Творческий проект «Свободнолетающая модель с электрическим двигателем»

Опубликовано Демьянов Игорь Викторович вкл 14.11.2020 - 15:29

Автор:

Валиев Дмитрий

Суть проекта заключается в исследовании необходимых компонентов свободнолетающей модели с экологически чистым двигателем и ее изготовлении.

Осуществлялся поиск и анализ информации по конструкции свободнолетающих моделей, применяемых электродвигателей и электрооборудования, обеспечивающих их работу.

Исследование проводилось в подборе наивыгоднейшего винта обеспечивающего максимальную статическую тягу, электродвигателя, подборе оптимального аккумулятора и регулятора хода обеспечивающего нужное время работы электрического двигателя.

С данной авиамоделью можно будет выступать на областных авиамодельных соревнованиях среди обучаемых Ленинградской области.

Скачать:

Вложение	Размер
2020_proekt_valiev_dima.doc	701.5 КБ

Предварительный просмотр:

Комитет образования Гатчинского муниципального района

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение дополнительного образования детей

«РАЙОННЫЙ ЦЕНТР ДЕТСКОГО ТВОРЧЕСТВА»

Авиамодельное объединение «Взлет»

Творческий проект

«Свободнолетающая модель

с электрическим двигателем

Автор: обучаемый Валиев Дмитрий, 15 лет

Руководитель: педагог ДО Демьянов Игорь Викторович

п. Сиверский

2020 г.

1. Анотация

Тип проекта: поисково-исследовательский, творческий

Продолжительность: долгосрочный, 3 месяца

По содержанию: комплексный

Количество участников проекта – 1 обучаемый, под руководством руководителя авиамодельного кружка

Суть проекта заключается в исследовании необходимых компонентов таймерной модели с экологически чистым двигателем и ее изготовлении.

Введение

Актуальность

В настоящий момент имеется сильное загрязнение природы вредными выбросами двигателей внутреннего сгорания. Внедрение экологически чистых двигателей в деятельность человека одно из условий защиты окружающей природной среды.

Цель проекта

Конструирование свободнолетающей таймерной модели с экологически чистым двигателем для выступления на Ленинградских областных авиамодельных соревнованиях.

Задачи

- Формировать интерес у товарищей по кружку к применению экологически чистых двигателей.

- Познакомиться с характеристиками безколлекторных электрических двигателей.

- Изготовить модель с электродвигателем.

- Освоить приемы аэродинамической регулировки полета модели.

3. Содержание

План достижения цели проекта

№ пп	Этапы	Продолжительность этапа
1	Изучение технической авиамодельной литературы. Знакомство с информацией в Интернет	2 дня
2	Определение параметров модели. Черчение рабочего чертежа	1 день
3	Заготовка необходимых материалов. Подготовка оборудования, инструмента.	2 дня
4	Заказ через интернет-магазины необходимых деталей	2 неделя
5	Изготовление деталей модели	20 дней
6	Сборка отдельных частей модели (фюзеляж, крыло, стабилизатор, киль, пилон)	3 дня
7	Оклейка микалентной бумагой несущих плоскостей	1 день
8	Установка электродвигателя, регулятора хода, аккумулятора, электронного таймера	3 дня
9	Проверка работоспособности, регулировочные запуски модели	2 дня
10	Оформление проекта	2 дня

Реализация проекта

Было рассмотрено три конструкции модели. За основу взята свободнолетающая таймерная модель из журнала «Моделист-конструктор» № 5 за 1991 год.

Данная модель оснащена пневматическим двигателем работающим на сжиженной углекислоте СО2

Наше конструкторское решение, заменить этот двигатель на электрический.

Поисково-исследовательский аспект

С этой целью в Интернете на сайте http://www.parkflyer.ru/ были изучены характеристики трех электродигателей TURNIGY C 2226-1800kv TURNIGY, C 2020-3500kv, Бесколлекторный мотор Turnigy 1400 (500kv).

