóan nagy precizitással működtethetőek. Emellett a CNC vezérlőegység több részegységet irányít: felügyel a gép kiszolgáló egységeire (kenés, hűtés, adagolás, rögzítés, szerszámcsere…), a biztonsági reteszelésekre, állapot kijelzésre; különböző kompenzációs feladatokat lát el (hődeformációk, felületi hibák, …),  bonyolult matematika műveleteket végez, térbeni pályagörbéket határoz meg.

Egy pár szót ejtsünk a CNC helyéről is a többi szerszám és gép között. A bonyolult NC gép beszerzési ára miatt a gép költségek általában magasak, azonban az előkészületi költség kicsi. A hagyományos, mechanikus vezérlésű automatáknál ez éppen fordítva van. Egy bizonyos darabszámnál kisebb gyártási volumen esetében a számvezérlésű gép lesz gazdaságosabb. A számvezérlésű gép felépítésénél fogva ugyanakkor még, például adaptív vezérléssel, jobban biztosítja a maximális, illetve optimális teljesítményt, amely gazdaságosságát növeli. Történeti szemszögből, a CNC gépek visszanyúlnál az XIX. század elejére, mikor egy francia selyemszövő és mechanikus,  J. M. Jaoquard, lyukkártyákat alkalmazott a szövőszékeken (1808).

A hagyományos és az NC-gépek közötti alapvető különbség, hogy az NC-gép a kezelő beavatkozása nélkül végzi el a műveleteket. A hagyományos és a CNC-esztergát összehasonlításánál az utóbbi vezérlőberendezése a gép szerves része, és nagyon kis helyen elfér. Az elektronika fejlődése, lehetővé tette azt is, hogy egyre több vezérlési feladatot lehet programozni, és a forgácsolás teljes folyamatát automatizálni, és általában szabadon programozható mikroszámítógépet is tartalmaz. Működését alapvetően a (mikro)számítógép programozása határozza meg. A szerszámgép állandóan optimálisan működtethető, mivel a CNC több részegységet vezérel, felügyeli a kenésidőre, a holtjáték kivételére, a biztonsági reteszelésekre, az általános hibaállapot kijelzésére.
A CNC gép külső jegyeiben is eltér a kézi működtetésű gépektől. A képernyő a program kijelzésére és a billentyűzet a program beadására, illetve módosítására. Robusztus, merev felépítésű, jellemzője a gépet beborító burkolat. Nincsenek, vagy nem a megszokott helyen találhatók a kézi vezérlőelemek. A CNC megoldások megdöbbentő sokoldalúságukat mutatják, melyeket a témával foglalkozó irodalom nehezen tud követni, de az internet segítségével sok modern és alternatív megoldásra bukkanunk nap mint nap, azonban főbb tételek közel hasonlóak.

CNC gépek felépítése

Gépágy. Az ágy, vagy az állványszerkezet a szerszámgép alapja. Ez hordozza a gép összes aktív vagy passzív elemét, az orsókat, szánokat, asztalokat, sokszor a vezérlést is erre erősítik fel. Az állványszerkezet hegesztett acélból, öntöttvasból vagy úgynevezett kompozit betonból készül, hobbi gépek esetében alumíniumból vagy faanyagból. Legfontosabb szempontok a merevség, rezgéscsillapító-képesség, hőstabilitás. Esztergák esetében a ferde vagy függőleges ágyrendszer a forgácseltávolítás szempontjából a legkedvezőbb. Ferde ágy esetén viszont a főorsó középvonalának távolsága a kezelőoldaltól messze van, ami a gépkiszolgálást nehezíti. A szánrendszer főként a felső vezetékre támaszkodva saját súlyával is biztosan fekszik az ágyon. A főforgásirányt figyelembe véve a főforgácsoló erő hatása is kedvező. Függőleges ágy esetében a súlyerő kérdése megoldható, és bizonyítottan nincs jelentősége a szán súlyponti helyzetének (lebegés) a merevségre, ha a felfüggesztést megfelelően oldják meg. Ezzel szemben döntő jelentőségű a munkatér kedvező kezelhetősége. Az alapszán szélessége is növelhető, a gyártási kérdések is kedvezőbbek. Az ágy és a lábazat zárt négyszögrendszert alkot.

Vezetékek. Napjainkban gördülő vezetékeket alkalmaznak a forgácsoló szerszámgépek döntő többségénél. Ezek lehetnek golyós illetve görgős kivitelűek a terhelés függvényében. Lágy, nagy sebességű megvezetés, optimális futási tulajdonság, hosszú élettartam és karbantartás-mentesség a jellemzőjük. Az ábrán jól megfigyelhető az elrendezés. Az elemek egymáshoz érnek és folyamatos sort alkotva visszavezetik őket a már elhagyott pozícióba. Szerkezetük is az ábrán látható.  A golyók, ill. görgők kenőanyagkamrákban vannak, amelyek lehetővé teszik az egyenletes futást csekély hőfejlődés mellett, jelentősen csökkentve a mozgatási ellenállást. Tesztek során kimutatták, hogy az első kenőanyag-mennyiséggel a mai fejlett rendszerek több-tízezer kilométert tudnak futni problémamentesen.
Mozgató orsók. A lineáris szánok mozgását leggyakrabban bronz vagy golyósorsó – anya párral oldják meg. Az orsó és az anya közötti kapcsolatot a golyók biztosítják. A súrlódás hatásfoka jó (@ 0.95 ), a hézagmentesség, a nagy merevség pontos mozgást tesz lehetővé. Holtjáték kiküszöbölésére előfeszítést alkalmaznak, két anyát kell egymással szemben felhelyezni.

Motorok. Szabályozott egyenáramú (DC) vagy váltóáramú (AC) hajtómotorral közvetlenül hajtva, az orsó elfordulását mérve (közvetett útmérés) pontos szánmozgást lehet elérni. Főhajtóműveknél az asszinkron váltóáramú (AC) motorokat alkalmazzák. Az előtoló hajtások motorjainak (pozícionáló motorok) legfontosabb tulajdonsága a nagy, ugyanakkor egyenletes gyorsító – lassító képesség.

Útmérők. Mérési eljárás szerint lehetnek abszolút vagy növekményes mérőrendszerek. Ezek tulajdonságaikból kifolyólag lehetnek: a mérési eljárás szerint abszolút vagy növekményes (relatív), a mért értékek érzékelése szerint analóg vagy digitális, a mérés helye alapján: közvetlen, közvetett.
Abszolút mérés az a mérési eljárás, amikor a szánelmozdulásra vonatkoztatott minden méret egy kiindulási ponthoz, a mérőrendszer nullpontjához mérve abszolút értelemben jelenik meg. Növekményes mérésről akkor beszélünk, amikor a szánelmozdulás mértékét egy-egy útméretegység folyamatos megszámlálásával érzékeljük, ill. e diszkrét egységek egész számú többszörösével adjuk meg minden útszakaszra külön-külön, nem a nullponthoz, hanem a korábbi szánhelyzethez képest az útegységek összeszámlálásával. A legtöbb szerszámgépnél az útmérés fotoelektromosan történik. A mértékmegtestesítő egy igen finom vonalkás rács, amelyet különféle hordozókra (pl. üvegléc, vagy üvegtárcsa, stb.) visznek fel. A mértékmegtestesítőn lévő osztásrácsra eső fény az osztásrácson elhajlik, nagy osztásperiódus esetén (ami lényegesen nagyobb mint a fény hullámhossza) az elemek úgy esnek egybe, hogy a párhuzamosan megvilágított fényáteresztő rács mögött az osztás struktúrájának megfelelő “osztáskép” alakul ki. Ha a rács osztásperiódusa azonos nagyságrendű a fény hullámhosszával, akkor az elhajlott sugárelemek komplex átfedése – egy interferencia-minta – alakul ki.

A durvább osztások letapogatása lényegében a ábrán bemutatott árnyékvetés elve szerint történik. A mértékmegtestesítő és egy letapogató rács egymáshoz képesti elmozdulása világos – sötét modulációt okoz, amit a fotóelemek érzékelnek

Árnyékvetés a baloldali és
Interferencia a jobboldali ábra

Egy periodikus osztássáv fotoelektromos letapogatása inkrementális, azaz számláló mérést eredményez. Mivel általában szükséges egy abszolút viszonyítási pont, ezért legalább egy referencia jel van, melynek letapogatása szintén fotoelektromosan történik. Így lehetséges az abszolút referencia pozíciót pontosan egy mérési lépéshez hozzárendelni. Az abszolút viszonyításhoz tehát szükség van a referencia jelén való áthaladásra. Kedvezőtlen esetben ehhez akár a teljes mérési hossz nagy részén át kell haladni.

Szerszámtartók. Külön érdemes itt megemlíteni a CNC forgácsológépek szerszámtartóit, melyek önálló szerkezeti egységként az egyik legfontosabb szerepet töltik be a gép felhasználhatósága során. Feladatuk a munka szerszámok tárolása, adagolása, cseréje a CNC gépben. Lényegében két eltérő szerkezetű szerszámtartót különböztetünk meg: revolverfejes és a lánctáras; ezek az egységek akár száznál is több szerszámot tárolhatnak. A munkadarab fajtájától függően több megmunkálási lépés és többféle szerszám szükséges a gyártáshoz. Ehhez a szerszámgépnek mindenképpen rendelkeznie kell egy bemért szerszámtárral. A szerszámtárnak tartalmaznia kell az adott alkatrész megmunkálásához szükséges összes szerszámot. Ezzel költségnövelő átszerszámozási időket takaríthatunk meg. Minél összetettebbek a megmunkálási lépések, annál több szerszámot kell a szerszámtárba helyezni. A szerszámváltás automatikusan történik, pontos és gyors, de jelentősen növeli a szerszámgép árát.

CNC-megmunkálás lépései

Ha valaki CNC-gépen akar dolgozni, alapfeltétele, hogy ismerje a hagyományos működtetésű megmunkálási módot. Meg tudja határozni az alapvető technológiai adatokat, ismerje a gép működését. A hagyományos megmunkálás technológiai ismeretei fokozatosan bővíthetők, amíg a gyakorlat segítségével eljutunk a CNC-programozás és a gép kezelésének biztos megismeréséig. A munkavégzés minősége is változik, magasabb műszaki színvonalat képviselő munkaeszköz, a CNC-gép fejlődése további ismeretbővítést igényel. A CNC-technika segítségével az alkatrész meghatározott műveleti sorrendben készül, de ha az első alkatrész már elkészült, akkor a sorozat többi darabja már az egyszer kipróbált program futtatásával automatikusan készül el.

Az első alkatrész elkészítése előtt:

1. Meg kell írni a programot.
2. A szerszámok helyzetét be kell mérni.
3. A nyersdarabot be kell fogni.
4. A programot be kell juttatni a vezérlő berendezésbe (CNC).
5. A programot először a gép működése nélkül ellenőrizni kell a vezérlőberendezésen belül.
6. El kell készíteni az alkatrészt.

Ezek részben programozói, részben gépkezelői feladatok, mint hogy azonban ismerni kell egymás tevékenységét is, ezért beszélünk CNC-megmunkálási ismeretekről, amelyekre a szakmunkásnak, technológusnak, művezetőnek, üzemmérnöknek egyaránt szüksége van.

Ajánlott irodalom:

1. W. H. P. Leslie: NC alkalmazási kézikönyv. Műszaki könyvkiadó, Budapest 1973
2. Csányi Egon: NC technika a gyakorlatban. Műszaki könyvkiadó, Budapest 1974
3. H. Wellers – N. Kerp – F. Liberwirth: Bevezetés a CNC szerszámgépek programozásába. Műszaki könyvkiadó, Budapest 1987
4. A. Frischherz- H. Piegler: Fémtechnológia, Szakismeretek 2. B+V Lap-és Könyvkiadó, Budapest 1994
5. dr. Horváth M. dr. Markos S.: Gépgyártástechnológia. Műegyetemi Kiadó, Budapest 1995
6. dr. Baka O.- Seprényi Z.: Szakelméleti alapösszefüggések és alkalmazási mintapéldák gyűjteménye I. II. kötet.OMINYOM Nyomda és Kiadó BT. Budapest 1997

Follow

Comments (0)

