تاثیر تعداد پره در بازدهی ملخ

مقدمه

یکی از بارزترین سوالاتی که همواره در ذهن کاربران است و به کرات می پرسند این است که ملخ چند پره استفاده کنیم؟ یا اینکه ملخ مناسب برای کوادکوپتر ما کدام است؟ در این جلسه قصد داریم به صورت تفصیلی بر روی این موضوع بحث کنیم. بعضا در مواردی از نام بلید یا blade نیز به جای پره استفاده می شود که هر دو معرف یک چیز هستند و تفاوتی ندارند.

ملخ های تک پره

قطعا بیشترین بازده مربوط به ملخ تک پره می باشد. علت هم آن است که کمترین سطح تماس را دارد و بیشترین بازده را ایجاد می کند ولی به دلیل اینکه تک پره ها مشکلات آیرودینامیکی ایجاد می کنند کاربرد ندارند. هر چند امکان پرواز با آنها وجود دارد و شاید دیده باشید هنگامی که یک ملخ در حین پرواز دچار آسیب می شود اگر نصف دیگر ملخ سالم باشد باز هم به حرکت خود ادامه می دهد. ملخ های تک پره به طور کلی تولید نمی شوند و نمونه هایی که بعضا مشاهده می شود دست سازند.

ملخ های چند پره

در بین ملخ های رایج در بازار پرکاربردترین ملخ، ملخ دو پره می باشد. این ملخ ها هم سبک هستند و هم مشکل آیرودینامیکی ندارند. نکته مهمی که باید به آن توجه کنید این است که هر چه تعداد پره ملخ افزایش یابد بازده آن کاهش می یابد و در مقابل تراست افزایش می یابد.

به طور کلی سه روش برای تولید تراست بیشتر بدون توجه به بازده وجود دارد:

1. افزایش تعداد پره های ملخ
2. افزایش گام ملخ
3. افزایش سطح مقطع ملخ
4. تغییر شکل هندسی ملخ

در هر کدام از سه مورد بالا تا حد خاصی می توان جلو رفت یعنی اینکه تا حدی می توان تعداد پره را افزایش داد یا تا حدی می توان گام ملخ را زیاد کرد و یا اینکه سطح مقطع را افزایش داد. قطعا افزایش سطح مقطع به راحتی باعث افزایش تراست می شود ولی از طرف دیگر باعث می شود جریان زیادی مصرف شود، نیروی درگ افزایش یابد و بازده به شدت کم شود. در این جلسه بحث ما بر روی تعداد پره است.

در ابتدای کار شما هدف مورد نظر خود را به صورت زیر انتخاب می کنید:

1. قصد دارم کوادکوپتر وزن زیادی را بلند کند یا کنترل بیشتری داشته باشم.
2. قصد دارم زمان پرواز کوادکوپتر زیاد باشد.
3. قصد دارم سرعت کوادکوپتر زیاد باشد.

تراست بیشتر

با توجه به سه مورد بالا قطعا انتخاب ملخ شما نیز متفاوت خواهد بود. ضمن اینکه قبل از هر چیز ابعاد کوادکوپتر تعیین کننده سایز ملخ شما نیز می باشد. ابتدا مورد 1 را بررسی می کنیم. فرض می کنیم کوادکوپتری داریم که با یک ملخ دو پره ای استاندارد می تواند وزن مورد نظر ما را جابجا کند که انتخاب ما همان ملخ دو پره ای استاندارد است که در شکل زیر در بالای تصویر مشاهده می کنید.

اگر قصد داشتیم کمی تراست را بیشتر کنیم تا بار بیشتری حمل کند یا کنترل بیشتری داشته باشیم بهتر است ابتدا نوع ملخ ها را از استاندارد به BN تغییر دهیم و البته کمی هم می توانیم گام آن را بیشتر کنیم. در شکل زیر ملخ کوتاهتر، نوع BN می باشد. BN مخفف Bull Nose می باشد که نوک و شکل هندسی آن را در زیر مشاهده می کنید.

نکته مهم: به دلیل اینکه قطر ملخ های BN کمتر از ملخ های مشابه خود می باشد می تواند با سرعت بیشتری بچرخد بنابراین سرعت و تراست هر دو افزایش می یابند و البته بازده را قربانی می کنند!!!

آزمایشی انجام شد تا تاثیر ملخ های BN بر روی میزان جریان مصرفی سنجیده شود که در آن ملخ BN تقریبا دو برابر ملخ استاندارد جریان مصرف کرد. در شکل زیر این نتایج را مشاهده می کنید:

چنانچه باز هم نیاز به افزایش تراست داشتیم و ملخ نوع BN نیز نیاز ما را برآورده نمی کرد می بایست سراغ ملخ های سه پره ای رفت. بعد از انتخاب ملخ سه پره ای در صورتی که باز هم نیاز به افزایش تراست داشتید بهتر است ملخ سه پره ای نوع BN با کمی افزایش گام را انتخاب کنید.

