Nejbližší akce

08.09.2018

Minimaketářské nebe v Trnávce 2018

Výroba vrtule a vrtulového kompletu pro gumou poháněné minimakety

Převést energii natočeného gumového svazku na stoupavý let minimakety není v praxi (až na zanedbatelné výjimky) možné realizovat jinak než že k tomu účelu využijeme vrtuli. Obecně lze říci že spolu s křídlem je to ta nejdůležitější část modelu, avšak kupodivu tomu zrovna neodpovídá způsob jakým tuto partii mnozí modeláři zrealizují, přesnější je možná výraz ubastlí. Kromě vlastní teorie funkce vrtule (kterou se necítím být povolaný rozebírat, lze ji však nastudovat) je neméně důležité jak je vrtulový komplet zhotoven - tím je míněna soustava vrtule - volnoběh - hlavice. A právě tomu se bude věnovat tento článek. Popisovaná výroba vrulového kompletu vychází z vrtule pro dvacetinku, obecně ji lze použít i pro oříšky, samozřejmě s uvážením jistých rozdílů.

Felda

                        

1.Návrh vrtule

Hlavní parametry vrtule pro nás jsou její průměr, tvar a plocha listu a stoupání. Všechny dost závisí na tom jaké kategorie stavěný model je a v neposlední řadě i na jeho typu. Takže průměr je u dvacetinek dán pravidly, u ořechů je dán tím co ještě model a svazek snese. Plocha listu musí být dostatečná aby přenesla energii gumy na vzduch ale zase ne nadměrná, to by vrtule fungovala jako ventilátor. Tvar listu u makety by se měl alespoň trochu podobat předloze, ale podmínka to není (beztak to bodovači neocení) a navíc řada originálních tvarů vrtulí je pro modelářské použití nepoužitelná. Stoupání vrtule lze určit dle víceméně empirických výpočtů, ale to je teorie která se v praxi u našich modelů nemusí vždy osvědčit. Z výše napsaného by se mohlo zdát že vrtule u minimaket je víceméně duchařina a skutečně to tak trochu je. Tudíž při návrhu vrtule je dobré dát na vlastní zkušenost nebo na rady těch jejichž vrtule prokazatelně dobře fungují. Každopádně doporučuji si na soutěžích prohlédnout a hlavně si vštípit do paměti jak má kdo vrtule udělaně co do tvaru listu, jejich prokroucení a úhlu nastavení. Samozřejmě že znalost teoretických principů funkce vrtule je jen ku prospěchu věci, i když některé závěry platné pro rychloběžné modelářské vrtule či naopak pro skutečné letecké vrtule je třeba nahlížet s ohledem na podmínky za jakých tyto vrtule pracují.

2.Vrtulové listy

Vybroušené listy vrtule

Vybroušené listy vrtule

Dnes se již vrtule dělají takřka bez výjimky z balzy. Překližkové vrtule jsou dávno minulostí, vyřezávané vrtule třeba z lípy jednak umí jen málokdo, jednak nepřinášejí proti popisovanému působu nějakou podstatnou výhodu, plastové komerční vrtule se hodí spíš jen na začátečnické modely, navíc sortiment je omezený a ne každá prodávaná vrtule funguje na minimaketě skutečně dobře. Než začneme listy vrtule vyřezávat, musíme vybrat tu správnou balzu. Ideální je zrcadélková balza, ale musí být opravdu kvalitní, něteré mají sice na pohled velice hezké výrazné zrcadélko, ale jsou křehké a při kroucení listu praskají. Nemáme-li tu správnou balzu ověřenou již z dřívějška, je třeba si ji předem vykoušet. Obvykle používám na dvacetinky balzu tloušťky 2mm. Listy vyřežeme a vybrousíme do profilu, u kořene je tloušťka asi 2mm a ke konci listu se plynule zmenšuje.

Namočení listů vrtule

Namočení listů vrtule

Vybroušené listy vložíme do vody aby se nám pak v další fázi lépe zkrucovaly. Je třeba aby balza nasákla vodu v celém objemu, nestačí ji jen povrchově smočit - to pak nemá tu správnou tvárnost. Obvykle namočím listy tak na 8 hodin, přes noc nebo na dobu co jsem v práci.

