Giới thiệu chung - Tàu lượn ASW 15 là một loại tàu lượn hạng một chỗ ngồi được thiết kế và sản xuất bởi công ty Alexander Schleicher GmbH & Co, một trong những nhà sản xuất tàu lượn lâu
Trang 2ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MÁY
Trang 3Lê Hoàng Duy
Giáo viên hướng dẫn:
PGS TS Vũ Đình Quý
Trang 4Mục Lục
I Giới thiệu chung
II Thiết kế sơ bộ
III Thiết kế mô hình cơ khí
Trang 5I Giới thiệu chung
- Tàu lượn ASW 15 là một loại tàu lượn hạng
một chỗ ngồi được thiết kế và sản xuất bởi
công ty Alexander Schleicher GmbH & Co, một
trong những nhà sản xuất tàu lượn lâu đời và
danh tiếng nhất của Đức
- Tàu lượn này lần đầu tiên bay vào năm 1968
và nhanh chóng trở nên phổ biến trong cộng
đồng tàu lượn do thiết kế hiệu quả và khả năng
bay tốt
- ASW 15 nổi tiếng với khả năng bay linh hoạt
và hiệu suất tốt trong điều kiện khí động học
khác nhau, giúp nó thích hợp cho cả người
mới học bay và những phi công giàu kinh
nghiệm, thường được sử dụng trong các cuộc
thi bay lượn, các chuyến bay dã ngoại và đào
tạo phi công tàu lượn
Trang 6I Giới thiệu chung
- ASW15 có thiết kế cánh thẳng và đuôi cánh ngang, giúp tăng cường hiệu suất khí động học
và khả năng điều khiển Một số phiên bản của ASW 15 được trang bị hệ thống phanh cánh để giảm tốc độ khi hạ cánh, giúp tăng cường an toàn và độ chính xác khi tiếp đất
- ASW 15 là một trong những tàu lượn được ưa chuộng trong lịch sử ngành hàng không lượn,
và vẫn còn được sử dụng rộng rãi cho đến ngày nay nhờ vào thiết kế vượt thời gian và hiệu suất đáng tin cậy
Trang 7II Thiết kế sơ bộ
• Yêu cầu thiết kế:
- Khối lượng tàu lượn chưa tải: 4 kg
- Khối lượng tải tối đa: 7 kg
- Tầm bay: 10 km
- Trần bay: 100-600 m
- Tháo lắp được
Trang 8II Thiết kế sơ bộ
• Khảo sát mô hình:
Trang 9II Thiết kế sơ bộ
• Khảo sát mô hình:
Trang 10II Thiết kế sơ bộ
• Kích thước sơ bộ:
- Chiều dài thân: 1200 mm
- Chiều dài sải cánh: 3000 mm
Trang 11III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế chi tiết thân:
- Thân tàu được sản xuất bằng nhựa gia cố sợi
thủy tinh hoàn thiện màu trắng
- Tất cả các phần cứng cần thiết cho việc lắp đặt
radio (điều khiển đuôi lái và thang máy) được
cung cấp cùng với các miếng dán, buồng lái,
bánh xe hạ cánh, keo dán balsa, keo tiếp xúc và
giấy
Hình dạng ngoài của thân
Trang 12III Thiết kế mô hình cơ khí
• Dựa vào cấu trúc Semi-monocoque
nhóm đã thiết kế ra cấu trúc thân
của máy bay:
• Đi sâu vào thiết kế thân ta chia
thân thành các chi tiết như: Frame,
stringer, skin, dầm đỡ cánh,
Trang 13III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế khung (frame):
- Thiết kế frame khá quan trọng, nhìn chung frame giúp định
hình hình dạng máy bay và cũng giúp chịu các lực khí động
- Vật liệu thiết kế: Gỗ balsa
- Thiết kế gồm các lỗ nhỏ hình chữ nhật và hình tròn Đó là nơi
mà các stringer, ván và thanh điều khiển được cố định
Trang 14III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế khung (Frame):
- Nhóm đã nghiên cứu dạng hình dạng
frame phổ biến của các loại máy bay
nhóm đã chọn biên dạng frame dựa trên
nguyên mẫu nhóm tham khảo là chiếc
ASW 15
- Sau khi thiết kế chiếc máy bay của
nhóm có tổng cộng 11 loại frame nhưng
nhìn chung đều có hình dạng ban đầu
gần giống nhau
Trang 15III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế chi tiết dầm:
Stringer nhằm mục đích chính chống uốn
cho thân máy bay Stringer gồm nhiều thanh
có 4 loại stringer chính
• Loại 1:
- Gắn liền với mũi tàu lượn
- Chống uốn cho nửa thân trước
- Vật liệu: Gỗ balsa
Stringer loại 1
Trang 16III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế chi tiết dầm:
Stringer nhằm mục đích chính chống uốn cho
thân máy bay Stringer gồm nhiều thanh có 4 loại
stringer chính
• Loại 2:
- Kích thước mặt cắt hình chữ nhật
- Thiết kế này nhằm để gia cố cho phần thân sau
