ทำความเข้าใจกับระบบการปล่อยเครื่องกล V5

วิธีที่ใช้กันทั่วไปในการปล่อยวัตถุด้วยหุ่นยนต์ V5 คือการหมุนวงล้อด้วยความเร็วสูง จากนั้นป้อนวัตถุเข้าไปในวงล้อ เอกสารนี้อธิบายฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องเบื้องหลังระบบการหมุน สิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อมีการปล่อยวัตถุ และวิธีที่คุณสามารถปรับเปลี่ยนระบบเพื่อให้ปล่อยวัตถุได้ดีขึ้น

ฟิสิกส์เบื้องหลังวัตถุที่กำลังหมุน

พลังงานการหมุนคือการวัดพลังงานที่มีอยู่ในวัตถุที่กำลังหมุนอยู่ ถูกกำหนดโดยสมการ:

จ_{การหมุน} = 1/2 ใหม่

• I ย่อมาจากความเฉื่อยในการหมุน (เรียกอีกอย่างว่า "โมเมนต์ความเฉื่อย" หรือ "MOI") ซึ่งเป็นการวัดความยากในการหมุนวัตถุ
• w คือความเร็วที่วัตถุหมุน

ซึ่งหมายความว่าเราสามารถเปลี่ยนตัวแปรสองตัว—ทั้งความเฉื่อยในการหมุนของระบบของเรา (I) หรือความเร็วที่มันหมุน (w)—เพื่อเปลี่ยนพลังงานการหมุนในระบบลอนเชอร์ของเรา

แล้วทำไมเราถึงสนใจพลังงานการหมุนในตัวเรียกใช้งานของเรา? กฎการอนุรักษ์พลังงานระบุว่าพลังงานไม่ได้ถูกสร้างขึ้นหรือถูกทำลาย มีเพียงการถ่ายโอนเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าระบบตัวเรียกใช้งานจะถ่ายโอนพลังงานการหมุนบางส่วนไปยังวัตถุที่เรากำลังยิง และเป็นพลังงานที่ทำให้วัตถุนั้นเปิดตัวในอากาศ!

วัตถุที่เคลื่อนที่ไปในทิศทางหนึ่งมีพลังงานเชิงเส้น ซึ่งกำหนดโดยสมการ:

E_{เชิงเส้น} = /2

• m หมายถึงมวลของวัตถุ
• v คือความเร็วของวัตถุ

ซึ่งหมายความว่าวัตถุที่ปล่อยออกมาด้วยความเร็วที่กำหนดจะมีปริมาณพลังงานที่กำหนดไว้ ค่านี้ได้รับการแก้ไขสำหรับความเร็วที่แน่นอน แต่พลังงานในตัวเรียกใช้งานของเราไม่ได้เป็นเช่นนั้น พลังงานในตัวเรียกใช้งานของเราทันทีหลังจากการปล่อยตัวจะน้อยกว่าเมื่อก่อนเนื่องจากการถ่ายโอนพลังงานไปยังวัตถุที่ถูกปล่อย ด้วยการเปลี่ยนพลังงานในระบบตัวเรียกใช้งานของเราก่อนการปล่อย เราสามารถเปลี่ยนสัดส่วนของพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังวัตถุที่ถูกปล่อย และการทำเช่นนี้จะส่งผลต่อทั้งความดีที่ตัวเรียกใช้งานปล่อยวัตถุและความพร้อมในการปล่อยวัตถุถัดไป

มู่เล่คืออะไร?

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น วิธีหนึ่งที่เราสามารถเปลี่ยนพลังงานการหมุนของ Launcher ของเราได้คือการเปลี่ยนความเฉื่อยในการหมุนของระบบ สิ่งสำคัญคือต้องรู้สองสิ่ง: ประการแรก วัตถุทุกชิ้นมีค่าความเฉื่อยในการหมุนที่แน่นอนเกี่ยวกับแกนของการหมุน และอย่างที่สอง แรงเฉื่อยในการหมุนของทุกส่วนของระบบจะรวมกันเพื่อสร้างความเฉื่อยในการหมุนของระบบ วัตถุที่ใช้ในการเพิ่มความเฉื่อยของการหมุนของระบบเรียกว่า มู่เล่ และมีมู่เล่ VEX V5 ใหม่ ที่ทำหน้าที่นี้โดยเฉพาะในระบบนิเวศ V5

ผลกระทบของมู่เล่ต่อประสิทธิภาพของระบบ

สิ่งที่ใหญ่ที่สุดที่ต้องทำความเข้าใจคือช่วงเวลาความเฉื่อยที่แตกต่างกันในระบบส่งผลต่อประสิทธิภาพการทำงานของระบบอย่างไร