TURNIGY, C 2226-1800kv

TURNIGY, C 2020-3500kv,

Бесколлекторный мотор Turnigy 1400 (500kv)

Спецификация
Диаметр: 22.2мм
Длина: 28мм
Вал: 5мм
Вес: 21г (включая провод 10 см)
Мощность: 70W
Скорость вращения: 1800 об.мин/вольт
Витков в намотке: 25
Сопротивление: 657
Ток холостого хода: .5A
Максимальный ток: 10A (в течение 15 сек)
Напряжение: 2-4 банки

Спецификация
Диаметр: 20.2мм
Длина: 20мм
Вал: 5мм
Вес: 11г (с проводом 10 см)
Мощность: 60W
Скорость вращения: 3500 об.мин/вольт
Витков в намотке: 25
Сопротивление: 262
Ток холостого хода: .3A
Максимальный ток: 10A (в течение 15 сек)
Напряжение: 2-4 банки Lipo

Габариты: 20мм x 14мм, 26мм(вместе с валом)
Вес: 15г (kv4500) (без коннекторов)
Диаметр вала: 1.5мм
Длина переднего вала: 6.1мм
Толщина пластин статора: .2мм
Тип магнитов: 45SH

Максимальный КПД:
Напряжение: 2-3S
Пропеллеер: EP4x4

Тяга: 75г
Мощность: 23w

Для 50~100г маленьких комнатных самолетов.

http://www.parkflyer.ru/product/5384/

360 руб.

http://www.parkflyer.ru/product/5380/

331 руб.

http://www.parkflyer.ru/34964/product/8493/

342 руб.

Также были исследованы три регулятора хода

H-KING 10A "Fixed Wing"

Регулятор HobbyKing Red Brick 10A ESC

HobbyKing 10A ESC 1A UBEC

Основные технические данные
Ток: 10A
Кратковременный ток (15сек): 11A
Ток стабилизатора: 1A, 5V (тип стабилизатора - линейный)
Входное напряжение: (2-3 элемента Lipo)
Размеры: 23x18x8мм
Вес: 8гр

Характеристики

Макс. ток: 10A
Питание борта Ubec: 5 Вольт / 1 Ампер
Напряжение: 2 ~ 3 LiPo (7,4 В ~ 11,1В)
Размер: 40 мм х 7 мм х 18 мм
Вес: 7,3 грамма (вместе с проводами)

Характеристики
Постоянный ток: 10A
Пиковый ток: 12A
Питание: 2-3S Lipoly / 5-8s NiXX
Питание борта (BEC): 5v / 1A
Тип двигателя: Бесколлекторный
Размер: 26x5x18мм
Вес: 8г

http://www.parkflyer.ru/product/102429/

http://www.parkflyer.ru/product/114094/

http://www.parkflyer.ru/product/386758/

206 руб.

204 руб.

232 руб

По своим параметрам были исследованы три литиево-полимерных аккумулятора и три винта с разным шагом и диаметром.

ZIPPY Flightmax 350mAh 2S 20C

Аккумулятор Lipo ZIPPY Compact 350mАч 3S 25C

Rhino 360mAh 2S 7.4v 20C Lipoly Pack

Спецификация.
Емкость: 350mAh
Вольтаж: 2S / 2 Cell / 7.4v
Ток разряда: 20C (рабочий)
Вес: 21 грамм (с проводами и разъемами)
Габариты: 40x20x15 мм
Балансирный и силовой разъем: JST-XH & Mini JST plug

Характеристики:

Емкость: 350mAч
Напряжение: 3S1P / 3 банки/ 11.1В
Разрядный ток (рейтинг): 25C Рабочий/ 35C Пиковый
Вес: 38г (включая провода и разъемы)
Размеры: 58x30x11мм

Ёмкость : 360mAh
Ток разряда: 20C
Кратковременный: 30C (15сек)
Напряжение : 2S 7.4В
Размеры: 43x15x21мм
Вес : 22.5г

http://www.parkflyer.ru/product/9028/

http://www.parkflyer.ru/product/516387/

http://www.parkflyer.ru/product/7305/

99 руб.

174 руб.

150 руб.

Воздушный винт APC 7x6-E

Воздушный винт APC Style Propeller 8x4 (2 pc)

Пластиковые пропеллеры 8x4 (5 штук в упаковке)

21 руб.

56 руб.

68 руб.

Статическая тяга винта определялась

при максимальных оборотах

электродвигателя с помощью

динамометра.

Проведенный анализ характеристик электрооборудования позволил выбрать наиболее приемлемые по своим параметрам двигатель, регулятор хода, аккумулятор и винт, которые при проектируемом весе модели в 120 грамм обеспечивают статическую тягу в 100 грамм, что отвечает заданным условиям.

