タケコプター

Created Date: 2017-08-19/ updated date: 2017-10-30
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License
タケコプター by naofumy is licensed under the Creative Commons - Attribution-NonCommercial-ShareAlike license.
Summary
【FAB 3D CONTEST 2017】
【カテゴリー5　3Dプリントエッグドロップパッケージ】
こちら、未来デパート商品開発室です。
空を自由に飛びたいな♪

Materials

    Tools

      Blueprints

        Making

        • 01_コンセプト

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          今回のコンテストは、
          通常のEgg Drop Contestとは異なり、
          滞空時間と落下地点は評価の対象となっていない。

          このことから、
          従来は忌避されていたパラシュートタイプのパッケージに、
          開発の余地があると考え、焦点を当てた。

          ただ、
          単純に「パラシュートをつくってみた」というだけでは技術的に面白くないので、
          相応の努力とセンスが必要であり、
          挑むべき深みがある（であろう）フロンティアを、
          下記設定した。

          ■　今回挑むフロンティア
          　①　航空力学の応用と深掘り
          　②　比較実験によるブラッシュアップ
          　③　MAKER魂に響くものづくり

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            • 02_オートローテーションの利用

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              オートローテーションと呼ばれる飛行法が、
              ヘリコプター等の回転翼機に存在する。

              これは、エンジン停止時においても、安全に着陸するための技術であり、
              メインローターに風を当て、
              揚力を生みつつ自動回転させるという飛行方法だ。

              このオートローテーションという飛行法は、
              同じ直径のパラシュートと比較した場合、
              その降下率が低い（＝安全性能が高い）とされている。

              本開発においては、
              オートローテーションに適する３D形状の模索を行う。

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                • 003_翼型の選定と仮説

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                  ヘリコプターを代表とする回転翼機のメインローターによく使われる翼型に、
                  NACA-8-H-12
                  というものがある。

                  この翼型の特徴は、
                  揚力発生時において、
                  捻り方向へ余計な力が発生しづらいことだ。
                  （つまり、従来の翼型では、捻りの力が発生するということ。鳥人間コンテストにおいて、発進直後に壊れる飛行機は、翼が捻れて折れることが多い。）

                  実際に、
                  この翼型が効果を発揮する寸法領域や速度領域と、
                  今回の開発の領域が一致するかどうか定かではないが、
                  その点の見極めも含め、開発を進める。（平板の効果が高いという結果もあり得る）

                  　■　確かめたい仮説
                  　3Dプリントの積層が、いい感じに乱流翼効果を生み出す。

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                    • 04_EggCaseの作成と失敗

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                      CAD: FUSION360
                      3Dプリンタ：Zortrax M200
                      FAB施設：cre8 BASE KANAYAMA（名古屋）

                      積層に失敗。

                      着地時のクッションを狙って、
                      EggCaseの足を板バネのように薄い構造( < t1)としたところ、
                      積層時に反りが発生し、
                      足がもげた。

                      ■　TIPS
                       薄板構造( < t1)は成立しない。ものがある。

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                        • 05_プロトタイプ１号機

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                          CAD + Render : FUSION360 

                          設計と受け持つ機能

                          ①メインローター内側部：
                           落下時の風を受け、初期回転運動を生成。

                          ②メインローター外側部：
                           初期回転から、揚力と自動回転運動を生成。

                          ③脚部：
                           着地時の衝撃を吸収。

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                            • 06_実験計画

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                              さて、
                              比較実験（実験計画法）によるブラッシュアップを行う。

                              評価関数は衝撃値（着地時の加速度／重力加速度）[G]とし、
                              因子を下記とする。
                              　①　メインローター内側の迎角
                              　②　メインローター外側の迎角
                              　③　メインローター長
                              　④　脚部の長さ
                              　（⑤　翼型）

                              着地時の加速度を測定するために、
                              EggCase内に、加速度計搭載のロガーを仕込むこととする。

                              　①　ロガー
                              →3軸の加速度、3軸のジャイロ、3軸の地磁気、気圧、GPS、温度、を測定／保存。

                              　②　XBee
                              →主にマイコン向けの小型無線モジュール。テレメトリ化を狙う。

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                                • 08_実験①

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                                  風を受けて、きちんと回転するかどうか、実験した。

                                  ■　実験内容
                                  釣竿の先に、
                                  タケコプターをくくりつけて、
                                  ぶん回す。

                                  ■　評価基準
                                  クルクルと回転してくれたなら、成功。

                                  ■　結果
                                  回転せず。

                                  うむ、再設計だな。これは。

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                                    • 09_再設計

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                                      実験にて、判明した不具合は３点。
                                      　①　回転しない
                                      　②　卵が入らない
                                      　③　脚が弱い

                                      これらを踏まえて、再設計。
                                      　①　迎角を下げる
                                      　②　ピッチ厚みを考慮
                                      　③　断面積の増加

                                      さて。

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                                        • 10_実験②

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                                          風を受けて、きちんと回転するかどうか、再実験した。

                                          ■　実験内容
                                          紐の先に、
                                          タケコプターをくくりつけて、
                                          風を当てる。

                                          ■　評価基準
                                          クルクルと回転してくれたなら、成功。

                                          ■　結果
                                          回転した。

                                          ■　気づき
                                          風を当ててから、初期回転までの時間が、少し長い。
                                          このままだと、回転しないまま、落下する。（実際、予備実験では回転しないまま落下。。）

                                          回転をさせてから落とさないと、
                                          当初の目論見が達成されない可能性あり。

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                                                • No.001fadobrePosted date: 2023-08-11
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