viernes, 16 de diciembre de 2016

TREN DE ATERRIZAJE

Después de muchos (¿Pero muchos eh?) meses de estudio, de diseño, copia y adecuación (de otros diseños claro está). Después de pasar por la biblioteca de la Universidad Nacional de La Plata en búsqueda de un par de libros sobre el tema... Después de todo eso, pude terminar con el tren de aterrizaje.
Si posteo una simple foto como esta:


Y escribo: "Listo, trabajo terminado." Ustedes creen que estuve meses para soldar seis tubos. Y lo que es peor, dejo implícito que sí; es una tarea muy tonta que se hace en 15 minutos y que yo demoré meses por que he tenido otras cosas mejores que hacer.

Pero no. Aquí voy a hacer esto tan extenso como largo me ha resultado la tarea, la cual realmente demanda mucho trabajo y dedicación.
Al menos a mí me resulto de este modo.

Desde el comienzo me debatí entre dos sistemas, la "soguita" sandow como le llaman, o un sistema de resortes.

Pros y contras:

La "soguita" sandow, para el que no la conoce, es una cuerda especial, que va enroscada entre el tubo del tren de aterrizaje y el tubo del fuselaje (para el caso de mi avión) y entre dos tubos propios del tren para el caso de un avión como el Piper J3 por ejemplo u otros que poseen un sistema de doble parrilla como el J3, tal cual se ve en la foto debajo.
Cuando el avión aterriza, los tubos se separan y la soga se estira.

Un avión con sistema de doble parrilla. A la izquierda, la "soguita" Sandow, a la derecha, un sistema con resorte. Obviamente alguno de ambos sistemas está siendo reemplazado por el otro. Foto extraída de aquí.
Ahora; El sandow tiene la ventaja de ser un sistema simple, económico (aunque la soguita no es tan barata) y liviano. Se le gradúa la dureza manualmente; si el sistema queda duro le desenroscamos algunas vueltas y si queda blando lo enroscamos más.
Pero para el caso de mi avión donde hay que enroscar la soga a un tubo del fuselaje, implica romper el piso y eso me parece desprolijo.
Aparte de ello, resulta ser que la soguita siempre estará contraída, funciona a tracción, con lo cual cuando el avión aterriza la soga se estira, y en el rebote, el tubo del tren golpea al tubo del fuselaje, es decir que la soga que une a ambos tubos al contraerse nuevamente genera que los tubos se golpeen. 
El resorte en cambio se encuentra en su estado natural, se comprime en el aterrizaje y se estira luego, sin que nada se golpee, me parece un sistema mucho mas prolijo aunque mas pesado y probablemente más cara su implementación y...hay que calcularlo.
O no, depende de cada uno, pero queda a suerte y verdad que demos con el resorte ideal, tal que no quede muy duro, ni demasiado blando. Aunque si quedara demasiado blando no sería en verdad el problema. 
Yo voy a calcular mi resorte, pero para una próxima entrada, así no contamino esta con fórmulas.

Como verán, los planos, si alguna vez les eché una ojeada, los dejé a un costado ¿Por qué? porque implementa el sistema "sandow" rompiendo el piso del avión para enroscar la cuerda.
Ahora vamos a ver qué implica esto de diseñar o implementar el sistema del resorte:
Lo primero que hice cuando me decidí por este sistema fue comprar estos resortes, probablemente me arriesgué demasiado, no era muy difícil imaginar que no va cualquier resorte para cualquier avión, pero supuse que a grandes rasgos, como los experimentales en general son de similares características, irían bien.
Sin embargo pude haberme equivocado a lo grande y de hecho lo vemos después en los cálculos.
Como primer paso, fue necesario dibujar el sistema ideado, no es posible de otro modo implementar nada:

Hay que observar la altura del fuse al piso para el largo de los tubos del tren, no vaya a ser cosa que cuando el fuse "caiga" en el aterrizaje por la acción de la compresión del resorte, la hélice se acerque peligrosamente al piso, respetar la trocha y especialmente el ángulo de 5º que le he dado a las ruedas hacia afuera. El tubo horizontal inferior no es parte del sistema, es un auxilio para la colocación del resto de los elementos.
Después de dibujar, a trabajar:

Primero: Conseguir los cilindros donde van alojados los resortes, me considero realmente con mucha suerte, el espesor es el que necesito y el diámetro es el justo para que los cilindros quepan perfectamente sin bailar dentro. De una aleación ideal (SAE 1030)
La distancia que le he dejado desde el extremo del resorte al extremo del cilindro se debe al rebote del resorte después del aterrizaje, la energía acumulada en el resorte después de comprimido, hará que el sistema se eleve unos cuatro o cinco centímetros. Si no quiero que golpee contra la tapa, debo dejar ese espacio. 
Cortar un cilindro no era difícil, ahora se viene el baile con las herramientas y equipos básicos de taller, es decir, sin torno ni CNC de control numérico...empezar a hacer las tapas o anillos. Agujereadora de banco, mecha copa y mucha paciencia.
Con la amoladora de banco le voy dando forma a las tapas que luego serán anillos. 
¡¡Importantisimo!! BISELAR todo aquello que vaya soldado y que posea espesor de mas de 3 mm. ¿Cómo hago sino para soldar algo de 1,25 mm de espesor a algo de 5 mm. de espesor? Trabajo un poco más, vale la pena hacerlo bien y más si mi soldadura no es profesional.
Acá un anillo "recién salido del horno" ahora le voy dando bisel para después soldarlo al tubo que seré al eje del resorte.
Bisel dentro y resta el bisel fuera, la circunsferencia perfecta no es necesaria, ya que irá soldado al cilindro. Hacen falta cuatro anillos mas dos discos con corte rectangular para el herraje que toma al fuselaje.
Después lo soldaré de ambas caras al eje, en el centro queda un espesor en el anillo aproximadamente igual al espesor del tubo del eje.

Como si fuera una vista explosionada. El eje que va dentro del cilindro pasando por el anillo, el resorte en el eje con su anillo soldado a él y finalmente la tapa del cilindro 
Todo presentado
Un bloque de acero 1030 de 10 mm. de espesor del cual saldrán fabricados dos herrajes (dibujados). Primero intenté hacerlos con un tornero. Al conocer el costo, decidí hacerlo yo mismo. La complejidad no es elevada, el tiempo que lleva hacerlo sí.
A fuerza de amoladora, sensitiva y lima....mucha lima y transpiración.
Va quedando y la satisfacción crece.
Trabajo terminado, la satisfacción es enorme, hasta que uno recuerda que le resta hacer otro igual!!!
Lima y prueba, lima y prueba, lima y prueba....hasta que el herraje entra perfecto
Quizás de lo más difícil de hacer: La tapa del cilindro, donde en el medio hay que practicar un agujero rectangular para que pase el herraje arriba mostrado. No pretendo soldarlo sobre él, pretendo insertarlo y de esta forma reducir el peso, también que quede mas resistente al soldar de ambas caras.
Se observa al herraje que sobresale y se halla insertado en el agujero rectangular en la tapa del cilindro. Por ahora soldado solo por dentro. 
La tapa y el cilindro a su vez están agujereados transversalmente ya que por estos agujeros pasarán sendos bulones que ajustan la tapa a él. Esto da mucho mas trabajo, pero permite desarmar el sistema para inspección. 
Y claro está, el bulón no puede atravesar los agujeros y "bailar en la nada dentro", es necesario un tubo de guía. Intento con esto ser prolijo (como con los biseles) o al menos lo más que se pueda. 
Así queda, si sueldo el tubito de eje del bulón al cilinrdro, le transmitirá la carga al mismo. Si no lo hago, la carga queda concentrada en el bulón, que trabajará al corte.
Ahora empiezo con el herraje que va soldado al fuselaje, por medio del cual toma todo el sistema del cilindro con el resorte. Nuevamente agujereadora, amoladora, regla y paciencia. Los agujeros son, por supuesto, para alivianar este bloque. 
Casi terminado, la pulida fue nada mas para probar una lija que adapté a la amoladora. Una maravilla esa lija.
Estoy un poco "extenuado". A esto aún le faltan dos agujeros abajo.
Presentando todo el sistema. Ahora supongo que se comprende como funciona. El tubo horizontal de arriba representa uno de los tubos del fuselaje.
Fin. tema concluido. Ahora a instalar. 
Buscar bien la mitad del fuselaje y soldar la pieza agujereada.
El Herraje soldado al fuselaje, pretendiendo que los agujeros de abajo queden bien alineados.