Были выбраны: двигатель Бесколлекторный мотор Turnigy 1400 (500kv) регулятор хода H-KING 10A "Fixed Wing", аккумулятор ZIPPY Flightmax 350mAh 2S 20C, винт «Пластиковый пропеллер 8x4»

Технология изготовление модели

№ пп	Этапы и элементы	Технология изготовления	Изображение
1	Фюзеляж	Изготавливается из 3-х слоев стеклоткани толщиной 0.1 мм пропитанной эпоксидной смолой. В качестве оправки используется бильярдный кий.	$D:\ДЕМЬЯНОВ\ДИСК ДЕМЬЯНОВА\МЕТОДИЧЕСКИЕРАЗРАБОТКИ\Для фестиваля ОТ ВИНТА\Конкурс изобрететельских идей\IMG_1726.jpg$
2	Нервюры крыла и стабилизатора	Изготавливаются из 1,5 мм бальзовых пластин по дюралевым шаблонам. Профиль крыла G-449, выпукло-вогнутый. Профиль стабилизатора плоско-выпуклый
3	Крыло	Классический набор из бальзовых нервюр. Лонжероны – бальзовые, 2шт., сечением 3х4 мм. Задняя кромка – бальза 13х3 на «УС». Передняя кромка – V образная из бальзы
4	Стабилизатор	. Задняя кромка – бальза 12х2 на «УС». Лонжероны из плотной бальзы сечением 4х2 мм на 30 % bсах Передняя кромка – V образная из бальзы.	$D:\ДЕМЬЯНОВ\ДИСК ДЕМЬЯНОВА\МЕТОДИЧЕСКИЕРАЗРАБОТКИ\Для фестиваля ОТ ВИНТА\Конкурс изобрететельских идей\IMG_1717.jpg$
5	Киль	Набор из одномиллиметровых липовых реек.
6	Пилон	Удобообтекаемый, из3 -х слоев стеклоткани толщиной 0.1 мм пропитанной эпоксидной смолой	$D:\ДЕМЬЯНОВ\ДИСК ДЕМЬЯНОВА\МЕТОДИЧЕСКИЕРАЗРАБОТКИ\Для фестиваля ОТ ВИНТА\Конкурс изобрететельских идей\IMG_1712.jpg$
7	Крепление крыла и стабилизатора	Осуществляется резиновыми нитями диаметром 1 мм на специальных элементах. Для стабилизатора они выполняются из дюралевого уголка15х15 мм. Для крыла из бамбуковых штырей вклеенных в верхнюю часть пилона.	$E:\ФОТО в осносном СОРЕВНОВАНИЯ\Фото 2011\СО\IMG_0477.jpg$
8	Электрооборудование	Двигатель крепится винтами М2 на 3-х миллиметровом шпангоуте, угол наклона вниз 5 градусов. Аккумулятор вставляется в пилон. Регулятор хода крепится изолентой в носовой части фюзеляжа. Таймер устанавливается на липучей ленте слева на пилоне. Время работы таймера - выставляется на 10 секунд работы двигателя.	$D:\ДЕМЬЯНОВ\ДИСК ДЕМЬЯНОВА\МЕТОДИЧЕСКИЕРАЗРАБОТКИ\Для фестиваля ОТ ВИНТА\Конкурс изобрететельских идей\IMG_1713.jpg$

Экономический расчет себестоимости модели

Представление продукта проекта

Получилась вот такая модель. В сентябре-октябре были проведены регулировочные запуски. Модель показала хороший результат – средняя продолжительность полета составила 1м 43 сек.

Источники информации

№ пп	Информация	Источник
	Расчет сечения лонжерона	Смирно Э. Как сконструировать и построить летающую модель. – М.: ДОСААФ, 1973
	Балансировка и устойчивость модели	Болонкин А. Теория полета летающих моделей. – М.: ДОСААФ, 1962.
	Параметры бесколлекторных электродвигателей	http://www.parkflyer.ru/product/5384/ http://www.parkflyer.ru/product/5380/ http://www.parkflyer.ru/34964/product/8493/
	Параметры регуляторов хода	http://www.parkflyer.ru/product/102429/ http://www.parkflyer.ru/product/516387/ http://www.parkflyer.ru/product/386758/
	Параметры литиево-полимерных аккумуляторов	http://www.parkflyer.ru/product/9028/ http://www.parkflyer.ru/product/516387/ http://www.parkflyer.ru/product/7305/
	Интеренет-магазин	http://www.parkflyer.ru/
	Винтомоторная группа. Практические советы и расчеты	http://www.parkflyer.ru/blogs/view_entry/454/

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

Мост Леонардо

В Китае испытали "автобус будущего"

Рукавичка

Просто так

Твёрдое - мягкое