Обтекаемый веломобиль по типу "бриллиантовый квад".

[Balor]

Куплены хромолибденовые трубы, осваиваю технологию производства соединительных элементов из базальта (еще решил туда для прочности таки добавить немного карбона) на основе растворяемых пластиковых матриц.

Одна штука немного "блин комом", нагрел в процессе запекания слишком сильно и пластик малясь поплыл (внутренний диаметр получился на 0.5мм меньше планируемого), но 5 минут лепестковой насадкой всё норм.

Разорился на PVA в надежде, что не придётся возиться с вонючими растворителями но пока облом - пластик похоже приехал "мокрый" из коробки, напечатался нормально но при попытке выкладки расслоился. Надо сушить и, наверно, играть температурами печати и режимом обдува - информации по печати монолитных PVA элементов в интернете почти нет, т.к. обычно он используется только как растворимый материал для подложек при печати 2+ экструдерными принтерами.

Да, интересная статья по поводу гибридных карбон-базальтовых композитах:
https://basalt.today/images/Flexural-and-impact-behaviour-of-carbon-basalt-fibers-hybrid-laminates.pdf

[Balor]

Процесс идёт (а также цепи, подшипники, етс с алиэкспресс), параллельно думаю над альтернативными способами нейтрализации боковых сил от фур/ветра.

Если добавить "рулевой хвост" как на самолётах, то руля им по ветру и создавая боковую силу, можно компенсировать боковой момент от ветра.
Чем выше он будет - тем более эффективен (больше рычаг анти-завала), поэтому имеет смысл расположить над обтекателем головы.

Напечатать на 3Д принтере не проблема, актуировать можно сервомотором от радиомодели, ардуинка в качестве контроллера + акселерометр, всё это стоит реальные копейки сейчас (а не миллионы долларов как во время Апполонов)
Проблема в том, что одного акселерометра скорее всего маловато будет.

В принципе, датчик скорости ветра из трубки Пито стоит 15 баксов, датчик направления - флюгер + реостат, а вот если захочется иметь картину давления по бокам аппарата (идеальный вариант, компенсация начнётся еще до того, как ветер попытается меня начать заваливать из-за момента инерции) то придётся раскошелится: защищённый от воды и точный датчик давления широкого диапазона стоит 20 баксов, а надо будет их несколько.

[Capricorn]

Если добавить "рулевой хвост"

- Эта поверхность должна быть цельноповоротной, иначе во многих режимах вместо компенсации получится наоборот - неслабая паразитная парусность. Эта штука должна быть баальшой (её плечо вы вряд ли увеличите более чем в 2 раза по сравнению с плечом обтекателя - а значит, площади обтекателя и компенсатора будут величиной одного порядка). Эта штука должна иметь очень быстрый привод, а т.ж. правильные мозги и сенсоры - иначе, пересекая вихри от фур, вы даже на цельноповоротном  "плавнике" получите усилие не той направленности, которая нужна.

И "философский" вопрос: если креном управлять аэродинамически - то зачем вам боковые колёса??

[Balor]

А для того, чтобы КОГДА такая система сглючит, не навернутся сразу и жёстко
Вообще, как. Я пытаюсь атаковать проблему с разных сторон, и потом адаптирую то, что даёт минимум сопротивления, веса, и наиболее эффективно на практике.

Мне не нужен автопилот (хотя вздремнуть пока мою тушку везут до бревета в Москве было бы неплохо ) - у меня нет бюджета Маска или ДАРПА, а система которая сделает управление в плане чувствительности к ветру и фурам примерно как у обычного велосипеда - т.к. я знаю, что это не очень сильная проблема (я много раз ездил в сильный ветер, по трассе с фурами и жив до сих пор).

Большой плюс подобной системы - она НЕ зависит от сцепления, поэтому мне не нужны будут мотопокрыхи которые жрут киловатты на высоких скоростях например.