dạng côn của tàu lượn
- Vật liệu: Gỗ balsa
Stringer loại 2
Trang 17III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế chi tiết dầm:
Stringer nhằm mục đích chính chống uốn cho
thân máy bay Stringer gồm nhiều thanh có 4 loại
Trang 18III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế chi tiết dầm:
Stringer nhằm mục đích chính chống uốn cho
thân máy bay Stringer gồm nhiều thanh có 4 loại
Trang 19III Thiết kế mô hình cơ khí
19
• Kết nối stringer và frame: Được gia cố bằng keo
Mối nối
Trang 20III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế vỏ (skin):
- Có độ dày 1mm
- Ôm sát thân và được gia cố
vào thân bằng keo
- Vật liệu: Gỗ balsa
Vỏ thân
Trang 21III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế khung gắn giá đỡ cánh:
- Chịu lực lớn từ cánh
- Thiết kế to hơn các frame khác và có
cấu tạo để có thể lắp ráp với các bộ
Trang 22III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế giá đỡ cánh:
- Giá đỡ này có nhiệm vụ trợ lực cho các
thanh dầm cánh cũng như kết nối chúng
với thân một cách chắc chắn
- Vật liệu: Gỗ Balsa
Trang 23III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế giá đỡ động cơ:
- Là bộ phận nâng đỡ cho động cơ tàu lượn, có
thể nâng lên hoặc hạ xuống tùy mục đích sử
- Được bố trí ở khoảng giữa của thân tàu lượn
Cấu tạo bao gồm 4 bộ phận chính:
- Tay đỡ hai bên Số lượng: (2)
- Tay đỡ giữa Số lượng: (1)
- Thân kết cấu Số lượng (1)
- Servor điều khiển Số lượng (1)
Các bộ phận được lắp với nhau bằng chốt và
có thể di chuyển lên xuống tự do
Vật liệu: Composite carbon và thép
Giá đỡ động cơ
Trang 24III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế giá đỡ động cơ:
- Phạm vi hoạt động của giá đỡ từ 0mm khi ở
chế độ thu và 55mm khi duỗi ra
Chế độ thu và duỗi Nối servo với tay quay
Trang 25III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế giá đỡ động cơ:
Phương pháp nâng hạ tự động bằng
một servo được nối vào trục vào trục
quay của cánh tay giữa với thân kết
cấu Từ đó truyền mô men xoắn giúp
tay giữa quay và nâng hạ cơ cấu
Sau khi lắp ghép dầm và giá đỡ
Trang 26III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế giá đỡ động cơ:
- Cơ cấu giá đỡ khi lắp động cơ khi thu vào có
thể nằm hoàn toàn trong khoang giữa của tàu
lượn Không ảnh hưởng đến hiệu ứng khí động
tránh tổn thất năng lượng khi tàu lượn cần tắt
động cơ lượn trên không trung.
- Ngàm có hình dạng tương đương động cơ để
lắp đặt giữ chắc chắn động cơ.
Cơ cấu sau khi thu gọn
Trang 27- Động cơ cho lực đẩy tối đa
3.5kg Đủ lực đẩy cho tàu lượn
tự cất cánh và đạt được độ cao
nhất định khi lượn
Động cơ
Trang 29III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế chi tiết thân sau:
- Phần thân sau được thiết kế theo dạng hình
nón cụt (hình côn) nhỏ dần về đuôi
- Chức năng:
Tạo hình dạng thân cho máy bay
Bộ phận kết nối với động cơ và cánh lái đuôi
Trang 30III Thiết kế mô hình cơ khí
• Dầm ngang (ribs):
- Dầm ngang (ribs) được thiết kế hình tròn, kích
thước các dầm nhỏ dần về phía đuôi để tạo nên
hình côn
- Chức năng: Ribs chịu trách nhiệm hỗ trợ và duy
trì hình dạng của thân máy bay
- Số lượng và cách bố trí: Gồm 6 dầm chạy dọc
thân
Khung thân sau
Trang 31III Thiết kế mô hình cơ khí
• Dầm chính (main spar):
- Main spar chạy dọc từ đầu đến cuối thân, có hình dạng
chéo để vừa với các tấm dầm nằm ngang
- Chức năng:
+ Là phần chịu lực chính của thân máy bay do trọng
lượng của cánh và lực đẩy từ động cơ trong quá trình
bay
+ Chống lại mô men uốn của máy bay dưới tác động của
các điều kiện vật lí
+ Đóng vai trò quan trọng trong việc giữ cho cánh máy
bay cố định và duy trì hình dạng cần thiết của cánh trong
suốt quá trình bay, hỗ trợ cơ học cần thiết để duy trì cấu
trúc và tính ổn định của thân Khung thân sau
Trang 32+ Giữ cho hình dáng thân đúng như thiết kế.
