Kirjoittaja Aihe: Boeing kerää ideoita  (Luettu 917 kertaa)

Poissa otus

  • Viestejä: 1 277
Boeing kerää ideoita
« : 15-10-2017, 09:40:07 »
 Tämmöinen tuli aamun uutistarjonnasta vastaan:

https://www.kauppalehti.fi/uutiset/rakettireppu--moottoripyora-taivaalla-tosielaman-pellepelottomille-miljoonan-dollarin-kisa/QP3L6aDP

 Miljoona siitä, että saa alan opiskelijoiden ja harrastajien parhaimmat ideat, on aika pieni raha.

 
"One good test is worth a thousand expert opinions." - Wernher von Braun.

Poissa Tapani Honkanen

  • Viestejä: 2 240
Vs: Boeing kerää ideoita
« Vastaus #1 : 15-10-2017, 12:43:46 »
Mietelmiä aiheen ympärillä. Pikainen tarkastelu noiden drone- Koptereiden suuntaan näyttää
https://videodrone.fi/videodrone/videodrone-x4s/   
 että siellä hyötykuorman ja tyhjäpainon suhde on samaa luokkaa. Lisäksi tulee akut, joiden massa on noin puolet kuormasta/tyhjäpainosta. Ja kun noissa kuorma on vain noin 2kg, niin tuota pitäisi skaalata  noin nelikymmenkertaisesti, hyötykuorman suhteen.  Noiden potkurien suhteen on voimassa neliöllinen laki, siis potkurien halkaisijan pitäisi kasvaa neliöjuuri (40) x  tuon dronen potkuri. Tulee noin runsas kuusinkertainen halkaisija. Ei se vielä mitään mutta tehonkulutus kasvaa. Äkkiseltään muistelen neljännesvuosisata sitten tekemäni potkurinlaskentaohjelman perusteella, että tuommoisen runsaan metrin halkaisijaisella potkurilla (staattinen) työntövoima (vetovoima/nostovoima on noin kaksinkertainen tehon hevosvoimamäärään nähden, siis 60 hv tuottaa 120 kg työntövoiman. Käytettäköön nyt tuota yksikkövalikoimaa, kun se (normaali) lennätettävä painaa sen 80 kg. Maksimimassa koko laitteelle olisi 80 kg + 80 kg + 40 kg = 200 kg. Tämä vaatisi sitten noilla perusteilla noin 100 hv tehon. Siis noin 70 Kw. Kun tuommoisen laitteen vaakasuora nopeus on vaikkapa 60 km/h, niin sen kestäisi lentää puolisen tuntia tuo noin 20 mailia/30 km. Energian kulutus olisi noin 70 000 W x 0.5 h = 35000 Wh. Tällä hetkellä paremmasta päästä olevat akut omaavat noin 200 Wh/kg energiatiheyden. https://fi.m.wikipedia.org/wiki/Akku#Nikkelimetallihydridi_.28Ni-MH.29
Näillä eväillä tuon akkupaketin massaksi tulisi noin 175 kg. No, kehitys kehittyy mutta en usko tuon kategorian kilpailijoilla olevan resursseja kehittää vielä tuon lentolaitteen lisäksi nelinkertaisen energiatiheyden omaavan akun. Toisaalta, tuon lentolaitteen omamassa voisi olla siinä puolet hyötykuormasta mutta kuinka paljon se auttaa?

