Πατήστε εδώ για την κεντρική σελίδα Από τον Γιάννη Κωνσταντακάτο

Αναμνηστική φωτογραφία από τον αγώνα της 4-5 Ιουνίου 2005


O ΑΓΩΝΑΣ ΗΛΕΚΤΡΟΚΙΝΗΤΩΝ ΜΟΝΤΕΛΩΝ
ΣΤΗΝ ΚΑΤΗΓΟΡΙΑ F5-BF1-GR

Πρώτο Μέρος

[ Δεύτερο Μέρος ]

 

Η Ελληνική Αεραθλητική Ομοσπονδία (ΕΛΑΟ), προγραμματίζει ετησίως Πανελλήνιους αγώνες, μεταξύ των οποίων και στην κατηγορία με τον κωδικό F5-BF1-GR.

Ο αγώνας αυτός γίνεται με ηλεκτρικά μοντέλα, και έχει σαν στόχο να επιτευχθεί πτήση διάρκειας 30 λεπτών, με την ελαφρύτερη - αναλογικά προς το βάρος του μοντέλου - μπαταρία. Δεν λαμβάνεται υπ΄ όψη η ποιότητα ή η ακρίβεια της προσγείωσης.

Ο μοναδικός περιορισμός αφορά την μπαταρία κίνησης. Αυτή πρέπει να απαρτίζεται μόνο από στοιχεία του τύπου Νικελίου – Καδμίου, Nickel – Cadmium (Ni-Cd), και να μπορεί να βγαίνει από το σκάφος για να ζυγιστεί. Κατά τα άλλα, ο τύπος, ο αριθμός και το μέγεθος των στοιχείων της μπαταρίας κίνησης είναι ελεύθερος.

Δεν υπάρχει περιορισμός στο σχέδιο του μοντέλου, στο μέγεθος του μοτέρ, στην ύπαρξη ή όχι μειωτήρα, στον τύπο της έλικας ή στον τύπο του ελεγκτή στροφών. Το μοτέρ μπορεί να λειτουργεί κατά βούληση, μέχρι να εξαντληθεί η ενέργεια της μπαταρίας κίνησης.

Ο αγώνας είναι πολύ ενδιαφέρων και αρκετά εύκολος για συμμετοχή των αρχαρίων. Αλλωστε αυτό υποδηλώνει και η κατάληξη "-GR".

Σκοπός αυτού του κεφάλαιου είναι να εξηγήσει στον ενδιαφερόμενο πως θα ετοιμαστεί για να διαγωνιστεί σε αυτή την κατηγορία. Μπορείς να πάρεις και συ μέρος, αρκεί να είσαι αθλητής αεραθλητικού σωματείου.

 

Η ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΟΥ ΣΚΑΦΟΥΣ

Ο κανονισμός επιτρέπει κάθε είδος ηλεκτροκίνητου μοντέλου, ακόμα και ελικόπτερου. Όμως όλοι μέχρι σήμερα επιλέγουν ένα συμβατικό μοτο-ανεμόπτερο. Γι' αυτό εδώ θα ασχοληθούμε μόνο με αυτόν τον τύπο μοντέλου.
(Όταν στο εξής χρησιμοποιούμε τον όρο «ανεμόπτερο» θα εννοούμε το «ηλεκτροκίνητο μοτο-ανεμόπτερο».)

Τι μέγεθος είναι καλύτερο;

Ως μέτρο σύγκρισης του μεγέθους χρησιμοποιείται η επιφάνεια των φτερών.

  • Το μεγαλύτερο ανεμόπτερο πετάει σε μεγαλύτερο αριθμό Reynold, και έχει μεγαλύτερη απόδοση.
  • Το μεγαλύτερο ανεμόπτερο μπορεί να πετάξει σε πιο μακρινή απόσταση, για να ψάξει για θερμικό, ή να κρατηθεί στο θερμικό που βρήκε, και να εξακολουθεί ο χειριστής του να το βλέπει.
  • Επίσης το μεγαλύτερο ανεμόπτερο αν και βαρύτερο, το πιθανότερο είναι ότι λόγω της μεγαλύτερης επιφάνειας, θα έχει την ίδια περίπου φόρτιση πτέρυγας, αλλά με την ίδια μπαταρία θα δώσει καλύτερο «λόγο βάρους» απ’ ότι ένα μικρότερο και ελαφρύτερο.

Αντίθετα το μικρότερο μοντέλο δεν έχει να προσφέρει τίποτε άλλο εκτός του ότι είναι φθηνότερο, χρειάζεται μικρότερο και φθηνότερο σύστημα έλξης, μεταφέρεται ευκολότερα, και έχει το μειονέκτημα ότι πετάει σε μικρό αριθμό Reynold.

Από αριστερά: "Floh" 51,5 τ.π., "Riser" 63,5 τ.π., "AVA" 68 τ.π.

Δεν είναι εύκολη η σύγκριση των επιφανειών τους με μια ματιά. Το Floh και το Riser έχουν διαφορά 12 τ.π. αλλά αυτή δεν είναι τόσο εμφανής στη φωτογραφία. Αντίθετα το Riser και το AVA έχουν διαφορά μόνο 4,5 τ.π. αλλά το δεύτερο φαίνεται πολύ μεγαλύτερο στο μάτι.

Το Floh έχει ξύλινο φτερό, και συνθετική άτρακτο. Το Riser είναι εξ' ολοκλήρου ξύλινο. To AVA είναι σχεδόν όλο συνθετικό. Και τα τρία ανεμόπτερα έχουν την ίδια δυνατότητα νίκης.

Τα δύο άκρα στον αγώνα της 4-5 Ιουνίου 05.
Ο γηραιότερος με το μεγαλύτερο AVA, και ο νεώτερος με το μικρότερο Little Star.

Αργό ή γρήγορο;

Τα πράγματα δεν είναι τόσο απλά, γιατί μεταξύ των δύο άκρων, υπάρχει πλήθος ανεμόπτερων με ενδιάμεσες ιδιότητες. Για να γίνει όμως ευκολώτερη η επιλογή, θα εξετάσουμε τα χαρακτηριστικά ενός ανεμόπτερου από το ένα άκρο (αργό), και ενός από το άλλο (γρήγορο).

