Примерный расчет гребных винтов
Для моделей гребные винты достаточно рассчитать приближенными способами. Рассмотрим один из них.
Шаг гребного винта в миллиметрах для любой модели можно определить по формуле:
где v — скорость модели, км/ч; п — число оборотов винта в минуту; 20 500 — постоянный коэффициент при относительном скольжении 0,15—0,2 и шаге винта, выраженном в миллиметрах.
где v — скорость модели, км/ч; п — число оборотов винта в минуту; 20 500 — постоянный коэффициент при относительном скольжении 0,15—0,2 и шаге винта, выраженном в миллиметрах.
Пример. Требуется определить шаг и диаметр гребного винта для скоростной кордовой модели с двигателем внутреннего сгорания. Число оборотов двигателя — 25 000 в мин. Ожидаемая скорость модели 160 км/ч. По приведенной формуле шаг гребного винта получаем равным:
Диаметр винта к такой модели может быть в пределах 60—70 мм.
Шаговое отношение
близко к рекомендованному.
Пример. Необходимо определить шаг и диаметр гребного винта к скоростной радиоуправляемой модели с электродвигателем МУ-100, п = 8000 об/мин. Необходимая скорость модели должна быть 25 км/ч. Осадка модели Т = 40 мм.
Решение. Шаг гребного винта по той же формуле равен:
близко к рекомендованному.
Пример. Необходимо определить шаг и диаметр гребного винта к скоростной радиоуправляемой модели с электродвигателем МУ-100, п = 8000 об/мин. Необходимая скорость модели должна быть 25 км/ч. Осадка модели Т = 40 мм.
Решение. Шаг гребного винта по той же формуле равен:
Отношение диаметра винта к его осадке может быть выбрано от 1,2 до 1,4. Возьмем среднее значение этого отношения. Тогда диаметр винта данной модели будет равен: d= 1,3-40 = 52 мм и шаговое отношение p=h/d=64/52=1.23 получается в рекомендованных ранее пределах.
Пример. Определить диаметр и шаг гребного винта для модели морского пассажирского судна, изготовленной в масштабе 1:100, скорость 1 м/с, осадка Г = 80 мм.
Электродвигатель типа МУ-30 работает на два винта через редуктор с уменьшением оборотов 1:2, т. е. гребные винты будут работать при п = 4000 об/мин (66 об/с). Шаг винта определим, как прежде, для скорости v = l м/с = 3,6 км/ч, округленно равным 19 мм.
Диаметр винта определяем равным: е? = = 0,5-80 = 40 мм. Величина шагового отношения не выходит за рекомендованные раньше пределы.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ
Простейший способ изготовления гребного винта для модели с резиномотором заключается в следующем: на листе жести или латуни толщиной 0,5—0,6 мм циркулем-измерителем вычерчиваем окружность нужного диаметра. Затем, не меняя раствор циркуля, делим ее на три равные части (если винт трехлопастный), а точки деления соединяем с центром окружности прямыми линиями.
Вырезав заготовку лопастей по окружности ножницами, по размеченным линиям (радиусам) делаем прорезы, не доводя их до центра окружности на 3— 4 мм. Края лопастей закругляем небольшими радиусами (рис. 145, А).
Далее из куска стальной проволоки, гвоздя или велосипедной спицы диаметром 1,5 — 2,0 мм изготавливаем гребной вал, один конец которого (длиной 3—4 мм) загибаем под прямым углом. В центре заготовки пробиваем отверстие, вставляем туда гребной вал и его отогнутый конец припаиваем к заготовке. Место пайки и концы лопастей винта необходимо зачистить напильником и наждачной бумагой.
Чтобы винт отбрасывал в корму воду и тем самым создавал упор для продвижения модели, лопасти его развертываем на 30—35° в одну сторону от плоскости винта. Для большей эффективности работы винта лопасти нужно немного изогнуть, придав поперечным сечениям очертание дуги. Выпуклость дуг должна быть направлена в сторону носа модели, а вогнутость в корму.
Теперь, продев свободный конец гребного вала в кронштейн с помощью круглогубцев, делаем крючок в виде знака вопроса. На этот крючок будет надета петля резиномотора (рис. 145, Б).
не выходит за рекомендованные раньше пределы.
ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ
Простейший способ изготовления гребного винта для модели с резиномотором заключается в следующем: на листе жести или латуни толщиной 0,5—0,6 мм циркулем-измерителем вычерчиваем окружность нужного диаметра. Затем, не меняя раствор циркуля, делим ее на три равные части (если винт трехлопастный), а точки деления соединяем с центром окружности прямыми линиями.
Вырезав заготовку лопастей по окружности ножницами, по размеченным линиям (радиусам) делаем прорезы, не доводя их до центра окружности на 3— 4 мм. Края лопастей закругляем небольшими радиусами (рис. 145, А).
Далее из куска стальной проволоки, гвоздя или велосипедной спицы диаметром 1,5 — 2,0 мм изготавливаем гребной вал, один конец которого (длиной 3—4 мм) загибаем под прямым углом. В центре заготовки пробиваем отверстие, вставляем туда гребной вал и его отогнутый конец припаиваем к заготовке. Место пайки и концы лопастей винта необходимо зачистить напильником и наждачной бумагой.