[Balor]

Эта штука должна быть баальшой (её плечо вы вряд ли увеличите более чем в 2 раза по сравнению с плечом обтекателя - а значит, площади обтекателя и компенсатора будут величиной одного порядка). Эта штука должна иметь очень быстрый привод, а т.ж. правильные мозги и сенсоры - иначе, пересекая вихри от фур, вы даже на цельноповоротном  "плавнике" получите усилие не той направленности, которая нужна.

Хорошее замечание, так и планируется. Сервопривод 60 кг стоит 30 баксов, и имеет скоросоть 0.15 сек на 60 угла поворота, т.е. для полезной актуации (в райне 15 град) потребуются сотые доли секунды, а электроника полюбому быстрее чем человек.

А вот замечание насчёт размера хвоста неправильное - коэффициент "боковой подъёмной силы" и сопротивления моего корпуса (который, как можно заметить, похож на крыло симметричного профиля видом сверху)  крайне мал из-за низкого "удлиннения крыла" (aspect ratio) и "сигарообразной формы".

Я уже поднял эту тему на RCgroups - там дали несколько весьма дельных советов, часть из них я собираюсь как минимум погонять в CFD и на моделях, и по прикидкам прощади рули в районе листа А4 должно хватить.

[Statik]

Шож это получается-вы хотите ещё и хвостиком повиливать убегая от фур ?

[Capricorn]

в районе листа А4 должно хватить

- Я вас умоляю. Может, вы где-то ошиблись с единицами или запятой? А4 это 0,06 м2. Симметричный профиль - это небольшой Cy. Даже если взять "толстолобый" , наподобие этого - у такого даже при низких Re критический угол атаки может доходить до 15 градусов, а Cy почти до 1,5 - то с 0,06 м2 при 10 м/c вы снимете не более полукилограмма "поперечной" силы. Реально - меньше (из-за перетекания и из-за неоптимального угла атаки). При наличии боковых колёс вы этой силы не заметите!

крайне мал из-за низкого "удлиннения крыла" (aspect ratio) и "сигарообразной формы".

- поэтому я не сказал "в 2 раза", я сказал "того же порядка" (не более, чем в 10 раз).

[Balor]

Шож это получается-вы хотите ещё и хвостиком повиливать убегая от фур ?

Неа, вызывать у них умиление, чтоб не задавили .
Вообще, оно реально так работает - у нас есть встроенные механизмы обращать внимание на ритмичные движения, например рефлекторы на педалях хорошо работают - но не на лежачем, и тем более - полнокорпусном аппарате.
Шевелящийся хвост будет привлекать больше внимания, чем неподвижный... Впрочем, я полюбому туда светодиодов напихаю.

Вообще, прежде чем делать электронику, можно попробовать тупо запараллелить хвост на рулевое управление, тогда он будет выполнять такую же работу по созданию боковой силы как подруливание, только аэродинамически, а не через центробежную силу  - но, опять, независимо от сцепления.

Правда, увы, так не получится делать поправку на боковой ветер углом руля (а только наклоном в сторону ветра).

[Balor]

- Я вас умоляю. Может, вы где-то ошиблись с единицами или запятой? А4 это 0,06 м2. Симметричный профиль - это небольшой Cy. Даже если взять "толстолобый" , наподобие этого - у такого даже при низких Re критический угол атаки может доходить до 15 градусов, а Cy почти до 1,5 - то с 0,06 м2 при 10 м/c вы снимете не более полукилограмма "поперечной" силы. Реально - меньше (из-за перетекания и из-за неоптимального угла атаки). При наличии боковых колёс вы этой силы не заметите!
- поэтому я не сказал "в 2 раза", я сказал "того же порядка" (не более, чем в 10 раз).

Чёт "на бумаге" это ничем не лучше чем боянная Naca 0015.

Реально - меньше (из-за перетекания и из-за неоптимального угла атаки). При наличии боковых колёс вы этой силы не заметите!

Перетекание отчасти фиксится законцовками крыльев вроде?

[Balor]

Да, я тут попробовать погонять CFD поместив модель фуры рядом с моим аппаратом, для примерной прикидки эффекта.