Το «αργό» ανεμόπτερο έχει σχεδιαστεί με παχύτερη, ή/και μεγαλύτερης καμπυλότητας αεροτομή, όπως αυτές που έχουν τα ανεμόπτερα των κατηγοριών με τα ονόματα «78”», «100”», «RES», «οpen». Συνήθως είναι ξύλινο, και συναρμολογείται από σχέδιο ή από κιτ. Είναι φθηνότερη λύση.

Αν υπάρχει η διάθεση, με την επιλογή ελαφρών υλικών θα βγει ελαφρύ. Θα έχει μικρότερη φόρτιση φτερού, δηλαδή μικρό βαθμό καθόδου, μικρή ακτίνα στροφής, αλλά μειωμένη ταχύτητα ταξιδίου. Θα αποδίδει τα μέγιστα στη νηνεμία χωρίς θερμικά, εκεί που τα βαρειά και γρήγορα ανεμόπτερα θα κατεβαίνουν γρηγορώτερα.

Ο Kai από την ΕΑΘ, συμμετείχε με ένα semi scale μοτοανεμόπτερο. Κατατάσεται στα "γρήγορα" ανεμόπτερα.
Το «γρήγορο» ανεμόπτερο έχει λεπτότερη, ή/και μικρότερης καμπυλότητας αεροτομή, όπως αυτές που έχουν τα σύγχρονα καθαρόαιμα ανεμόπτερα της επίσημης κατηγορίας F3J, και τα ηλεκτροκίνητα ανεμόπτερα της ανεπίσημης κατηγορίας F5J.

Συνήθως το σκάφος κατασκευάζεται με συνθετικά υλικά (ίνες + ρητίνη) μέσα σε καλούπι. Ετσι αποκτά αντοχή, με μικρή αύξηση του βάρους, τελειότερο περίγραμμα αεροτομής, και ελάχιστη δυνατή παρασιτική οπισθέλκουσα, αλλά το παραγόμενο αντίτυπο είναι πολύ ακριβό.

Με την μεγαλύτερη φόρτιση του φτερού, το γρήγορο ανεμόπτερο έχει μεγαλύτερη ταχύτητα ταξιδίου, και άριστο λόγο ολίσθης, αφού πετάει με μεγαλύτερο αριθμό Reynold. Σε νηνεμία κατεβαίνει γρηγορώτερα. Αν προσπαθήσεις να το πετάξεις με μικρότερη ταχύτητα, και μεγαλύτερη γωνία, ο βαθμός καθόδου αυξάνει.

Στον αγώνα μας το "βαρύ" σκάφος, δεν είναι απορριπτέο, για το λόγο ότι με συγκεκριμένη μπαταρία θα βγάλει ελαφρύτερο "λόγο βάρους" και θα έχει καλύτερη διεισδυτικότητα σε υπολογίσιμους ανέμους. Όμως δεν πρέπει να παρασυρθείς και καταλήξεις σε φόρτιση πάνω από 40-45 γρ/τ.π. Αυτό θα συμβεί αν ξεκινήσεις με ένα καθαρόαιμο F3J, που ήδη είναι στο όριο του επιθυμητού βάρους, και του προσθέσεις τα ηλεκτρικά κομμάτια.

Ενα F3J χρειάζεται πολύ μεγάλη αντοχή στα φτερά για να αντεπεξέλθει στις κοπώσεις της απογείωσης. Το ηλεκτρικό ανεμόπτερο δεν χρειάζεται την αντοχή του F3J.

  • Σε νηνεμία με μεγάλη θερμική δραστηριότητα «παίζουν» όλα τα ανεμόπτερα.
  • Σε νηνεμία με μηδέν θερμική δραστηριότητα, καλύτερο αποτέλεσμα θα φέρει το αργό ανεμόπτερο με τον μικρότερο βαθμό καθόδου.
  • Σε μεγάλες εντάσεις ανέμου επιλέγεται κατά κανόνα το βαρύ, γρήγορο ανεμόπτερο, με τη μεγάλη διεισδυτικότητα.

Ο Ηλίας κατέβασε δύο διαφορετικά ανεμόπτερα, το Thermik Star αριστερά, είναι ελαφρύτερο από το Falcon δεξιά.

Δεδομένου ότι ο κανονισμός επιτρέπει στον αθλητή να κατέβει στον αγώνα με τρία διαφορετικά μοντέλα, μπορείς να επιλέξεις διαφορετικά μοντέλα, ένα για κάθε αναμενόμενη συνθήκη καιρού ή τακτική της πτήσης.

Ο Κώστας με ένα "αργό" ανεμόπτερο δικής του σχεδίασης, κατασκευασμένο εξ' ολοκλήρου από ξύλο.

Χρειάζονται πηδάλια κλίσης;

Το "γρήγορο" ανεμόπτερο τύπου F3J έχει μικρή γωνία πρόσπτωσης, και μικρή δίεδρο. Για να πάρει κλίση, και να στρίψει χρειάζεται ailerons. Το φαινόμενο της αντίθετης εκτροπής εμφανίζεται, αλλά δεν είναι έντονο, και μπορεί να αντισταθμιστεί με διαφορική κίνηση των ailerons και μίξη με το rudder.

Αντίθετα, σε ένα όμοιου σχήματος ανεμόπτερο, με πιο καμπύλη αεροτομή και μεγαλύτερη γωνία πρόσπτωσης - δηλαδή σε ένα αργό ανεμόπτερο - το φαινόμενο της αντίθετης εκτροπής είναι έντονο και δεν μπορεί να αντισταθμιστεί με τις παραπάνω οδηγίες.

Το αργό ανεμόπτερο, συμφέρει να σχεδιαστεί από την αρχή με μεγάλη δίεδρο (ή πολύεδρο), χωρίς ailerons. Η ευστάθεια στον εγκάρσιο άξονα είναι εξασφαλισμένη. Θα στρίβει μόνο με το rudder, που συνδυαζόμενο με τη μεγάλη δίεδρο θα είναι πολύ ενεργό.

Δεν αρκεί να πούμε ότι τα αργά ανεμόπτερα δεν χρειάζονται ailerons. Η σωστή έκφραση είναι ότι τα αργά ανεμόπτερα με ailerons υποφέρουν, το ίδιο και ο χειριστής τους. Το ότι πολλά αργά ανεμόπτερα έχουν ailerons, οφείλεται σε θέμα marketing, και σε κανένα άλλο λόγο.