Чтобы винт отбрасывал в корму воду и тем самым создавал упор для продвижения модели, лопасти его развертываем на 30—35° в одну сторону от плоскости винта. Для большей эффективности работы винта лопасти нужно немного изогнуть, придав поперечным сечениям очертание дуги. Выпуклость дуг должна быть направлена в сторону носа модели, а вогнутость в корму.
Теперь, продев свободный конец гребного вала в кронштейн с помощью круглогубцев, делаем крючок в виде знака вопроса. На этот крючок будет надета петля резиномотора (рис. 145, Б).
Такие гребные винты изготовить очень просто, но качество их невелико. Поэтому их рекомендуют для небольших моделей с резиновым двигателем, какие обычно строят начинающие моделисты.
Наиболее распространенный способ изготовления гребных винтов заключается в следующем: из латуни или стали толщиной 0,5—2,0 мм (в зависимости от размера и необходимой прочности винта) вырезают лопасти, вставляют их в специально пропиленные прорези на ступице (рис. 146) и пропаивают оловом, серебряным или медным припоями.
Прежде чем вырезать лопасть винта, из тонкой жести или латуни изготавливают шаблон контура лопасти с обозначенной на нем осевой линией. С помощью чертилки контур лопасти переносят на листовую сталь или латунь. Затем, с небольшим припуском к размеченному контуру, ножницами по металлу вырезают заготовку лопасти и выравнивают ее деревянным молотком (киянкой) на ровной плоскости. А чтобы все лопасти были одинакового размера, их складывают вместе в пакет и обрабатывают напильником в тисках. На лопастях чертилкой необходимо провести осевые линии. Затем на токарном станке вытачивают ступицу необходимого диаметра и длины с внутренним отверстием под предполагаемую резьбу.
Прежде чем пропилить в ступице пазы для установки в них лопастей, ступицу необходимо разметить на равные доли (углы). Делают это так: ступицу примерно на 7з длины слегка зажимают в тиски (если ее надо разделить на две части) или в патрон дрели (если ее надо разделить на три части), после чего по ней ударяют деревянным молотком до тех пор, пока свободный конец ее не сравняется с губками тисков или дрели. Когда ступица будет освобождена, то на ней (от трения по губкам тисков или дрели) будут профрезерованы две или три бороздки, разделяющие ее на равные части. Потом, зажимая ступицу в тиски (каждый раз профрезерованной бороздкой кверху), на ней по первому шаговому угольнику ножовкой по металлу запиливают пазы для крепления в них лопастей винта (рис. 147). Для пропилки пазов в ступице можно изготовить несложное приспособление (рис. 148). Ножовочное полотно для пропилки пазов надо подобрать такой толщины или заточить его на наждаке так, чтобы лопасти в пропиленные пазы входили плотно с помощью молотка. Перед пайкой винта необходимо проверить правильность углов установки лопастей на ступице по отношению друг к другу. Для этого на листе бумаги вычерчивается две окружности с одного центра. Одну по диаметру винта, а другую по диаметру ступицы, которые затем делят на несколько частей, в зависимости от количества лопастей гребного винта (рис. 149).
Если теперь на этот рисунок наложить гребной винт, то по осевым линиям, начерченным на лопастях и намеченным радиусом на окружности, будет видно, под одинаковыми ли углами одна по отношению к другой установлены лопасти. Если разница углов установки лопастей гребного винта будет незначительной, то ее можно исправить путем небольшого передвижения лопастей в пазах или подрезкой пазов. Если эта разница будет значительной, то ступицу необходимо заменить. Пазы ступицы запиливают под нужным углом по металлическому шаблону первого шагового угольника, построенного либо по величине шагового угла, либо графическим способом.
После пропайки гребного винта лопасти необходимо закрутить до нужных шаговых углов на соответствующих радиусах. На сколько же градусов надо производить закрутку лопастей гребного винта?
Для каждого радиуса углы в можно найти по формуле, приведенной в начале этой главы.
Пример. Гребной винт к скоростной управляемой модели с электродвигателем МУ-100 имеет постоянный шаг Л = 64 мм, диаметр винта d = 52 мм (радиус г = 26 мм), диаметр ступицы d с = 10 мм. Требуется определить: под каким шаговым углом надо произвести закрутку лопасти на радиусе, равном 0,7 г?
Решение. Величина радиуса на 0,7 г будет равна 26-0,7 = 18 мм. Тогда тангенс шагового угла 6 на радиусе 0,7 г будет равным:
Прежде чем пропилить в ступице пазы для установки в них лопастей, ступицу необходимо разметить на равные доли (углы). Делают это так: ступицу примерно на 7з длины слегка зажимают в тиски (если ее надо разделить на две части) или в патрон дрели (если ее надо разделить на три части), после чего по ней ударяют деревянным молотком до тех пор, пока свободный конец ее не сравняется с губками тисков или дрели. Когда ступица будет освобождена, то на ней (от трения по губкам тисков или дрели) будут профрезерованы две или три бороздки, разделяющие ее на равные части. Потом, зажимая ступицу в тиски (каждый раз профрезерованной бороздкой кверху), на ней по первому шаговому угольнику ножовкой по металлу запиливают пазы для крепления в них лопастей винта (рис. 147). Для пропилки пазов в ступице можно изготовить несложное приспособление (рис. 148). Ножовочное полотно для пропилки пазов надо подобрать такой толщины или заточить его на наждаке так, чтобы лопасти в пропиленные пазы входили плотно с помощью молотка. Перед пайкой винта необходимо проверить правильность углов установки лопастей на ступице по отношению друг к другу. Для этого на листе бумаги вычерчивается две окружности с одного центра. Одну по диаметру винта, а другую по диаметру ступицы, которые затем делят на несколько частей, в зависимости от количества лопастей гребного винта (рис. 149).