Kroucení listů vrtule

Kroucení listů vrtule

Správné prokroucení vrtulového listu

Správné prokroucení vrtulového listu

Následující krok je nejdůležitější a na jeho konci již máme místo kousku balzy skutečný vrtulový list. Princip je celkem jednoduchý, na horké špičce žehličky (doporučuji nějakou vyřazenou starší, moderní napařovací teflonová jistě jde použít také ale hrozí hluboké nepochopení ze strany její majitelky) zkrucujeme list, a to hlavně v jeho třetině blíže ke kořeni, tak, aby měl žádoucí průběh stoupání po celé své délce. Současně kontrolujeme aby byl list přímý a ne prohnutý vpřed či vzad a aby prohnutí spodní strany jeho profilu bylo přiměřené. Přiměřeností je míněno, že prohnutá spodní strana, a tím "ptačí" profil listu vrtule, se hodí na pomaloběžné vrtule hlavně u oříšků nebo snad ještě na historické předlohy dvacetinek, na stíhačky u níž požadujeme dynamický stoupavý let by měla být spodní strana profilu listu rovná. Kontrolujeme přikládáním například žiletky. List na žehličce kroutíme tak dlouho, dokud nedosáhneme stavu který nás uspokojí a zároveň na konci našeho snažení musí být vrtulový list horkem od žehličky zcela vyschlý. Je ale třeba mít na paměti, že některá balza má snahu se vracet a část toho co nakroutíme se může vrátit zpět. Proto po nějakém čase stav prokroucenosti listu zkontrolujeme a v případě potřeby list trochu dokroutíme, klidně už nasucho. Výsledkem našeho snažení je vrtulový list s požadovaným průběhem stoupání po své délce a obvykle i naše popálené prsty.

Vlepení osy vrtulového listu vteřinovým lepidlem

Vlepení osy vrtulového listu vteřinovým lepidlem

Přetmelení osy vrtulového listu

Přetmelení osy vrtulového listu

V geometrické ose listu vrtule, asi tak do jedné třetiny délky listu, přijde vyříznout drážka do které patří zalepit osa vrtule. Tu zhotovíme buď z bambusové kulatiny nebo z hliníkového či ocelového drátu. Bambus i hliník volím obvykle stejného průměru jako je tloušťka listu u kořene (obvykle 2mm), ocel zase maximálně takového průměru jako je tloušťka listu v místě kde osa končí - je to logické, bambus i hliník jdou zbrousit tak jak se list ztenčuje, ocelový drát bez poškození listu vrtule neobrousíme ani náhodou. Osa vrtule má dvě funkce: jednak slouží k upevnění listů vrtule v kuželu, jednak list výrazně zpevní v místě jeho kořene, tj. v místě jeho největšího namáhání při přistání. Bambus se hodí na oříšky a pistácia, na dvacetinky už ale nemá dostatečnou pevnost. Hmotností osy si nemusíme moc lámat hlavu, beztak bývá potřeba model vpředu dovažovat. K lepení osy používám dnes už výhradně vteřinové lepidlo, proto je třeba aby drážka byla vyříznuta natolik předně aby v ní byla osa vsazena co nejtěsněji, bez zbytečných vůlí. Následně z bambusové či hliníkové osy odbrousíme to co přečnívá nad tloušťku listu a pak celý tento prostor přetmelíme. Používám Syspi rozpuštěný v lepícím laku, ale je to víceméně jedno. Zaschlý tmel obrousíme a pak celý list přebrousíme jemným smirkem.

Potažení listu Modelspanem

Potažení listu Modelspanem

Vylakované a vyhlazené listy

Vylakované a vyhlazené listy

Nyní opět zkontrolujeme prokroucení, případné nedostatky vzniklé při vlepování os listů vrtule nad žehličkou dokroutíme. Listy přelakujeme lepícím lakem a potáhneme z obou stran Modelspanem, prvně zespodu a pak shora. Menší vrtule stačí jednou, větší vrtulové listy potahuji dvěma vrstvami papíru. A pak následuje zdlouhavý proces lakování lesklým lakem a přebrušování listů velice jemným smirkem až jsou hladké a lesklé jako zrcadlo. Počet vrstev laku (a následných vyhlazení smirkem) záleží na tom jak se bude dařit, obvykle jich dělám tak něco mezi pěti až deseti. Nakonec na závěr ještě naposledy zkontrolujeme prokroucení listů a tím jsou hotové.

