V5 മെക്കാനിക്കൽ ലോഞ്ചിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങളെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കൽ

ബോൾ ബെയറിംഗുകളെയും ഫ്ലൈ വീലുകളെയും കുറിച്ച് കൂടുതലറിയാൻ ഉൽപ്പന്ന സ്‌പോട്ട്‌ലൈറ്റ് വീഡിയോ കാണുക.

ഒരു V5 റോബോട്ട് ഉപയോഗിച്ച് വസ്തുക്കൾ വിക്ഷേപിക്കുന്നതിനുള്ള ഏറ്റവും സാധാരണമായ മാർഗം ഉയർന്ന വേഗതയിൽ ഒരു ചക്രം കറക്കി, തുടർന്ന് വസ്തുവിനെ ചക്രത്തിലേക്ക് ഫീഡ് ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ഒരു സ്പിന്നിംഗ് സിസ്റ്റത്തിന് പിന്നിലെ പ്രസക്തമായ ഭൗതികശാസ്ത്രം, ഒരു വസ്തു വിക്ഷേപിക്കുമ്പോൾ എന്ത് സംഭവിക്കുന്നു, വസ്തുക്കളെ മികച്ച രീതിയിൽ വിക്ഷേപിക്കുന്നതിന് ഒരു സിസ്റ്റത്തെ എങ്ങനെ ക്രമീകരിക്കാം എന്നിവ ഈ പ്രമാണം വിശദീകരിക്കുന്നു.

സ്പിന്നിംഗ് ഒബ്ജക്റ്റുകളുടെ പിന്നിലെ ഭൗതികശാസ്ത്രം

ഒരു കറങ്ങുന്ന വസ്തുവിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ അളവായ ഭ്രമണ ഊർജ്ജത്തെ ഇനിപ്പറയുന്ന സമവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് നിർവചിച്ചിരിക്കുന്നു:

E_{ഭ്രമണ} = 1/ Iw²

• I എന്നത് ഭ്രമണ ജഡത്വത്തെ ("മൊമെന്റ് ഓഫ് ഇനേർഷ്യ" അല്ലെങ്കിൽ "MOI" എന്നും വിളിക്കുന്നു) സൂചിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് ഒരു വസ്തുവിനെ തിരിക്കാൻ എത്രത്തോളം ബുദ്ധിമുട്ടാണ് എന്നതിന്റെ അളവാണ്.
• w എന്നത് വസ്തു കറങ്ങുന്ന വേഗതയാണ്.

ഇതിനർത്ഥം, നമ്മുടെ ലോഞ്ചർ സിസ്റ്റത്തിലെ ഭ്രമണ ഊർജ്ജം മാറ്റുന്നതിന് നമുക്ക് രണ്ട് വേരിയബിളുകൾ - നമ്മുടെ സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭ്രമണ ജഡത്വം (I) അല്ലെങ്കിൽ അത് കറങ്ങുന്ന വേഗത (w) - മാറ്റാൻ കഴിയും എന്നാണ്.

അപ്പോൾ നമ്മുടെ ലോഞ്ചറിലെ ഭ്രമണ ഊർജ്ജത്തെക്കുറിച്ച് നമ്മൾ എന്തിനാണ് ശ്രദ്ധിക്കുന്നത്? ഊർജ്ജ സംരക്ഷണ നിയമം പറയുന്നത് ഊർജ്ജം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നില്ല, നശിപ്പിക്കപ്പെടുന്നില്ല, കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുക മാത്രമേ ചെയ്യുന്നുള്ളൂ എന്നാണ്. ഇതിനർത്ഥം ലോഞ്ചർ സിസ്റ്റം അതിന്റെ ഭ്രമണ ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം നമ്മൾ വിക്ഷേപിക്കുന്ന വസ്തുവിലേക്ക് മാറ്റും, ആ ഊർജ്ജമാണ് വസ്തുവിനെ വായുവിലൂടെ വിക്ഷേപിക്കുന്നത്!

