המחשת מנגנון בל-הילר

[דניאל דקל]

במהלך חיפושי אחר הסברים לאופן פעולת מנגנון בל-הילר במסוקים,
(זהו המנגנון המיושם בכל מסוקי השלט רחוק בעלי פיטש משתנה)
מצאתי את הסרטון הבא:

הסרטון ממחיש בצורה יפה את עקרון פיגור הפאזה (90 מעלות) במערכות סובבות
העקרון אומר, כי כדי לקבל כוח בנקודה מסויימת יש להפעילו 90 מעלות קודם.
למי שהנושא חדש לו, צירפתי איור הממחיש זאת.

הערה: הסרטון אינו ממחיש כיצד הפלייבר גורם לייצוב המסוק בשעת הפרעה.
לשם כך יש ליצור הפרעה ולראות כיצד המסוק מגיב. אם מישהו מוצא סרטון כזה, אשמח אם יעלה...

שימו לב כי המצלמה מסתכלת על דופן שמאל של המסוק, ולשם נוחות נגדיר את מצב צלחת הניהוג כך:

קדימה - 0 מעלות
ימינה - 90
אחורה- 180
שמאלה -270

בואו נסתכל על שניה 18-25. במצב זה צלחת הניהוג נטתה ימינה (מצב 90 מעלות)

מה קורה לפלייבר?
משטחי הפלייבר מקבלים הטיה במצב של 0 -180. המשטח ב 0 מקבל הטיה שלילית (עילוי מטה) והמשטח ב 180 מקבל הטיה חיובית (עילוי מעלה). אם תסובבו את המערכת 90 מעלות קדימה, תראו שזה אכן גורם לגלגול לימין.

מה קורה ללהבים?
הפלייבר ביחד עם פקודת הסייקליק גורמים לשינוי זווית הלהבים.
כאשר הם במצב 90 270 אין להם זווית פיטש בכלל (בדומה למשטחי הפלייבר).
לעומת זאת כאשר הן מגיעות למצב של 0 180, הלהב ב 0 מקבל פיטש שלילי, והלהב ב 270 מקבל פיטש חיובי. שוב,אם תסובבו את המערכת 90 מעלות קדימה, תראו שהדבר יגרום לגלגול ימני

כלומר במנגנון בל-הילר גם משטחי הפלייבר וגם הלהבים יוצרים מומנט גלגול לימין כאשר צלחת הניהוג נוטה ימינה.

[Yoav Lahav]

שלום לדניאל ולכל המתעניין.

פעולת מנגנון בל הילר מסובכת ביותר ובסרטון ששמת לא רואים למעשה את יעודה האמיתי.

בל הילר הוא למעשה גירוסקופ שנועד ליצב תמסוק ולבצע תיקונים קטנים באופן אוטומטי.
אם המסוק יעלרד או יתגלגל שלא מפעולת המטיס הפליבר ישמור על מישור הסיבוב שלו ויתן תיקון פסיעה
כנגד תנועת המסוק הלא רצויה, זאת עקב קישורו ללהבים על ידי המנופים והמוטות בראש. פעולת מטיס על ה SWASHPLATE מבצעת פעולה מורכבת המשפיעה על הפליבר על ידי הטיית הכנפונים ועל הפסיעה בו זמנית.

אין שום קשר לפאזה ול 90 מעלות. הסיבה היחידה שהפליבר נמצא ב 90 מעלות ללהבים היא פשטות וקלות ייצור של הראש. ייצור בזווית אחרת היה גורם לייקור הראש ולמכניקה מסובכת יותר.

מי שמתעניין לעומק בדינמיקה ואוירודינמיקה של מסוקים מוזמן לפנות אלי בפרטי.

יואב.

[דניאל דקל]

מה שנקרא חמור קופץ בראש.

אני בכלל לא התכונתי לזווית ההתקנה של הפלייבר לעומת הלהבים, לא מבין איך הכנסת זאת לפוסט, ואולי זה מראה
שבכלל לא צפית בסרטון וקראת את ההסבר לעומק.

