mvc-cumulus.nl

Ik heb het "monocopter" project weer eens opgestart al was ik hier al wel langer wat mee aan het experimenteren.

Het belangrijkste voordeel van dit soort vliegtuigen is dat het de meest simpele vliegmachines zijn die er bestaan met de mogelijkheid maar één bewegend deel te hebben namelijk de motor. Hiermee is dan toch volledige besturing van hoogte en richting mogelijk. Ook zijn ze heel efficiënt omdat de gehele constructie mee doet in het produceren van lift. In tegenstelling tot normale helikopters waarbij er een enorme romp onder de wieken hangt en hij ook nog eens 10% van zijn vermogen in de staartrotor moet stoppen om het ongewenst draaien van de romp tegen te gaan.

Het doel is een vliegende propeller met één, twee of vier vleugels die de zelfde vliegeigenschappen kan hebben als een (modelbouw) helikopter.

Tot nu toe is het gelukt om een vliegende propeller te maken waarbij een motortje met propeller het geheel laat draaien.
Hieronder twee variaties met één of twee motortjes. En één met een stuurflap achter de motor en één met roeren op de vleugel.


Er waren een aantal problemen die ik met een nieuw model probeer te verhelpen
-het voorttrekken van de vleugel door de lucht doormiddel van het motortje met propeller leek niet heel efficiënt en gaf
trilling.
-het sturen lukte tot nu toe alleen langzaam en alle stuurinput was nodig om het rondzwerven in de lucht tegen te gaan
-Een stuuractie doet het geheel kantellen waardoor het digitale kompas niet meer het noorden (oftewel de voorkant van
het vliegtuig) kan vinden

Dit keer wil ik het anders aanpakken en wil ik niet meer een motortje met propeller maar ik wil dat de motor het geheel rechtstreeks aan drijft en dus rond laat draaien. Hierdoor kom je automatisch uit op een ontwerp twee contra roterende propellers. De as van de motor laat de bovenste propeller draaien en aan de onderkant van de motor komt een identieke propeller (of een anders formaat wanneer je een ander toerental wil hebben als de bovenste propeller).

Ik heb op zoek geweest naar een geschikt motortje maar het toerental is altijd veel te hoog om rechttreeks een propeller op de as te zetten van dit grote formaat. Het toerental moet ongeveer 10 tot 15 omwentelingen per seconde zijn. Dus er moet een vertraging in komen.

Hieronder een concept tekening met hoe het er uit moet gaan zien


hieronder mijn eerste ontwerp van de vertraging. Hierin zit alle elektronica zoals motor, esc, ontvanger, accu, arduino met compas en signaal lampjes voor status. Ook een zeer snelle servo voor aansturing van één vleugel paar.

onderkant van de vertraging


bovenkant met het motortje er nog even los bij


losse onderdelen uit de tekening


De onderdelen met de 3Dprinter gemaakt en gemonteerd


concept tekening met dit bakje als basis


uiteindelijk drie grote problemen met dit ontwerp
-het had nog steeds een veel te hoog toerental van 4060rpm op 3S accu
-het bakje was niet te balanceren met de onderdelen er in
-het gaf enorm veel herrie wanneer hij draaide.

Op naar een ontwerp met een iets ander motortje en een andere vertraging. Dit keer een test met een tandriem tussen een motor met een klein wieltje en een heel groot tandwiel om een vertraging van 1:20 te krijgen.

eerste concepttekening waarbij de bovenste set bladen aan het grote tandwiel zitten. De onderste bladen zitten nog nergens aan vast. In deze tekening mist dus nog van alles


De rode delen en de tandwielen worden ook weer geprint.


De eerste test gaf een toerental van 1000rpm met een 2S accu wat dus ongeveer 16 rotaties per seconde geeft. Met vleugels zal dit minder worden waardoor het toerental nog wat lager komt. Dit kan ik weer verhogen wanneer nodig door een 3S accu te gebruiken.

snel wissel systeem om kapotte bladen te vervangen.


Het tandwiel met bladen. Met een op maat gemaakt tandriempje (ja dat was een lastig klusje)


binnenkort meer

Leuk! Is het nog een idee om met 2 vertragingen te werken of maakt dat het moeilijker? 1x10 + 1x10 is ook 1x100, zeg maar. Je kunt dan met een kleinere tandwielschijf af, maar ik weet niet of dat een belemmering is.

