Na začátek malé vysvětlení proč vůbec o tom přemýšlet. Nebo proč se tím zabývat.
Servo ovládající vyrovnávací rotor, respektive kolektivní změnu úhlu náběhu listů vyrovnávacího rotoru (dále jen VR), je při svoji práci silně namáháno. K namáhání dochází zejména okolo maximálních výchylek, které umožňuje rozsah mechaniky. Na soustavu VR působí různé síly. Ty jsou způsobené vysokými ot/min a z velké většiny mají za následek vzniklou odstředivou silovou složku. Ona odstředivá složka uplatňuje své působení především na dvě nejdůležitější části VR. Jednou z nich jsou ramena závěsů, která při daných provozních otáčkách se snaží být odstředivou silou co nejdál od své osy otáčení. To znamená, že pokud ramena závěsů budou ve smyslu otáčení nejdále od osy otáčení a tam jejich pozici bude udržovat ona odstředivá síla, znamená to, že listy VR budou mít úhel náběhu 0° (nebo budou v něm odstředivou silou setrvávat). Jakékoliv jejich chtěné vychýlení bude znamenat potřebu vynaložit určitou sílu k překonání škodlivé odstředivé silové složky a tím (poměrně pracně) docílíme požadovanou změnu úhlu nastavení listů VR. Ovšem pokud ona síla určující úhel nastvení lístů z nějakého důvodu přestane působyt - vrátí se vše pěkně zase na svůj střed. (efekt též zvaný jako „efekt tenisové rakety“) Druhou, neméně problematickou, částí jsou samotné listy. Byť je jejich konstrukce záměr tak vyvozují autostabilní efekt - kdy mají tendenci se vůči svému momentálnímu úhlu náběhu stabilizovat do situace kdy mají nulový úhel náběhu a nevyvozují tak žádný tah a mají minimální, svůj možný, odpor.

Výše uvedený problém se řeší nejčastěji servem s patřičné naddimenzovanými parametry tzn. velikým momentovým tahem a dostatečnou rychlostí, která bez problémů stíhá splnit veškerá tajná přání našeho gyroskopu. Ovšem toto řešení není úplně ideální a je více méně na úkor životnosti serva.

Ale …. Jde to i jinak. Pomoc nebo inspiraci lze hledat u velkých, dospělých strojů, kde už konstruktéři mysleli tak drobet za nás. Jím se povedlo aplikovat do soustavy VR takový systém protihmotnosti, který vystihuje svojí funkcí posilovač řízení. V našem případě se jedná o čistě mechanické řešení, které systémem přesného odvážní závaží využívá své protihmotnosti k vyrušení blokaci polohy smykátka ve středové poloze vlivem působení ostředivé silové složky na ramena závěsů listů VR. Nazývá se cizím termínem „Chinese weights“ (viz, obrázky z následujících odkazů.)

Odkazy:
Takto vypadá systém protihmotnosti na vyrovnávacím rotoru vrtulníku MBB Bo105
http://www.b-domke.de/AviationImages/Ro ... /0417.html
http://www.b-domke.de/AviationImages/Ro ... /7127.html

Takto vypadá řešení systému „Chinese weights“ u VR vrtulníku Agusta A109E / A109SP
http://www.b-domke.de/AviationImages/Ro ... 31116.html

Toto řešení, nebo koncepci znázorňující odkazy na fotografie, jsem velmi rád začal studovat a přibližovat se pomalinku k tomu aby to fungovalo alespoň v ruce, na zemi. Stačilo sehnat delší šroubek M3, který tvoří odporový závěs listu a na jeho oba konce začít montovat různá závaží a začít zkoušet. A to teprve ta správná sranda začíná.
Závaží protihmotnosti na vyrušení škodlivé odstředivé síly totiž musí být dosti přesně odvážené. V případě že je jeho hmotnost nedostatečná se nejedná až o takový problém jako by tomu bylo v případě větší hmotnosti než je potřebné. Docházelo by zbytečnému přitížení serva a za jistých okolností k blokaci celého systému VR z důvodu porušení rovnováhy. To že nacházíme inspiraci u velkých strojů a využíváme daného konstruktérova „know-how“ je asi tak vše co můžeme použít …… to jak má být systém „Chinese weights“ navážen a v jaké vzdálenosti má být montován od osy závěsu nikde není ani ťuk napsáno. Zde je nutno převzít opatrně roli konstruktéra (ono je spíš vhodnější napsat slovo „průkopníka“) a na danou soustavu zkoušet různé závaží o různé hmotnosti. Na internetu je dosti fotografií, jak by to mělo asi vypadat, ovšem ani jedna není popsána nějakým vysvětlením „jak na to“. Ani ode mne se nedozvíte konkrétní hodnoty, podle kterých dojít k uspokojivému výsledku. Je to drobet toho vrtulníkového bádání, které pokud podstoupíte odměnou je pro servo daleko méně práce a o malinko pohotovější reakce.

