[Meccanica] Multirotori: Il frame


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Il percorso corretto per imparare a pilotare i multirotori è quello di partire con l’acquisto di un piccolo multirotore-giocattolo. E’ sempre buona norma volare all’inizio da soli, senza qualcuno che giri attorno a noi ed al nostro multirotore. E’ possibile imparare a volare anche all’interno di una camera, basta usare multirotori di piccolissime dimensioni, tenendoli lontani dal volto e dalle mani. Presa la giusta confidenza con il radiocomando e col multirotore in volo, si potrà passare ai vari step successivi, fino ad arrivare all’autocostruzione. Finita la dovuta premessa, parliamo del “frame”.

Il “frame” dei multirotori non è altro che il “telaio o struttura” su cui andranno montati i motori, gli esc, la centralina di controllo, il GPS, etc. . A differenza dei telai per elicotteri, aerei, auto etc. (che richiedono particolari lavorazioni con macchine utensili), i frame per i droni possono essere tranquillamente autocostruiti, usando i materiali più disparati. Si possono usare, per la parte centrale, lastre in carbonio o in vetronite non ramata, mentre, per i bracci porta motori, dei profilati in carbonio o in alluminio. Se si opta per l’autocostruzione e si è alle prime armi, sarebbe opportuno partire con la realizzazione di un frame per quadricottero. Realizzate le due piastre centrali, basterà montare su quest’ultime i quattro profilati che andranno a formare i bracci del modello, in modo tale che si formino, tra un profilato e l’altro, quattro angoli di 90° ciascuno. E’ possibile installarli anche in modo da creare due angoli da 120° e due angoli da 60°, ma la prima soluzione, per chi inizia, è sicuramente più facile e pratica. Se invece preferite acquistare qualcosa di già pronto all’uso e completo di tutto, avete solo l’imbarazzo della scelta! Sul mercato esistono frame in kit di montaggio per tricotteri, quadricotteri, esacotteri ed ottacotteri, realizzati in carbonio, in alluminio e carbonio o in nylon, dotati di bracci fissi o pieghevoli, carrelli retrattili etc. . I frame dei multirotori sono divisi per classi, così come accade per gli elicotteri. La classe di appartenenza indica la misura della diagonale che separa il centro di un motore dall’altro. Un frame classe 250 ha una distanza in diagonale tra un motore e l’altro di 250 mm; un classe 450 ha una distanza in diagonale di 450 mm etc. .

Sicuramente, essendo alla prima esperienza, è consigliabile scegliere un frame che sia leggero, facile da montare, robusto ed economico. Due tipi di frame molto diffusi con queste caratteristiche sono l’F450 (quadricottero) e l’F550 (esacottero), prodotti dalla DJI, ma ovviamente ne esistono in commercio di simili, prodotti da altre marche; il costo oscilla tra i 15 euro ed i 30 euro a seconda della marca e delle dimensioni. Quelli in foto, usati da esempio, sono prodotti dalla DJI e dalla Tarot e sono classe 450 e 550.

E’ sempre consigliabile iniziare con questo tipo di frame e con un multirotore privo di gimbal e carrelli, onde evitare, essendo maggiormente esposti, di distruggerli entrambi in caso di cadute. Sarà possibile comunque montarli in seguito, dopo aver preso una certa confidenza con il multirotore.

 

Il tricottero

Presenta un totale di tre motori, due anteriori e uno posteriore, montati generalmente su un frame, le cui parti finali dei bracci andranno a formare un triangolo equilatero. Normalmente un motore anteriore gira in senso orario e l’altro in senso antiorario (controrotanti); in questo modo sono in grado di bilanciare in modo parziale l’effetto della coppia. Quando alzeremo da terra il nostro modello  e lo terremo fermo in un punto (hovering), i tre motori avranno lo stesso numero di giri, producendo tutti la stessa spinta. La rotazione del tricottero intorno al proprio asse trasversale, ovvero l’inclinazione in avanti e quella all’indietro delle due estremità longitudinali (beccheggio), è possibile grazie alla variazione dei giri dei due motori anteriori, rispetto a quello posteriore. Aumentando i giri dei motori anteriori, rispetto al motore posteriore, il tricottero tenderà ad alzare il muso spostandosi all’indietro; diminuendo i giri dei motori anteriori e aumentando quelli del motore posteriore, il muso si abbasserà e il tricottero si sposterà in avanti. Ora, se si vuole inclinare il tricottero verso destra e verso sinistra e farlo spostare in queste due direzioni, dovremo farlo ruotare intorno al proprio asse longitudinale (Asse di Rollio); per far questo bisognerà variare il numero dei giri dei motori anteriori. Aumentando i giri del motore destro e diminuendo quelli del sinistro, il tricottero si inclinerà e si sposterà a sinistra. Per inclinarlo e spostarlo a destra, si applicherà lo stesso precedimento, invertendo le parti. Nel rollio, il motore posteriore non viene coinvolto. Ora arriva la parte più difficile per questo tipo di configurazione, per chi è alle prime armi, ovvero la rotazione del modello intorno all’asse verticale, conosciuta con il termine imbardata (YAW). Si rende infatti necessario, per far ruotare in senso orario o antiorario il nostro modello sul proprio asse verticale, montare il motore posteriore su uno snodo comandato da un servo di coda; in questo modo il motore potrà essere inclinato di tot gradi verso destra o sinistra. La coppia generata dall’inclinazione del motore di coda farà sì che il nostro modello ruoterà verso sinistra o verso destra.