By Gondozó, 2013. May 14 08:07

Már pár éve tervezgetek, rajzolgatok, olvasgatok, építgetek, de mindig akad kérdeznivaló, így folyton-folyvást én is kérdezek, engem is megkérdeznek, kijárok a fórumokra. Nemrég belefutottam egy kezdő modellező kérdéscsokrába, mely kicsit nosztalgikus hangulatot keltett bennem, ezért úgy döntöttem, itt gyűjteni fogom azokat a kérdéseket/válaszokat, melyek nekem is oly sok fejtörést okoztak de ma már oly természetesnek a köreinkben. Na de lássuk, mi az, ami egy szorgos modellező nebuló agyalapi mirigyét nyomja:
Mennyi egy 9 grammos nem digitális mikroszervó átlagos élettartama?
Nagyban függ a minöségtöl/gyárótoto lés terhelésröl, nem lehet elfogadható választ adni.
Mi az alapvető különbség a NiMh, a NiCd, LiPo akkuk között?
Óriási a különbség feszültségben tömegben és terhelhetőségben a lítium és NI-Cad / metalhidrid közt…. A metalhidridnek kisebb a memóriaeffektussá mint a NiCd akkunak viszont kisebb, a terhelhetősége is ugyanakkor kevésbé káros a környezetre, ezért olcsóbb.
Mire jó, mire kell a szabályzó (ESC) egy modellbe?
A szabályzóval indítod/állítod meg a motort és ugyanakkor vele szabályzod a fordulatszámot (ezért is nevezik szabályzónak).
Milyen modellekbe kell vagy ajánlott a szabályzó?
Tanácsos minden nagyobb teljesítményű motorral ellátott RC modellbe.
Miben más a hajós szabályzó(ha egyáltalán más), mint a „sima”?
Lehet különleges szolgáltatása ami repülőnél nem kell, pl. hátramenet, vagy vízzel hűtés. De nem minden hajós szabályozó ilyen.
Miért nem használnak általában alkáli ceruzaelemet, hanem akkut a modellekbe?
Nagyobb a terhelhetőség (mekkora alkáli elemből veszel ki 10+A  áramot)  és hosszútávon olcsóbb is. Mechanikailag, méret Stb. feszültség, A/H talál egy bizonyos adóba.
Mi a BEC és mire való?
Battery Eliminating Circuit (akkut helyettesítő áramkör) egy stabilizátor, amely a nagyobb feszültségű akku feszültségét stabilizált 5V feszültségre alakítja és biztosítja a megfelelő áramellátást a vevő egységnek és a szervóknak. Az analóg BEC egyszerűbb, nem termel rádiózavart, hátránya hogy nagyobb terhelés (ha a szervóknak erő ellen kell dolgozni) esetén erősen melegszik. Minél nagyobb az akkufesz, annál jobban. Ha túlmelegszik, kimarad az 5V és így vezethetetlenné válik a gép. A kapcsoló üzemű SBEC vagy UBEC nagyobb teljesítményű. Tipikusan ilyet használnak 3 soros Lipo felett, mert egy analóg BEC túl meleg lenne. Ezek alig melegszenek, általában nagyobb áramra, pl. 3A-re vagy még többre képesek. Hátrányuk, hogy termelnek némi rádiózavart, típustól függően.
Kb. hány méter a hatótávolsága egy olcsóbb adó-vevőnek?
0-2000 méter (nem az ártól függ hanem a céltól; játék, hobbi, profi stb.
1,5 kg nyomatékú szervó elég egy repülő, hajó, tengeralattjáró, autó kormányzására?
A modell mérete típussá és sebessége függvénye.
A vevő ugyanúgy kap tápellátást, a vevőakkuból, mint a szervók.
Igen, a vevő ugyanúgy kap tápfeszültséget mint a szervók de néha külön tápról, esetleg a vevő 4,8V és a szervók 6V(legtöbbször azonos táp.
A szervó működik vezetékes irányítással is?
Csak azzal, és általában PWM jellel vezérlik.
A 6 csatornás távirányítóknál is csak 2 fő kart látok, akkor a többi csatornán lévő szervókat és motorokat, mivel irányíthatom?
A 2 kar 4 csatorna (2X le/fel és 2X jobbra balra) a többi kapcsoló vagy toló potenciométer (néha körforgású).
A kefés motorokba lehet cserélni a szénkefét?
Egyesekben igen, egyesekben nem.
Mit jelent vagy mit mutat az elektromotoroknál,hogy 280-as, 300-as, 400-as,480-as?
A motor hossza tized mm-ben. A 400-as motor hengeres teste pl. 40 mm hosszú.Régi fajta besorolás. Mikor még alig néhány kefés motort gyártottak és mind hasonló alakú volt, ez elég jól jellemezte a motor teljesítményét. A kefe nélküli motorokra is próbálták kiterjeszteni, de eléggé értelmetlen a rengeteg különböző formájú motor miatt.
Mi mit jelent: üresjárati áramfelvétel (0,7A), áramfelvétel maximális hatásfoknál: (3,5A), maximális áramfelvétel (8A)?
A motorra a megadott üzemi feszültséget kapcsolva üresjárati áramot vesz fel, ha üresen forog (nem hajt semmit, nincs terhelve). Ha a motort névleges feszültségen különböző terheléseken méred, a terhelés függvényében változó lesz az áramfelvétele. Akkor lesz maximális a hatásfoka, ha a terhelés akkora hogy 3,5A az áramfelvétele. A hatásfok: (leadott mechanikus teljesítmény) / (bemenő elektromos teljesítmény). 8A -nál nagyobb esetében a motor túlmelegszik/leég, mágnesek elveszítik a tulajdonságaikat.
Két motor ráköthető egy szabályzóra?
Kefés motor esetében igen, csak figyelembe kell venni, hogy kétszeres lesz az áramfelvétel. A kefe nélküliekhez viszont két szabályozó kell: minden motorhoz saját külön szabályozóra szükséges.
Amikor bekötöm a szervókat, és a motorokat a vevőbe, honnan tudom, hogy az adó melyik karjával irányítom?-ki kell kísérleteznem?
Le van írva a berendezés használati utasításában.
Láttam egy 4 csatornás vevőt aminek a 4. csatornájára nem csupán az volt írva, hogy 4.ch, hanem 4.ch/+-. Tehát ez azt jelenti, hogy a 4 csatornát nem is használhatom ki a táp miatt? De a per jel miatt úgy gondolom ki lehet használni a 4 csarornát, 4 funkcióra viszont akkor a tápot hova kössem?
Egy Y-kábellel bekötöd az akut és a szervót a 4 csatorna csatlakozójára.
Mi az a balanszer, mire jó hogyan működik?
olyan berendezés, amely egy akkupack celláit “egyensúlyban” tartja, egymáshoz képest, ugyanis több cellás akkumulátor esetén, az egyes cellák fizikai paraméterei (pl. ellenállás) ha csak kismértékben is de eltérőek. Ezért szerencsétlen esetben előállhat olyan eset amikor egy cella már túlmerült/túltöltődött, de a szabályzó vagy töltő még nem kapcsol le és emiatt károsodik, ami jó esetben “csak” rövidebb élettartammal jár, extrém esetben pedig akár tüzet is okozhat. Szükséges hozzá, hogy a packon ki legyen vezetve egy ún. szervizkonnektor(balance csati), melyen feszültségileg megtalálható az összes cella, így egy Li-Po esetében minden “luk”ban 3,7V~4,2V mérhető, és a két végsőn pedig annyi, ahány cellás a pack (cellaszám*3,7V). Általában a töltők csak Li-Po akksit tudnak balanszírozni, de vannak kivételek is, melyek akár NiXX akksit is kibalanszíroznak. (Pl.: Graupner Ultra Duo Plus 50, melyhez kapható egy balance-tálca is, ha az akksin nem lennének kivezetve a cellák)

Follow

Comments (0)

By csGyuri, 2013. February 12 11:30

A körrepülés rövid története

Valószínűleg Amerikából terjedt el a körrepülés. Kezdeti formáiról szűkszavú leírások vannak, több változata létezett. Az egyik ismert, a “round-the-pole flying” (RTP), amelynél egy gumimotoros gép irányítás nélkül repült egy rúd körül. Van még az úgynevezett G-line flying, amelyet Victor Stanzel használt, ez az RTP-hez hasonló, csak robbanómotoros változatban. Egy másik említett forma Oba St. Clair nevéhez fűződik, aki 4 szál huzalt használt az irányításhoz, mely a 30-as években dokumentálva lett. Ez utóbbit meglátva kezdett el tervezgetni Nevilles E. Walker, közismertebb nevén Jim Walker, és a 40-es évek elejére fejlesztette ki a ma is használt 2 huzalos változatot.

Napjainkban alapvetően hat fő ága van:

1. Sebességi (Speed – F2A)
2. Műrepülő (Stunt/Aerobatic – F2B)
3. Túra repülés (Team Racing – F2C) – ennek egy változata az F2F kategória
4. Szalagvadászat (Combat – F2D)
5. Élethű (makett) modellek (Scale – F4B)
6. És legvégül a Navy Carrier, amelyben, a nevéhez hűen, haditengerészeti mozzanatokat mintáznak meg, a pontozásnál felszállást, leszállást, gyors repülést, és lassú repülést értékelnek. Itt a versenyzők szabályozzák a motor fordulatot. Ezek mind több ágra vagy alváltozatra oszthatók. Például a Túra sportágnak körülbelül 8-10 különböző “oldalhajtása” van.

Kanyarodjunk vissza a kezdetekhez: A 40-es évek végén már az oroszok is foglalkoztak a huzalos repüléssel, és a modell kísérleti intézetükben folyamatosan fejlesztették az összes ágát a modellezésnek.

Magyarországon az 50-es években terjedt el azután, hogy 1949-ben két modellező meghívást kapott egy Szovjetunióbeli össz-szövetségi modellező versenyre.

Az ottani minták alapján jött létre a Modell Kísérleti Intézet (Moki), és a körrepülés szép lassan beépült a “köztudatba”.

Az 50-es éveket nevezik az Aranykornak, mivel ekkor fejlődött a legnagyobbat motorikus, mechanikus és aerodinamikai szempontból is. Ráadásul a híres modellek is ekkortájt születtek:

gondoljunk csak a Nobler-re. Nagy tábora volt ennek a sportágnak, mivel sokáig csak a kiváltságosok tudták használni a távirányítós technikát, így a körrepülő versenyeken is sokan indultak régebben. Korabeli fotókon 30 körüli létszámok láthatók az országos versenyeken! Valamilyen okból a szalagvadászat nem terjedt el hazánkban, és a makettezés sem vonzza az építőket. A többi kategóriában viszont nagyon jó eredményeket hoztunk sokáig! Speed-ben világ- és Európa bajnoki helyezéseket hoztunk el, túrarepülőink és műrepülőink sem szégyenkezhettek a nemzetközi mezőnyben.

És ez érvényes a mai napig!

Működési elve

A huzal irányítás miatt a gép körpályán mozog. A folyamat lényegében a marionett bábu mozgatásához hasonló. Van egy fogantyú, melyhez a vezető huzalok csatlakoznak karabinerek segítségével, melyek a gép huzal kivezetéseibe és azok pedig a kormánymérlegbe csatlakoznak (a kivezetésekre azért van szükség mert a szárnyban fut tovább a rendszer) a kormánymérleg (egy tengelyen elhelyezkedve) köríves pályán egyik és másik oldalra billen, ebből eredően a tolórúd előre-hátra csúszkál, mely a magassági kormányhoz csatlakozik. Csak a kereszttengelye körül fordul a gép, ebből adódik, hogy a repülhető figurák a bukfencek, talpon- és háton-repülések kombinációi és változatai. Minden olyasmi, ami egy félgömb felületére „felrajzolható”.

Kezdés

Építés:

Egy körrepülő elkészítéséhez tudni kell, hogy miben különbözik egy R/C masinától. Ezek fontosak, de nem nehezek! Első gépnek a lehető legegyszerűbbet készítsük el, amelyet olcsó és könnyű javítani! Tehát egy laptörzsű gépet kell készítenünk egyszerű szárnnyal, egyszerű bevonattal, és kívül elhelyezkedő kormánymechanikával. Volt, aki egyenesen azt tanácsolta, hogy a szárny ne borda szerkezetes legyen, hanem egyszerű lap szárny egy kis merevítéssel és egy kis egyszerű profillal megfaragva. Így a kormány rendszer teljesen kívülre kerül, és hiba esetén azonnal, és könnyen javítható! A gép legyen minél könnyebb, de ahova kell, azért használjunk nehezebb strapabíróbb anyagokat. Ilyen a motortartó, amely valamilyen kemény fa legyen (bükk, gyertyán, esetleg juhar). A szárnyat fenyő léccel vagy karbonnal merevítsük (a főtartóknál mindenképpen és mondjuk, a belépőnél és kilépőnél). Huzalt 1-2 webshopból tudjuk csak beszerezni. (Pl. http://brodak.com/ ) Másik megoldás, hogy egy versenyzőtől vesszük meg a nem használt huzalját. A futószár rugóacél huzal legyen vagy lehet. Keréknek elegendően nagy átmérőjűt (min. 50 mm) válasszunk. Ez az első próbálkozások miatt szükséges, melyet mindenképp füves területen kezdjünk! Az első motorunk izzógyertyás legyen, ugyanis egy öngyulladásos motor sokkal több gyakorlatot kíván. Gyártanak külön körrepülőhöz valót is, de egy rc modellhez valót is használhatunk. Ezt átalakíthatjuk fix fordulatosra is (karburátor cserével), vagy a gázkart valamilyen módon a maximális fordulati állásnak megfelelően rögzíthetővé kell tennünk. Legalább 2.5ccm-est válasszunk! Ennek megfelelően a szárny fesztávja 80-90cm lesz. A gép hossza ennek arányában 55-65cm, és a vízszintes vezérsík 35-40cm fesztávú lesz (kb 500-700g legyen a max. tömeg). Egy ilyen, megfelelő vastagságú (0,3 mm) huzalon kb. 15 m-es huzalhosszal már biztonságosan repíthető, és így nem lesz túlságosan gyors a pilótához képest. (A sebességet a köridő hosszaként értve)

A repítéshez, pontosabban az irányításhoz egy fogantyút is kell készítenünk. Ez sem bonyolult feladat. Kreatív megoldás lehet például egy padláson porosodó vasaló markolata, mely kényelmes fogást biztosít, és erős is. Már csak a huzal rögzítésének helyét kell kialakítani rajta valamilyen erős és kicsi karabiner segítségével, amit akár mi is elkészíthetünk. A beakasztások helye mindenképpen állítható, vagy változtatható legyen!

Alapvető építési szabályok:

• Könnyű gép legyen, mely gyorsan elkészíthető (ezáltal gyorsan javítható).
• A vízszintes (azaz horizontális) tengelyhez képest a szárny, a vezérsík és a motor 0 fokban van!!!
• A súlypont négyzet alakú szárnynál kb. a belépőéltől nézve a szárny 1/6-ánál legyen.
• Az irányító rendszer tisztán és ellenállás nélkül működjön. Tehát ne szoruljon!!
• Szimmetrikus vagy enyhén emelő szárnyprofil legyen.
• A függőleges vezérsík és a motor a körből kifelé mutatóan kb 2-3 fokos kihúzatást kapjon, ez szükséges a huzal állandó feszessége miatt. Ugyancsak szükséges a belső szárnyvégben levő huzalkivezetést a súlyponthoz képest 3-4°-kal hátrébb vinni.
• Bevonáshoz olyan anyagot használjunk, ami üzemanyagálló. A mai divatos fóliák tökéletesek, használatuk egyszerű, gyors, de a vázat nem szilárdítják, és nem is túl tartósak.
• Az összerakott modellnél arra is ügyeljünk, hogy a légcsavar úgy legyen felrakva, hogy sűrítés előtti állásban vízszintes legyen. Ez leszállásnál fontos, hogy ne akadjon el, és indításhoz is így esik leginkább kézre.
• Körrepüléshez olyan gyertyát alkalmazzunk, ami hideg időben is elviseli a porlasztótű jelentős túlnyitását is (dús keverék) bizonytalankodás, vagy leállás nélkül.

A súlypont kérdése nem olyan kényes, mint távirányítós társainkénál, mivel itt nem baj, ha egy kicsit orrnehéz. Farnehéz semmiképp ne legyen!!!

Első repítés

Eljött a pillanat, hogy a gép rendeltetésének megfelelően a levegőben legyen! Szélcsendes időt válasszunk (nyáron naplemente előtt tökéletes). Mindig legyen nálunk egy jó napszemüveg! Egy ekkora modellhez kb 15m-es huzalpárra lesz szükségünk. A terület ennek megfelelően nagyobb legyen, mint 40x40m!!!

FIGYELMEZTETÉS: lakott területtől távol legyünk, vagy a biztonsági sávot látható módon jelöljük ki!!! Mondjuk egy élénk színű szalaggal egy 40m-es kört bekerítünk! Soha ne repítsünk egyedül. Segítő nélkül, a pilóta nem tudja a felelőtlenül, vigyázatlanul a körbe szaladgálókat repülés közben kiküldeni, így azok közvetlen életveszélybe kerülhetnek.

Egy üres focipálya is tökéletes, de előtte beszéljünk a pályát üzemeltető szervezettel, hogy ne legyen ott senki, és KÉRJÜNK ENGEDÉLYT! Főleg, ha a start helyét kicsit rövidebbre akarjuk nyírni!

Motor bejáratva, csavarok meghúzva, tank teletöltve, huzal felrakva. Ha a segédünk ért a körrepüléshez, akkor teletölthetjük a tankot, mi engedjük el a repülőt, és ő száll fel. Ennek az az előnye, hogy ha szédülünk, akkor vissza tudja venni!! Ellenkező esetben ő engedi el és mi szállunk fel! Ehhez viszont kisebb üzemanyagtartályt készítsünk, mely kb. 2 perc alatt kifogy.

A fogantyút úgy akasszuk a huzalra, hogy az a szál legyen a felső, amely húzásával a magassági kormány az emelést fogja biztosítani, tehát felbillen! Ezt nevezzük húzó szálnak. A felszállás helyét a szélirány szempontjából be kell tájolni. Úgy mondják, hogy „kifújáson” legyen. Ez azt jelenti, hogy ha a gép velünk szemben van lerakva, akkor a szél a hátunk mögül fúj! Egyvalaki fogja a modellt guggolva: a farkánál bal kézzel villa fogással, és a szárnyat jobb kézzel a belépő élnél. Másik személy (vagy a pilóta maga) indítja a motort, és beállítja a fordulatot (a maximum alatt, dúsabb állásban legyen), így a huzal feszessége biztosan jó lesz repülésnél! Ezután a pilóta bemegy középre, a fogantyút kézbe veszi (mint említettem a húzószál felül legyen), leellenőrzi a húzást, tehát ha felfelé billentjük a csuklónkat, akkor a magassági is felfelé billen. Szabad kezünkkel jelezzük az elengedést egy kifele mutató mozdulattal.