ഒരു ദിശയിൽ ചലിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന് ഒരു രേഖീയ ഊർജ്ജം ഉണ്ടായിരിക്കും, അത് സമവാക്യത്താൽ നിർവചിക്കപ്പെടുന്നു:

E_{ലീനിയർ} =1/ mv²

• m എന്നത് വസ്തുവിന്റെ പിണ്ഡത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു
• v എന്നത് വസ്തുവിന്റെ പ്രവേഗമാണ്

ഇതിനർത്ഥം ഒരു നിശ്ചിത വേഗതയിൽ വിക്ഷേപിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു വസ്തുവിന് ഒരു നിശ്ചിത അളവിൽ ഊർജ്ജം ഉണ്ടായിരിക്കും എന്നാണ്. ഈ മൂല്യം ഒരു നിശ്ചിത വേഗതയ്ക്ക് നിശ്ചയിച്ചിരിക്കുന്നു, പക്ഷേ നമ്മുടെ ലോഞ്ചറിലെ ഊർജ്ജം അങ്ങനെയല്ല. വിക്ഷേപിച്ച വസ്തുവിലേക്കുള്ള ഊർജ്ജ കൈമാറ്റം കാരണം, വിക്ഷേപണത്തിന് തൊട്ടുപിന്നാലെ നമ്മുടെ ലോഞ്ചറിലെ ഊർജ്ജം മുമ്പത്തേതിനേക്കാൾ കുറവായിരിക്കും. വിക്ഷേപണത്തിന് മുമ്പ് നമ്മുടെ ലോഞ്ചർ സിസ്റ്റത്തിലെ ഊർജ്ജം മാറ്റുന്നതിലൂടെ, വിക്ഷേപിച്ച വസ്തുവിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഊർജ്ജത്തിന്റെ അനുപാതം നമുക്ക് മാറ്റാൻ കഴിയും, അങ്ങനെ ചെയ്യുന്നത് ലോഞ്ചർ വസ്തുവിനെ എത്ര നന്നായി വിക്ഷേപിക്കുന്നുവെന്നും അടുത്ത വസ്തുവിനെ വിക്ഷേപിക്കാൻ എത്രത്തോളം തയ്യാറാണെന്നും ബാധിക്കുന്നു.

എന്താണ് ഫ്ലൈ വീൽ?

മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ, നമ്മുടെ ലോഞ്ചറിന്റെ ഭ്രമണ ഊർജ്ജം മാറ്റാൻ കഴിയുന്ന ഒരു മാർഗം സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭ്രമണ ജഡത്വം മാറ്റുക എന്നതാണ്. രണ്ട് കാര്യങ്ങൾ അറിയേണ്ടത് പ്രധാനമാണ്: ഒന്നാമതായി, ഓരോ വസ്തുവിനും ഒരു ഭ്രമണ അച്ചുതണ്ടിന് ചുറ്റും ഒരു നിശ്ചിത ഭ്രമണ ജഡത്വ മൂല്യം ഉണ്ട്, രണ്ടാമതായി, ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ എല്ലാ ഭാഗങ്ങളുടെയും ഭ്രമണ ജഡത്വം ഒരുമിച്ച് ചേർത്ത് സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭ്രമണ ജഡത്വം ഉണ്ടാക്കുന്നു. ഒരു സിസ്റ്റത്തിന്റെ ഭ്രമണ ജഡത്വം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിനെ ഫ്ലൈ വീൽ എന്ന് വിളിക്കുന്നു, കൂടാതെ V5 ആവാസവ്യവസ്ഥയിൽ ഇത് കൃത്യമായി ചെയ്യുന്നതിന് ഒരു പുതിയ VEX V5 ഫ്ലൈ വീൽ വെയ്റ്റ് ഉണ്ട്.

സിസ്റ്റം പ്രകടനത്തിൽ ഒരു ഫ്ലൈ വീലിന്റെ സ്വാധീനം

ഒരു സിസ്റ്റത്തിലെ വ്യത്യസ്ത ജഡത്വ നിമിഷങ്ങൾ അതിന്റെ പ്രകടനത്തെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു എന്നതാണ് മനസ്സിലാക്കേണ്ട ഏറ്റവും വലിയ കാര്യം.