Během testování a zkoušení „ideálního“ navážení protihmotnostního systému jsem také narazil na pár problémů a zádrhelů, které se mi do dnes nepodařilo vysvětlit. Toto řešení nebo spíše koncepce řešení se mi stala během testování dvakrát osudnou a i když na zemi vše fungovalo bez nejmenších problémů tak při záletech došlo k blokaci celého systému VR. To nebylo dobré. Oboje potíže byli příčinnou pádu a zkoumání „proč?“. Bohužel, ale nebyl jsem schopen určit příčinu mých problémů, a proč k blokaci celé mechaniky VR došlo. Od této koncepce jsem upustil pod finanční tíhou oprav. Ovšem mne velmi mrzelo, že jsem byl poměrně daleko a k cíly jsem i tak nedošel. Proto jsem začal dumat nad tím jak zachovat původní myšlenku - ale udělat to jinak. Poměrně dlouho jsem to celé zkoumal a hledal na internetu fotky ale kde nic, tu nic. Dálší komplikací při studavání problematikybylo, že veškeré dostupné informace, které jsem byl schopen dohledat, byly v ANG jazyce. Celý problém se povedlo diskutovat s jední velice zkušeným pilotem RC modelů a nejenom modelů. Po pár konzultacích s ním mi bylo porazeno si celou kinematiku vrtulky nakreslit v ruce na papír a i její různé pracovní polohy. Ten pán má můj obdiv, protože pokaždé když si vymyslím nějakou blbost a nemůžu se s ní nějak vypořádat - otravuju ho. A on pokaždé se snaží poradit. Bohužel jsme se zatím neměli možnost potkat a nějak se mu vůbec revanšovat. Snad Honzo, někdy v budoucnu.
A ono ejhle po dobré radě onoho pána jsem přišel na (pro mne nový) velmi podobný způsob, celého systému protihmotnosti. Takže zase – rada byla velmi prospěšná. Ještě jednou Díky.

Úprava této "nové" koncepce spočívala v tom že ze systému závaží, které je po obou stranách odporového závěsu - jedno (jedno z jaké strany) odebereme. To je věda co? No nic - proběhlo první roztočení a fungovalo to. Zbývalo jen doladit hmotnost závaží, aby to fungovalo i s listy a první bezpečnostní „motohodiny“ se mohly odtáčet. Na zemi jsem z bezpečnostních důvodů vytočil celou půlhodinu a bez shledání závažnějších zádrhelů a problémů, které by mohli zapříčinit další havárii jsem to zavisel. A letělo to.
Byť jsem to sice dostal do vzduchu a řešení vypadalo funkční – pořád jsem si byl silně nejistý a jako by tomu nedůvěřoval. Proto jsem si netroufl vůbec na společné modelářské letiště a létal jsem různě po loukách, polích a vůbec tak nějak hlavně dáááááááleko od lidí. Něco málo hodin jsem nalétal a přesvědčení o tom, že to bude fungovat, jsem nabýval čím dál tím silnější. Ale pořád ne úplně.