Elengedés pillanata: gépet úgy tartjuk, hogy a kerekei és a hátsó csúszka is a földön legyen, továbbá a gép orra egy kicsit kifele nézzen, ezután mindkét kezünkkel egyszerre engedjük el.

Ahogy ellendül a gép egy kicsit a karunkat felfele emeljük lassan (ezáltal a magassági kormány is enyhe emelő helyzetbe mozdul), így a gép szépen a levegőbe emelkedik. A karunkat a vízszintes felett egy kicsivel megállítjuk és a gép (ha precízen van építve) magától beáll egyenesbe! HURRÁ REPÜLÜNK!! Semmiképp ne akarjuk irányítani eleinte! Csak egyenes karral kb 2-3 m-es magasságban körözzünk először! Csak a gépre koncentráljunk, így kevésbé szédülünk! Ne ijedjünk meg ha a gép egy kicsit le-fel mozog (enyhe szél esetén akár plusz-mínusz 60-70cm-es kitérések is lehetnek), a karunkat ne engedjük lejjebb és a fogantyút tartsuk egyenesen!! Túlságosan fel se menjünk, tehát a karunkat ne húzzuk fel 30-40 fokos szögben, mert ott a gép is szűkebb köröket repül, így gyorsabb lesz, jobban szédülünk.

Leszállás:

Ez esetben meg kell várni, míg kifogy az üzemanyag, és álló motorral kell letennünk a gépet. A légcsavar a menetszél miatt beáll vízszintesbe, és így várhatóan nem fog eltörni! Amint megáll a motor, a gépet és a karunkat egyenesen tartva olyan mozdulattal közeledünk a föld felé, mintha mi akarnánk pörgetni tovább a levegőben (tehát vontatjuk a gépet, ehhez egy kis elképzelt körön tolató mozgást is végezhetünk). Az utolsó pillanatban egy nagyon pici magasságit húzunk (kb 20cm magasságban), de éppen csak egy hajszálnyit, különben nagyot ugrik a gép és belefúródik a földbe. És hagyjuk, hogy leszálljon a gép. Gratulálok az első földet éréshez! Ha törik (előfordul), akkor irány a műhely: javítás, és vissza repíteni! Vagy legyen nálunk alapvető javító bázis, és sok légcsavar!! Ezt a folyamatot addig csináljuk, míg a teljes 6-7percet végig tudjuk repülni szédülés nélkül, és a leszállás és felszállás is tökéletes! E nélkül nem lépünk tovább.

Törés esetén:

Szemrevételezés után gyorsan el tudjuk dönteni, hogy elég-e a légcsavar csere.

A motort, ha kemény földet érés volt, és csupa kosz, NE FORGASSUK, mert az esetleges belekerülő föld szemcsék gonosz munkát tudnak végezni! Egyszerűen leszereljük, szétszedjük, kimossuk.

A folytatáshoz mit is ajánlhatnék? Mire idáig eljut az ember, addigra már úgyis tudja, hogy a körrepülés mely ágával/ágaival szimpatizál a legjobban. Videók, szabályok, fotók hozzáférhetők a neten Lehet újítani, kísérletezni, tervezni, építeni kedvtelésből vagy verseny-szerűen. De híres gépek kit-jei vagy tervrajzai is megvásárolhatók innen-onnan.

A használt motor típusok

METANOLOS / IZZÓGYERTYÁS – 2 ÜTEMŰ:

-A leggyakrabban használt motor típus! F2A, F2B, F4B, Carrier és az általános Sportgépekhez mind ezt használják főleg. Miért? Számos előnye miatt. Legfőbb és egyben a legfontosabb a tömeg-teljesítmény aránya, mely a legjobb hasonszőrű társaihoz képest. Továbbá egyszerű kezelése miatt. A műrepülők még egy nagyon összetett előnyét élvezik e típusnak. Ha a különböző nyitási és zárási szögeket optimálisra állítják (természetesen egy jó körrepülő motornál ezt nem kell), az átömlés pillanatát és a kipufogó nyílásának méretét is összehangolják ezekkel, akkor egy intelligens motort kaphatunk. Egyrészt a túrát (fordulatszámát) a gép helyzete szerint váltogatja, de tökéletes eredménynél egyik pillanatban úgy viselkedik, mint egy négyütemű, másikban pedig átvált kétüteműre és leadja a legnagyobb teljesítményét! Ezt 4-2-4-es üzemnek nevezik. Ez a fogyasztást is csökkenti! Ehhez természetesen hozzáértés és folyamatos kísérletezés szükséges.

-Üzemanyaga: 80% Metanol (Metilalkohol) + 20% Kenőolaj (leggyakrabban első sajtolású Ricinus) – teljesítmény növeléshez és egyenletesebb járáshoz Nitro-metánt szoktak keverni hozzá, 5% elegendő a Metanol helyett.

METANOLOS / IZZÓGYERTYÁS – 4 ÜTEMŰ:

-Kedvelt motor, mivel csendesebb. Nyomatéka nagy, így a méretéhez képest nagyobb légcsavart is rakhatunk rá. Fordulatszáma a szerkezete miatt állandó. Ez sokaknak, akik az intelligens 2-üteműhöz szoktak, nem kedvelt, mivel műrepülés esetén a manőverek lefelé szálló ágában nagyon begyorsítja a gépet. Főleg a Scale kategóriában használják, mivel hangja közelebb áll az igazi motorok hangzásához. Kicsit talán nehezebb indítani előző társánál. Sajnos egy hátránya még van, a nagyobb tömege. A súlypontra így nagyon oda kell figyelni, gondos tervezést igényel a gép.

-Üzemanyaga: 80% Metanol (Metilalkohol) – 20% Kenőolaj (+ igény szerint Nitro-metán)

ÖNGYULLADÁSOS / DIESEL (ÉTERES):

-Az F2C kategóriában még mindig ezt használják, mivel a verseny közbeni leszállásoknál gyorsabban túl lehet lenni az utántöltési és indítási folyamaton. Fogyasztása nagyságrendekkel kedvezőbb azonos méretű metiles társainál. Nyomtéka ennek a motortípusnak is igen jó. Egy hátránya, hogy étert és Amyl-Nitrit-et nehéz szerezni a működtetéséhez.

-Üzemanyaga: 50% Kerozin (vagy Petróleum) – 30% Éter – 20% Ricinus – (1-2% Amyl-Nitrit) – utóbbi az indítást könnyebbé teszi.

ELEKTROMOS:

-E technika rendkívül sokat fejlődött az utóbbi évtizedekben, egyre olcsóbb és hatékonyabb lett. A kezdetekben oly nehéz, bár manapság számos előnye miatt még mindig használt nehezebb Ni-Cd, és Ni-Mh akkumulátorokat leváltották a Lítium-Polimer telepek. A háromfázisú motorok és hozzá gyártott szinte intelligens vezérlők és szabályzók pontos timer-ekkel kiegészítve méltó ellenfelei egy belsőégésű motornak az F2B kategóriában. A 2011-es EB-n Igor Burger ilyennel nyert, természetesen saját kezűleg tervezett és épített hozzá vezérlőt, mely lemodellezi a 2-ütemű motor intelligens viselkedését.

Itt azonban sokakban felmerült a szabályváltoztatás szükségessége. Mert bizonyos pontokhoz biztosabban hozzájuttatják a versenyzőket.

Az is előfordul, hogy egy idő múlva szétválik ez a kategória “robbanósra” és “villanyosra”.

PULZÁLÓ HAJTÓMŰ:

-A második világháborúból, a V1-es rakéták miatt ismerhetjük ezt a meghajtást. Ez egy nagyon érdekes technika, bár kissé nehéz beindítani egy ilyen szerkezetet. Sajnos nagyon hangos, kilométerekről hallható a hangja. Elavultsága miatt már nem használják, csak a műkedvelők veszik elő néha-néha. Beceneve: Duda.

GÁZTURBINA:

-“AZ” a bizonyos Drága sport! Bizony egy ilyen hajtóművet kevesen engedhetnek meg maguknak. Bár pont az utóbbi egy-két évtizedben fejlődött a legtöbbet a modellezés terén. A scale modelleknél használják főleg, de körrepülésben igen ritka még (pedig a szabályok nem tiltják a műrepülésben sem). Egy-egy használt példányhoz viszonylag kedvező áron is hozzájuthatunk manapság. Érdekes eredménye lenne ha a körrepülésben ezt a témát tovább gondolná valaki… Az biztos, hogy az én fantáziámat megmozgatja!

Robbanó motor esetében mindig fix fordulatosat használnak, amelyet külön e célból, a körrepülőkhöz gyártanak.

Mai gyártók, akik ezt megteszik:

• OS
• ENYA
• MVVS
• SAITO (csak 4-üteműt gyárt)
• SUPER TIGRE
• PROFI (speed, tr motorok)
• DISCOVERY
• BRODAK (a 6.5ccm-s csak 190g!!)

Régebbiek:

• MOKI
• FOX
• PA
• HP

Huzal

A huzal, mint említettem, elég kényes kérdés a beszerezhetőség szempontjából. Ha már sikerült megvennünk, akkor itt az ideje alkalmassá tenni a repítéshez! A két szálnak mindkét végére egy olyan kiképzést kell csinálnunk, amelyet be tudunk majd akasztani a gépünk és a fogantyúnk karabinereibe. Két változatot ismerek.

1. Csőszegecs segítségével. (Az internetről rendelt csomagban mellékelni szokták a megfelelő mennyiséget) Az gyakorlatilag olyan, mint a cipőfűző-lyuk a cipőn. Ezen – kis ráhagyással – körbevezetjük a huzalt, körbe bandázsoljuk egészen a szegecsig nagyon vékony kötöző dróttal, itt még mindig hagyjunk ráhagyást, amit visszafordítunk a szegecs felé, azt is körbe bandázsoljuk, és az egészet lekenjük gyorsan száradó epoxival.

2. Veszünk egy 0.8mm-es acél huzalt. Egy 4mm-es rúdra tekerünk belőle két menetet, és a két végét párhuzamosan kihajtjuk, az egyiket kb. 1.5cm-esre a másikat kb. 3cm-esre hagyva. Az egészet körbe bandázsoljuk vékony kötöződróttal. Ezt is epoxival lekenjük.

A huzalunk hossza és vastagsága a repülőnk méretétől függ! Kis motorral rendelkezőknek (1.5-2.5ccm) 15m hosszú és 0.3mm vastag legyen. A közepeseknek (2.5-4ccm) 15-18m és 0.38mm. A nagyokhoz pedig 18-21m (ez a maximum) és 0.38 vagy 1800g felett 0.45mm vastagságot használjunk. Fő a biztonság!

Follow

Comments (3)

By Gondozó, 2012. December 26 19:27

Az ólom akkumulátorok kereskedelmi forgalmazása több, mint 100 éves múltra tekint vissza. Ugyanaz a kémiai reakció játszódik le napjainkban is, mint amikor a francia felfedezője Gaston Planté megalkotta 1859-ben (jobbról balra – töltési folyamat) Áramgenerátorok megjelenésével olcsóbb elektromos energiához jutott az ipar, széles körben elkezdték alkalmazni a hidrolízis folyamatát fémek tisztításának céljából (porózus lamellák jelentősen javítják az akkumulátorok teljesítményét az első akkumulátorokhoz képest). Így az akkumulátorok gyártása és használata rentábilissá vált és széles körben elterjedt.

Anód: Katód:

Töltés folyamán, ha már elfogyott az ólom-szulfát a lamellákon, víz hidrolízise következik be, melynek során oxigén és hidrogén képződik és elfogy a víz az akkumulátorból. Ezért rendszeresen ellenőrizni kell az elektrolit szintjét és a koncentrációját az ilyen akkumulátorokban (1,23g/cm³ – 65% víz és 35% sav). A vízveszteség pótlását csak az akkumulátor töltött állapotában szabad végezni magas tisztaságú ioncserélt, vagy desztillált vízzel (folyadéknak kb. 10mm vastagon kell fednie a lamellákat).

Belső szerkezete lamellás, vagyis elektrolittal átitatott szeparátorokkal elválasztott ólomdioxid (ólom-peroxid, anód, -) háló és szivacsos ólom (katód, +) váltja egymást. A gyakorlatban nem tiszta ólomból vannak a lemezek, hanem 1-2% antimont vagy más anyagokat is tartalmazhatnak mechanikus tulajdonságuk javítása céljából, és egyéb felhasználási igényektől függően. Gyártás során az anódot sárga-színű ólom-oxid pasztával töltik fel és “száraz cella” formájában tárolják. Az akkumulátor gyári töltését sósav segítségével végzik. Ilyenkor a sárga ólom-oxid sötétbarna ólomdioxiddá alakul. Ezután már csak le kell cserélni az elektrolitot és használatra kész.

Az ólomsavas cellák energiatárolási képessége 60-100Wh/kg (133Wh/kg elméleti), teljesítménye 160W/kg. Töltött cella maximális feszültsége 2,17V, üzemi feszültség 2V, lemerült cella feszültsége 1,75V min., üzemi hőmérséklet -40 – 40°C (magas víztartalom miatt alacsony hőmérsékleten az akkumulátort magas töltöttségi szinten kell tartani). Önkisülési érteke a celláknak mindössze 3-4%/hó, így a teljesen feltöltött cellák tárolásuk során minimális gondozást igényelnek. Utántöltésüket elegendő nyolc-hónaponként elvégezni 2,35V feszültséggel 6-12 órán át. Hosszadalmas tárolás vagy magas áramokkal való gyakori kisütés esetén célszerű tornáztatni (kisütéssel és töltéssel) a cellákat névleges (1C) értékű árammal.

Akkumulátorok gyengülésének fő okai a lemezeken képződő ólom-szulfát kristályok (dielektrikum) melyek fizikailag csökkentik a reaktív felület nagyságát, és a lamellák korróziója, melynek során a lamellák összeomlanak, feloldódnak az elektrolitban. Összeomlott cellák könnyedén zárlatosak lehetnek vagy a lehulló lamella elemek, vagy az egyre vastagabb rétegben lerakódó ólom/ólomdioxid miatt. Ezért a legjobb eljárás ezen folyamatok ellen, ha mihamarabb újratöltjük az akkumulátort. Ólom-szulfát kikristályosodása már 12,4V (6 cellás akkumulátorra értendő) alatti feszültségnél elkezdődik. Egyes akkumulátortöltők képesek az ólom akkumulátorok kondicionálására. Ilyenkor több órán át nagy áramú, de időben rövid impulzusokat küldenek az akkumulátorba, ezzel eltávolítva a kristályokat a lamellák felületéről. Hőtermelődés miatt célszerű kihűlési szakaszokkal megszakítani a kondicionálást. Hiteles mérési eredmények érdekében, érdemes eltávolítani a lemezek felületi töltését, mely töltés vagy fokozott igénybevétel során alakul ki, és elektrolit koncentrációkülönbségből adódik a lemezek felülete mentén. Ehhez hagyjuk pihenni az akkumulátort 4-12 órán át, vagy járassuk meg egy kicsit (indítómotor használata 15mp-en át vagy fényszóró használata 5 percen át) és 10 percig hagyjuk pihenni.

Starter vagy indító ólom akkumulátorok felépítése úgy van kifejlesztve, hogy rövid távon nagy áramot legyenek képesek leadni. Ehhez nagy reaktív felület szükséges, ezért a lamelláik vékonyak és porózusak. Gyenge pontjuk, hogy nehezen viselik a kisütést, ezért gyakori (2-3 hetente) utántöltést igényelnek, hogy ne sérüljenek az elektródák.