Χρειάζονται αερόφρενα;

Εστω κι’ αν δεν το σκέπτεσαι τώρα, κάποια στιγμή θα τα χρειαστείς:
  • για να μην ρουφήξει το ανεμόπτερο ένα δυνατό θερμικό
  • για να κατέβει γρήγορα από ένα μεγάλο ύψος, π.χ. μετά το τέλος του χρόνου,
  • για να πετύχει στόχο στην προσγείωση (έστω και σε μη βαθμολογούμενη προσγείωση, προκειμένου να πιάσει σε καθαρό μέρος).
Καθαρόαιμα φρένα είναι τα spoilers/brakes (φράχτες) που βγαίνουν από την επάνω επιφάνεια, ενώ ως φρένα χρησιμοποιούνται τα flaps (προς τα κάτω) και τα ailerons (προς τα επάνω), ή και ο συνδυασμός τους γνωστός ως butterfly. Αν πρέπει να χάσεις γρήγορα το ύψος, βγάλε τα φρένα, προσέχοντας να μη επιταχύνει πολύ το σκάφος. Ρύθμισε εγκαίρως το ποσοστό μίξης του elevator που θα αντισταθμίζει την αλλαγή γωνίας του σκάφους.

Ο Αντώνης με το Silent Dream 2,5 m. Φαίνεται στην κεντρική έδρα το φρένο (spoiler)

Αν δεν έχεις φρένα, και πρέπει να χάσεις ύψος, υπάρχουν λύσεις, αλλά καμιά από αυτές δεν είναι ασφαλής:

  • δώσε λίγο down trim
  • βάλε το μοντέλο σε σπιροειδή κάθοδο. Δηλαδή να ακολουθεί στροφή καθόδου, πετώντας με το φτερό κατακόρυφα, ή λίγο ανάστροφα, χωρίς να τραβάς πολύ up elevator.
  • κάνε μισό λουπ να έρθει στην ανάποδη θέση, και δώσε όλο το down elevator που παίρνει. (Ρύθμισε το εγκαίρως να παίρνει πολύ down). Στην ανάστροφη θέση λογικά θα κατεβαίνει αντί να ανεβαίνει (σε δυνατό θερμικό θα ανεβαίνει ακόμα και ανάστροφα).
Και στις τρεις αυτές καταστάσεις το μοντέλο θα υπερφορτιστεί και μπορεί να διπλώσει το φτερό. Στον αντίλογο, Βέβαια, καλύτερα να σπάσει και να πέσει εντός του γηπέδου, παρά να το ρουφήξει το θερμικό και να το χάσεις τελείως.

Ποιά η θέση του μοτέρ;

Η έλικα πίσω από το φτερό σε διάταξη pusher, θεωρείται πιο αποδοτική, αφού πίσω από αυτή δεν υπάρχει άτρακτος να εμπλακεί το ελικόρευμα. Επισημαίνουμε όμως ότι υπάρχει μεγάλος κίνδυνος τραυματισμού από την έλικα, τη στιγμή της απογείωσης, γιατί το χέρι που κρατάει και ωθεί την άτρακτο βρίσκεται πιο μπροστά από το μοτέρ που λειτουργεί.

Η θέση σε πυλώνα επάνω από το φτερό, εμφανίζει πρόβλημα ισορροπίας αφού κάθε φορά που φουλάρει το μοτέρ, το μοντέλο έχει τάση να βυθίσει, και χρειάζεται πολύ up elevator για να κρατηθεί. Επιπροσθέτως, επειδή δεν μπορεί να απομακρυνθεί ο άξονας της έλξης πολύ από το σκάφος, δεν μπορεί να εφαρμοστεί μεγάλη έλικα με μειωτήρα.

Για να μη μακρηγορώ, η πλέον δημοφιλής θέση του μοτέρ είναι στη μύτη της ατράκτου.

Εν γένει εξέτασε αν το μοτέρ, μόνο του ή με τον μειωτήρα χωράει στη μύτη του ανεμόπτερου.

Η μύτη πρέπει να είναι τόσο μακρυά, ώστε όταν διπλώσει η έλικα, να μη βρίσκει το χείλος προσβολής του φτερού. Επίσης πρέπει να έχει τέτοια μορφή ώστε τα φύλλα της διπλούμενης έλικας να εφάπτονται όσο το δυνατόν επάνω της.

Τι χρώμα να έχει;

Οι αγώνες κερδίζονται από τους χειριστές που βλέπουν και στέλνουν το μοντέλο τους μακριά. Το πρώτο πράγμα που πρέπει να ελεγχθεί είναι η δυνατότητα όρασης του χειριστή.

Στην πράξη όλοι επιλέγουν έντονους χρωματισμούς, σε διάφορους συνδυασμούς, έτσι ώστε να υπάρχει αντίθεση μεταξύ ανοιχτών και σκούρων χρωμάτων.

Το κόκκινο είναι το αγαπημένο χρώμα όλων. Αντιλαμβάνεσαι ότι αν όλα τα ανεμόπτερα έχουν κόκκινο χρώμα (εν γένει ίδιο χρώμα), θα είναι δύσκολος ο διαχωρισμός τους στην πτήση. Στην περίπτωση αυτή επιβάλλεται, η αντικατάσταση μέρους του επενδυτικού υλικού με άλλο χρώμα, είτε συμμετρικά στις έδρες είτε στην μία έδρα μόνο, για να είναι εύκολη η διάκριση.

Η ομάδα του Ο.Α.ΜΕΛ. στον αγώνα 4-5 Ιουνίου 2005

Τα Thermik Star του Ηλία και του Γιώργου έχουν ακριβώς τον ίδιο χρωματισμό (κόκκινο-κίτρινο), και δυσκολεύουν τους χεριστές τους όταν πετάνε ταυτόχρονα. Επίσης, συμμετείχε και δεύτερο όμοιο Thermik Star με τον χρωματισμό (θαλασσί-κίτρινο) όπως αυτό που κρατάει ο Στέφανος στην φωτογραφία.