ถ้าเราเพิ่มโมเมนต์ความเฉื่อย พลังงานการหมุนจะเพิ่มขึ้น (ดังแสดงโดยสมการแรกด้านบน) เมื่อมีพลังงานในระบบมากขึ้นที่ความเร็วหนึ่งก็จะต้องใช้เวลามากขึ้นในการรับพลังงานในระบบดังนั้นเวลาในการหมุนจะเพิ่มขึ้น เมื่อมี MOI มากขึ้น RPM ที่ลดลงหลังจากการเปิดตัวจะลดลง และโดยทั่วไปแล้ววัตถุจะถูกปล่อยเพิ่มเติม เมื่อโมเมนต์ความเฉื่อยลดลง เราจะได้ผลลัพธ์ที่ตรงกันข้ามทั้งหมด: พลังงานการหมุนและเวลาในการหมุนจะลดลง RPM ที่ลดลงจะเพิ่มขึ้น และทั้งพลังงานที่ถ่ายโอนไปยังวัตถุและระยะทางที่วัตถุจะไปจะลดลง

วิธีใช้งาน V5 Flywheel Weight

เช่นเดียวกับทุกสิ่งทุกอย่างที่ผลิต ชิ้นส่วนทั้งหมดมีความทนทานในการออกแบบเนื่องจากมีข้อผิดพลาดเล็กน้อยและหลีกเลี่ยงไม่ได้ในกระบวนการผลิต น้ำหนักมู่เล่ V5 ไม่ได้เป็นข้อยกเว้นสำหรับกฎนี้ และมีความเป็นไปได้ที่จะเกิดความไม่สมดุลเล็กน้อยในมู่เล่ซึ่งส่งผลให้เกิดการสั่นสะเทือน การสั่นสะเทือนในหุ่นยนต์ของคุณอาจทำให้สลักเกลียวคลายตัว ทำให้ตัวเรียกใช้งานของคุณไม่ถูกต้อง หรือแม้แต่ทำให้ส่วนประกอบของหุ่นยนต์เสียหายได้ มีสองวิธีในการต่อสู้กับสิ่งนี้ ขั้นแรก หากมีการใช้มู่เล่มากกว่าหนึ่งล้อ มู่เล่สามารถหมุนโดยสัมพันธ์กัน ซึ่งจะทำให้ความสมดุลที่ไม่สมมาตรของกันและกันหายไป ประการที่สอง หากใช้มู่เล่เพียงอันเดียว คุณสามารถใส่สลักเกลียวเข้าไปในรูยึดที่ไม่ได้ใช้เพื่อชดเชยความสมดุลที่ไม่สมมาตร ในทั้งสองกรณี ขอแนะนำให้ใช้กระบวนการลองผิดลองถูกเพื่อดูว่าการกำหนดค่าใดดีที่สุด

แบริ่งหรือบุชชิ่ง: คุณต้องการอันไหน?

ด้วยการนำตลับลูกปืนเพลาแรงสูง มาใช้ ผู้ใช้ VEX จึงสามารถเข้าถึงสองวิธีที่แตกต่างกันในการรองรับระบบการหมุนในหุ่นยนต์ของพวกเขาได้ ชิ้นส่วนที่เรียกว่า “แบริ่งแบน” จริงๆ แล้วในอุตสาหกรรมเรียกว่าบุชชิ่ง เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว ทั้งแบริ่งและบุชชิ่งทำงานโดยการลดแรงเสียดทานระหว่างเพลาหมุนและส่วนรองรับคงที่ บูช—“ตลับลูกปืนแบน” หรือ “ตลับลูกปืนเพลาความแข็งแรงสูง” ใน VEX (อ้างอิงในเอกสารนี้ว่าบูช)—ทำเช่นนั้นโดยจัดให้มีพื้นผิวเรียบและกลมที่เพลาสามารถสัมผัสได้ ในทางกลับกัน ตลับลูกปืนจะมีลูกบอลขนาดเล็กจำนวนมากที่จะหมุนเมื่อเพลาหมุน แม้จะลดแรงเสียดทานลง แต่ทั้งตลับลูกปืนหรือบุชชิ่งก็ไม่สามารถขจัดแรงเสียดทานได้อย่างสมบูรณ์ เนื่องจากโครงสร้างที่แตกต่างกันและปัจจัยอื่นๆ สองสามประการ ตลับลูกปืนและบุชชิ่งจึงมีจุดแข็ง จุดอ่อน และกรณีการใช้งานที่แตกต่างกัน

