Do modeli gwałtownie zyskujących na popularności w ostatnim czasie zaliczają się wielowirnikowce (multikoptery). W artykule przedstawiamy relację z budowy tego nietypowego aparatu latającego. Model został zbudowany przez zaprzyjaźnionego z SGM modelarza – WojtkaO. Ja wirtualnie śledziłem postępy i kibicowałem jego powstawaniu, a teraz sporządziłem niniejszą relację z wykorzystaniem wizualizacji fotek przygotowanych przez Wojtka.

Typowa konstrukcja multikoptera opiera się o ramę nośną z poziomymi ramionami, których liczba odpowiada ilości przewidywanych zespołów napędowych. Ta ma oczywiście znaczący wpływ na końcowa cenę modelu, dlatego przy ograniczonych funduszach naturalnym wyborem staje się quadrokopter.

Najprostszy schemat to kwadrat z silnikami umieszczonymi w narożnikach i ramionach poprowadzonych po przekątnych. To rozwiązanie ma jednak zasadniczą wadę - w locie bardzo łatwo jest stracić orientację w jakim położeniu znajduje się model. Z każdej strony wygląda tak samo, trudno w ułamku sekundy zorientować się gdzie jest tył a gdzie przód i na niewiele zdaje się również malowanie elementów ramy na różne kolory. Ich powierzchnia zwykle nie jest duża i przy odległościach rzędu kilkunastu metrów problem wraca.

Łatwiejszą identyfikację położenia zapewnia układ asymetryczny, chociaż lepiej byłoby powiedzieć „pseudo-asymetryczny”, gdyż napędy są tutaj rozmieszczone w dalszym ciągu symetrycznie w stosunku do środka ciężkości modelu, natomiast wizualnie model sprawia wrażenie braku symetrii przez co łatwiej dostrzec gdzie ma przód a gdzie tył. Odpowiednie malowanie dodatkowo podkreśla te różnice. Tak właśnie został zbudowany model o nazwie „Pająk2”. Inspiracją do tego projektu był „Spiderquad Prototype”.

Przy wykorzystaniu doświadczeń z kilku różnych wcześniej zbudowanych modeli, powstała wersja, którą można polecić do pierwszych doświadczeń z multikopterami – dobrze widoczny w powietrzu, stabilny w locie i wyposażony w mocną, odporną na twarde lądowania ramę z amortyzowanymi nóżkami.

Niezbędnym elementem wielowirnikowca jest elektronika sterująca, stanowiąca jego „mózg”. Można zaryzykować stwierdzenie, że bez tego kopterem nie da się sensownie sterować . Układ zastosowany w Pająku to najtańsze na rynku rozwiązanie (tzw. „KK Board”), ma zamontowane w 3 osiach żyroskopy i mikroprocesor z odpowiednim oprogramowaniem, który pomaga stabilizować model i zapewnia sterowanie silnikami odpowiednio do sygnału otrzymywanego z nadajnika. Należy podkreślić, że stabilizacja lotu koptera jest bardzo złożonym zadaniem i sterownik tej klasy nie jest w stanie zapewnić funkcjonalności, którą mają układy wielokrotnie droższe, wyposażone prócz żyroskopów również w inne czujniki – np. akcelerometry czy GPS. Tym niemniej również przy użyciu takich niskobudżetowych rozwiązań daje się zbudować model który lata i dostarcza sporo frajdy.

Sterownik powinien być w modelu umieszczony w geometrycznym środku (na przecięciu przekątnych), z odpowiednio zorientowanym znacznikiem „przód”. Chodzi o właściwe pozycjonowanie zamontowanych na płytce żyroskopów względem kierunków przód-tył i boki modelu. Śmigła powinny obracać się w kierunkach zgodnych z tymi, jakich wymaga algorytm sterujący (stosujemy 2 „prawe” i 2 „lewe”). Płytka obsługuje kilka możliwych konfiguracji, dla Pająka należy wybrać układ „X”. Przy okazji warto wspomnieć, że co jakiś czas pojawiają się kolejne wersje oprogramowania sterującego, przeznaczone dla konkretnych konfiguracji modelu, warto więc zaopatrzyć się również w programator ICSP, pozwalający na załadowanie nowego „softu”. Aktualizacje najwygodniej pobierać korzystając z programu „KKmulticopter Flash Tool”, który automatycznie ściąga dostępne wersje oprogramowania w zależności od wybranej płytki i konfiguracji koptera.

