عندما تبحث عن مراوح درون السباق فغالبا ستجد ان نوعها يكتب بهذا الشكل (٥ * ٣.٧ * ٣) او هذا الشكل (٥٠٤٠) فماذا تعني هذه الارقام ؟
لناخذ طريقة الكتابة الأولى:
في هذه الطريقة نلاحظ وجود ٣ ارقام:
- الرقم الاول: في هذه الحالة الرقم ٥ يدل على قطر المروحة بالانش او البوصة (inch). وهذا هو المعيار المستخدم لتحديد مقاس المروحة بل وينسب حتى لمقاس درون السباق نفسه. فاذا قيل ان درون السباق مقاسها ٥ انش فهذا يقصد به مقاس مراوحها.
- الرقم الثاني: 3.7 هو رقم يدل على زاوية ميول شرائح المروحة. وبما ان ميول الشفرة يختلف من مركز الشفرة الى الخارج فان هذا ليس مقياس الزاوية نفسها بل مقياس لمسافة الدفع التي تولدها الشفرات في بيئة مثالية خالية من قوى السحب والجاذبية والاحتكاك.
- الرقم الثالث: ٣ هو عدد شفرات المروحة.
الآن لنأخذ طريقة الكتابة الثانية:
وفي هذه الحالة فان الرقم يقسم كالتالي:
- الرقم الاول: ٥٠ هو قطر المروحة مضروب بعشرة وفي هذه الحالة يعني ٥.٠ انش
- الرقم الثاني: ٤٠ هو ميول الشفرة ويعني ٤.٠ انش
- لايوجد رقم ثالث باعتبار ان عدد الشفرات يكون عادة واضح من صورة المنتج ومواصفاته.
وكما سنرى لاحقاً فان كل واحد من هذه الارقام يؤثر بشكل كبير على اداء الدرون وليس هناك رقم او مروحة مثالية لان كل ما زدنا احد الارقام تتحسن بعض قدرات الطيران ايجابياً ولكن تتأثر بعض قدرات الطيران الاخرى سلباً. لذلك يجب ان نضحي ونوازن بين بعض القدرات بحيث نصل للطيران المقبول.
وبالاضافة الى الثلاث مواصفات الرئيسية للمراوح هناك صفتين اساسيتين في تصميم المراوح سنتكلم عنها ايضا وهي:
- المادة المصنوع منها المروحة
- تصميم شرائح المروحة
قطر المروحة
هذا هو المعيار الأول في اختيار مراوح الدرون وكلما زاد قطر المروحة تزداد قوة الدفع ويزداد استهلاك المروحة للطاقة وبالتالي تحتاج محرك اقوى يحركها. ايضا كلما زاد حجم المروحة قلت قدرة المروحة للاستجابة لتغيير السرعة والاتجاه بسبب القصور الذاتي (Angular Momentum) و ال ( Gyroscopic Force).
لنفترض الان انك تريد اختيار قطر المروحة المناسب. ان او مشكلة ستواجهك انك محدود بالمساحة المتوفرة في هيكل أو فريم الدرون. فلكل فريم حد اقصى لقطر الدرون فزيادة القطر ليس دائما متاح.
المشكلة الاخرى التي ستواجهك هي انه كلما زدت قطر الدرون ستحتاج محرك اقوى وبالتالي سيزداد حجم ووزن المحرك لذلك يجب ان توازن بين هذه الامور وتزيد الى الحد الذي تستفيد منه للغرض من الطيران.
ان زيادة قطر المروحة هي اكثر طريقة فعالة للاستفادة من طاقة المحرك. فرغم انك تستطيع زيادة الدفع بزيادة الزاوية او عدد الشفرات الا ان الطرق الاخرى اقل فعالية في استهلاك الطاقة وهذا يفسر سبب زيادة قطر مراوح طائرات التصوير وتوظيفها لشفرتين فقط حيث ان زيادة القطر وتقليل عدد الشفرات يساعد على زيادة مدة الطيران. وللمعلومية فانه من الاكثر اقتصادية استخدام شفرة واحدة لكن سبب عدم استخدام شفرة واحدة هو مشاكل الارتجاج بسبب عدم وجود كتلة موازنة للشفرة.
زاوية الشفرات
زاوية الشفرات هي العامل المهم الثاني عند اختيار الدرون حيث يضطر المتسابقين اللجوء اليها لمحدودية المساحة المتوفرة في هيكل الدرون. فعند زيادة حجم المراوح فستصل الى نقطة تتصادم فيها الشفرات مع المراوح الاخرى او هيكل الدرون نفسه.