Na internetových stránkách jsem objevil fotku koncepce VR patřící UL vrtulníku Rotorway Exec 90
http://www.b-domke.de/AviationImages/Ro ... 20103.html
http://www.b-domke.de/AviationImages/Ro ... 20109.html

A heléééé to samé řešení, které jsem vydumal já, používají také a vypadá to principem funkce úplně stejně. Takže sice malé zklamání z toho, že jsem toto řešení „nevynalezl“ já ale pouze jsem znovu objevil Ameriku. No nic, co se dá dělat, alespoň mne to uklidnilo v tom slova smyslu, že to celé funguje stejně a i na velké mašině kde jsou živí lidé. S touto úpravou mám nalétáno něco málo (nevím přesně kolik ale něco málo nad 5hod. letového času) a vypadá to velmi funkčně. Tedy opět vrtulníkářské kouzelné slovíčko, zatím.

A jak vlastně výsledek této celé úpravy vypadá? Nebo v čem se soustava opatřená systémem protizávaží liší od té „bez“ odlišuje?
Výsledek vypadá asi takto. Dříve bylo nutnou použít poměrně velké síly k tomu, abych vychýlil smykátko na jakoukoliv stranu a tím změnil úhel náběhu na listech. A čím dále smykátko bylo od svého mechanického středu tím bylo potřeba vynaložit o to větší proti sílu. Teď po úpravě lze se smykátkem pohybovat pomocí táhla, vedoucí k servu bez větších obtíží a je tak možno činit dvěma prsty bez větších problémů. Toto celé má poměrně zásadní vliv na životnost a kondici serva vyrovnávacího rotoru. Jelikož při své práci nepotřebuje chodit někdy i dost možná na samotné hranici, svých papírových, parametrů někdy a někdy dost možná i těch fyzických.
Toto řešení bych doručoval všem těm, kdo z nějakých důvodů neosadily na ocas servo osvědčené a kvalitní nebo jen slabší, které nepodává takové výkony. Ti kdo tuto úpravu podstoupí i přes to, že kvalitní servo mají - bude jim odměnou snížení jeho zatížení a tak delší životnost.


Závěrem jen malé upozornění - pokud dojde k montáži tohoto systému na Váš vrtulník, vždy jej aplikujete na jeden druh listů vyrovnávacího rotoru od toho samého výrobce. Pokud létáte třeba uhlíkové listy VR a poškodíte je - a následně použijete třeba jiné, plastové, je potřeba celý systém znova převážit a ubezpečit se, že i tak je závaží bezpečně dimenzované. Výměna listů za jiné znamená zásah do rovnováhy systému protihmotnostního závaží a možným dalším komplikacím.





Pokusy a závěrečné zkoušky byly prováděny na elektrickém vrtulníku zn. Align tipu T-rex 500.
Pokud se přeci jenom rozhodnete pro tuto úpravu (mimochodem ji doporučuju )tak se zříkám jakékoliv zodpovědnosti za případné neúspěchy a za jakékoli úpravy soustavy vyrovnávacího rotoru si zodpovídá každý majitel a SÁM.

Na závěr přikládám foto mého řešení. Které se zdá být do teď „prozatím“ funkční.

ÚPRAVA 01:

Tak to celé doznalo jistých změn .......
Po menším zamyšlení co a jak jsem musel přestat. Bolelo to. Ale ještě než jsem přešel do režimu "stand-by" jsem na něco nového přišel. Z nějakých důvodů pokud odebereme z dvouramených vah na jednom ramenu menší část z protihmotností, zasáhneme tak do protipohybu odstředivé složky. To má za následek takovou jednu zvláštní věc. Sice se nám vrátí efekt "tenisové rakety" (mimochodem vůbec nevím kdo natohle označení přišel - připomíná mi to všechno, hlevně ne "tenisovou raketu" ale nu což to je jedno... ) ale to vůbec neva. On zas tak škodlivý ten efekt pro mechaniku VR není. Jen ho musíme nějak omezit a tohle všechno hore popsané nám to splňuje. Úprava spočívá ve snížení protihmotnosti. Proto ten návrat onoho efektu zvaný "tenisová raketa"

První dvě fotografie vystihují situaci navážení po poslední úpravě. "Zatím" funkční ....

Ahoj Ondro, výborná práce !!

Ahoj Honzo, já Tobě děkuji.

Ondra

Zajímavé. Obdivuju takové průkopníky. Sám občas takové věci dělám.

