Autopilot

PROBLEM:
Nie chcemy, aby nasz swobodnie latający model odleciał za daleko, jak wykonać prosty autopilot do szybowca?

ROZWIĄZANIE:
Proste mechanizmy autopilotów używane są w modelach swobodnielatajacych klas F1H, F1A1/2 i czasem F1A. W profesjonalnych model klasy F1A przeważnie stosowane są haki dynamiczne, które pozwalają na sterowanie modelem w czasie holowania, ich nie będę opisywał. W modelach klasy F1A1/2 trzeba przemyśleć montaż autopilota - możliwe, że lepiej będzie z niego zrezygnować (na korzyść masy modelu).

W tym paragrafie opisze zasadę działania autopilota. W modelach swobodnie latających montujemy autopilot, aby model nie odleciał za daleko od miejsca startu. Dzięki temu mechanizmowi podczas holowania model będzie leciał prostu, a w locie swobodnym (po wyczepieniu holu) model zacznie krążyć, w wyniku wychylenia steru kierunku o pewien kąt. Wychylenie następuje, po zwolnieniu linki łączącej hak holowniczy ze statecznikiem - gumka, która jest po drugiej stronie statecznika, wychyli ster kierunku.

Teraz mogę już przejść do budowy autopilota.
Podstawowym elementem jest hak holowniczy. Na zdjęciu poniżej przedstawiam zdjęcie haka w Sokole:

Jak widać oprócz wygiętego w dwóch miejscach haka, jest za nim (w odległości 3-4 mm) ogranicznik. Ogranicznik jest po to, aby uniemożliwić oczku, znajdującemu się na lince holowniczej, zaczepienia się (wtedy model nie zostanie wyczepiony) o mechanizm autopilota, lub zerwaniu linki.

Kolejnym niezbędnym elementem jest mechanizacja steru kierunku w modelu. Jest kilka sposobów na wykonanie tego mechanizmu. Można go wykonać, używając zwykłych plastikowych zawiasów RC o ile rozmiary steru nam na to pozwalają. Przy mniejszych sterach i z twardszych materiałów, polecam wykonanie mechanizmu, którego przykład mamy na zdjęciu, został wykonany według planów Sokoła - sprawdza się. Mechanizm składa się z dwóch zagiętych szpilek wbitych w oś obrotu, oraz rurki na bowdeny - na etacie prostego łożyska, oraz ogranicznika luzu pionowego.
Kolejna część, którą musimy wykonać, to orczyk. Mój jest wykonany ze sklejki 0,8mm, z otworami ok. 1mm - istotne jest abyśmy mogli przez nie przełożyć gumę modelarską - ja ją ścinam pod małym kątem i przechodzi przez tamte otwory. Do przedniej części statecznika musimy wkleić mały haczyk, wykonany z twardej stali, o który zaczepimy gumę trzymającą statecznik w pozycji "na holu" (lot prosto).
Ostatnią częścią, o którą musimy wzbogacić statecznik jest ogranicznik wychylenia steru. Ten element, u mnie też jest wykonany ze sklejki 0,8mm, ale podczas jego wykonywania popełniłem błąd - z obu stron zrobiłem na nim wycięcia. Potem musiałem doklejać dodatkowy kawałek sklejki, ograniczający wychylenie statecznika w pozycji "na holu". Ale na tym się nie skończyło. W praktyce okazało się, ze model nadal skręca na holu, trzeba było wyprostować ster - nałożyłem kropelkę distalu. W poważniejszych konstrukcjach stosuje się śrubkę kontrującą (np. M2), która można regulować położenie steru w pozycji "na holu". Radzę wykonać konstrukcję ze śrubką - mała śrubka i nakrętka nie ważą wiele, a zwiększają komfort lotu i umożliwiają łatwą i szybko regulację wychylenia na lotnisku.

