POLITECNICO DI MILANO - SEDE DI PIACENZA

A.A. 2013-2014

LABORATORIO PROGETTUALE di DISEGNO ASSISTITO DAL CALCOLATORE LPCAD

 DOCENTE: Ing. Paolo Magni

PROGETTO D’ANNO  

Realizzazione di un tutorial per mostrare le funzionalità della macchina Personal Fabricator prodotta da FABtotum

 Bassi  Monica    772947

Lodigiani Federico    775376

Per calcolare la portanza dell’elica è stata utilizzata una applicazione formalizzata in un foglio Excel⁽²²⁾ ricavata da un sito specializzato ⁽²³⁾. In essa è possibile ricavare la portanza dell’elica espressa in termini di forza F tramite la seguente relazione empirica, derivata analizzando i risultati di un campione di 150 dati ricavati tramite l’espressione analitica completa utilizzata in aereodinamica e operando una regressione.

Formula 4-1

Dove

• d=diametro dell’elica= 8in per il primo caso e 7in per il secondo;

• RPM prop= giri al minuto per V del motore da moltiplicare per i 5 Volt applicati tramite la ESC (1100 e poi 2200 RPM/kV e quindi 5500 rpm e 11000 rpm);

• pitch=passo dell’elica= 6in per il primo caso e 4in per il secondo.

 Andando a inserire queste grandezze nel foglio Excel si ottengono i valori delle spinte statiche e dinamiche in funzione della velocità del veicolo.

I valori ottenuti per i due casi esaminati (1100 rpm/V e 2200 rpm/V )sono esposti nell'ordine nelle seguenti tabelle e nei seguenti grafici.

Tabella 4-2

Tabella 4-3

Questi risultati indicano che la portanza fornita dall’elica espressa in termini di spinta statica può essere considerata pari ad un valore approssimabile a circa 2 N per il caso a 1100 rpm/V e 4 N per il caso a 2200rpm/V per ogni elica. Di fatto questo corrisponde alla capacità di sollevare una massa complessiva pari a 816g nel primo caso (4*2000/9.8 g)  e a 1633g nel secondo (4*4000/9.8 g) corrispondente cioè ad una massa di circa 1,63kg.

 Per verificare se questa sia sufficiente si andrà a confrontare questo valore con la massa complessiva del quadricottero.

Essa è data dai contributi di:

•      Piastra inferiore 57g

•      Piastra superiore 53g

•      4xbracci =4x39g= 159g

•      4xscheda ESC=4x33g= 132g

•      4xmotore= 4x50g= 200g

•      4xeliche= 4x11g= 44g

•      Batteria 199g

•      Ricevitore telecomando 13g

•      3xpiedini= 3x7g= 21g

     Altri contributi legati alle parti di assemblaggio, viteria, scheda PCB(di cui non è nota la massa), saranno considerati alla fine come termine maggiorativo.

Il totale è quindi dato dalla somma dei contributi noti maggiorata di un termine che tenga conto anche di tutte le parti di assemblaggio e di collegamento elettrico di cui non si conosce la massa precisa.

TOTALE= 57+53+159+132+200+44+199+13+21= 878g

Questo termine sarà maggiorato e si considererà quindi una massa complessiva pari a 1,0kg.

La seconda configurazione è in grado di volare e riesce a bilanciare con un buon margine di sicurezza la forza peso.