	จุดแข็ง	จุดอ่อน
การแบก	ลดแรงเสียดทานเมื่อเทียบกับบุชชิ่ง สามารถรับภาระได้มากขึ้น แข็งแกร่งยิ่งขึ้น สามารถทำสิ่งที่บุชทำไม่ได้ ทำงานได้ดีที่ความเร็วสูง	แพงมาก หนักกว่า ติดยากกว่า
บุชชิ่ง	ง่ายต่อการใช้ ที่ราคาไม่แพง ไฟแช็ก เหมาะสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่	อ่อนแอกว่า ไม่ดีที่ความเร็วสูง

หากเราดูกลไกการหมุนในบริบทของพลังงาน ดังที่เราได้เคยทำไปแล้วในคู่มือนี้ ตลับลูกปืนหรือบุชชิ่งจะ "รั่ว" พลังงานออกจากระบบอย่างต่อเนื่องในรูปของความร้อนผ่านการเสียดสี อัตราที่พวกเขาทำเช่นนั้นจะแตกต่างกัน บุชชิ่งสูญเสียพลังงานจากระบบเร็วกว่าตลับลูกปืนเม็ดกลม และมีผลกระทบอย่างมาก

ตลับลูกปืนมีความเร็วสูงสุดที่มั่นคงสูงกว่าอย่างเห็นได้ชัดและเร่งความเร็วได้เร็วกว่าบุชชิ่ง ในบริบทของพลังงาน หมายความว่าระบบที่มีตลับลูกปืนสามารถกักเก็บพลังงานไว้ในระบบได้มากขึ้น และปล่อยวัตถุได้ไกลและเร็วกว่าระบบที่มีบุชชิ่ง ความแตกต่างในประสิทธิภาพอยู่ที่ประมาณ 8% โดยต่างกันที่ 300 RPM ที่เอาท์พุตของกระปุกเกียร์

มีสิ่งสำคัญสองสามอย่างที่เราเห็นในกราฟนี้:

• RPM ลดลง—ความแตกต่างระหว่าง RPM เป้าหมาย (600) และ RPM ที่ช้าที่สุดทันทีหลังการยิง—ลดลงอย่างเห็นได้ชัดในการทดสอบด้วยมู่เล่ 2 อัน การทดสอบที่ใช้มู่เล่ 0 อันมีความเร็วลดลง ~150 RPM ในขณะที่การทดสอบด้วยมู่เล่ 2 อันมีความเร็วลดลง ~75 RPM
• เวลาในการฟื้นตัว—เวลาที่เครื่องเรียกใช้งานเพื่อกลับไปยัง RPM เป้าหมาย (600)—ลดลงอย่างมากในการทดสอบด้วยมู่เล่ 2 อัน สิ่งนี้สมเหตุสมผลเมื่อสัดส่วนพลังงานทั้งหมดถูกถ่ายโอนไปยังดิสก์ที่เรียกใช้งานในสัดส่วนที่ต่ำกว่า ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้าในบทความ
• เวลาเปิดตัวโดยรวมลดลงประมาณ 40% ต่อช็อต และโดยรวมสำหรับการทดสอบด้วยมู่เล่ 2 อัน

ข้อสรุป

• เป็นการง่ายที่สุดที่จะคิดถึงเครื่องยิงในแง่ของพลังงานการหมุนของพวกมัน และเปิดตัวเป็นการถ่ายโอนพลังงานการหมุนนั้นไปยังวัตถุที่ถูกยิง
• มู่เล่ช่วยให้คุณเพิ่มพลังงานการหมุนในตัวเรียกใช้งานของคุณ ทำให้คุณสามารถปล่อยวัตถุได้ไกลขึ้น V5 Flywheel Weight ใหม่เปิดตัวเลือกสำหรับมู่เล่ใน VRC และระบบนิเวศ V5
• อาจจำเป็นต้องติดตุ้มน้ำหนักมู่เล่ V5 ในลักษณะที่สัมพันธ์กัน เพื่อลดความสมดุลที่ไม่สมมาตรที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิต
• แบริ่งและบุชชิ่งจะ "รั่ว" พลังงานจากตัวเรียกใช้งานของคุณผ่านความร้อนจากการเสียดสี การใช้ตลับลูกปืนที่มีความแข็งแรงสูงใหม่เหนือตลับลูกปืนแบบแบน (บุชชิ่ง) แบบดั้งเดิมสามารถช่วยให้คุณบรรลุความเร็วสูงสุดในตัวเรียกใช้งานของคุณได้มากขึ้น และลดการดึงกระแสอย่างต่อเนื่องของมอเตอร์ตัวเรียกใช้งานของคุณ สิ่งนี้จะเพิ่มพลังงานในระบบลอนเชอร์ของคุณในขณะที่ทำให้มอเตอร์ของคุณเย็นลง