Armar las ruedas con sus cámaras y cubiertas, inflarlas, soldar el eje a la platina (lamentablemente omití sacar fotos de este último proceso) e instalar ambos "semitrenes" de modo tal que queden alineados NO ES FÁCIL.Pero se logra con un poco de ingenio (varias pruebas mediante) y muchos insultos en el medio.
Hay dos sostenes, tubos metálicos cuadrados, que le he puesto, apoyados sobre una madera. Estos sostenes los armé a la altura definida que debe tener el fuselaje desde el piso, de allí en adelante es más fácil presentar los tubos del tren y soldarlos entre sí incluso con las ruedas puestas, trato de hacer una soldadura lo más completa posible, para que cuando los tubos tengan esa inevitable deformación debido al calor, no se corran de sus agarres. Si fuera a soldar todo el sistema sobre una mesa, probablemente cuando quiera instalarlos en sus anclajes ya no entren en ningún lado.  

Aquí se puede apreciar el eje de la rueda y cómo toma al tubo que es eje del resorte, ajustados con un bulón, la rueda posee un ángulo de 5º respecto de la vertical como ya se observaba en el plano. El porqué lo explico en la otra entrada con los cálculos.
Como para que me crean que los 5º están en cada rueda.
Ahora si. etapa concluida. Parece poco trabajo, pero puedo asegurarles que no lo es.
Todavía debo desarmar todo nuevamente, soldar completo y probar el juego correcto de los agarres de los tubos del tren a los herrajes del fuselaje, tal que el sistema rote libremente, situación que se dará cuando las ruedas golpeen el piso (bueno, espero que nunca tengan que golpear)

Algún dato más.

Algunos optan por incorporar bujes dentro del cilindro, de tal forma que el eje que contiene el resorte se deslice por el buje.

Se puede observar al eje, que para este caso posee una rótula en el extremo, pasa a través de un buje, seguramente de bronce de alta resistencia. En el otro extremo el mismo eje acopla otro buje que desliza a través del cilindro
Este sistema es correcto (bue....ni que yo debiera aprobarlo) pero no lo considero excluyente.
Requiere una construcción por de más profesional y con equipo especializado.
El buje obviamente no se suelda al acero y por tal motivo amerita un encastre entre ellos. Mis posibilidades de realizar este tipo de trabajo son nulas debido a su complejidad, ya que requiere no solo de valerse del material para fabricar el buje que, como se ve, es de una forma especial sino del trabajo mismo para fabricarlo, por supuesto un trabajo de torneado profesional.
La falta de buje no es prohibitiva para implementar el sistema, el tubo central casi no roza el anillo del cilindro y cuando lo hace no ocasiona inconvenientes.
Para generar la menor fricción posible, el anillo por donde pasa el tubo, se encuentra limado y cuasi pulido de forma semicircular (es lo que he hecho).
Probablemente sí tenga mayores exigencias la tapa del eje que sostiene al resorte.
Pueden ustedes comparar en la web del primer vínculo (la primera foto) y esta web donde para el mismo sistema, uno ejecuta la construcción con bujes y otro no.
Cada cual podrá confeccionar su sistema de acuerdo a sus posibilidades siempre y cuando resulte en un sistema seguro.

Exitos!