Если теперь на этот рисунок наложить гребной винт, то по осевым линиям, начерченным на лопастях и намеченным радиусом на окружности, будет видно, под одинаковыми ли углами одна по отношению к другой установлены лопасти. Если разница углов установки лопастей гребного винта будет незначительной, то ее можно исправить путем небольшого передвижения лопастей в пазах или подрезкой пазов. Если эта разница будет значительной, то ступицу необходимо заменить. Пазы ступицы запиливают под нужным углом по металлическому шаблону первого шагового угольника, построенного либо по величине шагового угла, либо графическим способом.
После пропайки гребного винта лопасти необходимо закрутить до нужных шаговых углов на соответствующих радиусах. На сколько же градусов надо производить закрутку лопастей гребного винта?
Для каждого радиуса углы в можно найти по формуле, приведенной в начале этой главы.
Пример. Гребной винт к скоростной управляемой модели с электродвигателем МУ-100 имеет постоянный шаг Л = 64 мм, диаметр винта d = 52 мм (радиус г = 26 мм), диаметр ступицы d с = 10 мм. Требуется определить: под каким шаговым углом надо произвести закрутку лопасти на радиусе, равном 0,7 г?
Решение. Величина радиуса на 0,7 г будет равна 26-0,7 = 18 мм. Тогда тангенс шагового угла 6 на радиусе 0,7 г будет равным:
Величина угла в градусах для данного тангенса по таблице школьного справочника равна 27°. Таким образом, на радиусе, равном 0,7 г, лопасть нужно закрутить на угол 27° по отношению к поперечному сечению ступицы. Для гребного винта хорошего качества углы закрутки лопастей необходимо проверить по крайней мере на 3 радиусах, например на 0,4 г; 0,6 г и 0,8 г. По этой же формуле можно определить, под каким шаговым углом необходимо запилить пазы в ступице для лопастей. Величина радиуса ступицы гст=5 мм, что соответствует углу = 64°. С таким углом и делают первый шаговый угольник.
Величину шаговых углов при закрутке лопастей можно контролировать и с помощью шаговых угольников на специальном приспособлении (рис. 150). Гребной винт навинчивают на болт в центре приспособления. В пазы приспособления под лопасти винта поочередно вставляются шаговые угольники и плоскогубцами подгибают лопасти так, чтобы они нагнетающей стороной плотно прилегали к каждому шаговому угольнику.
Шаговые угольники графически можно построить так. На листке бумаги вычерчивают лопасть винта и две взаимно перпендикулярные линии (рис. 151). На горизонтальной оси от точки О до точки F в любую сторону откладывают так называемое фокусное расстояние, равное = 64°. С таким углом и делают первый шаговый угольник.
Величину шаговых углов при закрутке лопастей можно контролировать и с помощью шаговых угольников на специальном приспособлении (рис. 150). Гребной винт навинчивают на болт в центре приспособления. В пазы приспособления под лопасти винта поочередно вставляются шаговые угольники и плоскогубцами подгибают лопасти так, чтобы они нагнетающей стороной плотно прилегали к каждому шаговому угольнику.
Шаговые угольники графически можно построить так. На листке бумаги вычерчивают лопасть винта и две взаимно перпендикулярные линии (рис. 151). На горизонтальной оси от точки О до точки F в любую сторону откладывают так называемое фокусное расстояние, равное а по вертикальной оси вверх от точки О откладывают величину радиуса ступицы и несколько радиусов. Например, такими радиусами выбрали 0,4; 0,6 и 0,82 от величины г. Соединив отмеченные на вертикальной оси точки с точкой фокусного расстояния F на горизонтальной оси, мы получаем шаговые угольники, с необходимыми шаговыми углами в для каждого из этих радиусов. По первому в запиливают на ступице пазы для лопастей винта, по остальным закручивают лопасти гребного винта.
Надо помнить, что при закрутке лопастей у гребных винтов, паянных оловом, лопасти почти всегда выламываются из пазов ступицы. Чтобы этого не случилось, их нужно закручивать в тисках заранее, до их установки, причем на величину, несколько большую, чем необходимо. Уменьшить углы закручивания на собранном винте значительно легче. Для этого лопасть винта достаточно осторожно промять губками плоскогубцев, отчего она начнет раскручиваться в обратную сторону, увеличивая шаговые углы.После того как лопасти гребного винта будут закручены на соответствующие шаговые углы, винт окончательно обрабатывают с помощью различных напильников. У гребных винтов постоянного и радиально-переменного шага нагнетающая сторона лопасти по всей длине должна быть плоской, засасывающая — выпуклой. Толщина лопасти по своей длине должна равномерно уменьшаться от корня лопасти к ее концу.
После обработки гребного винта напильниками его необходимо отбалансировать на простом приспособлении из ножей безопасной бритвы, закрепленных . на бруске дерева (рис. 152).
Если либо сторона винта окажется тяжелее и перевешивает, то с нее удаляют часть металла, не нарушая контура лопасти и симметрии винта. После балансировки гребной винт шлифуют мелкозернистыми наждачными бумагами и полируют пастой, что значительно повышает его к.п.д.