ജഡത്വത്തിന്റെ മൊമെന്റ് വർദ്ധിപ്പിച്ചാൽ, ഭ്രമണ ഊർജ്ജം വർദ്ധിക്കും (മുകളിലുള്ള ആദ്യ സമവാക്യത്തിൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ). ഒരു നിശ്ചിത വേഗതയിൽ സിസ്റ്റത്തിൽ കൂടുതൽ ഊർജ്ജം ഉള്ളതിനാൽ, സിസ്റ്റത്തിലെ ഊർജ്ജം ലഭിക്കാൻ കൂടുതൽ സമയമെടുക്കും, അതിനാൽ സ്പിൻ അപ്പ് സമയം വർദ്ധിക്കും. കൂടുതൽ MOI ഉള്ളതിനാൽ, ഒരു വിക്ഷേപണത്തിനു ശേഷമുള്ള RPM ഡ്രോപ്പ് കുറയുകയും ഒരു വസ്തു സാധാരണയായി കൂടുതൽ ദൂരം വിക്ഷേപിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും. മൊമെന്റ് ഓഫ് ഇനേർഷ്യയിൽ കുറവുണ്ടാകുമ്പോൾ, നമുക്ക് എല്ലാ വിപരീത ഫലങ്ങളും ലഭിക്കും: ഭ്രമണ ഊർജ്ജവും സ്പിൻ അപ്പ് സമയവും കുറയും, ആർ‌പി‌എം ഡ്രോപ്പ് വർദ്ധിക്കും, കൂടാതെ വസ്തുവിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്ന ഊർജ്ജവും വസ്തു എത്ര ദൂരം പോകും എന്നതും കുറയും.

V5 ഫ്ലൈവീൽ ഭാരം എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാം

നിർമ്മിക്കുന്ന എല്ലാ കാര്യങ്ങളെയും പോലെ, നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിലെ ചെറിയ, ഒഴിവാക്കാനാവാത്ത കൃത്യതകൾ കാരണം എല്ലാ ഭാഗങ്ങൾക്കും അവയുടെ രൂപകൽപ്പനയിൽ ഒരു സഹിഷ്ണുതയുണ്ട്. V5 ഫ്ലൈവീൽ ഭാരം ഈ നിയമത്തിന് ഒരു അപവാദമല്ല, കൂടാതെ ഫ്ലൈ വീലിൽ വൈബ്രേഷനിൽ കലാശിക്കുന്ന ഒരു ചെറിയ അളവിലുള്ള അസമമിതി ഉണ്ടാകാനുള്ള സാധ്യതയുണ്ട്. നിങ്ങളുടെ റോബോട്ടിലെ വൈബ്രേഷൻ ബോൾട്ടുകൾ അയയുകയോ, ലോഞ്ചർ കൃത്യതയില്ലാത്തതാക്കുകയോ, റോബോട്ട് ഘടകങ്ങൾക്ക് കേടുപാടുകൾ വരുത്തുകയോ ചെയ്തേക്കാം. ഇതിനെ ചെറുക്കാൻ രണ്ട് വഴികളുണ്ട്. ഒന്നാമതായി, ഒന്നിലധികം ഫ്ലൈ വീലുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ, ഫ്ലൈ വീലുകൾ പരസ്പരം ആപേക്ഷികമായി തിരിക്കാൻ കഴിയും, അങ്ങനെ അവ പരസ്പരം അസമമായ ബാലൻസ് റദ്ദാക്കും. രണ്ടാമതായി, ഒരു ഫ്ലൈ വീൽ മാത്രമേ ഉപയോഗിക്കുന്നുള്ളൂവെങ്കിൽ, അസമമായ ബാലൻസിനെ പ്രതിരോധിക്കാൻ ഉപയോഗിക്കാത്ത ഒരു മൗണ്ടിംഗ് ദ്വാരത്തിൽ ഒരു ബോൾട്ട് സ്ഥാപിക്കാവുന്നതാണ്. രണ്ട് സാഹചര്യങ്ങളിലും, ഏത് കോൺഫിഗറേഷനാണ് ഏറ്റവും നല്ലതെന്ന് കണ്ടെത്തുന്നതിന് ഒരു ട്രയൽ ആൻഡ് എറർ പ്രക്രിയ ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് ഉചിതം.

ബെയറിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ ബുഷിംഗ്: നിങ്ങൾക്ക് ഏതാണ് വേണ്ടത്?

