بدنه كوادروتور

بدنه کوادروتور(آشنایی با انواع جنس ها) – آموزش کوادکوپتر{جلسه سوم}

مقدمه

برای داشتن یک بدنه محكم و سبك و داراي تعادل پارامترهاي زيادي را بايد در نظر گرفت. بدنه کوادروتور را میتوانید از هزچیزی که توانایی تحمل تراست ناشی از چرخش ملخ ها رو داشته باشه بسازید. در ساخت بدنه دو پارامتر مهم نقش اساسي دارند:

1- سبك

2- محكم

اين دو پارامتر را بايد به صورت كاملا بهينه انتخاب كرد. معمولا اين دو پارامتر در تضاد با هم هستند به همين دليل است كه بايد همه جوانب را در نظر بگيريم به عنوان مثال فولاد يك ماده بسيار محكم مي باشد ولي سنگين است و در برابر آن چوب بالسا بسيار سبك است ولي استحكام آن كمتر است.

نكته ديگري كه در طراحي يك فريم بايد در نظر گرفته شود اين است كه بعد از يك كرش و سقوط پرنده بدنه و متريال مورد نظر به آساني قابل اصلاح باشد. همچنين پارامترهاي ديگري همانند ماشين كاري و توليد آسان و هزينه هر كدام نيز در نظر گرفته مي شود. در اين جلسه ما بر روي متريال هاي مختلف كه در كاربرد بيشتري در پرنده ها دارد بحث مي كنيم. در ابتدا پارامترهاي مربوط به اين مواد را ببينيد. اين پارامترها بسته به شرايط توليد و نوع آلياژ ممكن است متفاوت باشند و اين اعداد تقريبي مي باشد.

نوع ماده Density (kg/m3) مدول يانگ (Msi)  (Ksi) مقاوت كششي 
فيبركربن 1384 9.3 120
ABS  1052    
آلومينيوم 2768 10.3 15-75
فايبرگلس 1938 2.7 15-50
فوم(EPP1.3)  20.8    
پلي كربنات  1190    
آكريليك 1110 0.38 8-11
چوب بالسا از 75 تا 225 0.16-0.9 1-4.6

 

 

 

همانگونه كه در جدول بالا مشاهده مي كنيد كمترين چگالي مربوط به چوب بالسا مي باشد بنابراين در بين متريال هاي موجود چوب بالسا از نظر چگالي بهترين نمره را كسب مي كند ولي با توجه به اينكه استحكام نيز پارامتر مهم ديگر است و طرف ديگر قضيه مي باشد بايد آيتم استحكام نيز بررسي شود كه در بين متريال هاي موجود با توجه به چگالي فيبركربن بالاترين نمره را به خود اختصاص مي دهد. يعني اينكه اگر قرار بر اين باشد كه يك برنده در بين متريال هاي موجود تعيين كنيم فيبركربن رتبه اول را بدست مي آورد.

پلاستيك

plastiq-frame

در شكل بالا بازوهای قرمز و سفید رنگ از جنس پلاستیک ABS است كه مخفف Acrylnitrile-Butadiene-Styrene مي باشد.  اين ماده در مقاومت ضربه اي و دماي كاري پايين تري در مقايسه با پلي كربنات دارد. دقت کنید كه ناحيه وسطي بدنه که مشکی رنگه از جنس فيبركربن است. پلاستيك ديگري كه مي توان استفاده كرد PolyCarbonate يا PC مي باشد كه بيشتر در مدل هاي هواپيما به كار مي رود. اين ماده در صورتي كه با فايبرگلس تقويت شود داراي استحكام و وزن مناسبي است و همچنين هزينه پاييني نيز دارد.

عکسي كه در بالا مشاهده مي كنيد داراي دو بازوي قرمز رنگ و دوبازوي سفيد رنگ است که نشاندهنده جلو وعقب ربات ماست. استفاده از رنگ بدنه و يا LED روي بدنه(مخصوصا جهت پرواز در شب) براي تشخيص جلوي پرنده ضروري است.

فيبركربن

فیبرکربن برای بدنه کوادکوپتر

فیبر کربن داراي هر دو ويژگي سبكي و محكمي است. این ویژگی باعث شده تا استفاده از فیبر کربن بسیار رایج شود. همانطور كه در جدول اول صفحه مشاهده كرديد چگالي اين ماده شايد كمترين نباشد ولي با توجه به اينكه با اين چگالي متوسط استحكام بالايي دارد جايگاه ويژه اي را به خود اختصاص مي دهد. عيب فيبركربن اين است كه قيمت بالايي دارد.