Zajmijmy się teraz sposobem poprowadzenia linki autopilota, łączącą hak holowniczy ze sterem kierunku. W moim Sokole przelotki wykonane są z cienkościennej, pozaginanej rurki mosiężnej, o średnicy zewnętrznej 2mm. Połowa rurki jest na wierzchu belki ogonowej, a druga, symetryczna część jest wklejona do środka. Alternatywną możliwością, redukującą masę modelu, jest zastosowanie przelotek wykonanych z kawałków plastikowych rurek bowdenowych. Chyba najlepszym materiałem na linkę jest cienka żyłka wędkarska (ok. 0,3mm), w moim modelu linka wykonana jest z jakieś cienkiego, syntetycznego sznurka i na razie to się sprawdza. Będzie się sprawdzać do momentu aż sznurek się przetrze lub urwie, wtedy praktycznie nie będzie można przewlec go przez moje przelotki. Tutaj słów kilka o technice prowadzenia linki w belce ogonowej. Po zrobieniu otworów, powinniśmy jak najszybciej (przed sklejeniem) przewlec przez nie linkę i przywiązać na jej końcach jakieś beleczki (np. listewki sosnowe 3x3x30mm, z oszlifowanym środku, po obwodzie - aby żyłka się nie ześlizgnęła). Przelotki będzie można wkleić później. Jednak jeśli już belka ogonowa jest sklejona, to można jeszcze próbować przewlec linkę. Przywiązujemy ją do jakiegoś sztywnego drucika (np. linka od uwięzi) i drucik przewlekamy przez otwory - jest dużo prościej osiągnąć zamierzony cel, niż szukając otworów żyłką lub sznurkiem! Linkę można poprowadzić również na zewnątrz belki ogonowej, w tym celu powinniśmy zrobić oczka (np. przyklejone równolegle do belki fragmenty bowdenów), przez które poprowadzimy naszą linkę. Ja jestem zwolennikiem prowadzenia linki wewnątrz belki ogonowej, oprócz kłopotliwego montażu, ma to same zalety!

Ostatnim elementem naszego mechanizmu jest oczko, mocowane na hak. Dobrze (i ładnie) wykonane w znacznym stopniu gwarantuje niezawodność i komfort działania autopilota.
Zacznijmy od zebrania niezbędnych materiałów:
- Kawałek blaszki mosiężnej 0,6mm o wymiarach ok. 6x15mm
- ok.30mm drutu stalowego 0,6mm (jeśli nie mamy takowego można wziąć spinacz biurowy - ja właśnie tak zrobiłem)
- Cieniutki drucik miedziany, do oplotu, ok. 40cm. Ja swój wyciągnąłem z przewodu o przekroju 0,75mm²
Przyda się kilka narzędzi: piłka do metalu, pilniki, wiertarka z wiertłem 1mm i 3mm oraz lutownica plus cyna.
Zaczynamy od wykonania oczka z drutu lub spinacza - przy wykorzystaniu spinacza możliwe, że będzie można wykorzystać gotowy łuk. Wewnętrzna szerokość oczka powinna być większa od średnicy haka holowniczego. W sokole mam hak wykonany z prętu 2mm, a oczko ma ok. 3,5mm średnicy wewnętrznej - uznałem, że tak będzie optymalnie. Po wykonaniu oczka z drutu, mierzymy jego szerokość. Na blasze mosiężnej rysujemy zarys naszej części, szerokość powinna być mniej więcej teka sama jak szerokość oczka. W tym momencie (przed wycięciem jest łatwiej wywiercić otwór) powinniśmy wyznaczyć położenie otworu na gumę, napunktować i przewiercić wiertłem 1mm, potem należy usunąć zadziory, pozostawione po wierceniu. Najprostszym rozwiązaniem jest wykonanie płytkiej fazki, za pomocą większego wiertła (np. 3mm). Teraz możemy wziąć się za wycinanie, a potem oszlifowanie i ewentualnie wypolerowanie naszej blaszki.
Teraz należy dopasować do siebie blaszkę i oczko. Przed przystąpieniem do wykonywania oplotu, z drucika miedzianego, powinniśmy dokładnie oszlifować (ew. również doszlifować) drut stalowy, aby nie było problemów podczas lutowania. Pierwszym sprawdzianem oczyszczenia drutu jest bielenie. Jeśli nam się uda, to dobrze, jeśli nie, to trzeba dokładniej oczyścić drut i w miarę możliwości polać go fosolem (ew. HCl'em). Po pobieleniu obu elementów, powinniśmy zeszlifować nadmiar cyny, aby nie było problemu z oplataniem miedzianym drucikiem.
Oplatanie naszej konstrukcji proponuję zacząć od drugiej strony niż mamy oczko na przeprowadzenie gumy. Podczas oplatania starajmy się, aby nawijać, zwój przy zwoju - jak najbliżej.
Na koniec miedź pokrywamy topnikiem i lutujemy, ja użyłem 40 watowej lutownicy, ale 20W też by wystarczyło. Gotowe oczko możemy na koniec oszlifować drobnym papierem ściernym lub wypolerować.