3.Vrtulový kužel

Kopyto kuželu a negativní šablona s mezikružím

Kopyto kuželu a negativní šablona s mezikružím

Vylisovaný vrtulový kužel

Vylisovaný vrtulový kužel

Od jisté doby dělám kužely níže popsaným způsobem, na rozdíl od celobalzových kuželů, které jsem vyráběl doposud. Vedlo mě k tomu to, že v celobalzovém kuželu bývá méně místa pro volnoběh (mnohdy se tam pořádný volnoběh nevejde vůbec) a také to, že při celkem běžném poškození se balzový kužel opravuje dost pracně. Proto jsem se přiklonil ke kuželům lisovaným ze silnější folie PVC, dá se použít třeba podložka mezi stránky sešitu prodávaná v papírnictvích v rozměrech A5, A4 a A3. Napřed je třeba vyrobit kopyto kterým se kužel bude lisovat, nejsnáze z dřevěné kulatiny na soustruhu, ale elektrická vrtačka poslouží také. Vlastní lisování se děje obvyklým způsobem, vtlačením prohřáté folie PVC tímto kopytem do negativní šablony - díry v tenké dřevěné desce. Trochu problém může nastat v případě dlouhých kuželů menších průměrů, kdy dochází ke ztenčení boční stěny kuželu. Tomu lze zabránit lisováním přes mezikruží, jak je vidět na snímku. Potřebného vyztužení kuželu lze dosáhnout také třeba zasunutím dvou výlisků do sebe a jejich slepením.

Co se kuželu týká, zbývá už jen zhotovit tu část kuželu ve které jsou uloženy vrtulové listy, respektive papírové trubičky do kterých se zasouvají jejich osy. Jedná se vlastně o zadní polovinu vrtulového kuželu ve tvaru komolého kuželu, opatřenou překližkovými ložisky ve kterých je uložena hřídel vrtule. Zhotovíme ji běžným způsobem, jen s menším průměrem, aby na ni šel nasadit kužel vylisovaný z PVC.

4.Hřídel vrtule

Naohýbaný ocelový drát

Naohýbaný ocelový drát

Zalití pryskyřicí

Zalití pryskyřicí

Dokončený Tonda systém

Dokončený Tonda systém

Rozepisovat se zeširoka o hřídeli vrtule se může zdát být zbytečným mrháním času a prostoru, ale jedná se o dost důležitou součást vrtulového kompletu, která když nefunguje správně může mnoho pokazit. Že je zhotovena z ocelového, nejlépe pružinového, drátu je nabíledni, a že ten musí být rovný je také jasné. Na jednom konci je třeba naohýbat očko na které se zavěšuje gumový svazek, druhý konec kde bude volnoběh je zatím třeba nechat rovnou, na tu dojde až po kompletaci. Samotné naohýbané očko však nestačí ke správnému zavěšení gumového svazku nestačí, po natočení má guma snahu po něm šplhat nahoru směrem k hlavici. Tím zpočátku celý model rozkmitá a nakonec se namotá na hřídel u hlavice a vrtule se zastaví. Je tudíž třeba aby gumový svazek byl fixován v ose otáčení vrtule a k tomu právě slouží tzv. Tonda systém, nazvaný podle jeho tvůrce Antonína Alferyho. Jedná se o nanesení nějakého materiálu na očko hřídele a jeho vytvarování tak aby plnil požadovanou funkci. Tímto materiálem bývá PVC, obvykle ze stromečků plastikových modelů. PVC se nad teplem nataví, namotá ma očko hřídele a po vychladnutí vybrousí do potřebného tvaru. Jde to celkem dobře, ale nevýhodou je křehkost tohoto PVC. Tento materiál vyhovuje pro pistácia, oříšky a ještě tak pro menší dvacetinky. Silnější svazky větších dvacetinek jej ale po čase rozdrtí a oprava v polních podmínkách je takřka nemožná. Poněkud lepší odolnost má PVC z víček na léky, který je pružnější.