Kolejność montażu elementów Pająka jest przedstawiona na poniższych wizualizacjach:

Kompletne wyposażenie modelu stanowi:

  • układ sterujący KK board”,
  • odbiornik (min. 4 kanały),
  • 4x regler 20A,
  • 4x silnik 1200kV,
  • 4x śmigło 9x4.7 SF z piastą (2x „prawe”, 2x „lewe”),
  • płytka-rozgałęziacz do dystrybucji zasilania,
  • pakiet LiPo 3S1P 2200mAh (nie pokazany na zdjęciu).

Budowa modelu rozpoczęła się od wycięcia ze sklejki 3mm następujących elementów: 2 płytki środkowe mocujące ramiona, płytki silników(4szt.), półki na wyposażenie (2szt), półka pakietu i nóżki (8szt).

Części wycięte ze sklejki zostały przed montażem pomalowane na odpowiednie kolory - mocowania silników: z przodu na niebiesko, z tyłu na żółto, płytki środkowe: górne na czerwono, dolne na zielono.

Materiał wybrany na ramiona to kwadratowy profil aluminiowy 12x12x1 z odpowiednio wykonanymi na wylot otworami montażowymi. Sprężyny o dług. 30mm zaczepione na końcach, spełniają rolę amortyzatorów, będzie to pokazane dalej przy okazji mocowania nóżek. Kolejne elementy to galanteria użyta do montażu – śruby M3x8, M3x22, M3x25, podkładki, nakrętki M3, tulejki dystansowe z rurki AL 6mm, mosiężne sześciokątne dystanse (w tym wypadku lepiej stosować elementy poliamidowe) oraz gumowe podkładki.

W pierwszej kolejności do aluminiowych profili zostały przykręcone mocowania silników (na krótszych profilach przednie, na dłuższych tylne).

Następny etap to połączenie za pomocą tulejek 12mm dolnej płyty środkowej (zielona) z górną (czerwona), rolę nakrętek pełnią tu krótkie dystanse, na których zostanie zamocowana płytka sterująca.

Sposób montażu ramion pokazany jest na przykładzie ramienia tylnego (dłuższego). Wsuwamy je pomiędzy płyty środkowe i przykręcamy przy pomocy 2 śrub przełożonych na wylot.

W ten sam sposób montujemy ramiona przednie (krótsze). Do górnej płyty przykręcamy dystanse mocujące płytkę pod odbiornik.

Elektronikę sterującą KK mocujemy przez gumowe podkładki amortyzujące na przykręconych wcześniej dystansach. Ważne jest, aby znacznik „przód” umieszczony na płytce był skierowany w stronę przedniej części modelu.

Na odbiornik przeznaczone są dwie płytki (górna- większa i dolna - mniejsza). Mocujemy je do części środkowej również za pomocą dystansów. Można oczywiście użyć tylko jednej płytki, decydują względy estetyczne, mniejsza może się również przydać, jeśli w związku z wyważeniem trzeba byłoby przesunąć odbiornik bardziej do przodu.

Płytka pakietu składa się z dwóch warstw sklejki i jest umieszczona w tylnej części modelu. Szczeliny wzdłuż krótszych boków pozwalają na przesuwanie pakietu wraz z płytką w kierunku przód-tył, co pozwala ustawić środek ciężkości we właściwym miejscu (środek płytki sterującej KK).

Przed przystąpieniem do montażu nóżek warto najpierw przykręcić silniki.

Montaż nóżek rozpoczynamy od przykręcenia tulejki dystansowej, która stanowi jednocześnie zaczep dla sprężyny amortyzującej. Zakładamy sprężynę i przy użyciu kolejnych dystansów mocujemy drugi bok. Ostatnia czynność, to założenie skręconej nóżki na profil aluminiowy i przełożenie na wylot śruby, która stanowi jednocześnie oś obrotu nogi. Używamy w związku z tym nakrętki samohamownej, pozostawiając mały luz, tak aby noga mogła obracać się bez oporu.

Pozostaje jeszcze zamocowanie reglerów, odbiornika i płytki dystrybucji zasilania. Reglery są przytwierdzone poliamidowymi opaskami zaciskowymi wprost do ramion modelu, płytka zasilania umieszczona jest od spodu, przytrzymują ją opaski założone na przewody, odbiornik jest umocowany na górnej płytce przy pomocy opaski rzepowej.

Zmontowany Pająk2 przedstawia się następująco (kolejno widok od przodu, z boku i z tyłu):

Masa kompletnego modelu bez pakietu wynosi 915g, masa startowa z pakietem 3S1P 2200mAh - 1096g, przeciętny czas lotu: 10-12 minut.

WojtkowiO dziękujemy za przygotowanie materiałów i gratulujemy pomyślnej realizacji projektu.

Publikowane tutaj materiały i zdjęcia stanowią własność ich autorów, nie mogą być kopiowane oraz wykorzystywane bez ich zgody.
Strona niekomercyjna.