Третий способ изготовления гребных винтов заключается в отливке их из металла (дюралюминия, цинка) или из какой-либо твердой пластмассы, например эпоксидной смолы или расплавленного капрона. Прежде чем отлить гребной винт, необходимо из твердой породы дереза (бук, ясень, граб) изготовить модель и литейную форму. Литейная форма представляет собой два ящичка одинакового размера, необходимой длины и ширины, изготовленные из 4—6-мм фанеры или тонких дощечек (рис. 153). Верхний ящичек не имеет дна. Для точного положения ящичков относительно друг друга они фиксируются шпильками. Сначала в нижний ящичек заливается разведенный водой гипс и в него до половины погружают модель гребного винта, предварительно смазанную жиром или маслом. После затвердения гипса модель винта вынимают и проверяют правильность полученной формы. Лишний гипс удаляют, и модель винта снова укладывают на свое место. Смазав маслом или жиром верхнюю плоскость формы, на нее устанавливают вторую половину ящика (без дна) и тоже заливают жидким гипсом. Сразу же после заливки, пока гипс еще не затвердел, в него вставляют две деревянные круглые палочки диаметром 6 и 10 мм, также смазанные жиром. С помощью этих палочек получаются два отверстия, одно А по центру винта для заливки металла, другое Б над концами лопастей для выхода воздуха при заливке металла. После затвердения раствора оба ящика осторожно разнимают, модель винта и деревянные палочки вынимают, а залитому гипсу дают хорошо просохнуть. Заливать металл в сырую форму ни в коем случае нельзя.
После полного высыхания гипса обе половины формы соединяют вместе и заливают расплавленным металлом (температура плавления цинка 419°, дюралюминия 630—680°). Заливать металл необходимо тонкой струйкой в один прием. Разнимать форму и вынимать отливку можно только после полного остывания залитого металла.
Вынутый из формы отлитый винт обрабатывается напильниками. В ступице просверливается отверстие и нарезается соответствующая резьба. После балансировки гребной винт шлифуют мелкой шкуркой и полируют пастой ГОИ.
Такой способ изготовления гребных винтов пригоден к любым моделям, кроме скоростных. Дело в том, что гребные винты, изготовленные таким способом для создания необходимой прочности, получаются (помимо нашего желания) толсто-лопастными, что значительно снижает их к.п.д.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ШАГА ГРЕБНОГО ВИНТА
Для определения или проверки шага гребного винта можно воспользоваться способом, который заключается в нахождении координат на нагнетающей поверхности лопасти данного радиуса. Рекомендуется следующая последовательность приемов этого способа.
На лопасти гребного винта и на листе бумаги циркулем проводят дуги необходимого радиуса, например радиусом, равным 0,7 от полного. Гребной винт устанавливают горизонтально на ровную поверхность нагнетающей стороной вниз и угольником или металлической линейкой измеряют расстояние h1 и h2 от нижней поверхности основания до входящей и выходящей кромок в местах пересечения их с дугой радиуса (рис. 154).
Измерив ширину лопасти винта на заданном радиусе, откладывают ее на дуге радиуса, начерченной на бумаге. Соединив отложенные на дуге точки с осью винта О, находят центральный угол Я. Измерив величину этого угла транспортиром, вычисляют величину геометрического шага винта по формуле :
По этому способу шаг гребного винта можно измерить с помощью простейшего самодельного шагомера (рис. 155). На шпинделе 1 укреплена горизонтальная линейка 2 с делениями, которая может свободно вращаться вокруг шпинделя. Вдоль линейки перемещается каретка 3, ее можно застопорить винтом (он с обратной стороны каретки) на любом радиусе лопасти винта. В направляющих пазах каретки параллельно оси шпинделя свободно перемещается вертикальная линейка 4 с делениями и острием на конце. Угол поворота горизонтальной линейки можно замерить по лимбу 5, неподвижно укрепленному на шпинделе. На нижней части шпинделя 6 имеется соответствующая резьба, на которую навинчивают винт для его обмера.
Для замера подъема винтовой линии лопасти гребного винта на каком-либо радиусе каретку необходимо установить на соответствующий радиус и закрепить ее стопорным болтом. После этого острие вертикальной линейки устанавливают на самый край выходящей кромки лопасти и снимают отсчет по лимбу и делениям вертикальной линейки. Далее поворотом горизонтальной линейки острие вертикальной линейки переносят на край входящей кромки лопасти и опять снимают отсчет по лимбу вертикальной линейки. Очевидно, что разность отсчетов по лимбу даст угол, а разность отсчетов по вертикальной линейке — подъем винтовой линии h, тогда шаг винтовой линии на данном радиусе легко определить, как это показано выше. Необходимо напомнить о том, что разница в величине шага между отдельными лопастями не должна превышать 1% величины шага.
По этому способу шаг гребного винта можно измерить с помощью простейшего самодельного шагомера (рис. 155). На шпинделе 1 укреплена горизонтальная линейка 2 с делениями, которая может свободно вращаться вокруг шпинделя. Вдоль линейки перемещается каретка 3, ее можно застопорить винтом (он с обратной стороны каретки) на любом радиусе лопасти винта. В направляющих пазах каретки параллельно оси шпинделя свободно перемещается вертикальная линейка 4 с делениями и острием на конце. Угол поворота горизонтальной линейки можно замерить по лимбу 5, неподвижно укрепленному на шпинделе. На нижней части шпинделя 6 имеется соответствующая резьба, на которую навинчивают винт для его обмера.