Mély kisütésű ciklikus ólom akkumulátorok azzal a céllal lettek kifejlesztve, hogy jól bírják a mély kisüléseket (akár névleges kapacitásuk 80% is képesek leadni) és vastagabb lamellákból épülnek. Olyan alkalmazásokban használják, ahol gyakori a lemerítés és a feltöltés, de viszonylag alacsony teljesítmény leadására van szükség (elektromos járművek, szünetmentes tápok).

Zárt biztonsági szelepes ólom akkumulátorok (VRLA – Valve Regulated Lead Acid) két csoportra oszthatóak: AGM – melynél az elektrolit fel van itatva a lamellák közé helyezett szeparáló réteg anyagába (üvegszálpaplan), illetve GEL technológia esetében az elektrolit gél állagú. A zselés akkumulátorok kapocsfeszültsége 0,2V nagyobb a többihez képest. Mindkét esetben túltöltéskor képződő hidrogén és oxigén a cellán belül rekonbinálódik, a cella rehidratálódik, de szó sincs teljes karbantartás hiányáról, mi több, jobban oda kell figyelni a feszültségi határokra és a töltés áram szintjére, mert a zárt cellákba képződő gázok robbanást is okozhatnak. Ólom-szulfát kristályok zárt cellás akkumulátorokban is képződnek. Nagy előnyük, hogy az elektrolit nem “szabad” ezeknél az akkumulátoroknál, így bármilyen pozícióban felszerelhetők, tárolás során a sav és a víz nem frakcionálódik, és jól bírják a rázkódást is. Gyakran alkalmazzák őket áramforrásként mozgó és fő áramellátó hálózatoktól messze eső telephelyeken vagy tartalékrendszerekben.

AGM(Absorbed Glass Matt) felitatott üvegszálas konstrukció az akkumulátorlemezek között egy bór-szilikát párnát jelent, amely egyéb hasznos tulajdonsága mellett megakadályozza a lemezek közötti vagy alatti cellazárlatot is. Az AGM konstrukciók további előnye, hogy akkor sem szivárog ki belőlük elektrolit, ha az akkumulátor háza megsérül, széttörik. A legtöbb AGM akkumulátor rendelkezik az un. gázrekombinációs képességgel. A hagyományos akkukhoz képest ugyancsak növekszik a kisütés és az újratöltés hatásfoka. Felhasználása a nagy-teljesítményű indító akkumulátoroknál, ciklikus alkalmazásoknál (szünetmentes tápellátás) és napelemes rendszereknél jelentős. A jó minőségű AGM akkumulátorok akkor fogják élettartamuk maximumát nyújtani, ha azokat újratöltik, mielőtt a töltöttségi szintjük 50% alá esik. Ha ezeket az akkumulátorokat 100%-osan kisütjük, akkor az élettartamuk nem lesz több, mint 300 ciklus (300 feltöltés-kisütés). Odafigyeléssel átlagosan 1000 ciklust is elbírnak. Az AGM akkumulátorok töltőfeszültsége nem tér el a hagyományos savas akkumulátorokétól, ezért nem igényelnek speciális akkumulátortöltőt. Mivel ezeknek az akkuknak a belső ellenállása igen alacsony, ezért a töltésük alatt csak minimálisan melegednek. Az AGM akkumulátoroknak ugyancsak alacsony az önkisülése (havi 1-3%), ezért jobban bírják a töltés nélküli tárolást, mint a hagyományos társaik.

GEL – zselés akkumulátor belsőleg annyiban hasonlít az AGM akkumulátorokhoz, hogy az elektrolit itt is meg van kötve. Az AGM akkuban az elektrolit továbbra is folyékony kénsav, csak fel van itatva, míg a zselés akkuban szilika-gél segítségével az elektrolitot elzselésítik. A zselés akkumulátorok töltőfeszültsége kb. 5%-al alacsonyabb, mint a hagyományos savas vagy AGM akkumulátorok esetében (az akku kapacitásának kb. 5%-a). A zselés akkumulátor cella a legérzékenyebb valamennyi típus közül a túltöltésre, amely korai akkumulátor tönkremenetelhez vezet. További hátrány, hogy a zselés akkumulátor teljes feltöltési ideje hosszabb, mint egy hasonló kapacitású hagyományos akkumulátornak (mivel alacsonyabb a töltőfeszültség), a magasabb feszültségű töltés folyamán keletkező gázbuborékok pedig a zselében alacsonyabb akku kapacitást eredményeznek, megrövidítvén így annak élettartamát is. Zselés akkumulátorok igazi felhasználási területe, ahol az akkumulátor kisütése a 100%-os mértéket is eléri. Nem megfelelő akkumulátor töltő használata esetén az akkumulátor korai halála szinte elkerülhetetlen.

Az akkumulátorok szeretik, ha megfelelő karakterisztika szerint töltik fel őket, különösen mély kisütött állapotukból. Ezt az optimális töltési karakterisztikát 3 lépcsős töltési karakterisztikának nevezzük. Ezt a karakterisztikát csak speciális processzor-vezérelt akkumulátortöltők képesek nyújtani.

Az első lépcső a egyenáramú töltés (bulk charging), ahol az akkumulátor a kapacitásának kb. 80%-át visszanyeri maximális áram felvétel mellett (0,20-0,25C nagyságú árammal töltünk, vagyis 7Ah esetén ez 1,4A-t jelent). Amikor a töltés feszültsége eléri a 14,4V-ot, elkezdődik a második fázis, a kímélő töltés (absorption charge). Ilyenkor a töltőfeszültség állandó 14,4V-os értéken marad és a töltőáram folyamatosan csökken az akkumulátor belső ellenállásának növekedése miatt. Amikor az áram értéke eléri a 0,05C (~350-500mA) értéket, az akkumulátor töltöttsége 98% körül jár. Itt elkezdődik a harmadik lépcső, a csepptöltés (float charging), amely kb. 13,4V-os töltőfeszültséggel zajlik alacsony töltőárammal, kíméletesen töltve az akkumulátort. Ezzel az utolsó lépcsővel az akkumulátor töltöttsége eléri vagy megközelíti a 100%-os értéket. A csepptöltés ideje alatt az akkumulátor nem melegszik és a töltöttségi szintje közel 100%-os marad hosszú idejű pihenés alatt is. Megjegyezzük, hogy bizonyos zselés vagy AGM akkumulátorok ettől eltérő karakterisztikát igényelnek. Cséptöltés előtt egyes töltök kiegyenlítési vagy túltöltési eljárást alkalmaznak, melynek során megemelik a töltő feszültséget 15,5-16,25 V-ra, ezzel kiegyenlítve a cellák feszültségét, gézképződéssel megkavarva az elektrolitot, leválasztva a lamellák felületéről a szulfát kristályokat. Ennek a lépésnek a hasznosságáról eltérnek a vélemények és alkalmazását csak ritkán, félévente egyszer ajánlják!

Automata töltési profilok Pb/PbO2, PbCa/Ca és AGM akkumulátorokhoz.

Ha nem áll rendelkezésünkre automata töltő, akkor egy szabályozható tápegység segítségével is fel tudjuk tölteni az akkumulátorunkat ügyelve a következő töltési értékeket:

Mivel a vegyi folyamatok hőmérséklet függőek, némi feszültségkompenzációra lehet szükség, ha a töltési hőmérséklet eltér a normálistól (25°C). A kompenzálás mértéke 2,8-3,3 mV/°C tartományon belül szokott lenni. Ez annyit jelent, hogy például -1,1 °C esetén egy elárasztott akkumulátor töltéséhez 15,2 V feszültség szükséges. Ezt akkor is figyelembe kell venni, ha tárolás során cséptöltéssel kondicionáljuk az akkumulátorokat.

Felmerül még az a kérdés is, hogy mennyi ideig töltsük az akkumulátort? Töltés során sajnos számolni kell energiavesztességre, mely hővé fog alakulni a vezetékeken, érintkezőkön, csatlakozókon. Egy 10%-ban lemerült akkumulátor esetén a töltési idő hozzávetőlegesen egyenlő a visszatöltendő energia ás töltőáram 90%-ának hányadosával. Vagyis egy 40Ah akkumulátor esetén 2A töltőáram esetén (40Ah x 10%)/(2A x 90%)>2h. A teljesen kisütött akkumulátorok hozzávetőleges töltési ideje duplája lesz az akkumulátor névleges teljesítményének és töltési áram hányadosának. Előző példa alapján 2 x 40Ah / 2A ~40h. Ne hagyjuk őrizetlenül az akkumulátort, ha szabályozható tápegységgel vagy manuális töltővel töltjük, hogy ne töltődjön túl az akkumulátor. Kerüljük a gyors-töltők használatát öreg szulfátosodott vagy kisütött akkumulátorok esetén. Ezeket az akkumulátorokat csak kis árammal lehet tölteni. Nagyon fontos, hogy töltésnél során az akkumulátornak nem szabad bugyognia, sem magas hőmérséklet, sem gázképződés miatt!

Az akkumulátorok élettartalma 90%-ban a felhasználó odafigyelésén múlik. Ezért tartsuk az akkumulátort tisztán, szennyezőanyagmentesen, különösen a kapcsoknál, mert a szennyező anyagok vezetőként viselkednek, és megnövelik az akkumulátor önkisülését. Töltés vagy üzemeltetés során ne mozgassuk a csatlakoztatott kábeleket, mert a keletkező szikra esetleg belobbanthatja a felgyülemlett hidrogént. Nyitott akkumulátoroknál érdemes kiegyenlítő töltést végezni cellánként, ha az elektrolit sűrűsége 0.05 egységnyi eltérést mutat. Cellák nyitása és karbantartásakor használjunk gumikesztyűt, szemüveget és köpenyt. Természetesen zárt celláknál nincs szükség ilyen jellegű beavatkozásra. Biztonsági használati előírások szigorúan azt is ajánlják, hogy legyen valaki a közelben, ha nagy ampert leadni képes akkumulátorokkal dolgozunk, legyen előkészítve sok víz és szappan, arra az esetre, ha a sav bőrünkre, ruházatunkra kerülne. Sütőszódával tudjuk semlegesíteni a kiömlött akkumulátor folyadékot, és természetesen ne okozzunk rövidzárlatot, mert az a fémelemek olvadását, akkumulátor robbanását is okozhatja, ezért a fémékszerek levétele szintén ajánlott.

Follow

Comments (0)

By Gondozó, 2012. December 8 19:26

Szervók

Felépítésében viszonylag egyszerű szerkezet, mely egy nyáklapból, rajta vezérlő elektronikával, egy egyenáramú motorból, fogaskerekekből áll, melyek egy csinos kis dobozba vannak zárva. Az erőátviteli lánc utolsó fogaskerekének a tengelye ki van vezetve a dobozból. Erre kerül majd csatlakoztatásra a szervókar és arra a tolórudak. Ugyanennek a fogaskeréknek az alsó része pedig egy potméterhez van erősítve, hogy visszajelzést tudjon adni a vezérlő elektronikának (egy korábbi jegyzet: Motor- és hajtásvezérlés alapelve). A fogaskerekek anyagukban eltérnek tervezett terhelések függvényeben. Leggyakrabban poliamid vagy egyéb műanyag-fogaskerekű szervókkal találkozunk, de készülhetnek fémből, karbonból és az extrém terheléseknek kitett szervók akár titánból is. Nagyobb terhelésre szánt szervók utolsó fogaskerekét egy vagy két csapággyal is alá szokták támasztani.

Táplálás illetve parancstovábbítás céljából 3 vezeték van kivezetve a szervóból: test, táp és bemeneti jel. Sajnos a vezetékek színezése, sorrendje és csatlakozója gyártóként változhat. Modellezésben alkalmazott szervók táplálása általában 4,8-7,2V feszültséggel folyik. Fontos megjegyezni, hogy minél magasabb a feszültség, annál nagyobb nyomatékot fejt ki a szervó, de ezzel csökken az élettartalma is – érdemes a gyártó által ajánlott értékeken belül üzemeltetni. A harmadik vezeték jeltovábbítás céljából lett kivezetve és általában 5V feszültségű PWM jelekkel közöljük a szervóval, mekkora szögben térítse ki az a kart.

Pulse Width Modulation – impulzusszélesség vezérlés

Impulzusszélesség vezérlés magáról beszél: az információtovábbítást egy jel szélességének változtatásával érjük el. A modellezésben használt szervomotorok vezérlése 50 herzes, vagyis 20ms hosszúságú keretben zárt jelekkel vezéreljük. A keretben levő 1500 μs (1,5ms) hosszúságú jel középállásba kényszeríti a szervó karját. A gyártók eltérő mozgásterű szervókat gyártanak. Leggyakrabban használtak -60 és 60° között mozognak, és általában 1000-2000 μs jelszélességet igényelnek. Vannak nagyobb mozgásterű szervók is, így például futóműmozgató szervók általában 180° azaz ±90°-ra képesek elfordulni a középállástól számítva. Ezeknél vagy a visszajelzést biztosító potmétert, vagy az alkalmazható jelszélesség tartományát szélesítik, így a vezérjel 650 és 2350 μs hosszú lehet. Robotikában előfordulnak 360°-os vagy korlátozás nélküli szervók is, melyeknél a pozíciómegha-tározására enkodert használnak.

Az analóg módon működő szervók számára nem elegendő egyszer kiadni az impulzust, mert lehet, hogy a szervókar még nem éri el a végső pozícióját. Azonkívül a jel nélkül a feszültségátalakító nem táplálja a motort, így nem keletkezik nyomaték a karon, “ernyed” a szervó. Digitális szervók esetében egy jel kiküldése elegendő, mert a beépített mikrokontroll gondoskodik a végső pozíció eléréséről, utána, jel hiányában azonban a digitális szervó is “ernyed”. A digitális szervót ezenkívül eltérő válaszreakcióra is programozhatjuk, amivel optimalizálhatjuk bizonyos feladatokhoz. Vezérfrekvencia terén a szervók elég rugalmasak. Analóg verziók 30-60 Hz-en, digitális példányokat pedig akár 300 Hz-en is vezérelhetjük. Ha kissé terheljük egy analóg szervó karját, halhatjuk a “cicergést”, mely a jelmentes és aktív szakok váltakozásából adódik.

A szervók elektronikája úgy van kialakítva, hogy meg tudja határozni, a vezérjelnek megfelelő pozícióban tartózkodik-e a kar, és ha nem, akkor melyik irányba kell elmozdulnia. A PWM jel feldolgozása során a feszültségkonvertáló egység a jel alapján egy adott feszültséget állít elő. A szervóra jellemző maximális jel esetén a generált feszültség eléri a tápfeszültség értékét – ez a referencia feszültség. A szervókar tengelyére kötött potméter a kar elfordulása során nulla és tápfeszültség közötti értéket add vissza és ezáltal a egy belső monostabil oszcillátor impulzusszélességét szabályozza. Ha a bemenő jel pozitív (és általában azt alkalmazzák), akkor a monostabil jele negatív. A két jel egy komparator fokozatba kerül és a szélesebb jel különbsége kerül a kimenetre, tehát lehet + vagy – jel a komparator kimeneten meghatározva a végfok hídjának a vezérlését, tehát a motor forgási irányát. Mihelyt a két jel szélessége azonos, a komparatoron megszűnik a jel és a motor nem kap feszültséget.