نکته: باز هم به دلیل کاهش قطر ملخ BN نسبت به نمونه استاندارد سرعت و تراست افزایش می یابد و در عوض بازده قربانی می شود.

معمولا در کوادکوپترهای معمولی از همین ملخ های دو پره ای و سه پره ای استفاده می شود و یا گام آن را تغییر می دهند یا اینکه شکل هندسی آن را تغییر می دهند. استفاده از ملخ های چهار پره ای، پنج پره ای و شش پره ای قطعا برای موارد خاص کاربرد دارد و موتور مورد نظر نیز باید توانایی استفاده از این نوع ملخ ها را داشته باشد. جریان مصرفی این نوع ملخ ها بسیار زیاد است و می بایست قبل از هر چیز به دیتاشیت موتور مورد نظر و باتری توجه نمائید. چنانچه جریان مصرفی ملخ ها از جریان قابل تحمل برای موتورها بیشتر شود برای دفعات کم با ایرادی مواجه نمی شوید زیرا موتورها نیز یک حاشیه اطمینان دارند ولی احتمال سوختن موتور در دفعات بعد به شدت بالا می رود. عملا ملخ های پنج پره ای و شش پره ای برای کارهای تفریحی و در هواپیماهای ملخی مشاهده می شود.

نکته: ملخ های با تعداد زیاد پره و ابعاد کوچک در داکت فن ها نیز کاربرد دارند که یک مقوله کاملا جداست و در یک جلسه مجزا بحث می شود.

در موارد بالا بحث بر روی تراست بیشتر بود. حال چنانچه قصد دارید زمان پرواز بیشتری داشته باشید بهترین انتخاب همان ملخ دو پره ای است که بیشترین بازده را دارد. ضمن آنکه ملخ دو پره ای به دلیل دارا بودن وزن کمتر باز هم تاثیرش بیشتر می شود و استفاده از آن کاملا بهینه می شود.

سرعت بیشتر

آیتم شماره 3 در مورد سرعت است یعنی اینکه چه کاری انجام دهیم تا سرعت کوادکوپتر بیشتر شود. برای داشتن سرعت بیشتر قطعا ملخ باید با سرعت بیشتری بچرخد و برای چرخیدن با سرعت بالاتر نیاز است که ملخ ما کوچکتر باشد هر چه ملخ کوچکتر باشد می تواند سریعتر بچرخد ضمن اینکه به یک موتور دور بالا برای اینکار نیاز دارید. پس در صورتی که هدف شما سرعت می باشد می بایست حتی الامکان ابعاد کوادکوپتر خود را کوچک کنید تا بتوانید ملخ کوچکتری انتخاب کنید و سرعت را افزایش دهید. 

سوال: آیا می توان به جای یک ملخ دو پره ای نوع BN از یک ملخ سه پره ای استاندارد با ابعاد کوچکتر استفاده کرد به طوری که نتایج تراست و بازده بهتر شود؟

جواب سوال را می توانید در قسمت نظرات ارسال کنید.

نکات مهم:

1. هنگام انتخاب ملخ حتما به دیتاشیت موتور براشلسی که انتخاب کرده اید نگاه کنید و سپس متناسب با آن و معیارهایی که مد نظر دارید(مثلا تراست بیشتر یا سرعت بیشتر).
2. هنگام خرید یک ملخ میزان انعطاف پذیری آن را با نوک انگشتتان تست کنید. در صورتی ملخ از یک جنس پلاستیک بی کیفیت تهیه شده باشد معمولا نرم است و در دورهای بالا که هوا با سرعت زیاد به آن برخورد می کند کمی خم می شود و باعث کاهش تراست می شود. البته این مشکل معمولا در ملخ های پلاستیکی وجود دارد و در ملخ های فیبرکربن این مشکل برطرف شده است.
3. هر چه تعداد پره های یک ملخ بیشتر شود گشتاور تولیدی آن نیز بیشتر است و شما کنترل بیشتری روی چرخش حول محور Z یا همان yaw دارید. بنابراین یک ملخ سه پره ای گشتاور بیشتری نسبت به ملخ دو پره ای ایجاد می کند.

هر چه Kv موتور بیشتر باشد دور موتور بالاتر است و ملخ قطعا کوچکتر می شود و در صورتی که موتور دور پایینی دارید می توانید از ملخ های با قطر بزرگتر استفاده کنید.

برای دسترسی به جلسه ملخ و اطلاعات فنی آن می توانید از لینک های زیر استفاده کنید:

1. اطلاعات فنی ملخ ها
2. تقسیم بندی نوک ملخ ها
3. انتخاب موتور و قطعات کوادکوپتر

این جلسه هم به پایان رسید. برای اطلاع از جلساتی که در آینده بر روی سایت قرار داده می شود و همچنین مطالبی که در کانال ما منتشر می شود می توانید ما را در محیط های مجازی دنبال کنید:

کانال تلگرام ما

اینستاگرام ما