ഹൈ സ്ട്രെങ്ത് ഷാഫ്റ്റ് ബോൾ ബെയറിംഗ്അവതരിപ്പിച്ചതോടെ, VEX ഉപയോക്താക്കൾക്ക് അവരുടെ റോബോട്ടുകളിൽ റൊട്ടേഷണൽ സിസ്റ്റങ്ങളെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നതിനുള്ള രണ്ട് വ്യത്യസ്ത വഴികളിലേക്ക് ഇപ്പോൾ പ്രവേശനം ലഭിക്കും. ചലിക്കുന്ന ഭാഗങ്ങളില്ലാത്തതിനാൽ "ബെയറിംഗ് ഫ്ലാറ്റ്" എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഭാഗം വ്യവസായത്തിൽ ബുഷിംഗ് എന്നാണ് അറിയപ്പെടുന്നത്. കറങ്ങുന്ന ഷാഫ്റ്റിനും സ്ഥിരമായ പിന്തുണയ്ക്കും ഇടയിലുള്ള ഘർഷണം കുറച്ചുകൊണ്ടാണ് ബെയറിംഗുകളും ബുഷിംഗുകളും പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ബുഷിംഗുകൾ—VEX-ൽ “ബെയറിംഗ് ഫ്ലാറ്റ്” അല്ലെങ്കിൽ “ഹൈ സ്ട്രെങ്ത് ഷാഫ്റ്റ് ബെയറിംഗ്” (ഈ പ്രമാണത്തിൽ ബുഷിംഗുകൾ എന്ന് പരാമർശിച്ചിരിക്കുന്നു)—ഷാഫ്റ്റുമായി സമ്പർക്കം പുലർത്താൻ കഴിയുന്ന മിനുസമാർന്നതും വൃത്താകൃതിയിലുള്ളതുമായ ഒരു പ്രതലം നൽകിക്കൊണ്ട് അങ്ങനെ ചെയ്യുന്നു. മറുവശത്ത്, ബെയറിംഗുകളിൽ ഷാഫ്റ്റ് കറങ്ങുമ്പോൾ ഉരുളുന്ന നിരവധി ചെറിയ പന്തുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു. ഘർഷണം കുറച്ചെങ്കിലും, ബെയറിംഗുകളോ ബുഷിംഗുകളോ അത് പൂർണ്ണമായും ഇല്ലാതാക്കുന്നില്ല. വ്യത്യസ്ത നിർമ്മാണ രീതികളും മറ്റ് ചില ഘടകങ്ങളും കാരണം, ബെയറിംഗുകൾക്കും ബുഷിംഗുകൾക്കും വ്യത്യസ്ത ശക്തികളും ബലഹീനതകളും ഉപയോഗ സാഹചര്യങ്ങളുമുണ്ട്.

ഈ ഗൈഡിൽ മുമ്പ് ചെയ്തതുപോലെ, ഒരു കറങ്ങുന്ന സംവിധാനത്തെ അതിന്റെ ഊർജ്ജത്തിന്റെ പശ്ചാത്തലത്തിൽ നോക്കുകയാണെങ്കിൽ, ബെയറിംഗുകളോ ബുഷിംഗുകളോ ഘർഷണം വഴി താപത്തിന്റെ രൂപത്തിൽ സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് നിരന്തരം ഊർജ്ജം "ചോർത്തുന്നു". എന്നിരുന്നാലും, അവർ അങ്ങനെ ചെയ്യുന്ന നിരക്ക് വ്യത്യസ്തമാണ്. ബോൾ ബെയറിംഗുകളേക്കാൾ വേഗത്തിൽ ബുഷിംഗുകൾ സിസ്റ്റത്തിൽ നിന്ന് ഊർജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുത്തുന്നു, മാത്രമല്ല ആഘാതം പ്രധാനമാണ്.

ബെയറിംഗുകൾ ഗണ്യമായി ഉയർന്ന സ്ഥിരതയുള്ള ഉയർന്ന വേഗത കൈവരിക്കുകയും ബുഷിംഗുകളെ അപേക്ഷിച്ച് വേഗത്തിൽ ത്വരിതപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്തു. ഊർജ്ജത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ, ബെയറിംഗുകളുള്ള സിസ്റ്റത്തിന് സിസ്റ്റത്തിൽ കൂടുതൽ ഊർജ്ജം നിലനിർത്താനും ബുഷിംഗുകളുള്ള സിസ്റ്റത്തേക്കാൾ കൂടുതൽ വേഗത്തിലും വേഗത്തിലും അതിന്റെ വസ്തുവിനെ വിക്ഷേപിക്കാനും കഴിഞ്ഞു എന്നാണ് ഇതിനർത്ഥം. കാര്യക്ഷമതയിലെ വ്യത്യാസം ഏകദേശം 8% ആയിരുന്നു, ഗിയർബോക്‌സിന്റെ ഔട്ട്‌പുട്ടിൽ 300 RPM വ്യത്യാസവും ഉണ്ടായിരുന്നു.