Jos kyseessä olisi polttomoottori, niin tuommoisen tehon, yhteensä 4x25 hv saisi noin 4 x 10 kg moottoripaketilla ja tuon puolen tunnin polttoaineen massa olisi noin 35 kg. Olisi kaksitahtisia moottorit ja kuluttaa noin 0.5 L/hvh
Ensimmäinen ongelma ja mahdottomuuskin noissa polttomoottorikäyttöisissä monipotkurisissa droneissa tuo voimavektorin säätä. Vasteaika on liian pitkä kaasun lisätarpeen pyynnöstä kohentuneeseen nostovoiman lisäykseen.
Sama ongelma on noissa kaikissa tuo vasteaika. Ensinnäkin, kun tuo nostovoimaa kehittävä yksittäinen (helikopterin)roottori on sen kehittämänsä ilmapatsaan päällä ja on erittäin epästabiili, varsinkin ja nimenomaan leijunnassa. Kun niitä on vaikkapa neljä, niin ongelma on vähän pienempi mutta noiden kaikkien, tässä tapauksessa vaikkapa neljän moottorin tehonohjaus/säätö vaatii ensinnäkin nostovoimaa kehittävältä osalta pyörimisnopeuden kolmannen potenssin  verran lisätehoa. Pyörimisnopeus lisää nostovoimaa toiseen potenssiin. Tämä säätö kun pitää tehdä vielä erittäin nopeasti, niin potkurin hitausmomentti ja kulmakiihtyyden suuruus vaatii todella paljon lisämomenttia. Tämä ei vaan tahdo onnistua millään helikopterityyppisillä lentolaitteella, paitsi juuri noilla pikku droneilla. Niissä nostopotkurien hitausmomentti on mikroskooppisen pieni verrattuna tuommoisen ihmiskulkuneuvon nostopotkureihin. Tosin, noita on rakenneltu jopa kymmenillä nostopotkureilla. Niiden ohjaus on monimutkaista mutta on hoidettavissa. Ongelmia tulee, kun niiden pitäisi saavuttaa tuommoinen 10-20 m/s vaakanopeus. Tulee kovin epästabiili vekotin, veikkaan.

Entäpä, jos otetaan huomioon sellainen tekijä roottoriteoriassa, kun muistaakseni joku hyvyysluku/tehokkuusluku M. En viitsi lähteä nyt kaupunkiasunnoltani hakemaan kirjallisuutta, vaikka matkaa olisi kävellen runsas puolitoista kilometriä.  Se kertoo, että suuremmat roottorit ovat toiminnaltaan tehokkaampia. Tuollaiset pikku potkurit ovat kertakaikkiaan huonoja mostovoiman ja tehonkulutuksen suhteen.

Pieni helikopteri, jopa sähkökäyttöisenä ja nimenomaan sähköisen stabisaattorisysteemin Avustamana tulee mielestäni nappaamaan voiton. Tehoa pitäisi olla noin 30 kW, nimenomaan leijunnan vuoksi ja keskinopeus tuolla kilpailumatkalla voisi olla noin 90 km/h. Lentoaikaa olisi siis kolmasosa tuntia. Suuri osa lennetään noin 20 kW teholla. Otetaan keskimääräiseksi tehoksi noin 25 kW. Energiankulutus olisi noin 8 kWh. Tämän määrän saisi jo laitettua noin 40 kg akustoon. Jäisi vielä noin 60-80 kilogrammaa kopterin, siis rungon ja moottorien osalle. Tuo moottoripaketti voisi muodostua kahdesta tai kolmestakin moottorista ja nusussa/laskussa käytettäisiin kaikkia moottoreita. Autorotaatiossa ei tarvita mitään kytkimiä. Lisäksi tuon pyrstöroottorin käyttö olisi omalla moottorilla. Jäisi rakennepaino vähäisemmäksi ja mekaanisen rakenteen monimutkaisuus vähenee. Lisäksi tuo automaatio hoitaa helposti tuommoiset jutut.

Jopa minä pystyisin tuommoisen suunnittelemaan ja rakentamaan? Tuon sähkökäyttö ja automaatio vaastisi lisäapua. Sivusta seuranneena vaikkapa FlyNano projektia ja vähän osallistuneenakin tiedän tuostakin jotakin.
https://www.kauppalehti.fi/uutiset/nama-miehet-nostavat-keksintoja-maailmanmaineeseen/hGJBaPBz

Mitä tulee kiinteäsiipisen lentolaitteen makdollisuuksista tuohon kilpailuun, niin se ei pärjää. Kilpailun säännöt melko pystysuorasta noususta torppaavat sen. Muuten kyllä. Tosin tuo FlyNano on ottanut pahimman haasteen, kun vedestä pyrkii ilmoille. Perusteena aikoinaan oli noiden lämpäreiden eli vesialueiden moninaisuus vaikkapa euroopassa tai missä muualla kuin Saharassa. Sopivia lentokenttiä on kuitenkin kovin harvassa. Ja tietysti lentolaitteen omamassa max 70 kg tankattuna tai akuilla.
« Viimeksi muokattu: 15-10-2017, 12:47:08 kirjoittanut Tapani Honkanen »
Aiempi käyttäjänimi sepän poika