Ha valaki szeretne egy kis tesztert készíteni a szervóihoz, baloldalt megtalálható egy multivibrátor alapú séma. Három ellenállás szabadon cserélhető benne, és ezáltal a kimeneti jel változik. R3 – ellenállás megadja a keret méretét, 470KΩ ellenállás 35Hz oszcillálást okoz. Az R1 és R2 ellenállások megadják a minimális és a maximális pozitív jel hosszúságát. Ajánlott értékek: R1=6,9KΩ (650 μs), R2=33KΩ (2500 μs). Egy 100KΩ potméter segítségével tudjuk változtatni a pozitív jel szélességét az R1 és R2 által behatárolt tartományon belül. Szervó csatlakoztatásánál ügyeljünk a polaritásra, mert az áramkör nem védett! Szerencsére a modern szervók többségénél a pozitív tápkábel a csatlakozó közepén található így téve a csatlakozást biztonságosabba. Futaba J-típusú csatlakozókon kis tüske található, mely szintén megakadályozza a helytelen csatlakoztatást. Általánosságban elmondható az alkalmazott színekről, hogy a FEKETE és a BARNA a test vagy a föld, kinek hogy tetszik jobban, a PIROS a pozitív tápcsatlakozó, a KÉK, FEHÉR, SÁRGA pedig a vezérjel.

Follow

Comments (2)

By Fuligjimmy, 2012. December 6 22:52

Technika fejlődésével együtt változik a repülő modellek világa is. Míg eleinte motor nélküli, később motorral ellátott szabadon repülő modellek szálltak a levegőben, későbbiekben zsinórral, huzallal irányították a modell magassági kormányát. Rá pár évvel később megjelentek az elektronikus analóg rádiók. És ahogy elérhető lett a digitális technika, az is kezdett beszivárogni a modellezés világában, utat nyitva a ma oly népszerű proporcinális rádió távirányítóknak. Lényegében, ha megnézzük a FAI modellkategóriákat, azonnal megtaláljuk ezen fejlődésnek a nyomát: F1 – szabadon-repülő, F2 – körrepülő, F3 – távirányítású modellek. Amilyen tempóval fejlődnek egyes modellezési ágak, nem tartom kizártnak, hogy hamarosan a FAI rendszerében megjelenne az UAV, az FPV és ki tudja még milyen automata és félautomata modell versenykategóriák.

Rádiótávirányítás történetéből

Nem kell olyan messzire mennünk a múltba, hogy a távirányítás első gondolatát felkutassuk. Maga a gondolat és a megvalósítása nagyjából egyidős a telegráf hírtovábbító rendszerrel és a morze kód feltalálásával (1835). Gyakorlatban Nikola Tesla mutatta be elsőként nagy közönségnek az első távirányítású hajót New-York-i Madison Square Garden sportcsarnokban 1898-ban. Távirányítás körüli munkásságát Philadelphiai Franklin Intézetben tartott előadásával kezdődött 1893 tavaszán. Tesla ekkor foglalta össze a rádiótávközlés alapjait. 1895-ben St. Louis-ban megtartotta az első nyilvános bemutatóját távközlésből és 1896-ban már 48 km távolság sem jelentet akadályt. Azonban több évre volt szüksége a megfelelő alkotóelemek finomításához, melyek kellő stabilitást és távolságot tudtak biztosítani egy időben. Az első “RC merülő hajó” ki-be kapcsolható hajócsavar-motorral, oldal- és merülési kormánnyal volt szerelve. Mai szemmel szerény de akkori felszereltséggel igen nehezen kivitelezhető volt. Erre a célra Tesla feltalált egy újfajta kohérer (a rádió-aktivált kapcsoló), lényegében egy tartály fém-oxid porral. A por elektromágneses mező jelenlétében úgy orientálódott, hogy megnőtt a vezetőképessége. Ha a tartályt átfordult, a por visszanyerte véletlenszerű, nemvezető állapotát. Tesla megoldotta azt is, hogy bizonyos dolgok egyszerre következzenek be egy “programozott” fogaskerekek, karok és motorok rendszere segítségével. Így a kohérer átfordulása után egy következő együttállást lehetett előhívni. Mark Twain, korán felismerte a találmány negatív oldalát is, hogy hamarosan a távirányítást harcaszati céllal is elkezdik használni. Már az 1930 években a szovjet oldalon megjelentek a “teletankok”, Angliában pedig a “Queen Bee” és a “Queen Wasp” rádió távirányítású repülők.

Első rádió-távirányítású modellek

Első RC modellekkel valamikor 1950. évek elején kezdtek el foglalkozni a modellezők. Első távirányítók rádióamatőr körökből indultak el, és eleinte saját építésű, megbízhatatlan és nehéz hangfrekvenciás LC oszcillátorok voltak. A kapcsolók, botok különböző értékű kondenzátorokat kapcsolását végezték a rezgőkörbe. Így a rádió eltérő frekvenciájú jelek kibocsátására volt alkalmas. A vevő egység pedig fogadta a jeleket és megfelelő szűrők segítségével a jelek megfelelő áramköri ágba voltak terelve.  Későbbiekben elindult egyes komponensek sorozatgyártása, megjelentek a földi adó és vevő egységek a gyártók kínálatában. Ezek a korai rendszerek változatlanul szuper-regeneratív áramkörökkel működtek, amelyek zavarták egymást, ha egy adott távolságon belül volt a két jeladó. Érdekesség-képpen érdemes megemlíteni, hogy az adók az elején miniatűr rádiócsövekkel működtek és táplálásukhoz egy 1,5V és egy 90V feszültségű forrást igényeltek.

Ahogy fejlődött a technika, egyre kisebb, egyre könnyebb lett a felszerelés, megjelentek a többcsatornás rendszerek, elkezdték használni az oszcillálást stabilizáló frekvencia-kvarckavicsokat. Tranzisztorok megjelenésével az RC világába beköszöntek a szuper-heterodin rádiórendszerek. Ezzel jelentősen lecsökkent a szomszédos rádiók egymásra gyakorolt hatása.

Manapság ha új távirányítót szeretne venni az ember igen sok dolgot kell odafigyelni: ár, funkciók, ergonómia, stb. Ami viszont a legfontosabb, hogy a kornak megfelelő megbízható rendszert használjunk, ami zökkenőmentesebbé teszi a kedvenc időtöltésünket. De legyen bármilyen is a rádió, elektromos jelet mechanikus elmozdulássá kell alakítani, ezért a távirányítással kapcsolatos témát az információs lánc végéről kezdeném.

Szervó

Felépítésében viszonylag egyszerű szerkezet, mely egy nyáklapból, rajta vezérlő elektronikával, egy egyenáramú motorból, fogaskerekekből áll, melyek egy csinos kis dobozba vannak zárva. Az erőátviteli lánc utolsó fogaskerekének a tengelye ki van vezetve a dobozból. Erre kerül majd csatlakoztatásra szervókar és arra tolórudak. Ugyanennek a fogaskeréknek az alsó része pedig egy potméterhez van erősítve, hogy visszajelzést tudjon adni a vezérlő elektronikának (egy korábbi jegyzet: Motor- és hajtásvezérlés alapelve). A fogaskerekek anyagukban eltérnek tervezett terhelések függvényeben. Leggyakrabban poliamid vagy egyéb műanyag-fogaskerekű szervákkal találkozunk, de készülhetnek fémből, karbonból és az extrém terheléseknek kitett szervók akár titánból is. Nagyobb terhelésre szánt szervók utolsó fogaskerekét egy vagy két csapággyal is alá szokták támasztani.

Táplálás illetve parancstovábbítás céljából 3 vezeték van kivezetve a szervóból: test, táp és vezérjeljel. Sajnos a vezetékek színezése, sorrendje és csatlakozója gyártóként változhat. Modellezésben alkalmazott szervók táplálása általában 4,8-7,2V feszültséggel folyik. Fontos megjegyezni, hogy minél magasabb a feszültség, annál nagyobb nyomatékot fejt ki a szervó, de ezzel csökken az élettartalma is, – érdemes a gyártó által ajánlott értékeken belül üzemeltetni. A harmadik vezeték jeltovábbítás céljából lett kivezetve és általában 5V feszültségű PWM jelekkel közöljük a szervóval, mekkora szögben térítse ki az a kart.

Pulse Width Modulation – impulzusszélesség szervó vezérlés

Impulzusszélesség vezérlés magáról beszél: az információtovábbítást egy jel szélességének változtatásával érjük el. A modellezésben használt szervomotorok vezérlése 50 herzes, vagyis 20ms hosszúságú keretben zárt jelekkel vezéreljük. A keretben levő 1500 μs (1,5ms) hosszúságú jel középállásba kényszeríti a szervó karját. A gyártók eltérő mozgásterű szervót gyártanak. Leggyakrabban használtak -60 és 60° között mozognak, és általában 1000-2000 μs jelszélességet igényelnek. Vannak nagyobb mozgásterű szervók is, így például futóműmozgató szervók általában 180° azaz ±90°-ra képesek elfordulni a középállástól számítva. Ezeknél vagy a visszajelzést biztosító potmétert, vagy az alkalmazható jelszélességet tartományát szélesítik, így a vezérjel 650 és 2350 μs hosszú lehet. Robotikában előfordulnak 360°-os vagy korlátozás nélküli szervók is, melyeknél pozíciómeghatározására enkodert használnak.

Az analóg módon működő szervók számára nem elegendő egyszer kiadni az impulzust, mert lehet, hogy szervókar még nem éri el a végső pozícióját. Azonkívül a jel nélkül a feszültségátalakító nem táplálja a motort, így nem keletkezik nyomaték a karon, “ernyed” a szervó. Digitális szervók esetében egy jel kiküldése elegendő, mert a beépített mikrokontroll gondoskodik a végső pozíció eléréséről, utána, jel hiányában azonban a digitális szervó is “ernyed”. A digitális szervót ezenkívül eltérő válaszreakcióra is programozhatjuk, amivel optimalizálhatjuk bizonyos feladatokhoz. Vezérfrekvencia terén a szervók elég rugalmasak. Analóg verziók 30-60 Hz-en, digitális példányokat pedig akár 300 Hz-en is vezérelhetjük. Ha kissé terheljük egy analóg szervó karját, halhatjuk a “cicergést”, mely a jelmentes és aktív szakok váltakozásából adódik. A szervók elektronika úgy van kialakítva, hogy meg tudja határozni, a vezérjelnek megfelelő pozícióban tartózkodik-e a kar, és ha nem, akkor melyik irányba kell elmozdulnia. A szervókar tengelyére kötött potméter a kar elfordulásáról nyújt visszajelzést az elektronika felé. Az elektronika pedig gondoskodik a motor megfelelő irányú elmosdatásáról, ha az nincs a beérkező jel szerinti helyen. Korábban a gyártók készítettek jobb és bal elfordulású szervókat arra az esetre, ha a távirányító pozitív kar elmozdulásra a szervó nem a szükséges irányba térne ki. Ezeket a szervókat általában eltérő színű matricával jelölték. Komputeres távirányítók megjelenésével ez az igény megszűnt, mert az irányváltást már a rádión el tudjuk végezni.

Vevő egység

RC vevők a méretükhöz képest igen fontos és feladatai közé tartozik a távirányító jelének detektálása, zajmentesítése, jelerősítése és dekódolása. Jel azonosítása tűnhet a legegyszerűbbnek, de ha jobban belegondolunk, a levegőben számtalan eltérő frekvenciájú és erősségű jelek hasítják az étert. Ebben a rengetegben megbízhatóan és egyértelműen megtalálni azt a jelet, ami a társ távirányítóból származik nem egyszerű feladat, ráadásul előfordulhat, hogy a szomszédban erősebb rádió is ad, vagy valaki más is használja az általunk frekvenciát. Ezért a gyártók féltve őrzik megoldásaik részleteit. A mai adóegységek teljesítménye törvényileg van szabályozva és nem haladhatja meg a 100mW-ot. Azonban közel hasonló elektronikai kialakítás mellett a vevőegységek teljesítménye jelentősen eltérhet. Magasan integrált mikrosémáknak köszönhetően ez a nagy “tudás” elfér egy 3-10 grammos egységben.

Ha egyszer a jelet megtalálta a vevő egység, a jel zajmentesítése után fel van erősítve a dekóder bemeneti jel szintjére. A dekóder feladata azonosítani a jelsorozat részeit, megtalálni a szinkron jelet (általában a leghosszabb jel a sorozatban) és szétosztani az egyes csatornák jeleit a megfelelő csatlakozókra, melyekre szervók, fordulatszabályzók, kapcsolók vagy egyéb elektronika lehet kötve. Általában az 1. csatornán a magassági, 2. – csűrő, 3. -tolóerő/féklap, 4. – oldalkormány és stb. A csatornainformációkat a távirányító rendszeresen frissíti, legalább 50 alkalommal másodpercenként. A csatornakiosztás változhat gyártóként, de lehet szabadon állítható is.

Vevőegységhez tartozik meg egy rugalmas antenna is. Gigahertzes vivőhullám esetén az antenna hossza centiméterben mérhető (2,4GHz – 12cm, 5,8GHz – 5cm). Megahertzes hullámok esetén a hullám hosszát méterekben mérik (75MHz – 4m, 50MHz – 6m, 35MHz – 8,5m), ezért a modellekhez ¼ hullámhosszal megegyező hosszúságú antennát használnak vagy elektromosan hosszabbítják. Mivel hangolt antennáról van szó, se rövidíteni, se hosszabbítani, sem feltekerni nem ajánlott. Módosítások hatása komoly mérőműszerek nélkül nem határozható meg, de valószínű, hogy a hatékonyság, és ezzel a hótótáv is csökken. Antenna vezetésénél tartsuk távol fém és szénszálas szerkezeti elemektől, elektromos motoroktól (pl. szervó) és egyéb elektromos zaj forrásaitól. Jó megoldásnak minősül, ha a vevő egység közelében kivezetjük a gép törzséből és a törzs külső felülete mentés vezetjük, vagy kifeszítjük a pilótafülke és függőleges stabilizátor között.

Az RC távirányítás fejlődése során több kommunikáció szabvány is látott világot. Ezekből számos egyidejűleg létezik és szolgálja a modellezni vágyókat. Ezekből csak két irányzatot szeretnék kiragadni és röviden bemutatni. Az egyik az a kristállyal beállított szuper-heterodin rádiók. Fő tulajdonságuk, hogy egy bizonyos frekvenciatartományra gyártott, pontosabban beállított adó és vevő páros pontos hangolását egy kvarc kristály segítségével végzik. Minden modellezésre kijelölt tartomány csatornákra van osztva. A csatornák számozva vannak ezért a kristályokon fel van tüntetve a csatornaszám, a rezgési frekvencia, és az is, hogy egy adó (TX), vagy vevő (RX) egység számára gyártott kristályról van szó (technológiából kifolyólag az adó és a vevő kristályai eltérnek, így nem cserélhetők fel). A kristály belső felépítése miatt igen érzékeny az ütésre és a vibrációra – könnyedén sérül a belső szerkezete. Ezért célszerű fokozatos figyelmet szentelni a vevő egység mechanikus behatások szembeni védelmére. Mivel egyszerre csak csak egy páros lehetett egy csatornán belül, így a csatornaegyeztetés és a csatornakiosztás egyik főfeladat volt repítés kezdete előtt. Szintézeres rádiók megjelenésével megszűnt kristályok kezeléséből adódó nehézség, hiszen kis csavarhúzóval pillanatok alatt be lehetett állítani a használt  frekvenciatartomány kívánt csatornáját, természetesen csak egyeztetés után. Korlátozott csatornaszám miatt népes rendezvények esetében szigorúan követni kellett az utasításokat és a házirendet, hogy két azonos csatornán működtetett rádió ne szóljon, és ne hallgasson.