ഈ ഗ്രാഫിൽ നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയുന്ന രണ്ട് പ്രധാന കാര്യങ്ങളുണ്ട്:

• രണ്ട് ഫ്ലൈ വീലുകൾ ഉപയോഗിച്ച പരിശോധനയിൽ, ലക്ഷ്യ RPM (600) ഉം ഒരു ഷോട്ടിന് തൊട്ടുപിന്നാലെയുള്ള ഏറ്റവും വേഗത കുറഞ്ഞ RPM ഉം തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം ആയ RPM ഡ്രോപ്പ് ഗണ്യമായി കുറഞ്ഞു. 0 ഫ്ലൈ വീലുകളുള്ള പരിശോധനകൾക്ക് ~150 RPM ഡ്രോപ്പ് ഉണ്ടായിരുന്നു, അതേസമയം 2 ഫ്ലൈ വീലുകളുള്ള പരിശോധനയ്ക്ക് ~75 RPM ഡ്രോപ്പ് ഉണ്ടായിരുന്നു.
• രണ്ട് ഫ്ലൈ വീലുകൾ ഉപയോഗിച്ച് പരീക്ഷണത്തിൽ വീണ്ടെടുക്കൽ സമയം - ലോഞ്ചർ ലക്ഷ്യ RPM-ൽ (600) തിരിച്ചെത്താൻ എടുക്കുന്ന സമയം - ഗണ്യമായി കുറച്ചു. ലേഖനത്തിൽ നേരത്തെ ചർച്ച ചെയ്തതുപോലെ, വിക്ഷേപിച്ച ഡിസ്കിലേക്ക് മൊത്തം ഊർജ്ജത്തിന്റെ ഒരു ചെറിയ അനുപാതം കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നതിനാൽ ഇത് അർത്ഥവത്താണ്.
• രണ്ട് ഫ്ലൈ വീലുകളുള്ള പരീക്ഷണത്തിന് മൊത്തത്തിലുള്ള വിക്ഷേപണ സമയം ഓരോ ഷോട്ടിലും ~40% കുറച്ചു.

നിഗമനങ്ങൾ

• വിക്ഷേപണങ്ങളെ അവയുടെ ഭ്രമണ ഊർജ്ജമായും, വിക്ഷേപണങ്ങൾ ആ ഭ്രമണ ഊർജ്ജത്തെ വിക്ഷേപിച്ച വസ്തുവിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യുന്നതിന്റെ ഭാഗമായും കണക്കാക്കുന്നതാണ് ഏറ്റവും എളുപ്പമുള്ള മാർഗം.
• നിങ്ങളുടെ ലോഞ്ചറിലെ ഭ്രമണ ഊർജ്ജം വർദ്ധിപ്പിക്കാൻ ഫ്ലൈ വീലുകൾ നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് വസ്തുക്കളെ കൂടുതൽ ദൂരേക്ക് വിക്ഷേപിക്കാൻ നിങ്ങളെ അനുവദിക്കുന്നു. പുതിയ V5 ഫ്ലൈവീൽ വെയ്റ്റ് VRC-യിലും V5 ആവാസവ്യവസ്ഥയിലും ഫ്ലൈ വീലുകൾക്കുള്ള ഓപ്ഷനുകൾ തുറക്കുന്നു.
• നിർമ്മാണ പ്രക്രിയയിൽ ഉണ്ടാകുന്ന അസമമായ ബാലൻസ് കുറയ്ക്കുന്നതിന്, V5 ഫ്ലൈവീൽ വെയ്റ്റുകൾ പരസ്പരം ആപേക്ഷികമായി ഘടിപ്പിക്കേണ്ടി വന്നേക്കാം.
• ബെയറിംഗുകളും ബുഷിംഗുകളും ഘർഷണത്തിൽ നിന്നുള്ള താപം വഴി നിങ്ങളുടെ ലോഞ്ചറിൽ നിന്ന് ഊർജ്ജം "ചോർത്തുന്നു". പരമ്പരാഗത ബെയറിംഗ് ഫ്ലാറ്റുകൾക്ക് (ബുഷിംഗുകൾ) മുകളിൽ പുതിയ ഉയർന്ന കരുത്തുള്ള ബെയറിംഗുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് നിങ്ങളുടെ ലോഞ്ചറിൽ ഉയർന്ന വേഗത കൈവരിക്കാനും നിങ്ങളുടെ ലോഞ്ചർ മോട്ടോറുകളുടെ സ്ഥിരമായ കറന്റ് ഡ്രാഫ്റ്റ് കുറയ്ക്കാനും നിങ്ങളെ അനുവദിക്കും. ഇത് നിങ്ങളുടെ മോട്ടോറുകൾ തണുപ്പിച്ച് നിലനിർത്തുന്നതിനൊപ്പം ലോഞ്ചർ സിസ്റ്റത്തിലെ ഊർജ്ജം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.