آلومينيوم

aluminium

آلومينيوم از جنس هاي محبوب براي ساخت كوادروتور است كه در عين سبك بودن داراي استحكام مناسبي نسبت به وزن خود است. قيمت آن هم ارزان مي باشد. آلومينيوم را در بازار به دو شكل ورقه اي و قوطي شكل(نبشي) پيدا مي كنيد. البته دقت كنيد كه ضخامت اين ورقه ها براي ما بسيار مهم هستند و از هر ضخامتي نمي توان براي ساخت بدنه استفاده كرد. از آنجايي كه ورقه هاي آلومينيومي در ابعاد بزرگ و داراي ضخامت كم خم مي شوند ناچاريم از قوطي شكل استفاده كنيم. قوطي هايي كه داراي ضخامت كم مي باشند بسيار مناسب بازوهاي ربات مي باشند كه براحتي تراست ناشي از موتورهاي معمولي را تحمل مي كنند. براي اتصال آلومينيوم مي توانيد از پيچ و پرچ استفاده كنيد. استفاده از پرچ نسبت به پيچ باعث سبك تر شدن مي شود. يكي از معروف ترين فريم هايي كه از جنس آلومينيوم هست و در فروشگاهها موجوده را در شكل بالا مشاهده مي كنيد. هسته مركزي بدنه بالا به همراه محل نصب موتورها از جنس فايبرگلس مي باشد. نكته خوبي كه در طراحي اين بدنه صورت گرفته اين است كه از اسپيسرهاي پلاستيكي براي اتصال استفاده شده است.

فوم

از ديگر جنس هاي سبكي كه در كوادكوپتر استفاده مي شود فوم مي باشد. اصطلاح فوم يك اصطلاح كلي است و چيزي كه در اصل در كوادكوپتر و بقيه پرنده ها كاربرد دارد EPP است كه مخفف Expanded PolyPropylene مي باشد. از اين ماده مي توانيم در كواكوپترها به عنوان يك حفاظ مناسب استفاده كنيم. اين ماده با كيفيت هاي متفاوتي ارايه مي شود كه تراكم هاي متفاوتي دارند و بسته به نيازتان مي توانيد آن را انتخاب كنيد. همانطور كه در جدول بالا مشاهده نموديد EPP1.3 داراي چگالي 20.8 مي باشد و EPP1.9 داراي چگالي 30.4 مي باشد كه نسبت به بقيه مواد بسيار سبك تر است.

چوب بالسا

در بين مواد بالا چوب بالسا بعد از فوم داراي كمترين چگالي است و با توجه به اينكه استحكام آن بسيار بيشتر از فوم مي باشد قطعا جايگاه بالاتري دارد. چوب بالسا گزینه مناسبی جهت ساخت بدنه است ولی نیازمند مهارت خاصی است تا به بهترین شکل از آن استفاده شود. از چوب بالسا در ساخت كوادروتور به ندرت و خيلي كم استفاده مي شود و معمولا در ساخت هواپیمای مدل كاربرد دارد.

balsa-wood-frame

راز سبکی چوب بالسا را فقط میتوان با میکروسکوپ مشاهده نمود. سلولهای چوب بسیار بزرگ بوده و دارای دیواره نازکی هستند و در نتیجه نسبت بخشهای جامد به بخشهای خالی چوب، حداقل ممکن است. اکثر چوبها دارای ماده پلاستیک مانندی بنام Lignin هستند که سلولها را بهم متصل نگه داشته است. در بالسا این ماده بسیار کم و در حداقل است.

پلکسي

جنس پلکسی گلس بدنه کوادکوپتر

پلکسی ها از ديگر جنس هاي رايج بازار هستن ولي هنگامي كه مي خواهيم پلكسي را استفاده كنيم در صورتي كه داراي ضخامت كافي نباشند به راحتي خم مي شوند و اضافه نمودن ضخامت بيش از حد هم باعث افزايش وزن مي شود كه اصلا مناسب نيست و بدين خاطر است كه پلكسي را فقط براي اتصالات بدنه استفاده مي كنند مثلا براي پايه هاي موتور مي توانيد از آن استفاده كنيد . به شکل زیر دقت کنید. پلكسي ها هنگامي كه در معرض نيروي زيادي قرار بگيرند شكسته مي شوند ولي آلومينيوم هنگامي كه بار زيادي به آن وارد شود خم مي شود و علت آن هم اين است كه آلومينيوم يك ماده كشسان است و آستانه شكست بالاتري نسبت به پلكسي يا فيبر كربن دارد. يكي ديگر از مزيت هاي پلكسي اين است كه با استفاده از برش ليزر به هر شكلي در مي آيند.