ورغم ان زيادة الزاوية تزيد قدرة الدفع للمروحة الا ان فيها مشكلتين رئيسيتين: الاولى انها تقلل استجابة المروحة والدرون للتغير في سرعة الدوران وبالتالي تغيير الحركة (نفس مشكلة زيادة حجم المروحة). والثانية هي ان عزم المروحة يقل عند السرعات المنخفضة. في المقابل يكون عزم المروحة قوي جدا في السرعات العالية وهذا يناسب الحالات التي يتطلب فيها الطيار الى السرعات العالية.
ان تاثير زاوية الشفرات يشبه صندوق ال ( Gearbox) في السيارة. اذا كانت زاوية الشفرة صغيرة فكانك وضعت السيارة على التبديلة الاولى حيث يصبح عزم السيارة مرتفع في السرعات المنخفضة لكنها غير قادرة على السرعات العالية. اما زاوية الشفرة الكبيرة فهي تشبه التبديلة الخامسة حيث لايمكنك ان تحرك السيارة بها بسهولة لكنك تستطيع الوصول بها لسرعات عالية جداً.
واذا وضعنا هذا عمليا في عالم الدرون فان الشفرات ذات الزاوية المنخفضة ستعطيك دقة واستجابة عالية على السرعات البطيئة والمتوسطة لكن هذا ستحرمك من السرعات العالية. وهذا يفسر انخفاض زوايا درون كاميرات التصوير التي تتطلب دقة اعلى على سرعات ابطأ.
اما درونات السباق فتكون زوايا اعلى لمتطلبات السرعة لكن لايجب المبالغة بالزاوية حتى لاتفقد القدرة على المناورة.
عدد الشفرات
ان تاثير عدد الشفرات يشبه تاثير زيادة قطر المروحة لكن زيادة قطر المروحة افضل من ناحية الفعالية في استهلاك الطاقة. اما زيادة عدد الشفرات فيمكننا من تجاوز مشكلة المساحة المتوفرة في الدرون. تتميز زيادة الشفرات انها اقل تاثير على العزم في السرعات المنخفضة لكنها تعاني من تاثير القصور الذاتي والقوى الجايروسكوبية. لذلك فان المبالغة في عدد الشفرات له تاثير سلبي ايضاً.
مادة المراوح
هناك نوعان شائعان من المراوح وهي مراوح البلاستيك المعزز بالفايبرقلاس وهذه تستخدم عادة في درونات التصوير والسبب في ذلك قدرتها على المحافظة على شكلها في درجات الحرارة المختلفة وهذا يزيد من فعالية الطيران وبالتالي مدة الطيران.
النوع الاخر الشائع هو بلاستيك البولي كاربونيت (Polycarbonate) ويتميز هذا البلاستيك بتحمله العالي للصدمات وبالتالي فهو مرغوب في عالم درون السباقات. ورغم قدرته النسبية على المحافظة على شكله الا انه ينحني قليلا في درجات الحرارة العالية ممايقلل فاعليته ودفع المروحة قليلا. يعيب ايضا هذا النوع هو انه قابل للكسر اكثر في درجات الحرارة المنخفضة.
يفضل في درجات الحرارة المنخفضة استخدام بلاستيك ال ABS لتحمله الاكبر في تلك الدرجات.
تصميم المراوح
هناك تصاميم كثيرة للمراوح كلها تهدف الى زيادة فاعلية المروحة لكن اغلب التصاميم مشكلتها انها تتنافى مع تحمل المروحة للصدمات وبالتالي لم يقبل عليها هواة الدرون بسبب انها تتكسر كثيراً. وكمثال هناك مراوح باطراف عمودية ومراوح ذات اقواس حول محورها وتصماميم اخرى كثيرة. حتى كتابة هذا المقال فان المراوح الكلاسيكية وبقدر قليل جدا من التغيير في التصميم هي مايلائم درونات السباق.
الخلاصة:
رغم كل هذه التناقضات الكبيرة في عوامل اختيار المراوح الا ان هواة الدرون حتى الان وبعد تجارب كثيرة وجدوا ان انسب عدد من الشرائح هو ٣ شرائح لتوازن بين العوامل المختلفة اما الزاوية فهي بين ٣-٤ انش حسب طريقة الطيران المطلوبة ويمكنك تعدي ذلك اذا كنت تعرف ماتريد. اما قطر المروحة فعادة مايكون مفروض عليك من مصمم الهيكل او الفريم.
اتمنى ان يكون الموضوع مفيدا.
الموسوعة العربية للاف بي في 