Для замера подъема винтовой линии лопасти гребного винта на каком-либо радиусе каретку необходимо установить на соответствующий радиус и закрепить ее стопорным болтом. После этого острие вертикальной линейки устанавливают на самый край выходящей кромки лопасти и снимают отсчет по лимбу и делениям вертикальной линейки. Далее поворотом горизонтальной линейки острие вертикальной линейки переносят на край входящей кромки лопасти и опять снимают отсчет по лимбу вертикальной линейки. Очевидно, что разность отсчетов по лимбу даст угол, а разность отсчетов по вертикальной линейке — подъем винтовой линии h, тогда шаг винтовой линии на данном радиусе легко определить, как это показано выше. Необходимо напомнить о том, что разница в величине шага между отдельными лопастями не должна превышать 1% величины шага.
ПОДБОР ГРЕБНОГО ВИНТА К МОДЕЛИ Поскольку при простейших расчетах гребного винта не учитывается сопротивление воды движению модели, попутный поток (слой воды, увлекаемый корпусом модели), скольжение гребного винта, к.п.д. валопровода, редуктора и т. д., то следует ожидать, что рассчитанный и изготовленный гребной винт потребует еще опытной доводки. Дело в том, что изготовленный гребной винт может оказаться «тяжелым» или «легким».
«Тяжелым» называют винт, при котором двигатель не развивает полного числа оборотов и «не добирает» мощность. «Легким» называют такой винт, при котором двигатель развивает число оборотов больше нормального, но мощность его полностью не используется.
Таким образом, всякое несоответствие гребного винта двигателю приводит к недоиспользованию мощности, а следовательно, и к снижению скорости модели. Чтобы мощность двигателя использовать полностью (что особенно важно для скоростных моделей), винт надо подобрать так, чтобы двигатель работал на оборотах, близких к режиму максимальной мощности. Переделывают «тяжелый» винт чаще всего путем уменьшения его диаметра, а если это не помогает, то уменьшают его шаг.
Если гребной винт оказался «легким», то путем обратной раскрутки лопастей увеличивают его шаг. Но беспредельно увеличивать шаг тоже нельзя. Остается один выход — изготовить новый гребной винт с большим диаметром, а может быть, и с большим шагом. Поэтому желательно сразу изготовить несколько гребных винтов с некоторыми отклонениями от расчетных данных.
Например, один винт сделать с большим диаметром, но с меньшим шагом, а второй, Наоборот, с меньшим диаметром, но с большим шагом. Необходимо помнить, что гребные винты скоростных кордовых моделей являются полупогруженными. Величина их погружения может быть в пределах от 0,6 до 0,8 от диаметра винта, а это значит, что надо не спешить с облегчением или утяжелением самого гребного винта.
Необходимо попробовать изменением величины погружения винта (с помощью подъема или опускания кронштейна) вывести двигатель по числу оборотов на режим максимальной мощности, так как с увеличением величины погружения винта он будет как бы «утяжеляться», а с уменьшением погружения «облегчаться».
Преимущество полупогруженных винтов и заключается в том, что, изменяя величину погружения, можно вывести двигатель на режим максимальной мощности. Таким образом, подобрать гребной винт к какой-либо модели означает, что надо найти такие его основные элементы (h и d), при которых гребной винт будет создавать необходимую скорость модели и будет расходовать при этой скорости полную мощность, которую двигатель способен развивать при определенном числе оборотов. Направление вращения гребного винта на одновинтовой модели судна вообще не имеет значения для работы винта, однако лучше делать винт левого вращения.
В таком случае он работает на закручивание по резьбе в ступице и почти никогда не откручивается с гребного вала. При установке на модели двух или четырех гребных винтов чаще винты правого вращения устанавливают на правом борту, а левого — на левом.
РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТВО
Корабельный руль представляет собой погруженную в воду пластину. Однако его нельзя рассматривать как отдельную деталь судна. Он является важнейшим элементом единого двигательного комплекса (корпус — винт — руль). От правильного сочетания этих элементов, особенно на скоростных моделях, зависит величина к.п.д. гребного винта и скорость модели.
Форма руля мало влияет на величину поворот, гой силы. Поэтому обычно они делаются прямоугольного или почти прямоугольного очертания. Однако форма руля часто зависит от формы кормы судна. Рули, подвешенные за транцем модели, менее эффективны, чем рули, расположенные под корпусом модели.
Форма сечения руля влияет на эффективность его работы. Так, обтекаемые рули авиационного профиля (рис. 156), особенно на скоростных управляемых моделях, более эффективны, чем пластинчатые, и благоприятно влияют на к.п.д. гребного винта. Толщину такого руля рекомендуется выбирать от 0,1 до 0,15 от его высоты. Эффективность руля главным образом зависит от его относительного удлинения -г-, где I — высота руля,
a b — ширина. Рули с большим удлинением обеспечивают большую эффективность. При невозможности увеличить удлинение величину последнего можно компенсировать установкой горизонтальных ребер (рис. 157). Установка таких ребер равносильна некоторому увеличению удлинения руля, а кроме того, эти ребра препятствуют закручиванию потока воды за гребным винтом, что, в свою очередь, также повышает к.п.д. винта. Забортную ширину ребер целесообразно делать равной примерно трем толщинам руля.