Το Maxie με τις φθορίζουσες επιφάνειες, και την αντίθεση των χρωμάτων είναι ένα από τα πλέον ευδιάκριτα μοντέλα.
Αρχικά, το Maxie, ήταν όλο επικαλυμένο με μπλε διαφανές φιλμ.

Σε ηλιοφάνεια φαίνονται πολύ ωραία τα διαφανή επικαλυπτικά υλικά.

Οταν υπάρχει συννεφιά, η κάτω επιφάνεια του ανεμόπτερου συμφέρει να έχει σκούρο χρώμα (κόκκινο, μπλέ, μαύρο). Εν γένει όλα τα χρώματα, σε μακρινή απόσταση φαίνονται μαύρα.

Τέλος, κομμάτια ταινίας με «ολόγραμμα», που ανακλά έντονα το ηλιακό φως, μπορούν να κολληθούν σε ακροπτερύγια ή το πηδάλιο διεύθυνσης για να προδίδουν στιγμιαία τη θέση του μοντέλου, σε συγκεκριμένες γωνίες κλίσης και στροφής.

 

ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΟΥ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΕΛΞΗΣ

Το σύστημα έλξης είναι συνήθως ανάλογο με το μέγεθος του ανεμόπτερου. Το μεγαλύτερο θα έχει (χωρίς να το απαιτεί) ιχυρότερο μοτέρ, και βαρύτερη μπαταρία.

Οι παράγοντες που απαρτίζουν το σύστημα έλξης είναι:

  • Το μοτέρ
  • Ο μειωτήρας (μπορεί να λείπει)
  • Η έλικα
  • Η μπαταρία
  • Ο ηλεκτρονικός ρυθμιστής στροφών ESC
  • Τα καλώδια, οι συνδετήρες και ο (οι) διακόπτης (-ες).
Οι συνδυασμοί των ανωτέρω παραγόντων είναι άπειροι. Σίγουρα κάποιος συνδυασμός είναι καλύτερος από τον άλλο.

Εδώ ισχύει το: Ρωτάς και Μαθαίνεις.

Γενικές γνώσεις

Κάθε μοτέρ έχει μία «σταθερά Kv». Αυτή είναι ένας αριθμός που δηλώνει τις στροφές που γυρίζει το συγκεκριμένο μοτέρ ανά 1,0 Volt. Δηλαδή μοτέρ με Kv=2360 σημαίνει ότι γυρίζει 2.360 στροφές το λεπτό για κάθε volt που φθάνει στους πόλους του.

Οταν μία μπαταρία Ni-Cd τροφοδοτεί το μοτέρ, η τάση της πέφτει. Την μεγαλύτερη πτώση τάσης θα έχουν τα μικρά στοιχεία, και αυτά με την μεγαλύτερη εσωτερική αντίσταση, την μικρότερη θα έχουν τα μεγαλύτερα στοιχεία, και αυτά με τη μικρότερη εσωτερική αντίσταση. Ετσι αναμένουμε να φθάσει στο μοτέρ τάση περίπου 1,0-1,1 Volt ανά στοιχείο.

Αρα μπαταρία με 8 στοιχεία (έστω και αν έχει ονομαστική τάση 9,6 volts), θα δίνει τάση στο μοτέρ περίπου 8,0-8,8 volts, και αυτό (Kv=2360) θα γυρίζει ελεύθερο με 18.880 - 20.770 στροφές ανά λεπτό.

Είναι αναμενόμενο ότι όταν το μοτέρ λειτουργεί υπό φορτίο, οι στροφές στην πραγματικότητα θα είναι λιγότερες από τους υπολογισμούς αυτούς, και ακόμα μικρότερες εξ’ αιτίας των απωλειών του μειωτήρα (όταν υπάρχει).

Αυτό που πρέπει να εξηγηθεί εδώ, είναι ότι, ορισμένα μοτέρ αναγράφουν στην ετικέτα τους κάποια τάση. Αυτή είναι ονομαστική τάση λειτουργίας. Σίγουρα δεν θα πάθει τίποτε αν εφαρμοστεί αυτή η τάση. Ομως για παράδειγμα, αν αναφέρει π.χ. τάση 7,2 Volts, που ισοδυναμεί με μπαταρία έξι στοιχείων (6 Χ 1,2 V = 7,2 V), στην direct εφαρμογή μπορεί να τροφοδοτηθεί με ένα στοιχείο περισσότερο, δηλαδή με επτά στοιχεία (7 χ 1,2 V = 8,4 V), ενώ στην εφαρμογή μείωσης με οκτώ στοιχεία (8 X 1,2 V = 9,6 V).

Συνήθως οι κατάλογοι, και οι οδηγίες χρήσης που συνοδεύουν τα μοτέρ, αναφέρουν το εύρος της τάσης που μπορεί να εφαρμοστεί, και το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα. Η δική μου συμβουλή είναι να μην τα ξεπεράσεις.

Απλό μοτέρ DC ή Τριφασικό AC ;

Αριστερά: Τριφασικό μοτέρ Hacker B40L με μειωτήρα. Δεξιά: Τριφασικό μοτέρ Kontronik Fun 480 με μειωτήρα
Ενα σημαντικό χαρακτηριστικό των μοτέρ DC είναι ότι το μέγιστο ποσοστό της απόδοσής τους συναντάται στις χαμηλές εντάσεις. Οσο αυξάνουμε την τάση, και ζορίζονται, το ρεύμα αυξάνει, η εξερχόμενη ισχύς αυξάνει, αλλά όχι με τον ίδιο ρυθμό, και έτσι το ποσοστό της απόδοσης (εισερχόμενη προς εξερχόμενη ισχύ), πέφτει.

Τα φθηνά μοτέρ κλειστού τύπου με το παρατούκλι "κονσέρβα" (can), έχουν φθηνούς και ασθενείς μαγνήτες, έχουν ουδέτερο χρονισμό, και δεν έχουν ρουλεμάν. Ο λόγο απόδοσής τους κυμαίνεται στην περιοχή 55-65%.

Τα μοτέρ DC ανοικτού τύπου, έχουν καρβουνάκια μεγαλύτερης επιφάνειας, και καλύτερης αγωγιμότητας, και μπορούν να χρονιστούν για καλύτερη απόδοση προς την φορά λειτουργίας τους. Μπορούν να λυθούν για συντήρηση/επισκευή. Ο λόγος απόδοσης φθάνει έως περίπου 75%.