Po letech zkušeností jsem se přiklonil k tomu dělat Tonda systém z mnohem odolnějšího materiálu - z epoxydové pryskyřice. Na hřídeli vrtule s naohýbaným očkem nasadím formu z kousku balzy omotané průhlednou lepící páskou a do ní naliji epoxydovou pryskyřici. Po vytvrdnutí pak tento nálitek z epoxydu obrousím a opracuji do požadovaného konečného tvaru. Hrany je třeba srazit a ohladit aby nepoškozovaly gumový svazek.

5.Dokončení vrtulového kompletu

Součásti vrtulového kompletu

Součásti vrtulového kompletu

Na obrázku vpravo jsou shromážděny všechny důležité součásti vrtulového kompletu, chybí snad jen pružina. Dílem který zde ještě nebyl zmíněn je hlavice, která se zasouvá do čelní (motorové) přepážky trupu. Protože její poloha v této přepážce musí být jednoznačná aby nemohlo dojít k jejímu pootočení a tím změně vyosení vrtule, je její tvar nesymetrický a zasouvá do stejného výřezu v čelní přepážce trupu. Na hřídel přijdou jednotlivé díly nasadit v pořadí hlavice, podložka a zadní část kuželu.

Volnoběh

Volnoběh

Zarážka

Zarážka

Nyní je na řadě zhotovení volnoběhu, který má za úkol po ukončení motorového letu odpojit vrtuli od gumového svazku a umožnit jí volné protáčení během kluzu modelu. Volnoběh se skládá ze dvou částí - té ve vrtulovém kuželu a té na zadní straně hlavice. Jejich funkce navzájem souvisí. Při natočeném svazku jeho tah překoná sílu pružiny, stlačí ji a ohnutá hřídel vrtule se opře o kolík vystupující z kuželu. Tím se kroutící moment svazku začne přenášet na vrtuli. Ke konci letu, kdy je svazek takřka vytočený, jeho tah poklesne, síla pružiny jej překoná a vysune hřídel vrtule ze záběru o kolík. A nyní nastupuje funkce zarážky - kdyby tam nebyla, vrtulí již nezatížený gumový svazek by se okamžitě úplně vytočil a volná guma, delší než délka závěsu v trupu, by se v něm naskládala v nedefinovatelné poloze a tím by poloha těžiště byla pokaždé jiná a tudíž i letové vlastnosti klouzajícího modelu by byly pokaždé rozdílné a neovlivnitelné. Proto zafunguje zarážka. Ve chvíli kdy pružina vysune ohnutou část hřídle vrtule ze záběru o kolík, na druhé straně hlavice se volný konec drátu vyčnívající z Tonda systému opře o zarážku a tím se gumový svazek nemůže již dále vytáčet a zůstane napjatý v trupu mezí mezi svými závěsy v přesně definované poloze a nehrozí posun těžiště.

Z popsaného plyne, že pro správnou funkci volnoběhu pro konkrétní gumový svazek záleží na tuhosti pružiny, délce jejího chodu, délce kolíku a délce zarážky. Správné doladění těchto hodnot pak zajistí jeho spolehlivé fungování, naštěstí ale jednou odladěný volnoběh funguje dostatečně dobře i po výměně svazku za jiný, takže není třeba se změnou svazku měnit i tuhost pružiny.

V této souvislosti ale musím zmínit jednu odlišnost, platnou pro oříšky a pistácia. V těchto kategoriích se obvykle volnoběh nedělá a vrtule je s hřídelí spojena pevně. Je to dáno jednak tím, že by se tak titěrné volnoběhy dost špatně dělaly, ale hlavně tím, že tyto modely mají jiný styl letu a přistávají tzv. s poslední otáčkou gumového svazku. Takže fáze kluzu se zde nekoná a volnoběh je tudíž zbytečný.

Kompletní vrtule

Kompletní vrtule

Na závěr zbýva nasadit vylisovaný vrtulový kužel a zajistit jej pár kapkami vteřinového lepidla v takové poloze, aby při otáčení vrtule neházel. Lepidlem není třeba plýtvat, protože při poškození kuželu jej bude potřeba odlepit a nahradit za jiný. Nasazení vrtulových listů je již jen třešnička na dortu. Nedoporučoval bych je ale zatím vlepovat, jednak ještě zbývá operace barvení a to je lepší barvit každou součást samostatně, a pak je lepší model zalétávat s vrtulí ve stavu umožňujícím korekci stoupání jejich listů podle zvoleného svazku.

Felda