Thư viện cánh quạt NACA tiết diện elip

Đây là thư viện module OpenSCAD cho cánh quạt và đầu cánh quạt.

Thiết kế này mô hình hóa các cánh quạt hình elip, chuyển đổi mượt mà qua ba tiết diện NACA khác nhau, bắt đầu bằng (mặc định) NACA 8430 ở bán kính gốc, chuyển sang NACA 6412 ở 33% chiều dài cánh, kết thúc bằng NACA 3412 ở đầu cánh.

Các cân nhắc thiết kế cánh quạt được mô tả trong bài viết blog của tôi "Cánh quạt NACA tiết diện elip". Vui lòng tham khảo bài viết đó nếu bạn cần hiểu mã NACA 4 chữ số.

Mặc định, script OpenSCAD này hiển thị một bộ sưu tập các cánh quạt. Có các bản demo khác có sẵn bằng cách bỏ chú thích các dòng, bao gồm cả bản demo tạo ra năm cánh quạt và quạt ngẫu nhiên mỗi khi bạn tải lại bản xem trước.

Cách sử dụng

Để sử dụng thư viện này trong script của bạn, hãy đặt dòng này ở gần đầu:

use <elliptical_propblade.scad>

Có bốn module cần quan tâm, nhưng chỉ module propeller() có khả năng cần thiết cho hầu hết các mục đích:

• propeller() - đây là module chính, gọi module propblade() với các tham số gần như giống hệt. Mặc định, propeller() tạo ra cánh quạt máy bay hình elip 2 cánh, đường kính 100mm, bước cánh 50mm. Module này chỉ tạo ra các cánh, không tạo ra trục. Bạn có thể thêm trục tùy ý.
• propblade() - tạo ra một cánh quạt đơn thẳng đứng. Các tham số cần được giải thích để hiểu rõ, và chúng được mô tả bên dưới.
• parabolic_spinner() - tạo ra đầu cánh quạt có chiều dài và đường kính được chỉ định, sử dụng tiết diện parabol.
• ogive_spinner() - đây là module đầu cánh quạt hữu ích nhất. Nó tạo ra hình dạng ogive có chiều dài và đường kính được chỉ định. Không giống như parabol, ogive thẳng đứng ở gốc và nhọn dần ở đỉnh. Tuy nhiên, ogive này có phần mũi tròn.

Tham số cánh quạt

Ngoại trừ tham số 'blades' trong propeller(), các tham số cho propeller() và propblade() là như nhau. Các giá trị mặc định được hiển thị trong dấu ngoặc đơn.

Kích thước cơ bản

blades (2) - Số lượng cánh - chỉ dành cho module propeller().

propdia (100) - Đường kính cung cánh quạt.

hubdia (10) - Đường kính hình trụ trục nơi gốc cánh bắt đầu.

bladepitch (-1) - Bước cánh quạt - thường từ 75% đến 133% chiều dài cánh cho máy bay. Bước cánh thấp hơn cho hiệu suất leo tốt hơn, bước cánh cao hơn cho hiệu suất hành trình tốt hơn. Mặc định bằng bán kính cung cánh quạt nếu là số âm. Đối với cánh quạt kéo hoặc cánh quạt thuyền tốc độ thấp, bước cánh ít nhất gấp 2 lần bán kính cung sẽ hoạt động tốt.

Hình dạng cánh

3 tham số tiếp theo xác định dây cung của tiết diện tại bất kỳ điểm nào dọc theo chiều dài cánh. Dây cung của tiết diện, được nghiêng bởi góc tấn tại vị trí dọc theo chiều dài, được làm để vừa với một hình elip được xây dựng bởi một trục là chiều cao trục và trục kia là dây cung của tiết diện elip cánh.

maxchordfrac (0.2) - Độ dài dây cung tối đa có thể có cho cánh có góc tấn bằng 0, dưới dạng phân số của chiều dài cánh. Độ dài dây cung lý thuyết tại trục nếu không được quấn quanh.

hublen (10) - Chiều dài trục trước-sau của hình trụ trục.

elenfrac (1.05) - Phân số chiều dài cánh cho tiết diện elip (thường dài hơn một chút so với chiều dài cánh).