Различают простые, балансирные и полубалансирные рули (рис. 158). У балансирного руля обтекаемой формы 20—25% его площади находится впереди оси вращения (баллера). Эти рули наиболее эффективны и требуют меньше усилий на их перекладку, чем остальные. Полубалансирные рули применяют в основном на военных кораблях.
Согласно правилам соревнований площадь руля моделей кораблей может быть увеличена в два, а диаметр гребного винта в 1,5 раза в сравнении с масштабом прототипа.
Скругление углов у рулей с гидродинамической точки зрения нежелательно, так как приводит к потере поворотной силы. Верхняя часть кромки руля должна как можно ближе подходить к корпусу судна, по возможности повторяя его обводы. Нижняя кромка должна быть несколько выше килевой линии. Зазор между винтом и рулем должен быть не менее 15% диаметра винта. Близкое их расположение плохо влияет на управляемость модели вследствие того, что рулю приходится работать в относительно возмущенной среде.
Для более точной регулировки перекладки руля применяются различные приспособления (рис. 159, А, Б, В), которые позволяют перекладывать руль на малые углы с последующей хорошей фиксацией положения.
VIII. Без автоматики не обойтись
Юные корабелы, тратят много времени и труда на то, чтобы заставить самоходную модель пройти дистанцию по заданному направлению. Случается, что даже тщательно отделанная и отрегулированная модель не всегда идет по прямой. Помогают ей точно ходить по курсу различные стабилизаторы и автоматические устройства, которые можно изготовить самим.В настоящей главе рассматриваются устройство, принцип действия отдельных гироскопических, магнитных стабилизаторов курса и других автоматических механизмов.
ГИРОСКОП И ЕГО СВОЙСТВА
Кто не восхищался «чудесами» жонглеров цирка, всевозможными вращающимися на тонких стержнях тарелками, не удивлялся тому, что шляпа, умело брошенная в зрительный зал, описав дугу, возвращалась в исходную точку?
Такие загадочные явления объясняются тем, что вращающиеся предметы упорно стремятся сохранить заданное положение оси. Возьмем волчок и попробуем его свалить прикосновением пальца. Он не упадет, а только отскочит в сторону и снова займет устойчивое вертикальное положение. А установленный на плоскую подставку и подброшенный вверх, он возвращается на место и опять занимает вертикальное положение. Даже если подставку наклонять в стороны, то и здесь он сохранит свои свойства.
На этой основе и построен гироскоп, без которого немыслимо не только судовождение, но и полет самолета. А на ракетах и искусственных спутниках Земли работают целые гироскопические системы. Без них невозможно было бы осуществлять космические полеты.
Чтобы уяснить принцип стабилизации моделей с помощью гироскопа, необходимо познакомиться с его некоторыми свойствами и устройством.
Гироскопом называют быстро вращающийся металлический диск с тяжелым ободом, ось которого может занимать в пространстве любое положение (рис. 160). Диск с ободом называется ротором гироскопа 1.
Ось вращения ротора ХХ2 является главной осью гироскопа. Она укреплена в подшипниках внутреннего, так называемого горизонтального кольца 2.
Внутреннее кольцо 2 соединено цапфами с подшипниками наружного (вертикального) кольца 3 так, что вместе с ротором 1 оно мо- жет поворачиваться вокруг горизонтальной оси YY2.
Наружное (вертикальное) кольцо 3 в свою очередь укреплено цапфами в подшипниках неподвижной рамы 4 и вместе с внутренним кольцом и ротором может поворачиваться вокруг вертикальной оси Z]Z2. Такое устройство прибора, где маховик способен вращаться вокруг трех осей симметрии, называют гироскопом с тремя степенями свободы. Он позволяет установить главную ось ротора в любом желаемом положении, а рама 4 с подставкой может оставаться неподвижной.
Если все три оси вращения гироскопа пересекаются в одной точке и если в этой же точке лежит центр тяжести всей системы, то гироскоп называют отбалансированным, или свободным. Главная ось свободного гироскопа может сохранять равновесие в любом положении до тех пор, пока какая-либо посторонняя сила не выведет его из этого состояния.
Если у свободного гироскопа закрепить вертикальное кольцо 3, то такой гироскоп будет называться прецессионным, или с двумя степенями свободы.
Первое свойство свободного гироскопа. Пока ротор гироскопа находится в неподвижном состоянии, гироскоп никакими особыми свойствами устойчивости не обладает, но если ротор раскрутить, то его ось приобретает устойчивость в пространстве. Это значит, что в каком бы мы направлении ни поворачивали подставку вместе с рамой, главная ось будет сохранять неизменным то направление, которое ей задано в начальный момент.
Способность свободного гироскопа сохранять заданное положение главной оси тем большая, чем тяжелее ротор, чем дальше от оси вращения расположена масса ротора и чем больше число его оборотов. Поэтому массу ротора гироскопа стремятся сосредоточить на ободе, а число его оборотов доводят до 20 ООО в минуту.