Khung thân sau
Trang 33III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế chi tiết cánh:
- Chức năng: Tạo lực nâng cho
cánh, điều khiển độ cao và góc
nghiêng
- Thành phần: Dầm chính (main
spar), dầm ngang (ribs),
stringer, cánh lái liệng
Trang 34+ Chịu lực do trọng lượng của
cánh và lực nâng trong quá trình
bay
+ Chịu được các tải trọng biến
đổi do những tình huống này gây
ra
+ Giữ cho cánh máy bay cố định
và duy trì hình dạng cần thiết của
cánh trong suốt quá trình bay + Là nơi để cố định dầm ngang (ribs) và dẫn đường dây điện
Trang 36III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế dầm ngang (ribs):
- Chức năng: Ribs chịu trách nhiệm hỗ trợ và
duy trì hình dạng của cánh máy bay
- Số lượng và cách bố trí: mỗi bên cánh gồm
29 chiếc, khoảng cách giữa các ribs từ
44-46.5 mm và được tăng dần từ gốc cánh đến
đầu cánh
Vật liệu: Gỗ Balsa
Trang 37- Đỡ cho lớp bề mặt giữ ổn định không bị móp, rách.
- Giữ cho hình dáng cánh đúng như thiết kế
Thiết kế:
- Chiều dài thanh là 1,4 m dọc theo cánh
- Tiết diện ngang là hình chữ nhật có kích thước là
10x3 mm
- Bố trí 2 thanh bao quanh đều mép ngoài của ribs
- Vật liệu: gỗ balsa
Trang 39lên xuống khi thực hiện liệng.
Chi tiết 99 được gắn cố định trên
cánh chính qua cánh stringers
Sau đó bản lề được gắn lên chi
tiết này kết nối cánh liệng với cánh
chính
Trang 40III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế cánh liệng:
Cơ chế điều khiển: Một tay
quay được lắp vào cánh
liệng trên chi tiết 100 Tay
quay này được kết nối và
dẫn động bởi cánh cánh
nằm trên cánh chính
Tay quay trên cánh chính
được nối bằng dây thép tới
tay truyền ở đầu cánh Tay
truyền được dẫn động bởi
hệ thống servo trên thân
bằng các khâu cánh tay
đòn
Trang 41III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế cánh liệng:
Hệ thống điều khiển này
được đối xứng trên cả hai
cánh Được dẫn động
bằng một servo duy nhất
do khi liệng chuyển động
của cánh liệng ngược
chiều nhau
Vị trí các khớp nối được cố
định bằng chốt 1 bậc tự
do Sao cho các khâu có
thê chuyển động tương đối
với nhau
Trang 42III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế cánh lái độ cao:
Trang 44Phần đuôi của thân chính được thiết kế vị trí
lắp cánh lái độ cao bằng các tấm đỡ Trên
đó có rãnh và lỗ trụ để cho hai dầm của
cánh lái độ cao lắp vào Trong dầm được
lắp vào rãnh có thể dịch chuyển theo hình
dạng của rãnh
Cánh lái độ cao bao gôm hay cánh đối xứng
qua đuôi thân chính
Trang 45III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế stringer:
Cơ chế điều khiển của cánh lái độ cao:
Do một dầm có thể trượt theo rãnh trên tấm
đỡ nên cánh lái độ cao có thể xoay trong
phạm vi góc nhỏ để thay đổi góc tấn
Lắp một tay chuyền vào dầm được lắp vào rãnh
Thanh truyền này được kết nối với servo trong thân qua dây thép
Trang 46III Thiết kế mô hình cơ khí
• Thiết kế cánh lái hướng (rudder):
Cánh lái hướng là phần có thể xoay quanh
một khớp bản lề nằm phía sau cánh đuôi ổn
định dọc (cánh đứng) của máy bay Điều
khiển máy bay xoay quanh trục đứng
(Yawing), rẻ sang phải hoặc trái Cánh lái
hướng còn được dùng để chống lại hiện
tượng dạt máy bay trong khi điều khiển cánh
liệng
Trang 47Giá bánh trước làm bằng gỗ balsa có lắp 2 servo,
giúp gập lên gập xuống tùy ý
Bánh trước bán kính 20mm, bánh sau bán kính
7.5mm
Khung 2 bánh làm bằng vật liệu composite carbon
và thép Bánh trước Bánh sau
Trang 48III Thiết kế mô hình cơ khí
• Kết quả thiết kế:
Trang 49III Thiết kế mô hình cơ khí
• Kết quả thiết kế:
Trang 50THANK YOU
!