جنس پلکسی گلس برای کوادروتور

یه ایده مناسب برای پایه کوادکوپتر و حفاظ های اطراف آن استفاده از گیره لباس است که براحتی به هر شکلی در می آید و می توانید از آن بهره ببرید.

hangers-quadcopter

شکل زیر نحوه استفاده از آن را نشان می دهد.

guard-quacopter

نکته: معمولا در هنگام راه اندازی کوادروتور اطراف بدنه و فلایت کنترل با سیم های متصل به آنها شلوغ می شود که برای جلوگیری از اینکار و مرتب کردن سیم ها جهت برخورد نکردن به ملخ ها و… می توان از دو روش استفاده کرد:

  • استفاده از چسب و به هم چسباندن سیم ها
  • استفاده از نوار فرم سیم

در شکل زیر ما نحوه چینش سیم ها با نوار فرم سیم را نشان داده ایم.سیم های اطراف بدنه کوادروتورحتما سیم های اطراف بدنه را به دو روشی که گفته شد مرتب کنید. زيرا ممكنه اين بي نظمي سيم ها كار دستتون بده. حالا يا با توليد نويز و يا با برخورد ملخ ها به آنها.

wire-flight-control

برای دریافت آخرین مطالب سایت  و همچنین مطالب منحصر به فرد دیگر که در سایت منتشر نمی شوند میتوانید در کانال تلگرام ما عضو شوید و یا در اینستاگرام ما را فالوو کنید:

 

شاید دوست داشته باشید مطالب زیر را نیز بخوانید:

27 نظر

  • محمد رضا مطهری

    عرض سلام مجدد وخسته نباشید چوب بالسا خود را از سایت پیرامید ،لوازم معماری تهیه کرده ام که چگالی ان را که خودم حساب کردم 253 کیلو گرم بر متر مکعب شد و مارک روی چوب MIDWEST می باشد ممنون از زحماتتون تشکر

    • قاسم قاسمی

      سلام
      برای مقادیری که ذکر کردید چگالی را همان 253 در نظر بگیرید. ضریب پواسون یا poisson Ratio را 0.38 در نظر بگیرد. مدول یانگ را 3Gpa در نظر بگیرید. ضریب انبساط حرارتی را µm/m-K 6.5 در نظر بگیرید. از آنجایی که چوب بالسا ترد می باشد چیزی با نام مقاومت تسلیم برایش تعریف نمی کنند و به جای آن می بایست از مقادیر نقطه شکست استفاده کنید. مقدار 14 مگاپاسکال را به جای این ترم در نظر بگیرید تا خالی نماند. نکته دیگر هم اینکه به واحد ها حتما دقت کنید و در صورت نیاز به واحدهای مورد نظر نرم افزار تبدیل کنید. مقادیر مش بندی هم بسته به مدلتان نیاز به تغییر دارد که می توانید در هر بار ران کردن تغییر دهید.
      موفق باشید

  • محمد رضا مطهری

    ببخشید شرمنده

  • محمد رضا مطهری

    ببخشید عکس رو تو کامنت قبلی گذاشتم نمیدونم چرا نیومد با این حال دوباره فرستادم

  • محمد رضا مطهری

    با سلام خدمت مهندس قاسمی عزیز یه طرح فریم کواد کوپتر با کتیا طراحی کردم دوباره غیر از اون طرح قبلی ، وطرح قبلی رو به دلایلی بیخیال شدم خلاصه ، می خواهم این طرح رو با کتیا تحلیل کنم نیاز به young Modulus – poisson Ratio- Density- Thermal Expansion-yield strength- Absolute sag مشخصه ها برای چوب بالسا دارم تا وارد نرم افزار کتیا کنم وبه نتیجه مطلوب تری برسم در ضمن اگر در مورد اندازه مش ها ونوعشان برای مش بندی طرحم کمکم کنید ممنون میشم ،در مورد این قبلا گفته بودید که با نرم افزار انسیس طرح رو تحلیل کنم به خاطر این که بنده بیشتر وقت خود را روی نرم افزار کتیا کذاشته بودم دیگر برام مقدور نبود که سراغ اموزش انسیس برم هر چند تا یک جاهایی دنبالش رفتم ولی بعد به دلایلی بیخیال شدم اخه چون بنده رشتم هم مکانیک نیست و برق الکترونیکم خلاصه اگر براتون مقدوره مشخصه های بالا رو در مورد چوب بالسا بهم بگید ممنون میشم هر مشخصه ی دیگه ای در مورد طرحم بهم بگیدواستون می فرستم فعلا که نمیدونستم چیش رو بگم لاقل عکسش رو فرستادم با تشکر

    • قاسم قاسمی

      سلام جناب مطهري
      با توجه به اينكه چوب بالسا انواع مختلفي دارد لطفا نوع چوب خود را مشخص كنيد(در صورتي كه قصد خريد از چاي خاصي را داريد) و در صورتي كه نوع خاصي را مد نظر نداريد ما اطلاعات يكي از آنها را برايتان ارسال كنيم.

  • سعید محمود زاده

    سلام و عرض خسته نباشید خدمت مدیر محترم سایت ، من تازه با سایتتان آشنا شدم و کمک خوبی به دانشم در خصوص کوادکوپتر کرده ، توفیق روز افزون را خواستارم ، با تشکر

    • قاسم قاسمی

      سلام جناب محمود زاده
      از اینکه با پیام هایتان ما را مورد لطف خود قرار می دهید سپاسگزاریم.
      با آرزوی موفقیت برای شما و تمامی هموطنانمان

  • نوشتن نظر

    نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

    اضافه کردن تصویر ( فقط فرمت jpg)