Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель
Тюнинга своими руками в газель

Каких-то 10-15 лет назад у нас все что касается технического творчества можно было купить только в немногочисленных магазинах «Юный техник», выбор товаров, в которых был еще меньше. Например, воздушные винты были аж трех видов- это самый популярный у всех начинающих моделистов капроновый винт 200х200, затем еще один капроновый винт 200х100 весьма непонятного назначения , так как на нем самолет еле , еле мог летать. И наконец, деревянный винт диаметром примерно 220 мм непонятного шага потому что производился на примитивных станках в артелях инвалидов. Правда последний, ввиду достаточно толстых лопастей легко доводился до кондиции.
И винты тогда моделисты делали сами. Помнится как всегда, за неделю перед соревнованиями, в моделке все упорно строгали винты.
Сейчас, когда в любом авиамодельном шопе т.е. магазине, выбор воздушных винтов такой, что – глаза разбегаются, казалось бы уже никто не делает пропеллеры сам. Но судя по обилию вопросов на всех модельных сайтах на тему «Как самому сделать воздушный винт» или просто "Как правильно подобрать винт", похоже что это далеко не так.
Часто можно услышать, что мол самому винт сделать невозможно, что хороший винт годами доводится до кондиции и т.д.- все это верно. Но если не требуется ставить рекорд скорости или грузо-подъемности или еще чего либо, то самодельный винт вполне удовлетворяет требованиям даже маститых моделистов. Ведь раньше все летали только на самодельных винтах.
Поэтому я решил немного удариться в теорию, и рассказать как правильно делать пропеллеры.

Сначала естественно необходимо определить параметры винта, исходя из того, на какую модель и на какой двигатель будем его ставить.

Для этого есть специальный график, который часто встречается на форумах в темах про воздушные винты. Что бы не затрачивать дополнительное время на поиски и для полноты материала я его покажу здесь еще раз.

Изображение

Как им пользоваться? По горизонтальной шкале (внизу) выбираем объем двигателя. Так как график забугорный, то объем там в кубических дюймах. Как пересчитать эти дюймы на наши кубические сантиметры?
Один дюйм (обозначается 1”) равен 25,4 мм. или соответственно 2,54 см.
Тогда:
(1”)^3 =(2.54)^3=16.387см.куб
(здесь и далее знак «^» означает степень, т.е «^3» означает- «в кубе»)

Отсюда:

1 см.куб= 0,061” куб.

То есть наш десятикубовый мотор это их 0,61 класс или, как они - эти мэриканцы, любят писать без нуля, просто .61 класс.

10 см.куб 0,061” куб.= 0,61

Соответсвенно наш 7,5 кубовый мотор это их .46 класс.

или наш 9,5 кубовый мотор это их .58 класс.

На графике как раз приведен пример выбора винта для мотора .58 класса. То есть от значения .58 на горизонтальной шкале проведена вертикальная (красная) линия. Точки пересечения этой линии с серой зоной и дадут оптимальный диапазон параметров винта, то есть –диапазон диаметров и шагов. Это будут диаметры от 279мм до 304 мм и шаги от 152 до 203 мм соответственно
На графике в нижнем правом углу уже дана таблица параметоров винтов для наиболее распространенного диапазона объемов ДВСов (двигателей унутреннего исгорания).
Из диапазона определенного по графику для «скоростных», моделей берут винт с меньшим диаметром и большим шагом, для «тихоходных» наоборот. То есть различают скоростные винты и грузовые.

Теперь можно начинать рисовать, точнее чертить.

Винт в целом, и в частности вид в плане оптимизировать без аэродинамической трубы и испытаний невозможно, поэтому зачастую его рисуют кому, какой больше по душе. Но сейчас уже накоплена не малая статистика и можно более-менее конкретно подобрать будущую форму винта. Справедливости ради нужо сказать, что так называемое «весло» самый распространенный винт, как наиболее универсальный. Еще надо соблюдать наиболее важный параметр, ширина лопасти, которая равна, примерно, 20% радиуса винта для наибольшего числа всех применяемых винтов и расположена она примерно на середине радиуса (т.е середине лопасти).
Лопасть винта – это по сути то же самое крыло, которое движется по кругу, а оптимальная форма крыла – эллипс. (читаете труды Н.Е Жуковского)
Диаметр ступицы из технологических соображений обычно делают равным ширине лопасти. Иногда ступицу делают меньше, ес-ли она не помещается в кок.

Образцы винтов

Изображение

На фото в середине как раз тот самый – легендарный, единственный покупной винт 200х200, на котором летали в советские времена.
А крайние винты - оба самодельные, верхний для пилотажки , нижний для бойцовки (речь идет о кордовых моделях). Это у меня они остались еще с тех времен.