Thuộc tính cánh khác

dir (-1) - Hướng quay (1=CW, -1=CCW) khi nhìn từ trên xuống tiết diện.

centerline (0.3) - Vị trí phân số này của mỗi mặt cắt tiết diện trên đường tâm (0=căn lề cạnh trước, 1=căn lề cạnh sau (khuyến nghị khi in), 0.5=căn lề tâm tiết diện, 0.3=căn lề phần dày nhất của tiết diện).

angle_sweep (0) - Góc quét cánh biểu thị bằng độ trên mỗi milimet, bắt đầu từ bán kính trục.

te_thickness (0.4) - Độ dày của cạnh sau tiết diện tính bằng mm.

fairing (3) - Số milimet để làm dày tiết diện gốc, chuyển đổi sang độ dày bình thường cách trục стільки milimet.

Thuộc tính tiết diện

naca_root (8430) - Mã NACA cho tiết diện tại gốc (nên có độ cong cao và dày).

naca_mid (6412) - Mã NACA cho tiết diện chính bắt đầu tại điểm chuyển đổi (6412 là tiêu chuẩn cho cánh quạt).

naca_tip (3412) - Mã NACA 3412 cho tiết diện đầu cánh (ít cong hơn, đối xứng hơn).

root_transition (0.33) - Phân số chiều dài cánh nơi tiết diện gốc hoàn thành quá trình chuyển đổi sang tiết diện giữa. Đặt bằng 0 để tắt quá trình chuyển đổi gốc (ví dụ: khi trục có đường kính lớn, trong trường hợp đó tiết diện cánh bắt đầu bằng naca_mid).

Tham số độ phân giải

profilepoints (0) - Số điểm để tạo cho bề mặt tiết diện trên và dưới. Nếu bằng 0, một giá trị sẽ được chọn để xấp xỉ các đoạn 1 mm cho dây cung dài nhất. 20-30 đoạn thường đủ tốt cho các cánh quạt drone nhỏ in 3D.

slices (0) - Chia nhỏ chiều dài cánh thành số đoạn này. Nếu bằng 0, một giá trị sẽ được chọn để cho các đoạn 1 mm.

Cài đặt in

Hỗ trợ: Sử dụng loại hỗ trợ "snug" với khoảng hở 0.10 mm. In với hỗ trợ dưới bất kỳ bề mặt nào có góc nhỏ hơn 35° so với phương ngang. Tham số góc quét cánh có ảnh hưởng mạnh mẽ đến khả năng in. Thông thường, cánh quạt quét về phía sau không cần hỗ trợ nhưng các đường bao có xu hướng cong lên cao hơn lớp z hiện tại đang được in, và điều này có thể dẫn đến kết quả không đẹp mắt. Góc quét về phía trước có thể làm cho các đường bao bị kéo ra khỏi bộ phận ở các đường cong bên trong bị nhô ra, nhưng điều này có thể được giảm thiểu bằng vật liệu hỗ trợ.

Độ phân giải: Lớp 0.15mm, đầu phun 0.4mm. Các góc nông in tốt hơn với chiều cao lớp thấp hơn, vì vậy tôi đề xuất chiều cao lớp 0.15mm hoặc thấp hơn.

Đường bao (Perimeters): In với 3 đường bao do các góc nông.

Định hướng: Nếu in cánh quạt 2 cánh, bạn có thể muốn in nó nghiêng. Sau đó, chỉ cần hỗ trợ cho các cạnh cánh gần mâm cặp. Không in cánh quạt thẳng đứng cho các ứng dụng tốc độ cao! Bản in 3D yếu nhất ở các giao diện lớp, và bạn có nguy cơ cánh quạt tự hủy nếu các lớp vuông góc với đường tâm cánh.

Ruột (Infill): Đối với các ứng dụng tốc độ cao (như drone), in đặc, hoặc sử dụng ruột dạng khối dày đặc. Đối với các ứng dụng tốc độ thấp, trọng lượng nhẹ, in không có ruột, nhưng sử dụng bộ điều chỉnh ruột quanh trục với ruột dạng khối 20%, để đảm bảo cấu trúc trục có điểm gắn kết tốt với các cánh.