Насчитала они мне где-то в среднем 10-13 ньютон-метров наклоняющего момента при 13 м/c (при силе в 30-35 ньютонов)

Учитывая, что высота руля будет выше метра, то опчет момента должно хватить с лихвой. (Если повар нам не врёт).
Главное проблема - это, действительно, возможный неоптимальный угол атаки.

[Capricorn]

не лучше чем боянная Naca 0015

- Да то на то примерно. У эпплера чуть больше Cy max, у NACA чуть размазаннее переход в срывной режим (т.е. он "прощает" перетягивание) - но только если поверхность шероховата. Важно, что Сy >1,3 вы не получите полюбому при Re 200 000 - 500 000, что соответствует велоскорости и размерам руля от A4 до ватмана. Даже с законцовками.

Насчитала они мне где-то в среднем 10-13 ньютон-метров

- ну, значит A3 должно хватить. В большинстве случаев. Но A4 хоть и малополезен - зато безопаснее: с фурой и без вы легко можете попасть в ситуацию, когда поток попутно-боковой или просто боковой. У вас же велоскорость, она a priori меньше пиковой скорости ветра. Поэтому же всякие "соплелётчики" боятся турбулентности.

От руля управлять я бы даже не пробовал. По той же причине: ветер может быть любого направления, и ваш парус может поспособствовать крену и сносу. Вариант: плоскость-флюгер и серворуль, т.е. она у вас всегда по ветру и вы ещё можете подруливать. Лучше отдельным каналом управления, если не автоматикой.

А чем пользуетесь для CFD?

[Balor]

- ну, значит A3 должно хватить. В большинстве случаев. Но A4 хоть и малополезен - зато безопаснее: с фурой и без вы легко можете попасть в ситуацию, когда поток попутно-боковой или просто боковой.

Да, надо будет попробовать поместить модель в район "гонимой волны" от кабины, я подозреваю там порядочно больше.

У вас же велоскорость, она a priori меньше пиковой скорости ветра.

Ну не НАСТОЛЬКО - всё-таки крейсерская планируется в районе 50 кмч (но в горки значительно меньше), а в шквальный ветер я буду дома сидеть .

От руля управлять я бы даже не пробовал. По той же причине: ветер может быть любого направления, и ваш парус может поспособствовать крену и сносу.

Но и "работать как парус" и делать меня БЫСТРЕЕ при этом таки тоже .

Без проверки на практике сказать сложно, еще раз - люди вообще без всяких ухищрений на подобных аппаратах десятки тыщ км наматывали, главные эксцессы были у реально ЛЁГКИХ людей, которых тупо сносило в бок сочетанием боковой + подъёмной силы (из-за наклона в ветер) порывами очень сильного ветра.

Тут может помочь инвертированный V-образных хвост, но до теста этого в CFD я еще не добрался.

А чем пользуетесь для CFD?

Облачный OpenFOAM - Simscale.

[Capricorn]

Облачный OpenFOAM - Simscale.

- вот этой https://www.simscale.com/signup/ ? И дорого выходит?
/пардон за офтоп

"работать как парус" и делать меня БЫСТРЕЕ при этом таки тоже

-обычно медленнее. Парадоксально, но факт: боковой ветер даже с попутной составляющей (сбоку и немного сзади), накладываясь на встречный поток, может вас замедлять, действуя на обтекатель. Но вот парус с опцией флюгера - другое дело.

[Balor]

- вот этой ссылка ? И дорого выходит?

При согласии полнго доступа к твоим результатом и ограничении 3000 часов процессорного времени (что опчет дофига) и слегка урезанного функционала - бесплатно.
Мне даже периодически названивают (прям на мобилу, да) и интересуются как я там поживаю. Подозреваю, таким образом они проверяют на "легальность" использования подобной схемы.

-обычно медленнее. Парадоксально, но факт: боковой ветер даже с попутной составляющей (сбоку и немного сзади)

Чё? Какой попутный ветер со скоростями за 40?