И так, вид в плане выбран. Самое время сделать шаблон.
Это обычно «половина винта» (вырезанная из тонкого текстолита или 1 мм. фанеры) - тогда обе лопасти точно будут нарисова-ны на заготовке точно одинаковыми, главное правильно совместить ось на шаблоне при его повороте с осью на заготовке. Что бы это было легче делать, вначале необходимо просверлить отверстие в заготовке, потом нанести линию проходящую через центр а потом это же сверло использовать как ось при повороте шаблона. Если нанести линию, а потом сверлить , то сверло может "уйти и тогда придется наносит линию вновь, плюс ко всему - при сверлении отверстия в готовом винте из-за неоднородности древесины и слоистости оно точно может «уйти». Тогда винт нужно будет просто выбросить. На конце ло-пасти шаблона делается небольшая засечка. Совмещая эту засечку с осевой линией на заготовке, при развороте шаблона мы точно не сделаем винт буквой «зю».

Шаблоны

Изображение

По верхнему шаблону как раз сделан верхний винт на предыдущей картинке, он себя неплохо зарекомендовал в свое время на пилотажке F2B с 7-ми кубовым мотором, а по среднему шаблону я делал винты на МДС-10 и Радугу-10

Вид в плане начерчен на заготовке, кажется можно брать в руки инструменты.

СТОП.

А как обеспечить нужный шаг винта?

Вот теперь самое время обратиться к теории.
Воздушный винт, это «часть простого винта». То есть, если представить себе обычный винт, но с очень высокими витками вроде шнека (например как в мясорубке), и если взять небольшую по длине его часть и вырезать полоску, отступив от диаметральной плоскости в обе стороны на небольшое расстояние, то получим воздушный винт. Если этот вырезанный винт начать вращать, считая воздух «гайкой», то за один оборот винт переместится на расстояние равное шагу винта

Изображение

Если сделать развертку цилиндра с нарисованной на нем винтовой линией, то получится, что кончик винта (см. картинку ниже) прочертил прямую линию – гипотенузу треугольника «АСD» с катетами равными, соответственно, шагу винта «Н» и длине окружности «2nR».

Изображение

Так как винт это жесткая конструкция ,а у других частей винта расположенных на разных удалениях от центра будет другая длина развертки их пути, т.е. другое значение произведения 2nR , то что бы эти части винта могли подняться на ту же величину шага «Н» они должны иметь другой угол установки. Как говорят в авиации - другой угол атаки. Это достигается за счет правильного вида с боку.

Непосредственно построение вида с боку.

От полученного треугольника «ACD» (см. чертеж выше), возьмем его уменьшенную в «2n» раз (и соотв. подобную ему) часть «АОВ». Над вершиной «О» нарисуем, используя шаблон, винт «вид в плане», на нем возьмем произвольно вертикальные сечения L1, L2, L3 и т.д., продлим от них линии связи до пересечения с катетом «АВ». Из полученных точек пересечения с катетом, проведем прямые в точку «О», эти прямые ни что иное, какразвертки траекторий движения соответствующих сечений. Также от каждой из этих точек отложим на катете «АВ» влево соответствующие длины L1, L2, L3 и т.д. От левых концов этих «длин» построим вертикальные отрезки до пересечения с соответствующими наклонными прямыми идущими в точку «О». Полученные вертикальные отрезки и есть искомые толщины заготовки в данных сечениях.
На чертеже, пунктирная линия, проведенная через правые верхние вершины достроенных прямоугольников и есть вид сбоку, если принять одну из сторон заготовки плоской.
Часто из условий эксплуатации, например, чтобы задняя кромка была подальше от кока или иглы карбюратора и т.д., а также соображений аэродинамики, заднюю кромку, при боковом виде винта, делают в виде сабли. Тогда передняя кромка, естественно тоже будет саблевидной, но построить ее теперь уже не проблема.
При виде в плане, винты тоже бывают саблевидные. Такая форма делает их более стойкими к флаттеру, т.е. вибрации кончи-ков лопасти. Причина стойкости в том, что, отогнутая часть, выполняет функции стабилизатора. Это актуально для винтов, применяемых для пенолетов, у которых винты обычно имеют очень тонкие по толщине лопасти, и даже имеют вогнутый профиль.

При построении сразу может возникнуть недоумение, когда бли-же к центру толщина заготовки начнет резко увеличиваться, поэтому остановимся на этом поподробнее.