יואב, הפרש פאזה של 90 מעלות בין מקום הפעלת הכוח לישום שלו בפועל זה עקרון מאוד בסיסי בהבנת פעולת המסוק,
וזה גם מה שרואים בסרטון. אני בסה"כ הסברתי את מה שרואים, אתה מוזמן לנסות לספק הסבר אחר.
הבעיה היחידה של הסרטון היא, שהוא לא מראה את מנגנון הייצוב בשעת הפרעה, הוא מראה מה קורה בזמן הפקודה מהסווש-פלט.

אגב, זה לא לעניין לקטול משהו שמישהו אחר כתב, לא להסביר מדוע,
ועוד להתהדר במשפט "מי שמתעניין לעומק בדינמיקה ואוירודינמיקה של מסוקים מוזמן לפנות אלי בפרטי"
זה ששם משפחתך להב, לא הופך אותך לסמכות בעניין...

[ZvikaF]

אכן רצוי לפרש יותר...
דניאל,התגובה ב90 מעלות נקראת פרצסיה וזו אכן חלק מהתגובה במנגנון הפלייבר, ההילר במקור הכיל רק משקולות בקצה, ועבד כגיירוסקופ.
יש מנגנון יפה דומה נוסף - חפש במסוקים החשמליים הראשונים של קורונה LITE-MACHINE המנגנון השתמש באותו עקרון על רוטור הזנב לייצוב סבסוב (לפני ירידת גודל ומחירי הגיירואים החשמליים אלקטרוניים)

[דניאל דקל]

צביקה, סוף סוף תגובה לעניין.
מכיוון שמנגנון הראש במסוק מסובך מאוד, התמקדתי בהסבר נושא הפרסציה.

אגב, יש לי מתקן בבית ששאלתי מביס שמדגים זאת יפה מאוד, אולי אצלם ואעלה לכאן את הסרטון

אגב,ניתן לראות את התופעה היטב גם באופניים. הגלגלים המסתובבים משמשים בתור גירוסקופ. כאשר אנו מסובבים את הכידון ימינה שמאלה אנו מייצבים את עצמינו דווקא בגלגול, שוב הפרש פאזה של 90 מעלות

בין ציר הפעלת המומנט לציר ישום המומנט בפועל.

בשפה פיזיקלית, פרסציה הינה תופעה של שינוי תנע זוויתי. כאשר נוצר מומנט על ציר הסיבוב, יש שינוי בתנע הזוויתי ונוצרת פרסציה.

[ZvikaF]

עוד אנקדוטה קטנה: רוכבי אופנועים כבדים משתמשים בתופעת הפרצסיה כדי לעזור בהיגוי מהיר, מכת היגוי בכיוון הפוך מהכיוון שרוצים לפנות אליו "תשכיב" את האופנוע לכיוון הרצוי ותעזור לכניסה מהירה לסיבוב. עובד גם באופנועים קלים

[wind556]

עוד אנקדוטה קטנה: רוכבי אופנועים כבדים משתמשים בתופעת הפרצסיה כדי לעזור בהיגוי מהיר, מכת היגוי בכיוון הפוך מהכיוון שרוצים לפנות אליו "תשכיב" את האופנוע לכיוון הרצוי ותעזור לכניסה מהירה לסיבוב. עובד גם באופנועים קלים

עובד על כל אופנוע, מנסיון רב ביותר
גם על אופניים זה עובד
אבל הכי פשוט להבין את התופעה זה להחזיק מנוע קטן ביד ולהפעיל אותו, ותוך כדי הפעלה פשוט להטות אותו ולהרגיש את התנע הזוויתי.

אבל מה שהכי הצחיק אותי זה שלהדגמה הם לקחו BELT CP

[דניאל דקל]

"מכת היגוי בכיוון הפוך מהכיוון שרוצים לפנות אליו "תשכיב" את האופנוע לכיוון הרצוי ותעזור לכניסה מהירה לסיבוב"

האם זה עובד גם על בחורות?


