Hoe bereken je de motorkracht voor een rc ornithopter?
m.a. stelde deze vraag op 24 oktober 2017 om 22:50.
Voor een project maak ik een rc ornithopter (robotvogel). We hebben het frame en de spanwijdte bepaald. Alleen willen we nu mbv onze spanwijdte en gewicht de kracht bepalen die de motor moet leveren om ons ontwerp in de lucht te houden. Ik snap gewoon niet hoe dit moet, kan iemand mij helpen?
Zelf dachten we dit te doen mbv de formule van de luchtweerstand (luchtvaart bij wiki: https://nl.wikipedia.org/wiki/Luchtweerstand). Hiervoor heb je de weerstandscoëfficiënt nodig, alleen die weten wij niet te bepalen voor onze rc ornithopter. We weten niet hoe we die krijgen.
En de snelheid wilden we bepalen dmv de kracht van de motor. Dus oftewel die hangen van elkaar af, maar we weten van beiden niet wat de waardes zijn. Of mogen we voor de snelheid gewoon een waarde invullen die voor ons van toepassing is?
Als het volgend bovenstaande formule kan, gebruiken we geen gewicht. Wat ons heel vreemd lijkt want dat heb je hiervoor volgens mij wel nodig.
Moet het mbv de formule voor de luchtweerstand of zitten wij er helemaal naast?
Zelf dachten we dit te doen mbv de formule van de luchtweerstand (luchtvaart bij wiki: https://nl.wikipedia.org/wiki/Luchtweerstand). Hiervoor heb je de weerstandscoëfficiënt nodig, alleen die weten wij niet te bepalen voor onze rc ornithopter. We weten niet hoe we die krijgen.
En de snelheid wilden we bepalen dmv de kracht van de motor. Dus oftewel die hangen van elkaar af, maar we weten van beiden niet wat de waardes zijn. Of mogen we voor de snelheid gewoon een waarde invullen die voor ons van toepassing is?
Als het volgend bovenstaande formule kan, gebruiken we geen gewicht. Wat ons heel vreemd lijkt want dat heb je hiervoor volgens mij wel nodig.
Moet het mbv de formule voor de luchtweerstand of zitten wij er helemaal naast?
Reacties
Theo de Klerk
op
24 oktober 2017 om 23:03
Iets in de lucht houden betekent een opwaartse kracht leveren die tenminste het gewicht (=hier de zwaartekracht) compenseert. Dat heeft met luchtweerstand niet zoveel van doen: die gaat optreden als je robotvogel door de lucht beweegt met een snelheid. Zonder snelheid, geen luchtweerstand (in windvrij weer).
Als je dan ook nog horizontaal wilt vliegen (naast de opwaartse kracht via wieken of rotors) dan is een extra kracht nodig om vanuit 0 ("hangen") te gaan bewegen: F = m.a = m.Δv/Δt. Eenmaal op snelheid heb je in het ideale geval geen kracht meer nodig. Maar bij een snelheid door de lucht zal een luchtweerstand merkbaar zijn (evenredig aan v2) en "dus" zal er een afremming zijn en zul je steeds hiervoor moeten compenseren. Uiteindelijk wordt het dan Fstuw = Fluchtwrijving qua grootte, maar natuurlijk net de andere kant op.
Voor "vreemde" voorwerpen is de weerstandscoefficient niet zomaar bekend of berekenbaar. Vaak wordt dit getal in windtunnels bepaald. Voor jullie robotvogel zou ik het ook niet weten. Je kunt eens kijken in hoeverre de vorm "enigszins" te vergelijken valt met een cilinder, een blok of andere vorm waarvan de coefficient wel bekend is. En die in eerste instantie als "natte vinger" te gebruiken.
Als je dan ook nog horizontaal wilt vliegen (naast de opwaartse kracht via wieken of rotors) dan is een extra kracht nodig om vanuit 0 ("hangen") te gaan bewegen: F = m.a = m.Δv/Δt. Eenmaal op snelheid heb je in het ideale geval geen kracht meer nodig. Maar bij een snelheid door de lucht zal een luchtweerstand merkbaar zijn (evenredig aan v2) en "dus" zal er een afremming zijn en zul je steeds hiervoor moeten compenseren. Uiteindelijk wordt het dan Fstuw = Fluchtwrijving qua grootte, maar natuurlijk net de andere kant op.
Voor "vreemde" voorwerpen is de weerstandscoefficient niet zomaar bekend of berekenbaar. Vaak wordt dit getal in windtunnels bepaald. Voor jullie robotvogel zou ik het ook niet weten. Je kunt eens kijken in hoeverre de vorm "enigszins" te vergelijken valt met een cilinder, een blok of andere vorm waarvan de coefficient wel bekend is. En die in eerste instantie als "natte vinger" te gebruiken.
Jan van de Velde
op
24 oktober 2017 om 23:18
dag m.a. ,
Heftig projectje.....
Ik zal je eerlijk zeggen dat ik ook geen idee heb waar te beginnen met rekenen. Die formule voor de luchtweerstand is wel enigszins bruikbaar: je wil een vleugel naar beneden door de lucht heen duwen, bij een bepaalde snelheid naar beneden ondervindt je vleugel een bepaalde luchtweerstand. Is die van beide vleugels samen groter dan de zwaartekracht op je ornithopter dan zal je vogel omhoog bewegen. En dat klinkt heel simpel , maar dat wordt heel ingewikkeld omdat niet elk deel van de vleugel even snel door de lucht beweegt, en die vleugels ook weer terug omhoog moeten, en dan natuurlijk graag met veel minder weerstand, zodat je in één hele vleugelslag per saldo meer kracht omhoog dan omlaag hebt gecreëerd.
Er zit maar één ding op: een uitgebreide literatuurzoektocht, en wel in het Engels. De Engelse Wikipedia geeft op https://en.wikipedia.org/wiki/Ornithopter#References
al een prima lijst van interessante aanknopingspunten. Met wat je daar vindt vervolgens dóórgooglen moet op een regenachtige zondag (ga er maar rustig voor zitten) allicht iets bruikbaars opleveren om vervolgens eens een test mee te gaan doen.
groet, Jan
Heftig projectje.....
Ik zal je eerlijk zeggen dat ik ook geen idee heb waar te beginnen met rekenen. Die formule voor de luchtweerstand is wel enigszins bruikbaar: je wil een vleugel naar beneden door de lucht heen duwen, bij een bepaalde snelheid naar beneden ondervindt je vleugel een bepaalde luchtweerstand. Is die van beide vleugels samen groter dan de zwaartekracht op je ornithopter dan zal je vogel omhoog bewegen. En dat klinkt heel simpel , maar dat wordt heel ingewikkeld omdat niet elk deel van de vleugel even snel door de lucht beweegt, en die vleugels ook weer terug omhoog moeten, en dan natuurlijk graag met veel minder weerstand, zodat je in één hele vleugelslag per saldo meer kracht omhoog dan omlaag hebt gecreëerd.
Er zit maar één ding op: een uitgebreide literatuurzoektocht, en wel in het Engels. De Engelse Wikipedia geeft op https://en.wikipedia.org/wiki/Ornithopter#References
al een prima lijst van interessante aanknopingspunten. Met wat je daar vindt vervolgens dóórgooglen moet op een regenachtige zondag (ga er maar rustig voor zitten) allicht iets bruikbaars opleveren om vervolgens eens een test mee te gaan doen.
groet, Jan
Theo de Klerk
op
26 oktober 2017 om 23:22
Er was in 2016 ook een vwo examenvraag over vleugelslag van vogels