Efekt tenisové rakety je takový, že když se chytí za držátko, tak že je výplet kolmo k zemi, vyhodí se tak, že se rukojeť vzdaluje spodem a pak se zase raketa chytí za rukojeť, tak se raketa normálně otočí. Když se ale vyhodí stejným způsobem s tím, že výplet je rovnoběžně se zemí, tak díky ne zcela symetrickému vyhození, se v jednom místě ve vzduchu raketa otočí ještě kolem podélné osy o 180°. Otočí se poměrně rychle, takže tam asi působí poměrně velké síly.

Řešení s protivahadly ulehčuje nejen servu, ale i celé mechanice. Kdyby šlo jenom o servo (asi jo), tak bych zkusil jednodušší a relativně bezpečnou věc. Nemusí to být sice tak účinné, ale odlehčit servo by se tím mohlo. Z principu stroje vyplývá, že servo zabírá většinou jedním směrem (alespoň ve většině případů), tedy vyrovnává moment hlavního rotoru. Tak by se do daného směru mohla přidat úplně obyčejná pružina, která by udržela nulovou sílu při std visu nebo jiné "nulové" hodnotě. A je pak na provedení, jestli by pružina tahala za táhlo, nebo by byla kruhová a "pomáhala" servu. Nešlo by to? Skoro bych řekl, že i já jsem objevil Ameriku.

No vidíš to, moc dík za objasnění jak je to s tou raketou - to byla dálší věc, kuli které jsem pár nocí také nespal. Pak jsem na to radši zapoměl... (abych se vyspal )

Dík za tip s pružinou o tom jsem ani netušil. Amerika? Aha S tou pružinou by se zřejmě muselo nějak počítat během konstrukce. Drobátko si nedokážu představit jak ji tam dát ve stávající situaci. Ovšem šlo by to lehce upravit.

Já během toho bádání jsem přišel jště na jednu věc, ale nedořešil. Měl jsem vizi ( už to je samo o sobě zázrak ) že by to šlo řešit přez bowdeny. Ovládání smykátka stilem "push-pull". Ovšem ono protizávaží v systému VR by bylo aplikováno také. Jen to přidření smykátka by to mohlo eliminovat. Něco jsem měl i nakreslené - tedy jen v ruce ale bylo to tak složitý že .... jsem to uložil a jestli dá někdy pánbuh a domůžu se někdy nějaké krásné maketky (i třeba jen něco menšího) a vzpomenu si na to že jsem něco kdysy ..... rád bych to zkusil. Ovšem do toho zbývá ještě hodně tréninku. A nelétaných hodin

Dík za rozšíření obzorů.

Ondra

Ahoj,
ještě takový nápad, když už bádáš tímto směrem.... Možná je to blbost, ale říct je třeba každou blbost, protože kolikrát z toho může vypadnout něco dobrýho...
Takže čistě teoreticky, kdybys změnil tvar vrtulky tak, aby aktivní plocha která klade odpor vzduchu, byla i před osou, nikoliv pouze za ní, jak je to na všech vrtulkách, tak by na její překlopení bylo zapotřebí také o hodně menší síla. Viz obrázek. Představ si, že dole přiděláš násadu (držadlo tenisové rakety ) a podržíš to svisle v ruce v silném větru (ten fouká ve směru šipky na obrázku). Pak když se budeš snažit otáčením držadla raketu natočit, tak první půjde otočit ztuha a druhá půjde otočit lehce. Že je to tak?

Woita :

Ahoj

Velmi dobrá připomínka. A díky Ti za ní.
Jenže, tuším, že i konstrukce listů VR má své AD zákonitosti a toto co uvádíš je velmi těžce aplikovatelné. Podle fotek VR patřící UL vrtulníku Rotorway Exec 90 z odkazu je možno tuto problematiku, kterou zmiňuješ, řešit i s možností zachováním všech potřebných zákonitostí ohledně konstrukce rotorvého listu.
Oni to závaží nemají přesně v ose odporového čepu. Jako to mám já. Oni jej popostrčili kousek před onu osu. A docílili podstaty funkce onoho samého. Jisté odlišnosti tam jsou ale to je vedlejší produkt.