Для комлевой части, которая практически не работает, тем более часто закрыта коком, не стоит даже делать построения. Ведь чем ближе к центру ,тем угол установки лопасти все больше стремится к 90 градусам. Естественно, толщина винта будет стремиться к бесконечности, на практике - это абсурд. Поэтому, комлевую часть, по толщине, обычно изготавливают такой, «что бы было, куда гайку навинтить, когда винт одет на вал». Протяженность этого участ-ка 25-30% от центра винта или пока она не пересечется с уже построенным видом сбоку. Иногда, если шаг большой, то ступица изготавливается, исходя из того же показателя, «что бы было, куда гайку навинтить, когда винт одет на вал», а потом плавно толщина увеличивается, сопрягаясь с уже построенным видом сбоку. То есть – при виде сбоку винт напоминает накрашенный женские губки «бантиком» в стиле РЭТРО.
Кроме того что комлевая часть практически всегда «дует» в носовую часть фюзеляжа или мотогондоллы, т. е. затенена от несущих плоскостей самолета, она еще и работает с гораздо меньшими линейных скоростями, чем периферийные сечения. В центре винта, линейная скорость лопасти ,как крыла -вообще равна нулю. А подъемная сила (лопасть, это крыло, которое вращается) зависит от скорости в квадрате:

Y=Cy(рV^2)/2S.

Это формула Жуковского Николая Егоровича- отца Русской и мировой аэродинамики и авиации в целом.

Здесь:
Cy-коэффициент подъемной силы, главная характеристика профиля крыла, зависящая от формы профиля (толщины и кривизны) и угла атаки. До срыва потока, который происходит при критическом угле атаки, подъемная сила растет, при достижении критического угла атаки резко падает.
р - плотность воздуха;
V - скорость набегающего потока;
S - площадь крыла.

Вывод.
Эффективность винта, чем ближе к оси вращения, тем больше (квадратичная зависимость) стремиться к нулю. Поэтому, толщина и диаметр ступицы, переход от ступицы к корню лопасти винта, делается из конструктивных соображений и соображений прочности, так как аэродинамика здесь уже до лампочки. Эстетика и дизайн – тоже не на последнем месте.
Так как лопасть - это крыло, которое вращается, то соответственно разные его части движутся с разными линейными скоростями, поэтому, для получения одинаковой подъемной силы (точнее сказать - тяги) на разных участках лопасти (это важно для предотвращения срыва потока) должен быть разные угол атаки и характеристики профиля. Поэтому вместе с правильно рассчитанным боковым видом винта еще необходимо иметь разные параметры профиля в разных сечениях. То есть, лопасть- это крыло с геометрической и аэродинамической круткой.
Все части винта должны не только правильно двигаться по винтовой линии одного шага, как говорилось в начале статьи, но и правильно работать с аэродинамической точки зрения. Поэтому важно еще и правильно выполнить геометрию профиля по всей длине лопасти. В комлевой части профиль более толстый, ближе к концу лопасти относительная толщина профиля уменьшается. Без продувок и испытаний профиль не возможно оптимизировать. На практике в моделизме профиль и его толщины больше определяются из соображений прочности, жесткости и плавности переходов. Единственное, что можно сказать в этом плане – у винтов для ДВС профиль чаще всего не симметричный двояковыпуклый в комлевой части и плосковыпуклый на конце лопасти, у тихоходных винтов для пенолетов он вогнутый по всей длине лопасти, как в свое время их делали для резиномоторок.

И так, параметры выбраны, шаблон готов, вид с боку тоже прорисован. Вот теперь действительно можно браться за инструменты.
В свое время, как я уже упоминал, я не мало выстрогал винтов. И как их делать я мог бы тоже описать со всеми тонкостями и нюансами, как правильно сделать, так чтобы получился профиль как балансировать и т.д..
Но, как я уже говорил, этот вопрос на форумах поднимается часто. Поэтому проще сослаться на уже имеющийся материал. Я как-то набрел на очень толковую статью, в которую как говориться добавить уже нечего. Поэтому я просто даю ссылку.

http://forum.rcpilot.ru/index.php?/topic/9...b6%d0%bd%d0%be/

Это статься с кучей фотографий Юрия Андреевича Гаврикова с форума Ставропольских моделистов rcpilot.
Там кстати есть формула, для расчета толщин винта при виде с бо-ку, который, собственно говоря, ни что иное как простое нахождение катетов треугольников только не построением (см. рисунок выше), а с помощью тригонометрии.
Теперь вид с боку вы можете, хоть просчитать, хоть построить без дополнительных расчетов с помощью линейки и карандаша или графической компьютерной программы. Главное не забывать про пир-пиры и параллели.

А вот еще вам и чертежик шагомера, применение , которого можно видеть в предыдущей ссылке

http://www.fayloobmennik.net/997098

А если у кого нет АвтоКАДа, то вот его картинка (шагомер и визир к нему)

Изображение

Надеюсь, я не зря все это писал и вам это пригодится.

У вас все получиться.

Удачи.



Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель

Тюнинга своими руками в газель