Ostatnią fazą wykonania autopilota (proponuję przeprowadzić ją, po zakończeniu budowy całego szybowca) jest połączenie wszystkiego i uruchomienie mechanizmu. Najpierw łączymy gumą (najlepiej modelarską, jeśli nie mamy, to wystarczą gumki recepturki - te ostatnie są mniej trwałe) orczyk steru kierunku, z haczykiem zamocowanym na przedniej części statecznika. Naciąg gumy dobieramy tak, aby ster się wychylał, lecz możliwie przy jak najmniejszym naciągu gumy (pamiętaj, że guma prawdopodobnie po upływie czasu się rozciągnie). Drugim etapem jest przywiązanie jednego końca sznurka do steru kierunku, drugi koniec przywiązujemy do gumy, a gumę przewlekamy przez otwór w naszym mosiężnym oczku. Długość gumy dobieramy tak, aby po nałożeniu oczka na hak ster kierunku był w neutrum.
Przed ostatecznym zakończeniem budowy autopilota, trzeba wyważyć siłę, jaka jest potrzebna do zadziałania autopilota. Można ja regulować naciągiem gum (uciążliwe), albo odpowiednim zeszlifowaniem haka (kąt ześlizgiwania się i krawędzie).

Na koniec prezentuję jeszcze wycinek z planów Pegasa obrazujący inny mechanizm autopilota, z innym mechanizmem aktywowania wychylenia steru.

A na deser trochę praktycznych rad dla użytkowników autopilota. Podstawą poprawności działania autopilota jest współpraca z osobą wyrzucającą model - trzeba ją koniecznie ostrzec, aby uważała na mechanizm autopilota. Zdarzało mi się na zawodach, że pomocnik zahaczał o linkę autopilota i tym samym model był holowany z wychylonym sterem kierunku. Jedynym ratunkiem w tej sytuacji jest szybkie wyczepienie model, nie wyczepienie, grozi rozbiciem modelu!
Jeśli mimo prawidłowego działania autopilota model skręca w locie na holu, róbmy dalsze testy wyrzucając model z ręki. Wychylenie steru możemy regulować śrubkę regulacyjną (o ile ją mamy) albo przy pomocy pilniczków lub doklejania nakładek do modyfikacji kształtu ogranicznika wychyleń.
Przed każdym wyjazdem na lotnisko i lotem warto jest zadbać o stan gum. Ma to swoje konsekwencje w niekontrolowanej pracy autopilota albo nawet zgubieniu oczka - mi jedno już zginęło (co prawda, gdzieś w domu, ale i tak go nie znalazłem). Można zrobić dodatkowe i wozić w skrzynce startowej.
Ahaś, jeszcze jedno: we wszystkich modelach, z którymi się spotkałem ster kierunku wychyla się w prawo!