Я про эффект паруса в этом плане:



Пардон за мега-красивую картинку из Ms Paint

Ну и факт того, что ассиметрия давления будет вызывать "толкающую" силу видна тупо из поля скорости вокруг аппарата... есс-но, недостаточно чтоб прекратить педалить )

[Capricorn]

Какой попутный ветер со скоростями за 40?

- я имел в виду направление ветра относительно дороги, а не движущегося объекта. Как правило, результирующий косой набегающий поток будет тормозить больше, чем без ветра, даже если ветер не встречный, а строго сбоку по отношению к дороге и даже если чуть сзади.

Я про эффект паруса в этом плане

- у вас не настолько высокое аэродинамическое качество, чтобы выиграть. Вот что будет при АК=3 и "угле атаки" 10 градусов, соответствующем максимуму АК:

Здесь проекция аэродинамической силы на продольную ось кузова раза в 2 меньше, чем Fx, а Cx (и Fx) при таком угле атаки раза в 2 больше, чем при нулевом, т.е. выходит примерно то на то. Для некоторых профилей в очень узком диапазоне углов может быть ничтожный выигрыш. При более высоком АК выигрыш может быть ощутимее (опять же, в узком диапазоне углов). Но если мы возьмём профиль ближе к форме кузова, например http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca16021-il - то видим, что, по сравнению с "классикой", Cx с увеличением угла атаки растёт быстрее, а Сy медленнее и АК бесконечного крыла довольно низкое, тем ниже будет у реального кузова.

Парусность - зло.

За пояснения по облачной проге спасибо!

[Balor]

- я имел в виду направление ветра относительно дороги, а не движущегося объекта. Как правило, результирующий косой набегающий поток будет тормозить больше, чем без ветра, даже если ветер не встречный, а строго сбоку по отношению к дороге и даже если чуть сзади.
- у вас не настолько высокое аэродинамическое качество, чтобы выиграть. Вот что будет при АК=3 и "угле атаки" 10 градусов, соответствующем максимуму АК:

Здесь проекция аэродинамической силы на продольную ось кузова раза в 2 меньше, чем Fx, а Cx (и Fx) при таком угле атаки раза в 2 больше, чем при нулевом, т.е. выходит примерно то на то. Для некоторых профилей в очень узком диапазоне углов может быть ничтожный выигрыш. При более высоком АК выигрыш может быть ощутимее (опять же, в узком диапазоне углов). Но если мы возьмём профиль ближе к форме кузова, например http://airfoiltools.com/airfoil/details?airfoil=naca16021-il - то видим, что, по сравнению с "классикой", Cx с увеличением угла атаки растёт быстрее, а Сy медленнее и АК бесконечного крыла довольно низкое, тем ниже будет у реального кузова.

Парусность - зло.

За пояснения по облачной проге спасибо!

Факт в том, что те же колеса, и даже части рамы производят достаточно "положительного" эффекта чтоб реально уменьшать свой CD в условиях бокового ветра (в некоторых условия - производить положительную силу) - это хорошо известно триатлетам и прочих раздельщикам и много раз проверено, в том числе в аэротрубах.

Есс-но я не отверждаю что смогу ехать "под парусами" не крутя даже в идеальных условиях, но в некоторых случаях парусность таки не абсолютное зло и будет делать тебя малясь быстрее уменьшая CdA.
Отсталось только решить проблемы, которые эту парусность вызывает.

[Capricorn]

Хм, действительно, дисковые и некоторые высокопрофильные колёса при боковом ветре имеют меньшее сопротивление, даже несмотря на то, что суммарная скорость потока выше:
http://www.wing-light.de/CFD/CFD.htm


Неожиданно для меня. Что ж, имея инструмент для моделирования, вы сможете прикинуть, справедливо ли то же самое для вашего кузова. Или будет как у самолётов, для которых скольжение - способ сбросить скорость. Успехов.

[slav]

Если добавить "рулевой хвост" как на самолётах, то руля им по ветру и создавая боковую силу, можно компенсировать боковой момент от ветра.
Чем выше он будет - тем более эффективен (больше рычаг анти-завала), поэтому имеет смысл расположить над обтекателем головы.

Тогда точно сдует с трассы .