Heb ik wel over gedacht maar het word er iets complexer van en er komt wat meer weerstand in het systeem. Geprinte onderdelen zijn toch niet helemaal perfect en er is wat meer weerstand en slijtage. Maar misschien dat ik nog wel zoiets ga maken

Het laten sturen van de ding gebeurd door de invalshoek onderste set vleugels tijdens het draaien in de lucht te veranderen. De twee vleugels kantelen tegelijk de zelfde kant op waardoor automatisch één vleugel minder lift genereerd en de andere meer. Door dit kantelen tijdens het draaien te veranderen (wat ook gebeurd bij de rotor van een helikopter) kun je de rotor een richting uit sturen.

Op de foto de aluminium motorsteun waar ook de grote pulley op komt met daar het scharnier aan vast. Tussen de schaniertjes zit de servo die de boel lat kantelen


Op de foto de grote pulley waar de bovenste vleugels aan zitten, links het motortje, rechts de accu en ontvanger. De servo en schaniertjes zitten vast aan de onderste vleugelbevestiging.


zo ziet dat er dan uit.




ondanks dat er geen pootjes onder zitten stond hij aardig stabiel op de grond. Dus een eerste testrun gedaan. Dit zag er heel goed uit. Vermogen en draaisnelheid lijken wel behoorlijk goed. Op het filmpje zie je goed dat de onderste vleugels de andere kant op beginnen te draaien.
https://youtu.be/eWp0p4v7AXI

nog een filmpje op vol vermogen waar de vleugels behoorlijk door buigen. tijdens het vliegen zal de draaisnelheid van één vleugel de helft van deze snelheid zijn. Wanneer ik de onderste set laat draaien gaan de vleugels omhoog buigen waardoor ze tegen de bovenste set aan komen
https://youtu.be/Q8fWb8eMBIs

Ik heb een vliegpoging gedaan met mijn ontwerp en........ hij vloog niet (filmpje onderaan)
Ik nog voordat ik vloog heb ik al uitgevonden dat ik dingen die ik heb geleerd in het verleden niet heb toegepast op dit ontwerp. Dingen die ik wel heb toegepast in dit ontwerp hadden alleen nut in stabiel vooruit vliegen op snelheid maar niet in stabiel hoveren.

Dit slaat op het scharnieren van de bladen in hoogte en voorwaard en achterwaards kunnen scharnieren van de bladen. Zonder het hele principe van een helikopter rotor uit te leggen komt het er op neer dat je dit nodig hebt om op snelheid te kunnen vliegen.

Om te kunnen hoveren heb je stabilisatie nodig om te voorkomen dat hij ongecontroleerd wegvliegen te voorkomen. Op deze stabilisatie heb je wat variaties maar de flybar is op kleine modelhelikopters (en ook grote) de meest toegepaste mannier.

Ik heb de bovenste rotor dan ook opnieuw ontworpen aan de hand van een rotor van een model helikopter.

De onderdelen zijn weer 3D geprint. Er was een aanpast tandriemwiel nodig. Een soort mast met scharnierpunten voor rotor en op 45 graden voor de rotor een scharnierpunt voor de flybar. De flybar en rotor staan in verbinding met een balljoint link.



hier met stangen met gewichtjes er bij wat als flybar moet fungeren


en het zaakje gemonteerd


De werking van de flybar gaat als volgt: Doordat er gewicht aan de stangen van de flybar zit en deze draait wil hij bij het draaien moeilijk kantelen/veranderen van richting door gyroscopisch effect. omdat hij kan kantelen tov de mast blijft hij zijn eigen weg volgen ook al zal de romp er onder kunnen gaan kantelen. Omdat de flybar een stang heeft naar de rotor en omdat hij onder die bepaalde hoek staat zal hij de bladen van de rotor zo sturen dat het gehele vliegtuig terug word gestuurd totdat hij weer parallel draait met de flybar.

Of dit in de praktijk ook zo werkt bij mij moet nog blijken. Afstelling aan de lengte en gewicht van de flybar zal nodig zijn.

Hier nog het filmpje van de fliegpoging https://youtu.be/s4FZ8V7Wj-w