Igazi megváltást a 2.4 GHz tartományban működő frekvenciaváltós rádiók hozták. Ezek esetében a rádió adót és vevőt “be kell mutatni egymásnak”. Ezt a folyamatot bindelésnek nevezik. Ismerkedés után a vevő egység csak a saját adója adatcsomagjait fogadja el. Ezen típusú rendszerek másik előnye, hogy üzemeltetés során egyedül megkeresi a legkevésbé zajos csatornát és azon kommunikál a vevővel. Kristály hiánya miatt kicsi és nem érzékeny a vibrációra. Ezen technológia számos lehetőséget nyújt és ezért több szabvány is jelent meg. Részletesebben ezekről majd egy külön jegyzetben.

Legyen szó autó, repülő, helikopter vagy egyéb modelltípusról, a távirányítás és bizonyos szabályzás elektromos megoldásait preferáljuk, kedvezőbb méretük, hatékonyságuk és súlyuk miatt, pár szót szükségeltetik ejteni az áramellátás lehetőségeiről.

Rádió adó egység, vagy ahogy szoktuk becézni, a távirányító fő feladata a karok, kapcsolók állapotát rendszeresen felmérje, elemezze ezeket és ennek megfelelően állítson elő egy olyan jelet (PPM avagy PCM) mely megfelelően modulálva átküldhető a repülő szerkezetünkre.

Elektromos áram forrásai

Pb – ólom-savas akkumulátorok nagy múltra tekintenek vissza: felfedezésüket 1859-re datálják. Ugyanebben az évben felfedezték a széncink elemeket és a NiCd akkumulátorokat, de mivel olcsó és egyszerű volt az előállításuk, alacsony energiasűrűségük ellenére (40-50Wh/kg) még mindig használják őket széles körben. Töltésük egyszerű, feszültségkorlatos, tárolásukat teljesen feltöltött állapotban végezzük éves tornáztatással (lemerít-feltölt) vagy cséptöltés mellett, néha töltött száraz állapotban. Alacsony energiasűrűségük miatt a modellezésben földi állomások és berendezések energiaellátására használhatók. Nehézfémtartalmuk miatt elhasznált elemeket elhelyezése csak erre szakosodott gyűjtőhelyeken engedélyezett!
Alkáli elemek – egyszer használatos 1,5V feszültségű elem. Általában kis teljesítményű RC játékokban használják. Üzemeltetés során nem alkalmasak hirtelen nagy ampereket leadni – maximumuk 0,2C környékén van,– energiatárolásuk viszonylag magas: 3-4000mAh. Eldobhatóságuk miatt drága megoldásnak minősül mind környezetvédelmi, mind anyagi szempontból.
NiCd – nikkel-kadmium (nikad-nak szokták ejteni) újratölthető elemek, melyekkel kiválthatjuk az alkáli elemeket (AAA, AA, C, D). Ugyan a NiCd cellák csak 1,2V előállítására képesek, azonban több-százszor tölthetőek, akar névleges kapacitásuk hússzorosát is képesek leadni (20C)  és olcsók. Hátrányuk a töltés memória és viszonylag nagy önkisütési ráta, hosszabb tárolás után célszerű újraformázni. Töltés előtt ajánlott az akkumulátort kisütni (lemeríteni 0,5V alá). Töltésük során a következő áramértékek betartása maximalizálják a NiCd cella élettartalmát: töltés 0,1-0,2C -vel, a töltés utáni csepptöltés 0,05C. Jó választás lehet RC autók és hajók motorjainak, illetve repülők vevőegységeinek táplálása számára. Elhasznált/régi elemek háztartási hulladékgyűjtőbe dobni tilos!
NiMH – nikkel-metál-hidrid elemek tulajdonságuk jobbak, mint NiCd elemeké: könnyebbek, tovább tartják a töltésüket, de elődjeiket nagyobb csúcsáram jellemzi(15A vagy 8C fölött inkább NiCd akkumulátort használjunk). Sanyo Eneloop és GP ReCyko⁺ különösen jó energiatárolási tulajdonságokkal bírnak. Használat során egy kis odafigyelést igényelnek, “mert nem szeretik” a teljes lemerítést. Sajnos nincs semmi ingyen, minél kisebb a belső ellenállása az akkumulátornak, annál nagy áramot képes leadni, annál többet kell foglalkozni vele tárolás során. Ez lényegében annyit jelent, hogy tárolásukat félig feltöltött állapotban kell végezni és kb. 2-3 hetente le kell meríteni őket nagy árammal 0,9V-ig, és újratölteni 50%-ra. Kisebb súlyuk miatt alkalmazhatóak repülőgépmotorok táplálására, de legjobb alkalmazási területük az RC autók világa illetve készíthetünk vevő akkupakkokat (elérhetik a 100-110Wh/kg).
LiPo – lítium-polimer akkumulátorok nagy népszerűségnek örvendenek RC repülő- és helikopter-modellezők körében. LiPo cellák nagyon könnyűek a többi típushoz képest, akár 500 újratöltési ciklust is képesek elviselni, 3,7 V állítanak elő cellánként és rövid távon 100-200A leadására is képesek (75-100C, 3000W/kg). De figyelni kell a gyártó által előírt értékekre, mert nehezen viselik a túlterhelést és a túlmelegedést. Használat során a cellák feszültsége ne menjen 3,0V alá, egyéb esetben cellák épsége nem garantált, különösen, ha alacsony feszültségük tartós. Többcellás pakkok esetében használat előtt a cellák feszültségét azonos értékre állítsuk, a töltésüket pedig csak speciálisan kifejlesztett mikrokontroller-vezérelt balanszer töltővel végezzük (energiatárolásuk akár 300Wh/kg). Tárolás szempontjából igénytelenek, bár egyes források alacsony hőmérsékletet ajánlanak. Félévente érdemes ellenőrizni a feszültségüket és igény szerint feltölteni a cellákat 3,8V-ig. Korábbi cellák potenciális gyúlékonyságuk miatt lettek hírhettek, azonban a forgalomba található LiPo-k már stabilak, és odafigyeléssel sokáig szolgálnak bennünket. Röviden összefoglalva – mimóza lelkű óriások, – tartsuk őket szűk feszültségi tartományon belül (3,0-4,2V per cella).
LiIon –
LiFe – lítium-ferrit-polimer ferrit akkumulátorok sokban hasonlítanak a LiPo társaihoz, azonban üzemi feszültségük alacsonyabb – 3,3V ezért a töltési maximum feszültségük is 3,6V! Névleges energiatárolási képességük 1700Wh/kg.
A123 – lítium-ion-fosfát akkumulátorok, melyek hasonló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a LiFe akkumulátorok, azonban nehezebbek, nagyobbak de nagyobb árammal tölthetőek, ami drasztikusan lecsökkenti az akkumulátorok töltési idejét. Tárol energiasűrűségük nagyobb, elérheti a 240Wh/kg és az újabb fejlesztésű cellák akár 100C nagyságrendű áramot is képesek leadni rövid időn belül.

BEC – áramforrások elektronikus megoldása, mely magasabb feszültségű akkumulátorokra kötve előállítja a szükséges 5V feszültséget. Általában 3-5A folytonos áram leadására képesek, ami kielégíti a közepes méretű modellgépek igényeit.

Follow

Comments (0)

By anduur, 2012. September 20 12:11

Végre egy program, amely sokkal többet ér, mint amennyit elkérnek érte. A Profil 2 – egy szárny profil kezelő, rajzoló és elemző szoftver, melyet egyre több képességgel ruháznak fel a fejlesztői. Nagy bővíthető adatbázisának és szimulációs moduljának köszönhetően nagy segítséget nyújt a megfelelő profil kiválasztásában. A program segítségével megtervezhetjük a modell szárnyát és előkészíthetjük a rajzokat vagy a gépi vágási fájlokat, legyen szó balsa vagy habmagos szárnyról. Természetesen a többéves modellfejlesztői tapasztalatot soha sem lehet pótolni, de ha rendelkezünk megfelelő alaptudással és egy kis gyakorlati múlttal, elkezdhetjük szisztematikusan fejleszteni a gépünket, és akkor nélkülözhetetlenné válik a tervezőasztalunkon.
A fejlesztő csapat oldalán a szoftver 3 eltérő verziója érhető el: alap (base version) – lényegében hobbi szintű, kutatásra, fejlesztésre lett összeállítva, lehetőséget ad kiválasztott szárnyszelvények importálására/exportálására több fájlformátumban, polárgörbék számítására, habvágási sablonok készítésére, dobozos szárnyak tervezésére; XT – közepes felszereltségű programgyűjtemény. Lehetőséget ad DXF fájlok importálására, illetve saját profilok fejlesztésére több metódus alkalmazásával, szárnyszelvények többoldalas nyomtatására. Pro – verzió fejlett eszközöket hoz, melyet lelkes modellezők, klubok és gyártók számára ajánlják. Megengedi a profilgyűjtemény szerkesztését, ipari szabványoknak megfelelő fájlformátumok kezelését, 3 és 4 tengelyes maró-/vágó-gépek munkafájljainak előkészítését. Ezzel a verzióval CD-n vagy USB kulcson megkapjuk az adatbázisban fellehető profilok előre kiszámított polárjait, ezzel lerövidítve a tervezésre áldozott időt.
Licencelésben szintén megfigyelhető a csapat rugalmassága. Azon kívül, hogy rendelkezésre bocsátottak egy idő limit nélküli próbaverziót korlátozott funkciókkal, még három licenc típus közül választhatunk: egy diákok és hobbi modellezők számára, egy a klubok, alapítványok, oktatási intézmények számára (egy felhasználós), és egy klubok, alapítványok, oktatási intézmények és gazdasági intézmények számára (megosztott).
A szoftver telepítése nem igényel különösen kiépített számítógépet. ODBC32.DLL hiányában elég letölteni az MDAC.exe-t a társaság oldaláról.

Airfoils management/Processing – talán ezek lehetnek a legfontosabb moduljai a programnak, a profil kezelők. Itt megtekinthető több mint kettőezer profil, és ha pontosan nem tudjuk a nevét a profilnak, fejlett szűrőrendszer segítségével rákereshetünk töredékszavakra vagy akár profil tulajdonságokra hibamérték meghatározásával (-tól -ig). Bár teljesen elvárható volt és mégis meglepő, hogy az alap verzió mennyi profil szerkesztési lehetőséget nyújt. Természetesen, hogy csak azután, hogy kiválasztottuk és klónoztuk a kiszemelt szelvényrajzot, már  szerkeszthetjük is. Ez akar táblázatos formában, ívek adatainak módosításával, akár grafikus módszerek egyikével tehetjük meg (mert kettő is van: külső kontúr vagy vastagság és középvonal szerkesztése). Ezenkívül végezhetünk hibridizációt is, vagyis két egész profilból vagy részeiből készíthetünk egy új profilt. Ha befejeztük a szerkesztést, akár össze is hasonlíthatjuk az eredetivel vagy több más profillal. Más programokkal való összeférhetőség miatt több formátumot importálhatunk a rendszerünkbe, illetve exportálhatunk ki. Áldott tulajdonsága a szoftvernek, hogy raszter grafikai elemzője is van, vagyis régi tervrajzból is bővíthetjük a gyűjteményünket.

Polars – Xfoil (Mark Drela, GPL licenc) feldolgozó és elemző szoftverre épülő modul, mely professzionális analitikai módszerekre támaszkodva aerodinamikai számolásokat, elemzést végez el, legyen szó saját készítésű vagy szoftverrel érkező profilról. Ezen grafikonok az azokat olvasni tudók számára nélkülözhetetlen információt nyújtanak a repülőgép viselkedéséről, stabilitásáról, terhelhetőségéről. Az összehasonlító grafikonok a legjobb választást segítik elő bizonyos kritikus esetekre nézve. És ha már végeztünk a szárnyszelvények tanulmányozásával, ki is tudjuk nyomtatni a szelvényeket, ezenkívül a program segít megtervezni a bonyolultabb szárnyakat is, bordákkal, könnyítésekkel, borítással vastagságának figyelembevételével.

Miután kiválasztottuk a megfelelő profilt vagy profilokat, a megfelelő sebesség és felületi terhelés tartományban a Profili2 további segítséget nyújt a szárny szerkesztésében, immár közeledve a gyakorlati megvalósításhoz. Legyen szó az egyre kedveltebb hab és habmagos, vagy fából épített szárnyszerkezetekről, a szoftver segítségével létre tudjuk hozni a bordák és a szárnyfelek virtuális tervét és a kész terveket 1:1 arányban kinyomtathatjuk vagy fájlba menthetjük előre beállított papírméret alapján darabolva azt. Manapság egyre elterjedtebbé váló komputervezérelt alkatrészgyártásban (CNC) is segítséget kapunk a programtól. Végső lépésként a szoftver lehetőséget kínál három- és négytengelyes CNC fájlok kiexportálására, így megfelelő műszaki háttérrel, vagy egy erre szakosodott vállalkozást megbízva, a tervezett alkatrészekből könnyedén bordákat és más alkatrészeket kaphatunk, hosszadalmas műhelymunka nélkül.

Wing Panel Management. A szárnypanelek kezeléséhez szükséges funkciókat a főképernyő „Panels” menüpontja alatt a „Panel Management” alpontban érhetjük el. Amennyiben már rendelkezünk kész tervekkel, a programon belül itt találjuk-, nyithatjuk meg őket szerkesztésre, vagy hozhatunk létre új szárnyterveket. Szintén itt találhatóak az exportálási, nyomtatási és CNC beállítási funkciók is. Mivel ezen eszközök a gépi háttér viszonylatában jelentősen eltérhetnek, a funkciókat nem részletezzük, de teljesség igénye nélkül lehetőségünk van például a nyomtatási méretekkel kezdődően, vágásvastagság, marófejek alaki és méretbeli paramétereinek beállítására is.

Alapjában véve a Profili2 két típusú – trapezoid és elliptikus – szárnypanel tervezésére kínál lehetőséget, de a megfelelő paraméterezéssel e két kategórián belül szinte bármilyen formájú szárnyat megrajzolhatunk, az ívelt, hegyes teljesítményvitorlákétól, a „piskóta”, vagy delta formájú vadászokon át a szögletes műrepülő szárnyakig.

A szerkesztés menete a szárny alakjának és főbb alaki tulajdonságainak: fesztáv, húrhossz(ok), nyilazás, stb.) megválasztásával és pontos beállításával kezdődik és a további lehetőségeket lépéses rendszerben 9 további menüpontban érhetjük el. A szerkesztőablakok között végig oda-vissza lépegethetünk, javíthatunk. Jellemzően minden menüpont két fő részre osztható. Az ablak felső részén találhatjuk az adott szerkesztendő tulajdonságok paramétereit szám és szöveges mezőkkel, az alsó grafikus részen általában három nézet – felső, törzsoldali borda, szárnyvég oldali borda – közül választhatunk.

Második lépésben a bordák számát és távolságát állíthatjuk be. A szoftver képes automatikusan meghatározni az adott szárnyhosszhoz szükséges darabszámot és bordaközöket, de manuálisan is megadhatjuk a fenti értékeket.

A következő menüpontban nyílik lehetőségünk a gondosan kiválasztott szárnyszelvényt, illetve szelvényeket hozzárendelni a megtervezett panelünkhöz. A első és az utolsó profilt mi választhatjuk ki, az átmeneti bordákat a program automatikusan számolja ki és illeszti a szárnytervbe. Amennyiben bonyolultabb szárnyat tervezünk, a különböző szakaszokat külön-külön kell létrehoznunk.

Negyedik lépés a torziós szerkezet megtervezése. Amennyiben ez nem szükséges az összes opciót üresen hagyva léphetünk tovább, de a Profili lehetőséget nyújt a szárny felső és alsó (jellemzően vékony balsa) borítását külön megtervezni, milliméterben vagy colban megadva annak fedését belépőéltől számítva, így teljes vagy részleges héjszerkezetű szárnyakat tervezhetünk. Természetesen a kialakításnak megfelelően a bordák tervrajzán is helyet kap a torziós balsa réteg.