Η καλή ποιότητα κατασκευής, αλλά κυρίως οι σπάνιοι μαγνήτες τους, καθιστούν αυτά τα μοτέρ ακριβότερα, έως πολύ ακριβά, ασύμφορη αγορά όταν σήμερα υπάρχουν τα τριφασικά "brushless", που είναι ελαφρύτερα, πιό αποδοτικά και φθηνότερα.

Ασχετα με τον κόστος, τα μοτέρ DC είναι καταλληλότερα για να ακολουθήσεις την τακτική της συνεχούς έλξης, αφού αποδίδουν καλά σε πολύ χαμηλές εντάσεις.

Τα brushless (τριφασικά) έχουν λόγο απόδοσης που φθάνει έως και περίπου 85%, και αποδίδουν αυτή την ισχύ στις μεγάλες καταναλώσεις, δηλαδή όταν τους δώσουμε τάση και μεγάλο φορτίο.

Τα brushless είναι ακριβά, όσον αφορά τα DC can, αλλά όχι τόσο ακριβά (μπορεί να είναι και φθηνότερα) από τα DC ανοικτού τύπου με τους σπάνιους μαγνήτες.

Υπάρχουν δύο ειδών τριφασικά. Τα Inrunners, και τα Outrunners.

Τα inrunners κατά κανόνα έχουν μεγάλο Kv, και για να δεχθούν μεγάλη έλικα χρειάζονται μειωτήρα.

Τα outrunners προσφέρονται σε μεγαλύτερο εύρος Kv. Και εδώ τα πολύστροφα χρειάζονται μειωτήρα, αλλά τα αργόστροφα, με Kv 500-850 μπορούν να γυρίσουν τις μεγάλες έλικες σε εφαρμογή direct.

Τα outrunners έχουν μεγάλη διάμετρο, και ίσως δεν χωράνε στην κλασσική μύτη του ανεμόπτερου, χωρίς μετατροπή. Για την ίδια έλικα στις ίδιες στροφές, καταναλώνουν μεγαλύτερη ενέργεια, από ότι ένα γρήγορο τριφασικό με μείωση.

Φυσικά, χωρίς δεύτερη σκέψη, τα brushless υπερτερούν σε απόδοση. Με την ίδια μπαταρία θα ανεβάσουν πιό ψηλά, ή πιό γρήγορα στο ύψος το σκάφος.

Ομως ο αγώνας μας, δεν είναι αγώνας "μοτέρ". Ετσι κατάλληλα θεωρητικά είναι όλα τα μοτέρ, από τα φθηνά can έως τα ακριβά brushless. Ακόμα και τα φθηνά μπορούν να έλξουν, με μία μικρή μπαταρία, ένα ανεμόπτερο σε ένα ύψος, και αυτό να συνεχίσει να πετάει για όλο το 30άλεπτο, χωρίς άλλη βοήθεια από το μοτέρ. Τα πάντα εξαρτώνται από την τακτική και ικανότητα ανεμοπορίας - μοντέλου και χειριστή.

Με μειωτήρα ή χωρίς;

Αριστερά: Φθηνό μοτέρ κλειστού τύπου (can) Speed 500 (Mabuchi 540). Δεξιά: Το ίδιο μοτέρ με μειωτήρα inline

Για να γίνει κατανοητή η διαφορά στην απόδοση, μεταξύ των δύο αυτών εφαρμογών, θα εξετάσουμε τις αποδόσεις ενός μοτέρ Speed 500 (Mabuchi 540) με Kv 2360, εισάγοντας τις ζωτικές παραμέτρους στο πρόγραμμα Motocalc.

Εφαρμογή έλικας απ' ευθείας στον άξονα (direct drive)
Η μεγαλύτερη έλικα που μπορεί να δεχθεί αυτό το μοτέρ σε εφαρμογή direct, είναι η 8 Χ 4,5. Με 7 στοιχεία, γυρίζει 9.500 σαλ, η ένταση είναι 21,1 Αμπέρ, η έλξη 443 γραμμάρια, ο βαθμός ανόδου ενός δίμετρου ανεμόπτερου 1,35 μέτρα/δευτερόλεπτο, και η συνολική λειτουργία σε φουλ γκάζι με μπαταρία χωρητικότητας 1,7Ah, διαρκεί 4λεπτά και 50 δευτερόλεπτα.

Εφαρμογή έλικας μέσω μειωτήρα (geared drive)
Αν παρεμβάλουμε μειωτήρα με σχέση 2,8:1, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε έλικα 12Χ8, και θα έχουμε αντίστοιχα, στροφές μοτέρ 12.676, στροφές έλικας 4.527, αμπέρ 16,7, έλξη 658 γραμμάρια, βαθμό ανόδου 2,14 μέτρα /δευτερόλεπτο, και συνολική διάρκεια λειτουργίας με την ίδια μπαταρία 6 λεπτά και 6 δευτερόλεπτα.

Παρατηρούμε λοιπόν ότι η εφαρμογή μικρής έλικας σε direct σχέση, με πολλές στροφές, δεν είναι αποδοτική. Όμως στον αγώνα μας, δεν αποκλείεται με μία ή δύο ανόδους να πιάσει διάρκεια πτήσης 30 λεπτών και να νικήσει ένα άλλο μοντέλο που είτε δεν έπιασε τον χρόνο, ή είχε βαρύτερη μπαταρία.

Τα ίδια ισχύουν και για τα τριφασικά μοτέρ. Αν είναι πολύστροφα (Kv μεγαλύτερο από 1.100), πρέπει να παρεμβληθεί μειωτήρας για να γυρίσει μεγάλη – αποδοτική- έλικα.

Ποιο λόγο μείωσης να διαλέξω;

Παράδειγμα:
Πρώτα επιλέγεις την έλικα και τις στροφές που θέλεις να γυρίζει στο φουλ. Εστω ότι αρχικός στόχος σου είναι να γυρίζει 4.500 σ.α.λ.

Μετά υπολογίζεις πόσες στροφές θα παίρνει το μοτέρ με την τάση που θα του βάλεις. Μοτέρ με Kv 2700 στα 8,0-8,8 volts θα γυρίζει ελεύθερο 21.600 - 23.760 στροφές ανά λεπτό.