Вторым свойством гироскопа является так называемое прецессионное движение его оси, т. е. поворот главной оси перпендикулярно направлению действующей силы. Пусть, например, к горизонтальной оси У] У2 вращающегося гироскопа приложен момент внешней силы, стремящейся повернуть ось гироскопа вокруг этой оси. Гироскоп окажет сопротивление этому повороту и повернется вокруг вертикальной оси ZXZ2. Наоборот, если приложить момент внешней силы, стремящейся повернуть гироскоп вокруг вертикальной оси ZXZ2, то из-за второго свойства гироскоп вместо поворота вокруг оси ZtZ2 будет стремиться повернуться вокруг горизонтальной оси YXY2. Это стремление поворота оси гироскопа называют его прецессией. Прецессия будет тем больше, чем больше мы будем прикладывать силу.
Эти свойства гироскопа можно использовать для удержания на курсе моделей судов. Воздействие гироскопа на руль модели может быть непосредственным, прямым или передаваемым через контакты электрической цепи на исполнительный механизм (электромотор, соленоид и т. п.), поворачивающий руль модели в нужную сторону.БАЛАНСИРОВКА ГИРОСКОПА
Главная ось свободного гироскопа должна сохранять любое заданное ей положение в пространстве. Чтобы исключить действие на гироскоп сил тяжести, нужно центр тяжести всей системы (ротора и колец) совместить с точкой пересечения ее осей. Совмещение центра тяжести с точкой пересечения трех осей свободного или двух осей прецессионного гироскопа достигается путем его балансировки.
Отбалансированный гироскоп ведет себя подобно шару на горизонтальной плоскости, если масса его равномерно распределена вокруг центра. Такой шар на горизонтальной плоскости сохраняет любое заданное ему положение.
Если центр тяжести шара не совпадает с его геометрическим центром, то под действием сил тяжести шар всегда будет поворачиваться до положения устойчивого равновесия. Неотбалансированный шар, как детская игрушка «Ванька-встанька», будет стремиться занять единственное положение с наименьшей высотой центра тяжести.
При неподвижном роторе главная ось не-отбалансированного гироскопа также стремится занимать только одно определенное положение. Неотбалансированный гироскоп с вращающимся ротором будет беспрерывно совершать прецессионное движение. Иначе говоря, главная ось неотбалансированного гироскопа под действием силы тяжести будет терять устойчивость в пространстве. Поэтому гироскопы при установке их на любые приборы тщательно балансируются. Приспосабливая гироскоп от какого-либо прибора для установки на модель корабля, обычно снимают с него ненужные, «лишние» части и детали. Этим нарушается когда-то хорошо сделанная балансировка. В таких случаях его надо обязательно отбалансировать заново.
Если построить модель с учетом требований устойчивости ее на курсе, то с хорошо отбалансированным гироскопом все описанные ниже варианты гирорулевых устройств полностью гарантируют движение модели по заданному курсу.СТАБИЛИЗАЦИЯ КУРСА ВОЗДЕЙСТВИЕМ ГИРОСКОПА НА РУЛЬ
Если для стабилизации курса используется свободный гироскоп (рис. 161), то его наружное вертикальное кольцо 1 связывается с помощью рычагов 2 к 3 с баллером руля 4.
На модели ось свободного гироскопа располагается горизонтально в любом направлении в зависимости от удобства установки гироскопа. Обычно главная его ось устанавливается или в направлении диаметральной плоскости модели, или перпендикулярно ей. На рис. 161, 162, А ось гироскопа установлена в направлении диаметральной плоскости. При отклонении модели судна, например, влево (рис. 162, Б), ось ротора 5, а с ней и вертикальное кольцо 1 с рычагом 2 сохраняют свое положение неизменным, а по отношению к диаметральной плоскости модели ось ротора и вертикальное кольцо окажутся повернутыми вокруг вертикальной оси. Посредством рычагов 2 и 3 перо руля повернется вправо, что вернет модель на заданный курс (рис. 162, В). В случае отклонения модели вправо автомат сработает аналогично и, положив руль на левый борт, вернет модель на курс.
При использовании второго свойства гироскопа устанавливают прецессионный гиро-скоп с двумя степенями свободы (рис. 163). У такого гироскопа вертикальное кольцо находится в неподвижной раме 1, закрепленной в корпусе модели. Горизонтальное кольцо 2, в котором вращается ротор 3, шарнирно связывается тягами 4 и 5 с баллером руля 6 и демпфером 7.
Если имеется в наличии свободный гироскоп (с двумя степенями свободы), то его можно переделать в прецессионный. Для этого вертикальное кольцо нужно освободить от наружной рамки и закрепить его в корпусе модели так, чтобы главная ось гироскопа была направлена горизонтально вдоль модели.
Рассмотрим, как осуществляется стабилизация курса с помощью прецессионного гироскопа. При отклонении модели вправо или влево от курса на рамку гироскопа, жестко связанную с корпусом модели, будет действовать момент внешних сил. Вследствие прецессии главной оси гироскопа горизонтальное кольцо повернется и через тягу 4 отклонит руль модели в нужную сторону. Модель вернется на заданный курс.
Предположим, что модель уходит с курса влево. Тогда в результате разворота модели вокруг вертикальной оси к раме гироскопа будут приложены силы F и F2 (рис. 163). Под действием этих сил согласно закону прецессии главная ось гироскопа повернется вокруг оси У У2- Кормовой конец оси гироскопа опустится, а носовой поднимется. Руль через тягу 4 будет перекладываться влево до тех пор, пока модель не прекратит разворота вправо. Как только модель судна под действием положенного влево руля начнет поворачиваться влево, направление прецессионного движения под действием сил F и F2 изменится на обратное. Ранее опустившийся кормовой конец оси гироскопа теперь начнет подниматься, и руль будет отводиться в нулевое положение. К моменту возвращения модели судна на курс руль окажется в прямом нейтральном положении.