A szoftver logikai lépéseinek következő eleme a belépőél megválasztása. Fő opcióként a belépőél keresztmetszetét (forma, méret) határozhatjuk meg és illeszthetjük a bordák elülső oldalához x, y tengelyek mentén század-milliméteres pontossággal.
Hatodik lépésben a kilépőél szerkesztése következik. Háromféle verzió közül választhatunk, úgymint tömör és fedett élek, valamint kilépőél nélküli változat.

A tervezés vége felé közeledve jutunk el a merevítő(k) szerkesztéséhez szolgáló opcióig. Az egymást követő tervezőablakok közül ebben található a legrugalmasabb, legtöbb lehetőséget biztosító opciók együttese. Minden egyes merevítőt külön-külön tervezhetünk és helyezhetünk el a háromféle grafikus nézet segítségével, vagyis nemcsak a bordák x, y tengelyén, de bordától bordáig is. Hasonlóképpen állíthatjuk be a könnyítések alaki, méret- és számbeni tulajdonságait is, bár itt nincs lehetőség bordánkénti differenciálásra, amennyiben egy darabban terveztük a szárnyfelet.

A utolsó előtti opcióban az úgynevezett építő lábakat adhatjuk a bordákhoz. Ezek segítségével összeállításkor az összes alkatrész a megfelelő szögben és magasságban helyezkedik el a sablon felett.

Végezetül három fő nyomtatási opciót kapunk, amelyek ablakával zárul a szárnytervezés ezen szakasza. A szoftver generál egy felülnézeti képet bordákkal, merevítőkkel és torziós borítás rajzolatával, amit építési sablonként tudunk használni. Megkapjuk ezenkívül az összes borda rajzát 1:1 arányban, valamint a belépőélhez tartozó negatív mintákat. A beállított papírméret alapján a Profili automatikusan helyezi el, vágja és illeszti kinyomtatandó ábrákat oldalanként.

A tervezés végeztével visszatérünk a panellistánkhoz, ahol lehetőségünk van újraszerkeszteni azokat, vagy a fent említett módokon exportálni, illetve menteni különböző nyomtató és CNS készülékkel történő feldolgozás céljából.

Ahogy látható. ez a program kifejezetten a modellezőknek készült, de nem csak számukra lesz hasznos. Sok időt és munkát spórolhatunk meg a program használatával. Menet közben új megoldásokat is alkalmazhatunk kedvünk szerint, természetesen józan ész és biztonságos építmény keretein belül. Végül csak annyit szeretnénk üzenni a jó munkát helyett, hogy kellemes időtöltést kívánunk mindenkinek a tervező munkához :).

Follow

Comments (0)

By Gondozó, 2012. September 13 13:51

A kis sebességek aerodinamikája terén több mérnök és egyetemi professzor kitartóan dolgozik azon, hogy az analitikai módszerek minél jobban megközelítsék a tapasztalati eredményeket, megbízható támpontot nyújtsanak a tervezésben. A szerkezeti megoldásokkal együtt, szinte elkerülhetetlen jelleggel, magukkal hozzák azokat a tervezési megoldásokat, melyek jó modellrepülőgép megépítéséhez nélkülözhetetlenek. Esetünkben azonban a módszertan inkább közelítő jelleggel bír, mely segítségével meghatározzuk ugyan egyes paraméterek nagyságát de legalább 20%-os biztonsági tartalékkal kell számolnunk. A gép elkészültével, berepítés után derül ki csak, hogy megépített gépünk tudja-e nyújtani azt, amit megálmodtunk. Egy valamit azért mindig szem előtt kell tartanunk: csak jól megtervezett, megépített gépet lehet jól trimmelni!

Modelltervezés során a modell paraméterei, mint a szárnyfesztávolság, a húr hossza, a gép hossza, a legáltalánosabb és elsősorban megválaszolandó kérdések közé tartoznak. A modell teljesítménye a méreteivel együtt nő, a gép láthatósága javul, aerodinamikailag kedvezőbb körülmények között repül, de nehezebb a szállítása és sérülékenyebb is; 3 méternél nagyobb gépek esetén kompozit anyagok használata már elkerülhetetlen. Ezért a 1600-2400 mm szárnyfesztávolságú modell építése, tervezése és építése ajánlott azok számára, kik jól teljesítménnyel rendelkező és szállítható modellrepülőgépet szeretnének viszonylag rövid időn belül.

A szárnyra ható erők számításánál figyelembe kell venni azt, hogy a szárnyunk véges és a szárny végén “szivárognak” az erők, ráadásul, minél hosszabb a szárnyvég húrhossza, annál nagyobb a vesztesség. Ezen vesztességek mértékét a szárnyunk kialakításának jellemzői jelentősen befolyásolják. A végtelen szárnyra tett megállapítások ugyan igazak véges szárny esetében is, de a véges szárny fölött és alatta létrejött nyomáskülönbség megpróbál kiegyenlítődni, ezáltal az áramlatok oldalirányú mozgás is végeznek, térbeli áramlást hozva létre a szárny körül. Felülnézetben az áramlatok a véges szárny fölött a nagyobb íveltségű szárnyszakasz felé hajlanak, ahol alacsonyabb a nyomás (általában a törzs felé), míg szárny alatt az áramlatok a magasabb nyomású területekről a szárnyvégek felé hajlanak. A kilépőélnél a két réteg nyomása már közel azonos, de a részecskék áramlási iránya és sebessége eltér. A különböző irányú áramlások egyesülésekor a kilépő él mögött örvények keletkeznek, örvényfelület alakul ki. Különösen erős örvények alakulnak ki a szárnyvégek körül. Az indukált örvények energiát vonnak el a rendszerből és ezáltal csökkentik a szárny hatékonyságát, ezért kialakulásukat indukált ellenállás kíséri. Az áramlások oldalirányú eltolódása, és így az indukált ellenállás szorosan is a felhajtóerő keletkezéséhez kötött jelenségek, és alakulásuk annak nagyságától függ. Az indukált örvények hatására az egész áramlás iránya megváltozik, lefelé terül el. Mivel a nyomás hangsebességgel terjed, így a kitérés már a szárny előtt elkezdődik. Ennek köszönhetően a szárny valós állásszöge kisebb a geometriainál – ez az indukált állásszög. Newton törvényeit alkalmazva belátható, a felhajtó erőnk annál nagyobb, minél nagyobb légtömeget tudunk mozgásba hozni!

Ha már eldöntöttük, milyen fesztávolsággal fog bírni a modellünk, akkor következhet a szárny oldalviszonyának a meghatározása (jelölése görög labda [Λ] vagy AR). Az oldalviszony egy dimenzió nélküli szám, és a szárny karcsúságát jellemzi. Téglalap alakú szárny esetén ez a szárnyfesztáv és a húr hosszának a viszonya (), egyéb formájú szárny esetén a következő a fesztáv négyzetét osszuk a szárny területével:

ahol az S – a szárny alaprajzi területe, a b – a szárnyfesztávolság, l – profilhúr hossza. (A méreteket általában dm-ben számoljuk)

Indukált ellenállás tényezőjét a következő képlet szerint állapítjuk meg:

ahol c_y – a profil felhajtó-erő tényezője, δ – szárny alaki tényezője: ellipszis – 0; trapéz – 0,05-0,1… . Képlet alapján kijelenthető, hogy az indukált ellenállás nagysága a felhajtóerő-tényező négyzetes arányban függ, márpedig a szabadon repülő és vitorlázó gépek Cy értéke nagy, ezért indukált ellenállásuk csökkentése modell teljesítménye szempontjából jelentős lehet.

Számos kísérletben kimutatták, hogy az oldalviszony fontos szerepet játszik a felhajtóerő és az ellenállás alakulásában. Ahogyan az a grafikonból is kitűnik, kisebb oldalviszonyú szárny esetében ugyanolyan felhajtóerő eléréséhez nagyobb állásszög szükséges. Az indukált állásszög akár 3-5° is nagyobb lehet végtelen szárny esetében vett effektív szöghöz képest. A grafikonokból az is kiderül, hogy bár a karcsú szárny hatékonyabb a felhajtóerő termelésében, de emellett kisebb állásszögnél esik át. Ellenállás tekintetében a karcsú szárny előnyösebb.

Ezután teljesen természetesnek hat az a kérdés, hogy mégis mennyi legyen modellünk AR értéke, de a válasz nem olyan egyszerű. Ugyanis, minél nagyobb az oldalviszony, annál karcsúbb a szárny, annál kisebb az indukált ellenállás (kisebb nyomáskülönbséget kell kiegyenlíteni). Egyúttal, ha ugyanazon szárnyfelület esetén növeljük a szárny karcsúságát, csökken az áramlás lefolyását jellemző Reynolds- szám (rövidül a húrhossz). A következő nomogram gyakorlati kísérletekre támaszkodva, segítséget nyújthat a helyes érték választásában.

A gyakorlatban jól bevált értékek a nomogram zöld területen találhatók. Berajzolt minta szerint egy 2650 mm fesztávolságú modell esetén az oldalviszonyt 10,5 és 16,5 értékek között vehetjük fel, az ajánlott értékek azonban 12,5 és 15 közé esnek. Tehát az oldalviszony mindig a modell méretétől függ, és úgy kell megválasztani, hogy a legkisebb szelvényhosszúságú rész is a kritikus Re szám felett repüljön. Ahogy a modell-aerodinamikai kutatások nyomán kis Re-számoknál egyre stabilabb és kellő felhajtó erőt szolgáltató profilok jelennek meg, úgy a megengedett és ajánlott terület maximális határai egyre feljebb kerülnek a jelenlegi képhez képest. Figyelembe kell azonban venni azt is, hogy a modellünknek mekkora a káros ellenállása – a modell nem emelő részeinek az összesített ellenállása. Nincs ugyanis értelme az indukált ellenállás végtelenbe menő csökkentésének, ha nagy a modell káros ellenállása. A teljesítmény vitorlázók káros ellenállása igen kicsi a többi modellhez képest (nincs légcsavar, nincs hengerfej, stb.), így az indukált ellenállás a modell összellenállásának a felénél is nagyobb lehet, ezért ilyen modelleknél indokolt az indukált ellenállás-csökkentés.

Erő hatására a szilárd testek méretüket, alakjukat megváltoztatják. Nincs ez másként a szárny esetében sem. A szárny igénybevétele a szárnytőnél a legnagyobb. Ezért nem minden merevítőt szükségeltetik végig vinni a szárny teljes hosszán, a borítást is vékonyabbra lehet készíteni a szárny vége felé, ezáltal könnyebbé téve a szárnyat. Ezért aerodinamikai, de legfőképpen szerkezeti okok miatt gyakran alkalmaznak trapéz formájú szárnyakat vagy szárnyvégeket. Három okunk is lehet, miért válasszuk a trapézformát: rövidebb a szárnyvégprofil húrja, és ezáltal az indukált ellenállása, egyenletesebb a felhajtóerő eloszlása a téglalap formajuhoz képest, különösen nagyobb állásszögeknél, könnyebb. Nagyméretű gépeknél trapéz szárny különösen ajánlott. Ezen szárnyak egyik jellemzője a λ trapézviszony– a legkisebb és a legnagyobb szelvényhúrok viszonya.

ahol l_v – a szárnyvég profijának húrhossza, l_t – szárnytőprofil hossza.

A véges szárnyon végbenő állandó nyomáskiegyenlítés és oldalirányú áramlás miatt egy véges téglalap alaprajzú, elcsavarás mentes szárnyon a felhajtóerő nem oszlik el egyenletesen, hanem a szimmetriasíktól a szárnyvégek irányába haladva fokozatosan csökken. Ugyanakkor a leáramlás sebessége, az indukált ellenállás nő a szárnyvégek irányába. Ez azt eredményezi, hogy teljes azonosság ellenére a véges szárny közepes c_y kisebb a végtelen szárny értékéhez képest. Az erők eloszlásának ismerete repülőgép tervezés szempontjából nagyon fontos.

[kép]

Az 1930-as években eleinte empirikus módon, trapéz szárny lekerekítése útján, később pedig Prandtl áramlástani elméletére támaszkodva, matematikai alapokon is bebizonyították, hogy az elliptikus szárnyforma szolgáltatja az optimális aerodinamikai viszonyokat: a felhajtóerő a szárnyvégek felé haladva csökken nullára, a leáramlás pedig állandó szárnyvégtől szárnyvégig. c_ind=c_y²\πΛ képlet alapján az indukált ellenállási tényező ekkor a legkisebb.
Ilyen szárnyaknak az a hátránya, hogy bonyolult a megépítésük, hiszen bordapáronként újra kell tervezni a szelvényeket. Ezenkívül nem csak a felülete ívelt, hanem a be- és a kilépőél is, átesésük hirtelen következik be, és eközben a csűrő felületek hatékonysága is jelentősen romlik. Ezért a gyakorlatban inkább a tégla és a trapéz, illetve ezen formák kombinációjából származó szárnyak dominálnak. Azonban az elliptikus formától való eltérés a hatékonyság romlásához vezet. Belátható, hogy a szárny eltérő formái eltérő hatást gyakorolnak a folyamatok lefolyására, vagyis a tervezésnél számításba kell venni.

A véges terjedésű szárny ellenállása két részből áll: profil- és indukáltellenállásból, ezért az ellenállás tényezőjét a következő formula adja:

ahol c_y – a profil felhajtóerő-tényezője, c_x – a profil ellenállás-tényezője, δ – szárny alaki tényezője: ellipszis – 0; trapéz – 0,05-0,1… .

Az összesített szárny grafikonjából azonnal kitűnik, hogy létezik egy olyan v sebesség, amik az alaki és az indukált ellenmállás egyforma, és akkor az összesített szárny ellenállása minimális. Az eddig elmondottak alapján indukált ellenállás annál kisebb, minél nagyobb a szárny oldalviszonya és kisebb a felhajtóerő tényező.

Follow

Comments (0)

By Gondozó, 2012. September 12 10:37

A szárnynak tehát az a rendeltetése, hogy a repülőgép levegőben tartásához szükséges felhajtóerőt termeljen (Végtelen szárny aerodinamikája). Ennek az erőnek a létrejötte és nagysága a szárny geometriai kialakításától függ. A szárnyszelvények lehetnek szimmetrikusak, aszimmetrikusak, íveltek, S-formájúak és mind más-más tulajdonságokkal bírnak. Bár sok modellkészítő nem tartja feltétlenül szükségesnek egy új profil keresését a modellje számára, különösen, ha túl van motorizálva a masina, mert az nagyszerűen repül a régi szárnyprofillal és annak nagy ellenállása még hasznos is lehet leszállás közben. Azonban a vitorlázó gépeknél – ahol az egyetlen hajtóerő a gravitáció –, fontos szerepet kap a hatékonyság. Különösen igaz a megállapítás, ha még versenyeznek is a modellel.

Poláris diagram. Ahogy azt láttuk, hallottuk, éreztük már, eltérő állásszögeknél a levegőben haladó testen ébredő eredő erő is más. A profilok tulajdonságainak ilyen jellegű vizsgálatát először Otto Lilienthal kutató naplójában figyelhettük meg egy diagram formájában, mely egy ívelt szárny felhajtóerő nagyságának alakulását ábrázolta a légellenállás függvényében eltérő állásszögek mellett. Az állásszög sajnos nem mindenhol jelenti ugyanazt. Leggyakrabban a légáramlás irányvonala és a profil húrja által bezárt szöget értik, néha azonban a húr helyett az alsó alátámasztó vonalat veszik figyelembe. Ezért mindig tisztázni kell, mielőtt belefogunk a számolásokba, még ha az eltérés nem is olyan nagy.