Για να γυρίσει η έλικα στις 4.500 σ.α.λ. πρέπει να μειωθούν οι στροφές με λόγο 4,8:1 - 5,3:1. Είναι αναμενόμενο ότι όταν το μοτέρ λειτουργεί υπό φορτίο, και λόγω των απωλειών του μειωτήρα, οι στροφές στην πραγματικότητα θα είναι λιγότερες από τους υπολογισμούς αυτούς. Αρα θα επιλέξεις μειωτήρα στην περιοχή σχέσης 4,2:1 – 4,7:1.

Αν τελικά δεν πετύχεις ακριβώς να γυρίζει το μοτέρ στις 4.500 στροφές που είχες επιλέξει, δεν έχει μεγάλη σημασία. Διακόσιες – τριακόσιες στροφές πάνω ή κάτω, θεωρείται εντός της ίδιας περιοχής. Αν δεν ικανοποιείσαι από την απόδοση, δοκίμασε άλλη έλικα, ή άλλο αριθμό στοιχείων στη μπαταρία.

Συμφέρει να επιλέξεις μειωτήρα inline για να χωράει στη μύτη και να είναι κεντραρισμένος με αυτή.

Η επιλογή έλικας

Εν γένει η έλικα μεγάλης διαμέτρου είναι επιθυμητή συγκριτικά με μία μικρότερη, και θα δοκιμάσεις να δεις πιο είναι αυτό το μεγαλύτερο μέγεθος που δεν ζορίζει το μοτέρ πέρα από το όριο κατανάλωσης που θέλεις εσύ (και φυσικά του ορίου του μοτέρ).

Σε γενικές γραμμές, με μεγαλύτερη διάμετρο έχουμε μεγαλύτερη έλξη, πτώση στροφών, και μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας, ενώ με μεγαλύτερο βήμα έχουμε μεγαλύτερη θεωρητική ταχύτητα πτήσης, πτώση στροφών και μεγαλύτερη κατανάλωση ενέργειας.

Αν το μοντέλο μπορεί να ακολουθήσει την θεωρητική ταχύτητα του βήματος, με υστέρηση της τάξης 20-30%, θα έχουμε την μεγαλύτερη έλξη. Αν δεν μπορεί να την ακολουθήσει, η έλικα θα λειτουργεί εν μέρει ή ολοσχερώς στολαρισμένη.

Ο ίδιος βαθμός ανόδου μπορεί να επιτευχθεί με μικρό βήμα σε περισσότερες στροφές, ή με μεγάλο βήμα σε λιγότερες στροφές. Η κατάλληλη έλικα βρίσκεται με πολλές δοκιμές.

Αν έχεις ένα σωστό συνδυασμό έλξης και μειώσεις τον αριθμό των στοιχείων της μπαταρίας, θα χρειαστεί παράλληλα, να μεγαλώσεις το βήμα ή/και τη διάμετρο της έλικας για να αποδώσει στις χαμηλότερες στροφές. Αν αυξήσεις τον αριθμό των στοιχείων το πιθανότερο είναι ότι πρέπει να μειώσεις το βήμα ή/και τη διάμετρό της για να αποδόσει στις ψηλότερες στροφές. Τα προηγούμενα δεν ισχύουν αν ο αρχικός συνδυασμός που θέλεις να αλλάξεις δεν ήταν σωστός.

Η έλικα πρέπει να έχει αντοχή στις στροφές που γυρίζει. Συμφέρει να είναι διπλούμενη, για να ελαττώνεται η αντίστασή της στη φάση της ανεμοπορίας.

Το Floh του Μάκη, υπέφερε από κακή επιλογή έλικας. Η έλικα ήταν πολύ μεγάλη, και ζόριζε το μοτέρ, που ήταν κλειστού τύπου. Η ενέργεια της μπαταρίας αναλώθηκε γρήγορα, χωρίς να έχει το αναμενόμενο κέρδος ύψους.

Τρία Hubs με άνοιγμα 38-42-47 χιλιοστών. Επιλέγοντας διαφορετικό άνοιγμα hub, αυξομειώνεται η διάμετρος της έλικας. Τα κλασσικά hub της εταιρείας αυτής έχουν γωνία προσάρτησης των πτερυγίων 0 μοίρες.

Η ίδια εταιρεία, όμως, προσφέρει επίσης hubs στις ίδιες διαστάσεις, αλλά με διαφορετική γωνία προσάρτησης των πτερυγίων -5,0 -2,5 και +2,5 + 5,0 μοίρες. Για κάθε 2,5 μοίρες διαφοράς αλλάζει το βήμα της έλικας περίπου 1,5 ίντσες.

Επιλέγοντας διαφορετικό hub, με ένα ζεύγος ακριβών φύλλων, μπορείς να φτιάξεις έλικα διαφορετικών στοιχείων.

Δύο είναι οι βασικοί τύποι adapter.

Ο εικονιζόμενος αριστερά ασφαλίζει στον άξονα με δύο βιδάκια allen. Αυτόν προτιμώ εγώ.

Ο άλλος (δεξιά) είναι του τύπου collet/spankonnus, δηλαδή είναι κωνικός και ασφαλίζει στον άξονα καθώς σφίγγουμε το παξιμάδι που ασφαλίζει την έλικα.

Και οι δυο συνδυάζονται με κώνο (spinner).

Επιλογή μπαταρίας κίνησης

Στον αγώνα μας επιτρέπονται στοιχεία Νικελίου Καδμίου και μόνο, σε οποιονδήποτε συνδυασμό τύπου, χωρητικότητας, αριθμού, και τρόπου συνδεσμολογίας των στοιχείων.

Το ύψος που θα πάρει ένα μοντέλο εξαρτάται από την συνολική ενέργεια που θα έχει η μπαταρία. Ετσι μπαταρίες διαφορετικής σύνθεσης (χωρητικότητα, αρ. στοιχείων), που έχουν την ίδια ενέργεια, θεωρητικά, θα ανεβάσουν το ίδιο ανεμόπτερο στο ίδιο ύψος (άλλες πιο αργά, άλλες πιο γρήγορα).