"אבל מה שהכי הצחיק אותי זה שלהדגמה הם לקחו BELT CP "

עודד, כנראה שלא הצליחו לגרום לו לטוס, אז השתמשו בו להדגמה

[b1yossi]

עוד אנקדוטה קטנה: רוכבי אופנועים כבדים משתמשים בתופעת הפרצסיה כדי לעזור בהיגוי מהיר, מכת היגוי בכיוון הפוך מהכיוון שרוצים לפנות אליו "תשכיב" את האופנוע לכיוון הרצוי ותעזור לכניסה מהירה לסיבוב. עובד גם באופנועים קלים

עובד על כל אופנוע, מנסיון רב ביותר
גם על אופניים זה עובד
אבל הכי פשוט להבין את התופעה זה להחזיק מנוע קטן ביד ולהפעיל אותו, ותוך כדי הפעלה פשוט להטות אותו ולהרגיש את התנע הזוויתי.

אבל מה שהכי הצחיק אותי זה שלהדגמה הם לקחו BELT CP

בעולם האופנוענות, זה נקרא "היגוי הפוך", למעשה גם אם רוכב האופנוע אינו מרגיש\מודע\מבין את הנושא בפועל זו הדרך היחידה לנהג את האופנוע- זה תופס לגבי כל כלי רכב דו גלגלי.
היוצא מן הכלל זה מהירויות הליכה ומטה בהם מסובבים את הכידון לכיוון הרצוי.

[ZvikaF]

ואני מתפלא על השאלה של עודד, בוודאי שזה עובד על בחורות !

[wind556]

ואני מתפלא על השאלה של עודד, בוודאי שזה עובד על בחורות !

זאת לא היתה השאלה שלי , אני יודע את התשובה
וגם זה מנסיון רב

[ShaharBD]

שלומות,

אנא בידקו האם הבנתי נכון...
בראש HILLER הסוואש פלייט מחובר אך ורק לפלייבר והלהבים מקבלים פקודות ב-100% מהפלייבר.
תכונה זו מספקת שיכוך וייצוב אך מוסיפה פיגור לפקודת הסטיק.
בראש BELL-HILLER הלהבים מקבלים פקודות גם ע"י הפלייבר וגם ישרות מהסוואש פלייט וזאת ע"י היחס שנקבע בנדנדות.
תכונה זו מורידה את הפיגור לפקודת הסטיק אך גורמת לאובדן שיכוך וייצוב.

הנכון?

שחר

[Yoav Lahav]

היי דניאל. אתה צודק פספסתי את הנקודה בהסבר שלך. ההסבר שלך הוא כמעט נכון.
ההסבר שלי הוא תוספת לנושא הייצוב.

אם זה מעניין אותך, אינפורמציה נוספת:
נכון הפעלת מומנט על דיסק הרוטור על ידי שינוי הפסיעה יוצרת סיבוב שיוצר מומנט בכיוון 90 (בערך!!! ואני אסביר למה בהמשך) למומנט של שינוי הפסיעה. אבל בפועל התנועה היא שילוב של 2 המומנטים שלא רק זה שאתה מדבר עליו.

שים לב: לא המומנט שיוצרים הלהבים אחראי למומנט הפועל ב 90 מעלות! המהירות הזויתית הנוצרת עקב הראשון היא האחראית לו.

כפי שציינתי מדובר בנושא מורכב.
מדוע זה 90 מעלות בערך ולא בדיוק? שינוי הזוית מנדנד את בסיס הלהב לפי תדירות סיבוב הרוטור ויוצר גלי פיתול בלהב. במילים אחרת, הלהב מגיב ב DELAY מסויים. ככל שהלהב קשיח יותר התגובה טובה יותר.

בנוסף על כל להב עובר באויר מופרע על ידי מעברים קודמים של להבים בו, מה שמסבך את הנושא עוד יותר.

ואם המסוק נמצא בתנועה הכוחות מורכבים עוד יותר.




לעניין הסמכות, אם זה מעניין אותך דבר איתי בפרטי, אשמח לפרט אם זה מעניין אותך.

[ZvikaF]

שחר, התיאור שלך מתאים בצורה כללית .
הפיקוד שמגיע מהסווש מועבר ללהבים ולפלייבר כשהפלייבר מתערב בפקודה ומייצב הפרעות (גם פקודה זו הפרעה למצב היציב ..)
במקור (הילר), הפלייבר לא נוהג, כך ששימש לייצוב בלבד.