Légcsatornás mérések eredményeként általában három grafikont kapunk melyek a felhajtóerő C_y, (néha C_f, C_l-ként jelölik ), ellenállás C_x (C_e, C_d) és nyomaték C_m alakulását ábrázolják különböző állásszögek függvényében. Mivel az ellenállás és a felhajtóerő változása nagyságrendekkel eltér, ezért a felhajtóerőt egy nagyságrenddel nagyobb skálán ábrázolják. A nyomaték ábrázolásánál a skála úgy van felvéve, hogy a pozitív értékek a belépő él felfelé, a negatív értékek pedig lefelé való tolásának mértékét mutatják.
Gyakran a felhajtó erő és az ellenállás viszonyát egy görbén ábrázolják. Ilyenkor a légerők eredőinek vektorait (F_r – jobb oldali képen szürke nyíl) rajzoljuk fel értelemszerűen úgy, hogy minden kezdőpontja az origóban legyen. Összekötve a különböző állásszegüknél kapott vektorok végpontjait, egy poláris görbét kapunk. Zsúfoltság elkerülése végett a C_x, és a C_y itt is eltérő léptekkel viszik fel a tengelyekre (általában 1:10-hez arány követendő). Így a diagram áttekinthető és jól kezelhető. Az előző cikkben bemutatottak alapján belátható, hogy vektorok vízszintes tengelyre dobott vetülete adja a C_x, függőleges tengelyre pedig a C_y tényezőket.

Ezen diagramokból sok hasznos információt nyerhetünk ki. Első ránézésre meg tudjuk állapítani, mi a felhajtóerő legnagyobb és legkisebb tényezője (C_y=f(α) minimuma és maximuma), milyen állásszögeknél kapjuk ezeket az értékeket (α_kr). Azonnal szembetűnik az is, hogy a példában vett aszimmetrikus szárny legkisebb ellenállását nem 0°-nál kapjuk, hanem szimmetrikus szárnyprofiloktól ellentétben, attól kisebb állásszögnél. Az is megfigyelhető, hogy az állásszög növelésével a szárny ellenállása eleinte csak kis mértékben, utána körülbelül 6°-8° környékén elkezd fokozatosan, α_kr kritikus szög közelében pedig meredeken nőni. Eközben a felhajtó erő meredek, majdnem lineáris növekedést mutat, és csak a kritikus szögnél lapul. Minél meredekebben emelkedik a görbe, annál nagyobb az 1° állásszögváltozásra jutó felhajtóerő változás. Kritikus szöget elérve az áramlások a szárny nagy felületéről leválnak. Ekkor a felhajtó erő hirtelen lecsökken, az ellenállás megnő, a szárny átesik. A legjobb siklószám és merülősebesség ugyanazon szárny esetében nincs ugyanannál az állásszögnél és egy pár extra vonal megszerkesztését igényli majd.

A legkisebb merülősebességet nagyobb állásszögnél érjük el, mint a legjobb siklószámot. Egy adott profil alkalmazása esetén elérhető legjobb siklószám értékét a kezdőponttól a polárgörbéhez húzott érintő adja meg. Az érintkezési ponthoz tartozó c_x és c_y értékeket elosztva kapjuk a legjobb siklószámot, a c_y/c_x itt a legnagyobb, a eredő légerő vektora ezen a ponton zár be a legnagyobb szöget az áramlás irányához képest. A legkisebb merülősebesség (és ezzel együtt a legkisebb siklószöget) úgy kapjuk, hogy egy érintőt keresünk a görbéhez, melynek a C_y metszési pontja pont 1/3-a az érintkezési pont c_y értékének. Ezen a ponton a c_y³/c_x² emelkedési szám éri el a maximumát.

Negatív tartományban ugyanez a helyzet, ugyanúgy megtalálhatók a “jelentős” pontok. Csak más értékeknél, mert a vizsgált profil aszimmetrikus. Szimmetrikus profilok esetében a pozitív és negatív tartományok grafikonjai tükörképei egymásnak. Megvizsgálva a leggyakrabban alkalmazott profiljainkat észrevesszük, hogy állásszög-tartományunk igen korlátozott, nagyjából 3° és 15°közé esik mindkét irányba. Az igazán jó teljesítmények sávja még ennél is sokkal szűkebb.

A szárnyszelvények légerőtani tulajdonságait elsősorban a geometriai kialakítása határozza meg, de ezen kívül számos olyan tényező játszik még közre, amelyeket közelebbről meg kell vizsgálni. Ilyen például a határréteg jellege, szárnyfelület simasága. Megvizsgálva a polárgörbék alakulását lényegében a repülőgép jóságát is megkörnyékezzük. Eltérő profilok grafikonjait összehasonlítva számos fontos megállapítást tehetünk profiljainkkal kapcsolatosan, azonban ezen erők összehasonlítását csak azonos megfúvási sebességnél célszerű elvégezni. Ezen ismeretek hasznosak lehetnek, ha kisebb mértékben igazítani szeretnénk a meglévő profilunkon.

A profil geometriai paramétereit általában százalékban adják meg a húr hosszúságának viszonylatában. Vagyis, ha a szárnyunk profilja 100 cm hosszú, akkor a 18%-os (vagy c=0,18) vastagság abszolút értékben 18 centiméteres vastagságot jelent. Különböző alakú szárnyszelvények légerőtani jellemzőit szélcsatorna kísérletekkel állapítják meg és profilcsaládokat alakítanak ki. A szelvények a nevüket általában az aerodinamikai intézet, néha a kutató személy után kapják: CAGI, NACA, Gö, Benedek. A szelvényeket családon belül számértékekkel jelölik, melyek a főbb geometriai jellemzőket adják meg. Így a NACA23012 nevéből a következő tulajdonságokat olvashatjuk le: íveltség 2%, íveltség maximuma 30%-on, vastagsága 12%, de a számozás családfüggő!

Felhajtó erő, ellenállás, nyomásközéppont és a Reynolds szám kapcsolata. (Re) – egy dimenzió nélküli szám, mely a kísérletben kialakított, és a gyakorlatban alkalmazott szelvény geometriai és áramlástani hasonlóságát adja meg. Profilok összehasonlításában nagyon fontos szerepet játszik, hiszen eltérő Re számoknál nem csak mennyiségi, de minőségi változásokat is figyelhetünk meg a szárny reakciójában. Mivel a szám sok paramétertől függ, és minden minden pontra figyelembe venni szinte lehetetlen, így közelítő számolást érdemes csak elvégezni nagyságrend meghatározása céljából, figyelembe véve, hogy a levegő átlag sűrűsége =14,4·10^-6 m²/s (15°C, 1013,2 mbar). Ezt követően a számot a test hossza (húr hossz) és áramlási sebesség (repülési sebesség) ismeretében könnyedén meghatározható. Belátható, hogy a modellrepülőgépek szempontjából a Re szám tartománya körülbelül 50 000 és 700 000 érték közé esik.

ahol – a közeg (levegő) sűrűsége (kg/m³); – az anyagra jellemző dinamikus viszkozitás (Pa·s), – a kinematikai viszkozitás (m²/s), – a húr hossza (m), – az áramlás sebessége (m/s).

Aerodinamikai kutatások korai szakaszában már kimutatták (1937, NACA rep.: 586), hogy a hasonlósági mutató értéke jelentősen befolyásolja a maximálisan elérhető felhajtóerő értékét, a szárny ellenállását és a profil átesés körüli viselkedését. A kísérletekben megfigyelték, hogy az állásszög növelésével a felhajtóerő azonos sebességgel növekszik ugyanazon profil esetében (függvény görbéje ugyanolyan meredek). Azonban nagyobb Re számnál a felhajtóerő maximuma és az átesés is nagyobb állásszögnél következik be. Általában elmondható, hogy ha a profil jól teljesít alacsony Re számnál, akkor a magasabb tartományban sem lesz vele gond.

A geometriai kialakítás és a tulajdonságok alakulása. Egy szárnyszelvény olyan jellemzői, mint vastagság (d), íveltség (f), azok maximumának relatív helyei (x_d, x_f) és a belépő él lekerekítésének sugara döntően befolyásolják a profil légerőtani tulajdonságait. Ezek közül talán a profil vastagságának a hatása a legegyértelműbb, hiszen ha vastagabb a profil, akkor a homlokprofilja, vagyis az áramlással merőleges vetülete nagyobb. A vastagság növekedésével azonban az ellenállással együtt a felhajtó erő maximuma is nő. A vastágsággal és annak maximális értékének helyét változtatva megváltozik a profil orrának lekerekítési sugara is, és ez elsősorban az α_k – kritikus állásszög környékén érezteti hatását. Ha ugyanis a lekerekítési sugár nagy, akkor az áramlatok nem válnak le hirtelen a szárny egész felületén, hanem a leválási pont fokozatosan halad a profil orra felé. A hegyesorrú, és általában vékonyabb profilokon, az áramlás zavartalan egy bizonyos szögig, utána lavinaszerűen leválik az egész felületen, hirtelen ellenállás növekedést és felhajtóerő csökkenést idézve elő. NACA 0006 profil esetén Re 70 000 számnál átesés körülbelül 5°-nál következik be. Átesés utáni felhajtó erő növekedés a szárny alatti nyomásnövekedéssel magyarázható.

A kísérletek tisztább képet nyújtottak arról is, miként viselkedik a szárny átesés előtt és legfőképpen utána. Lényegében átesés három főbb formáját különböztettek meg: hirtelen, éles és fokozatos átesés és természetesen ezek között számos átmenet létezik (lásd N60 profil tulajdonságait különböző Re számoknál). Eközben megfigyelték az átesés hiszterézis tulajdonságát is, mely azokra a profilokra jellemző, amelyeknél hirtelen felületi vonalvezetés változás (másként fogalmazva kis sugarú lekerekítés) található. A hiszterézis lényege, hogy az átesés után vissza is visszük a szárnyat az átesés előtti szögbe, az áramlások, és ezzel a felhajtóerő nem nyeri vissza eredeti értékét, míg a kritikus állásszög alá nem visszük a szárnyat. Egyes profilok különösen hajlamosak erre a “hisztire”, különösen, ha egy felületi maximumot egy hosszabb egyenes, vagy süllyedő (konkáv) szakasz követi.

Szimmetrikus profilokkal viszonylag alacsony maximális felhajtóerő érhető el, ezért csak a műrepülő repülőknél alkalmazzák illetve stabilizátorok kialakításánál. Az íveltség kialakításával, és annak értékének növelésével az elérhető felhajtóerő értéke is arányosan nő. Egy ilyen profil ellenállás-tényezője is kisebb, mint a hasonló vastagságú szimmetrikus profilé. Ezért a felhajtóerő növelése érdekében a középvonal íveltségének növelése gazdaságosabb megoldás. Hogyha különösen nagy felhatóerő-tényezőre van szükségünk kis sebességnél, akkor az íveltség maximumát célszerű a húrhossz utolsó harmadába helyezni. Az erősen ívelt profilok hátránya, hogy maximum elérése után erőteljesen átesnek és nagy a nyomásközéppont vándorlásuk.

Összegezve elmondható, hogy a profil vastagságának növelésével megnyújtja a felhajtóerő görbét C_y irányában, így nagyobb felhajtóerőt érhetünk el. Maximum pontjának előretolásával a görbe meredekebbé válik, és kisebb mértékben veszítünk a felhajtóerőből. Mindkét módosítás azonban alaki ellenállás növekedéssel jár előrehozott örvények miatt. Eközben a profil “nyugodtabbá” válik, ami az irányítást könnyebbé, kiszámíthatóbbá teszi. De hogy a vékony profilokat is dicsérjük, meg kell jegyezni, hogy alacsony Re számnál (30 000 környékén) és kis állásszögeknél a vékony profilú (~6%) vagy lapszárnyú gépek jobban teljesítenek, mint a gömbölyded társai. Analitikai módszerrel összehasonlítva sikerül kimutatni, hogy 200 000 értékig a vastag, 14-18% szelvények használhatóak sikeresen, de kezdve a 100 000 értéktől a többszázas tartományig a 8-12% vastagságú profil a preferált. Az íveltség fokozása pedig felfelé tolja a polárist, így a negatív tartományban kedvezőtlenebbül viselkednek. Ezért az ívelt profilok kevésbé alkalmasak a műrepülő gépek szárnyainak kialakítására. Mivel egyik érték sem növelhető korlátlanul tulajdonságok romlása nélkül, ezért az optimális választás körülbelül 10% vastagság és 2% íveltség környékén van, ahol c_y/c_x a legnagyobb értékeket vesz fel.

Minél nagyobb az íveltsége a profilnak, annál nagyobb a nyomásközéppont vándorlása, és annál nagyobb fogatónyomaték ébred a szárnyon, ami nagyobb stabilizátorokat igényel a kompenzáláshoz illetve változó megfúvásnál jelentős minőségi változást okoz. Nagyon ritka az egyszerű körszegmens formájú középvonal, általában bizonyos célnak megfelelően alakítják ki. Matematikai modellekre épülő profilok középvonala általában valamilyen szabályt követ. Például a NACA négyjegyű sorozata profiljainak középvonala két parabola szegmensből van képezve, melyek tangenciálisan vannak összekapcsolva a legmagasabb íveltség pontjában. Ezert a NACA profilokat nem csak íveltség magassága és helye alapján osztályozzák, hanem a középvonal sorozatokra is bontják. A legnépszerűbb a A=1 középvonal, mely egyenletes terheléseloszlást biztosít a profil mentén. A téma mélyebb megismeréséhez érdemes saját profilokat készíteni és elemezni tulajdonságaikat profilszerkesztő és elemző szoftverek segítségével (MacFoil, Airfoilplot, Compufoil, Xfoil, Profili).

A vastagság helyének módosításáról annyit kell tudni, hogy hatással van a lamináris áramlás megmaradására, ugyanis ez az áramlás marad, míg csökken a nyomás (vastagszik a profil). Nyomás növekedésével átvált turbulensé, melynek ellenállása nagyobb. Hagyományos szelvényeknél a lamináris áramlás a maximum a húrhossz 30%-áig tart ki. Ha azonban a maximális magasságot hátrább toljuk, a lamináris határréteg akár a húrhossz 40-60%-áig is kitart. Arra a kérdésre, hogy hol helyezkedjen el az íveltség maximuma,  a legnagyobb vastagság helye adja meg a választ. A gyakorlat azt mutatja, hogy ha a profil 30%-nál a legvastagabb, akkor az íveltség legkedvezőbb helye körülbelül a húrhossz 40%-ánál keresendő, a profil vastagsága a húrhossz 50%-ánál tetőzik, akkor az optimális íveltség helye 45% környékén keresendő.

Egy-két konklúzió az elméleti anyagból: 1. A jó átlagteljesítményt a minimális merülési sebességre való törekedéssel, vagyis minimális terheléssel és maximális c_y³/c_x² – emelkedési szám elérésével tudjuk biztosítani. Az emelkedési szám csak profil, állásszög és Reynolds szám függvénye. Ezért a vitorlázó modellek teljesítménynövelő lehetőségei a megfelelő profil, maximális c_y/c_xértékhez tartozó állásszög beállítása és hogy a modell a kritikus fölötti Reynolds-számmal repüljön. 2. Vitorlázók számára alacsony ellenállás és forgatónyomaték alacsony Rn szám mellet nélkülözhetetlenek. Műrepülő gépek számára szimmetrikus profil alacsony C_m értékkel a jó választás fokozatos átesési tulajdonsággal a szűk fordulók miatt. Emellett maximális C_y értéket kell keresni, ami csak elérhető.

Follow