E’ un sistema assolutamente non difficile da usare, ma ha bisogno di essere montato e settato in maniera certosina, quindi richiede un minimo di esperienza. E’ possibile aggirare tale sistema, scegliendo un frame per tricotteri su cui è possibile montare due motori sovrapposti in configurazione push-pull controrotanti per ogni braccio.

Ovviamente questa configurazione diventa più onerosa, in quanto si dovranno acquistare il doppio dei motori, degli esc etc. . I tricotteri sono sicuramente dei modelli interessanti, precisi nel volo e di facile comprensione dell’orientamento del modello, ma sono sconsigliati come primo modello, molto meglio iniziare con un quadricottero e poi realizzarsi, quando apprese le giuste basi, un bel tricottero.

 

Il quadricottero

Se aumentiamo i giri dei due motori (M2 e M4) che girano in senso orario e diminuiamo i giri di quelli  (M1 e M3) che girano in senso antiorario, nella stessa misura, in modo che la portanza totale risulti invariata, avremo un aumento della coppia di reazione in senso antiorario, che produrrà una rotazione del quadricottero sul proprio asse verticale verso sinistra. Invertendo le parti, si avrà una rotazione del quadricottero sul proprio asse verticale verso destra. Questa soluzione è assolutamente più pratica, sia dal punto di vista meccanico (in quanto si elimina il servo di coda con relativo snodo etc.) sia da quello della gestione, perchè, di fatto, le uniche parti meccaniche in movimento sono i motori con le rispettive eliche. E’ per tale motivo che questa configurazione è diventata il “cavallo di battaglia” dei quadricotteri e viene applicata anche a esacotteri e ottocotteri. Ma allora, il tricottero che vantaggi offre? Ha un controllo più rapido dell’imbardata. Nel tricottero il movimento rotatorio sull’asse verticale è di fatto assolutamente più rapido e veloce; questa caratteristica lo avvicina, nel comportamento in volo, molto più ad un elicottero che ad un quadricottero.

 

L’esacottero

I principi di funzionamento sono identici al quadricottero; la differenza è nel numero dei motori che, come indica il nome, sono sei.

 

L’aumento del numero dei motori corrisponde ad un aumento di potenza, che si traduce in una maggiore capacità di carico del mezzo. Questa caratteristica li rende particolarmente adatti al trasporto di fotocamere di medie e/o grosse dimensioni o al trasporto di accessori più pesanti. Anche la reattività del modello trae benefici dall’aumento del numero dei motori e, in termini di prestazioni pure, gli esacotteri possono raggiungere velocità e altezza maggiori rispetto ai quadricotteri. In ultimo, ma non certo per importanza, è la capacità che questo tipo di configurazione ha nel riuscire ad atterrare in tutta sicurezza anche quando un motore (e forse anche due) è in avaria (cosa impossibile con quadricotteri e tricotteri). Di contro, gli esacotteri, realizzati in kit o pronti al volo, hanno prezzi più elevati rispetto ai quadricotteri ed ai tricotteri.

Nel complesso l’esacottero è un buon compromesso tra le prestazioni offerte e il prezzo; ovviamente presentano un montaggio più complesso.

Quindi, ricapitolando:

  • Maggiore potenza, velocità ed elevazione
  • Maggiore sicurezza in caso di rotture meccaniche
  • Maggiore capacità di carico
  • Maggiore manovrabilità
  • Dimensioni e ingombri maggiori
  • Prezzo più alto

L’ottacottero

Ha lo stesso idendito funzionamento di base di un quadricottero e di un esacottero.

Di quest’ultimo ne conserva gli stessi vantaggi e benefici ma avendo due motori in più ha con ancora più potenza, più stabilità in volo, più velocità e più capacità di carico. E’ infatti in grado di poter trasprortare fotocamere reflex digitali di grosse dimensioni e/o altre attrezzature pesanti. Avendo un cosi alto numero di motori è in grado di poter raggiungere altitudini elevate e di volare senza grossi problemi anche in presenza di forte vento. In caso di bisogno può restare in volo e atterrare in sicurezza anche con due o tre motori in avaria. Per i motivi appena elencati è una configurazione generalmente molto costosa e di grandi dimensioni che viene utilizzata quasi sempre per attività di tipo professionale. Ciò non toglie che può essere anche il punto di arrivo di un qualsiasi modellista che ama questo tipo di velivoli.

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Gettermachine

Informazioni su Gettermachine

Credo che il modellismo abbia fatto sempre parte del mio DNA, ricordo infatti che sin da piccolo avevo la passione di lavorare con degli attrezzi, costruire oggetti, aprire giocattoli per verificare come fossero fatti al loro interno e per capirne il loro funzionamento. A consacrare questa mia passione fu una macchinina radiocomandata con motore a miscela che mi fu regalata per il mio decimo compleanno nel lontano 1986. Negli anni, questa mia passione si è sempre più consolidata fino ad abbracciare diversi settori modellistici e collezionistici, gokin, A/F, prop repliche, busti, auro r/c etc. Dal 1991 sono sulla rete come vortice11 e gettermachine, e dal 2006 ho dato vita al forum MetalRobot e ai siti gokin.it, metalrobot.it e onroadrc.it!