Медведь расправляет крылья

Здравствуйте, уважаемые. Решил я тоже поучаствовать в конкурсе летающих медведей. Не знаю, на сколько моя работа будет вписываться в рамки этого творческого конкурса, но инженерное творчество – это тоже творчество))

Новость о конкурсе озаглавлена фразой «Учим медведей летать». Именно в буквальном смысле я и воспринял эту фразу, когда приступил к работе. Захотелось мне сделать по-настоящему летающего медведя, который бы еще и крыльями махал. Вдохновлялся я здесь конструкциями орнитоптеров. С учетом полного незнания в данной области, работы было проделано очень много, я уже думал, что ничего годного до конца отведенного срока вообще не получится.

За основу при создании моего медведя я взял дизайн логотипа Flyingbear:

Занялся моделированием, провязал все размеры. Определил где, как и что будет крепиться. В качестве силового привода у меня используются обычные резинки в количестве четырех штук. Хотелось добиться максимального сходства, поэтому крылья были взяты тоже с логотипа. Вот распечатанные детали первой версии медведя:

Отдельные элементы получились очень миниатюрными:

Устройство взведения резинок сделано с помощью храповых шестерен:

В одной из шестерен сделаны две прорези для того, чтобы одеть резинки. Применение таких шестерен оказалось очень удобным. В конце статьи есть видео, на котором можно увидеть процесс затягивания резинок.

Следующий важный этап – это создание коленвала, который приводит крылья в движение. Его я делал из большой скрепки:

Важно согнуть его максимально точно, чтобы затем в сборке ничто не заклинивало. При сборке я дополнительно подгибал коленвал и подпиливал посадочные места, чтобы он вращался максимально свободно.

Все смоделированные детали я максимально адаптировал под печать без поддержек. Печатал слоем 0,1 мм из пластика PLA. Заполнение – 25%. И здесь я обнаружил один интересный момент. Возможно, для опытных мейкеров это не секрет, но оказалось, что отверстия порядка 1 мм в диаметре отлично печатаются даже при горизонтальном расположении оси отверстия:

Для соединения крыльев и хвоста с медведем я использовал кусочки обычных канцелярских скрепок. Их диаметр примерно 0,9 мм. В модели я закладывал отверстия диаметром 1,1 мм. В напечатанных деталях измерить фактический диаметр у меня нет возможности, но скрепка в них свободно входит и вращается.

Крылья обтягивал полиэтиленовой пленкой от одноразового пакета. Пленку клеил на клей Момент, но полиэтилен им клеится плохо. Поэтому дополнительно использовал небольшие квадратики скотча, который к полиэтилену прилипает намертво.

В задних лапах медведя сделаны отверстия для того, чтобы протянуть резинки от коленвала до храповых шестерен. Поэтому задние лапы сделаны отдельными деталями.

Вот так выглядит первая версия собранного медведя:

Оказалось, что в таком виде медведь не летает вообще. Он активно машет крыльями и просто как камень падает вниз. Что же, первый блин комом. Площади крыльев явно не хватает, будем увеличивать.

Демонстрационные полеты первых версий показывать не буду, это не полеты, а скорее просто падения. Полет финальной версии можно увидеть на видео в конце статьи.

Вот вторая версия крыльев в сравнении с первой:

Пересобираем медведя. Теперь он выглядит солиднее. Пробные запуски показали, что силы резинок едва хватает, чтобы двигать такими большими крыльями. Их нужно облегчать. Сейчас все крыло сделано из ребер с сечением 2х2,8 мм.

Уменьшаем сечение ребер крыла до 1,2х2,4 мм. А на трех «перышках» крыла делаем плавное уменьшение толщины к его кончику до 1,2 мм. Вот результат:

Опять пересобираем медведя и в полет. На этом этапе у медведя появилось что-то похожее на полет. Медведь неспешно машет крыльями и очень быстро планирует на пол. Тяжеловат наш мишка, да и крылья все еще массивные.

И самого медведя и все детали я печатал с заполнением 25%. На данный момент медведь в сборе весил 26 грамм. Оказывается, это много. Первым делом я начал облегчать медведя, и делал это так, чтобы в нем по-прежнему узнавался медведь:

Одновременно с этим я предельно уменьшил массу крыльев. Теперь все крыло подкреплено только одним ребром с минимальным сечением на самом его конце 1х2,4мм и немного уменьшилась площадь крыла:

Вот так выглядит похудевший медведь в сборе:

А его вес теперь составляет 19 грамм:

И вот именно эта версия медведя наконец-то смогла кое-как летать. По крайней мере, он способен пролететь несколько метров. В сравнении с первыми полетами «кирпичей» для меня это существенный прогресс.

Последнюю версию медведя я выложил в архиве.

Чтобы не быть голословным вот видео, демонстрирующее процесс взведения резинок и полет:

Некоторые выводы по проведенной работе:

1. Медведи могут летать))

2. Если захотите изготовить что-то подобное, но оригинальной конструкции, то делайте крылья с площадью порядка 400 – 500 мм2 на каждый грамм веса. При создании своего медведя методик по расчету площади крыла я найти не смог. Указанное мной значение высчитано из геометрии и массы различных орнитоптеров, которые я смог найти в Интернете и которые точно могли летать.

3. Я очень боялся, что тонкие элементы крыльев быстро сломаются от ударов об землю, но нет. Печатал все детали из обычного PLA. В процессе полетов ни одна из деталей медведя не сломалась (кроме отлетевшего носа, который можно увидеть на одном из фото выше).

4. Самыми недолговечными оказались резинки – от сильных скручиваний они рвутся через несколько дней.

На этом пока все.