Αυτό που πρέπει να γνωρίζει ο αγωνιζόμενος, είναι ότι η αναγραφόμενη χωρητικότητα στα στοιχεία του εμπορίου αντιστοιχεί σε χαμηλές εκφορτίσεις, σαφώς κάτω από 1C. Με τις εντάσεις που εκφορτίζεται στον αγώνα, δηλαδή της τάξης 15-20C, η ωφέλιμη χωρητικότητα είναι μικρότερη.

Eγώ χρησιμοποιώ μόνο τα εικονιζόμενα στοιχεία, και γνωρίζω ότι:
  • τα στοιχεία CP 1300 SC 1/2 SC και RC 1200 2/3 SC μου δίνουν περίπου 1100 mAh
  • τα στοιχεία CP 1700 SC 4/5 SC και RC 1600 4/5 SC μου δίνουν περίπου 1500 mAh
  • τα στοιχεία RC 2400 μου δίνουν περίπου 2200 mAh.

Παρέλαση διαφορετικών πακέτων από τα δημοφιλή στοιχεία.
Ο αριθμός των στοιχείων εξαρτάται από το Kv του μοτέρ, και τη μείωση που θα έχει. Όπως είναι φανερό, ψηλό Kv, και μικρή μείωση, γυρίζει την έλικα πιο γρήγορα, άρα μπορούμε να επιλέξουμε το κατώτερο έως και 6 στοιχεία, (πιο κάτω θα ενεργοποιηθεί το cut-off).

Θα πρέπει να επιλέξεις τη μπαταρία σύμφωνα με την τακτική που θέλεις. Αν επιθυμείς να διατηρήσεις οριζόντια πτήση με το μοτέρ σε συνεχή λειτουργία, τότε αυτό θα λειτουργεί στην ελάχιστη απαιτούμενη ισχύ και το ρεύμα εκφόρτισης θα είναι σχετικά μικρό. Τότε μπορείς να επιλέξεις λιγότερα στοιχεία με μεγάλη χωρητικότητα ανά μονάδα βάρους, που θα έχουν όμως και μεγάλη εσωτερική αντίσταση. Θα είναι κατάλληλα για αργή λειτουργία, όχι όμως και για γρήγορη, αν αλλάξεις τακτική.

Αν επιθυμείς να εκτελέσεις γρήγορες ανόδους, με το μοτέρ σε μεγάλη ισχύ, χρειάζεσαι περισσότερα στοιχεία με μικρή εσωτερική αντίσταση, για μπορέσει να περάσει μεγάλο ρεύμα. Αν έχει πολλά θερμικά, και προβλέπεις ότι αρκεί μία άνοδος του ενός λεπτού, θα επιλέξεις μπαταρία με μικρή χωρητικότητα, αν προβλέπεις ότι θα χρειαστούν περισσότερες άνοδοι, θα υπολογίσεις ανάλογα μεγαλύτερη χωρητικότητα.

Ποιά είναι η μέγιστη τιμή του ρεύματος κατανάλωσης;

Το φορτίο (η έλικα), μαζί με την τάση που θα εφαρμοστεί στο μοτέρ, καθορίζουν το ρεύμα που θα περάσει.

Τα στοιχεία μεγάλης εσωτερικής αντίστασης δεν μπορούν να δώσουν ρεύμα περισσότερο από 10C (π.χ. μία με 700 mAh, μπορεί να δώσει έως 7A), ενώ τα στοιχεία με την μικρή εσωτερική αντίσταση μπορούν να δώσουν έως 15-20C (π.χ. μία με 1,3 Ah μπορεί να δώσει χονδρικά 20-25A, μία με 2,4Ah μπορεί να δώσει χονδρικά 35-45A). Η μέγιστες καταναλώσεις ανεβάζουν την θερμοκρασία, και μειώνουν σιγά-σιγά την ζωή των στοιχείων.

Η κατανάλωση αυξάνει όταν αυξηθεί το φορτίο, ή/και η τάση. Η κατανάλωση μειώνεται όταν μειωθεί το φορτίο ή/και η τάση.

Το φορτίο μειώνεται και μέσω του μειωτήρα. Μεγαλύτερη σχέση π.χ. 4:1 αντί 3:1 μειώνει το φορτίο. Το αντίθετο αυξάνει το φορτίο.

Ο ηλεκτρονικός ρυθμιστής στροφών ESC

Με το ESC (Electronic Speed Control) έχουμε αναλογική αυξομείωση των στροφών. Προφανώς άλλα είναι τα ESC για τα μοτέρ DC, και άλλα για τα τριφασικά.

Δεν θα αναπτύξουμε εδώ το πώς λειτουργούν. Θα πούμε όμως ότι το ESC πρέπει να είναι ικανών προδιαγραφών ώστε να δέχεται το ρεύμα (τα Αμπέρ) που θα περνάει στην μέγιστη ισχύ, την τάση (τον αριθμό των στοιχείων) που έχεις επιλέξει.

Τα ESC έχουν κύκλωμα BEC (Battery Eliminator Circuit), και Cut Off του μοτέρ. Η πρώτη δυνατότητα λογικά πρέπει να αδρανοποιηθεί, και να προσθέσεις ξεχωριστή μπαταρία για τον δέκτη/ σέρβο. Δεν το επιβάλει ο κανονισμός του αγώνα. Αυτό είναι μία εύλογη πρόταση, επειδή η πτήση κρατάει πολύ χρόνο, όταν αδειάσει η μπαταρία κίνησης, κινδυνεύει να μείνει ο δέκτης / σέρβο χωρίς ενέργεια.

Το Cut Off όμως παραμένει και θα κόψει τη λειτουργία του μοτέρ, όταν η τάση κατέβει κάτω από το ενδεδειγμένο όριο.

Μας ενδιαφέρει επίσης να έχει φρένο, για μπορεί να σταματήσει και να διπλώσει η έλικα. Προκειμένου για ESC τριφασικών, συμφέρει να έχει ρύθμιση χρονισμού προπορίας (σε μοίρες) για να συνδυαστεί σωστά με τους πόλους του μοτέρ.

Τα ESC με την ένδειξη "opto" λειτουργούν με οπτική ίνα, για να μην περνάνε παρεμβολές στον δέκτη. Σ' αυτά πρέπει οπωσδήποτε να συνδέσεις μπαταρία στον δέκτη. Δεν λειτουργούν με την μπαταρία κίνησης.