[דניאל דקל]

יואב, אני שמח שהתקדמנו

ראשית, למען הגילוי הנאות, מסוקים זה לא תחום ההתמחות שלי...
אני כנראה אצור איתך קשר כיוון שאני רוצה להריץ פרויקט בבי"ס במסגרת לימודי פיזיקה
וחשבתי ללכת על כיוון של מנגנוני יצוב במסוק.

כעת, לא הבנתי את המשפט הבא:

"לא המומנט שיוצרים הלהבים אחראי למומנט הפועל ב 90 מעלות! המהירות הזויתית הנוצרת עקב הראשון היא האחראית לו."

האם הפיטש שמקבלים הלהבים (כאמור בפיגור פאזה של 90 מעלות) אינם גורמים למומנט גלגול לימין בדומה למשטחי הפלייבר?
(שוב, הכוונה למה שרואים בסרטון בשניה 18-25 כאשר צלחת הניהוג גילגלה לימין)

[Yoav Lahav]

הפסיעה שמקבלים הלהבים בפיגור זוית של 90 מעלות מפעילה מומנט לפי הכוחות שמפעילים הלהבים בלבד!
ברגע שהמסוק מתחיל לנוע אפילו קצת לפי המומנט הזה, מיד נכנס לפעולה המומנט האחר שהוא חזק בהרבה בגלל התנע הזויתי הגדול של הרוטור והוא זה שעושה את העבודה.

מומנט הוא הוא הנגזרת בזמן של התנע. בלי להתחיל חפירות פיזיקליות עמוקות, אם תחשב את התנע הזויתי של הרוטור עם תוספת קטנה למהירות הזויתית בגלל השינוי בפסיעה [טנזור האינרציה*וקטור המהירות הזויתית] תראה מיד שבגזירה אתה מקבל את המומנט הרצוי והוא קיים רק אם יש תנועה עקב מומנט הפסיעה.

כמובן שזה חישוב פשטני כי בפועל כפי שציינתי יש עוד הרבה גורמים המשפיעים על המערכת.

יואב

[דניאל דקל]

יואב, תודה על ההסבר
אני תמיד אוהב להבין הסברים פיזיקאלית לפני המתמטיקה

השאלה שלי, מה ההבדל בין המומנט שמפעילים משטחי הפלייבר לבין המומנט שמפעילים הלהבים?
שניהם מקבלים פיטש כאשר הם במצב 0-180 (שוב, רלוונטי לסרטון בשניה 18-25)

[Yoav Lahav]

היי דניאל.

ראשית אם אתה רוצה להתעמק בדברים מסובכים כמו דינמיקה של מסוקים - הדרך מתחילה בחיפה בטכניון
והיא מכילה הרבה מתמטיקה ופיזיקה שהולכים ביחד.

ולעניין: הטיית משטחי הפליבר נועדה לעזור לסרוואים של ה SWASHPLATE בדומה להגה כח ברכב.
זרימת האויר עליהם מפעילה כוח המניע את הפליבר כך שיעזור בנדנוד הלהבים וזאת על חשבון כח מנוע המסוק. מומנט זה לא משפיע ישירות על תנועת המסוק אלא על פסיעת הלהבים.

[דניאל דקל]

תודה על ההסבר
ומה היה קורה אם לא היו לנו פלייבר בסרטון, האם מישור הלהבים עדיין היה מוטה ימינה בגלל הפיטש של הלהבים? הייתי מצפה לכך היות ופקודת הסייקליק גורמת גם לשינוי הפיטש בלהבים

[Yoav Lahav]

ראשית, אם לא היה פליבר אז המכניקה של הראש הייתה שונה.
וכן מישור הלהבים היה מוטה. חוקי הפיזיקה תקפים תמיד.

אני מציע לך לקרוא קצת על מכניקה של גוף קשיח ב 3D.
אומנם הרוטור הוא לא גוף קשיח אבל זה ייתן לך רקע פיזיקלי מעמיק.

מה הרקע האקדמי שלך?

[דניאל דקל]

בוא נגיד שאני מכיר קצת את הטכניון

יש לי 2 תארים משם, אחד באווירונוטיקה ושני בהנדסת מערכת...

אני מתמחה באווירודינמיקה, אבל לא של כנף סובבת - טילים וכתבמ"ים