Καλωδιώσεις

Τα καλώδια πρέπει να έχουν την ελάχιστη απαραίτητη διατομή για το ρεύμα που θα περάσει, και το ελάχιστο μήκος. Σαν οδηγό για την διατομή τους δες αυτά που έχει το ESC.

Τα καλώδια της φωτογραφίας είναι μακρύτερα από ότι θα ήθελα. Αυτό έγινε αναγκαστικά γιατί ο γενικός διακόπτης, στο συγκεκριμένο μοντέλο, δεν μπορούσε να τοποθετηθεί πιό κοντά στη μύτη. Τα πριζάκια / σύνδεσμοι πρέπει να αντέχουν το ρεύμα λειτουργίας, να έχουν την μικρότερη ωμική αντίσταση, να διατηρούν την σφιχτή επαφή τους και να μη οξειδώνονται. Εγώ έχω καταλήξει στα χρυσά βύσματα των 3,5 χιλιοστών. Βάζω αρσενικό στον θετικό πόλο της μπαταρίας, και θηλυκό στον αρνητικό.

Προτείνεται να παρεμβληθεί γενικός διακόπτης ON-OFF μεταξύ ESC και μπαταρίας, για να εξασφαλίζει την ασφάλεια όλων από μία ανεπιθύμητη εκκίνηση της έλικας. Οταν ο κεντρικός διακόπτης είναι OFF δεν υπάρχει περίπτωση να περάσει ρεύμα.

Ο διακόπτης 2 θέσεων ON-ON με 3 διπλές επαφές. Στη δική μας εφαρμογή δεν θα χρησιμοποιηθούν οι δύο επαφές της δεύτερης θέσης ON, άρα στη θέση αυτή θα είναι OFF. Για καλύτερη αγωγιμότητα, τα καλώδια κολλιούνται και στις δύο επαφές του διακόπτη σε κάθε θέση.

Ο διακόπτης δεν είναι ανάγκη να αντέχει 30-40 Α κατά την ενεργοποίησή του, γιατί η ενεργοποίηση γίνεται χωρίς να λειτουργεί το μοτέρ, άρα δεν περνάνε πολλά αμπέρ και δεν κάνει σπινθήρα. Αφού γυρίσει στο ON, από τις επαφές του μπορεί να περάσει το ρεύμα λειτουργίας του μοτέρ χωρίς πρόβλημα.

Ο μικρός διακόπτης που έχουν τα BEC δεν διασφαλίζει τίποτε. Εστω και αν είναι στο OFF, το ESC καταναλώνει ρεύμα από την μπαταρία κίνησης.

Στα αγωνιστικά ανεμόπτερα με τις μεγάλες καταναλώσεις, δεν μπορεί να παρεμβληθεί ασφάλεια τήξης, γιατί στην εκκίνηση το μοτέρ τραβάει πολύ περισσότερο ρεύμα από το όριο της ασφάλειας, και σίγουρα θα την κάψει και θα χαθεί η πτήση, και ο αγώνας.

Η μπαταρία του δέκτη/σέρβο

Η ανεξάρτητη μπαταρία για τον δέκτη και τα σέρβο, μπορεί να είναι οιασδήποτε σύνθεσης και χημείας (Ni-Cd, Ni-Mh, Li-Po), και συνυπολογίζεται στο βάρος του σκάφους, και όχι στο βάρος της μπαταρίας κίνησης.

Τα δικά μου ανεμόπτερα με τρία σέρβο (χωρίς ailerons), και με τον τρόπο που τα πετάω, αναλώνουν περίπου 45 mAh σε κάθε ημίωρη πτήση. Εδώ χρησιμοποιώ μία μπαταρία Ni-Cd 4 στοιχείων/150 mAh (που στην πράξη δίνει μόνο 120 mAh), την οποία επαναφορτίζω στο γήπεδο μετά από κάθε δεύτερη πτήση.

Ομοίως τα δικά μου ανεμόπτερα με ailerons (πέντε σέρβο), αναλώνουν περίπου 70 mAh σε κάθε ημίωρη πτήση. Εδώ βάζω μπαταρία Ni-Cd 4 στοιχείων/250 mAh (που στην πράξη δίνει μόνο 220 mAh), την οποία επίσης φορτίζω μετά από κάθε δεύτερη πτήση.

Η μπαταρία του δέκτη πρέπει να έχει ανεξάρτητο διακόπτη.

Δύο πακέτα 4 στοιχείων, με ονομαστική χωρητικότητα 150 mAh και 250 mAh αντίστοιχα.

Εξαερισμός - ψύξη

Η λειτουργία του μοτέρ σε φουλ ισχύ αναμένεται να γίνει σε δόσεις του μισού έως ενός λεπτού, που είναι όμως αρκετός χρόνος για να ανεβάσουν θερμοκρασία και το μοτέρ και η μπαταρία και το ESC.

Μεταξύ δύο περιόδων ανόδου, παρεμβάλλεται αρκετός χρόνος για να ψυχθούν. Για να γίνει όμως αυτό σωστά, πρέπει να υπάρχει στη μύτη του σκάφους είσοδος εισροής φρέσκου αέρα, και στο πίσω μέρος έξοδος.

Δεν πρέπει να μπλοκάρεται στο εσωτερικό του σκάφους η ροή του αέρα, από νομείς, και σφουγγαράκια.

Στο μοντέλο Freedom η εισαγωγή αέρα ψύξης βρίσκεται στο μπροστινό μέρος του cowl. Στη φωτογραφία φαίνονται ευκρινώς οι δύο έξοδοι στο επάνω πίσω μέρος του cowl και στην άτρακτο πίσω από το φτερό.

Τι άλλο χρειάζεται;

  • ένας ικανός και ενημερωμένος βοηθός
  • φορτιστής, και πηγή 12 volts, για την επαναφόρτιση των μπαταριών.
  • εργαλεία/όργανα (βολτόμετρο, αμπερόμετρο, κ.λ.π.)/ανταλλακτικά
  • μία αναπαυτική καρέκλα και γυαλιά ηλίου
  • υγρά, άφθονα σουβλάκια, και καλή παρέα.

Ο οικοδεσπότης μας στον αγώνα της 4-5 Ιουνίου, ντοπάρει με σουβλάκια τους αθλητές.

[ Δεύτερο Μέρος ]