Прецессионный гироскоп необходимо демпфировать, т. е. немного уменьшить чувствительность поворота гироскопа вокруг горизонтальной оси, так как при резких кратковременных действиях внешних сил чрезмерно чувствительный гироскоп совершает ненужные, вредные для стабилизации курса прецессионные движения, которые передаются на руль. Демпфирование можно осуществить поршеньком 7, связанным тягой 5 с горизонтальным кольцом и передвигающимся в неподвижном цилиндрике.
При непосредственном воздействии гироскопа на руль он обязательно должен быть балансирным или полубалансирным, так как для рулей другого типа силовое воздействие гироскопа может оказаться недостаточным. С целью увеличения инерции гироскопа, а следовательно, и силы, воздействующей на руль, ротору надо сообщить как можно большее число оборотов.
Если имеется в наличии свободный гироскоп (с двумя степенями свободы), то его можно переделать в прецессионный. Для этого вертикальное кольцо нужно освободить от наружной рамки и закрепить его в корпусе модели так, чтобы главная ось гироскопа была направлена горизонтально вдоль модели.
Рассмотрим, как осуществляется стабилизация курса с помощью прецессионного гироскопа. При отклонении модели вправо или влево от курса на рамку гироскопа, жестко связанную с корпусом модели, будет действовать момент внешних сил. Вследствие прецессии главной оси гироскопа горизонтальное кольцо повернется и через тягу 4 отклонит руль модели в нужную сторону. Модель вернется на заданный курс.
Предположим, что модель уходит с курса влево. Тогда в результате разворота модели вокруг вертикальной оси к раме гироскопа будут приложены силы F и F2 (рис. 163). Под действием этих сил согласно закону прецессии главная ось гироскопа повернется вокруг оси У У2- Кормовой конец оси гироскопа опустится, а носовой поднимется. Руль через тягу 4 будет перекладываться влево до тех пор, пока модель не прекратит разворота вправо. Как только модель судна под действием положенного влево руля начнет поворачиваться влево, направление прецессионного движения под действием сил F и F2 изменится на обратное. Ранее опустившийся кормовой конец оси гироскопа теперь начнет подниматься, и руль будет отводиться в нулевое положение. К моменту возвращения модели судна на курс руль окажется в прямом нейтральном положении.
Прецессионный гироскоп необходимо демпфировать, т. е. немного уменьшить чувствительность поворота гироскопа вокруг горизонтальной оси, так как при резких кратковременных действиях внешних сил чрезмерно чувствительный гироскоп совершает ненужные, вредные для стабилизации курса прецессионные движения, которые передаются на руль. Демпфирование можно осуществить поршеньком 7, связанным тягой 5 с горизонтальным кольцом и передвигающимся в неподвижном цилиндрике.
При непосредственном воздействии гироскопа на руль он обязательно должен быть балансирным или полубалансирным, так как для рулей другого типа силовое воздействие гироскопа может оказаться недостаточным. С целью увеличения инерции гироскопа, а следовательно, и силы, воздействующей на руль, ротору надо сообщить как можно большее число оборотов.ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ РУЛЕМ С ПОМОЩЬЮ ГИРОСКОПА
При электрическом управлении рулем как свободный, так и прецессионный гироскопы действуют по-прежнему. Однако их отклонения воздействуют не на руль, а на следящие контакты (рис. 164), которые можно сделать в виде колесика 1 с двумя контактными пластинками 2. Ось колесика 3 укрепляется на вертикальном кольце 4 свободного или на горизонтальном кольце 5 прецессионного гироскопа. Две неподвижные пластины, разделенные жестким изолятором 6, установлены на неподвижных частях гироскопа.
При отклонении модели от курса контактное колесико, связанное с гироскопом, накатывается на правую или левую контактную пластину и замыкает электрическую цепь правого или левого вращения электромотора. Вращаясь в ту или иную сторону, электромотор будет перекладывать перо руля и тем самым удерживать модель на заданном курсе.
Рулевая машинка состоит из электромотора, соединенного с баллером руля через червячную или зубчатую передачу (рис. 165). В качестве червячной передачи можно использовать механизм от телефонного номеронабирателя. Для зубчатой передачи подойдут шестеренки от часов (ходиков или будильника).
Прямого фиксированного положения руля, как у настоящих сложных автоматов курса, в описанных нами устройствах нет. Но на модели система автоматического рулевого работает вполне удовлетворительно, т. е., когда руль перекладывается с борта на борт, не останавливаясь в среднем положении, модель идет прямо по курсу с небольшим рысканием. Величину максимального угла перекладки руля необходимо подбирать опытным путем. Этот угол зависит от поворотливости модели и обычно не превышает 10—20° от нейтрального положения руля. Подобрав подходящий угол, ставят ограничители поворота руля в виде стоек 7 с концевыми контактами 8. Контакты размыкаются в крайнем положении руля при помощи хвостовика 5, который посажен на баллер руля. Этим ограничивается перекладка руля, так как концевые контакты разрывают цепь питания рулевого электромотора.
Электрическая схема управления рулем проста (рис. 166). Она состоит из электромотора 1, батареи питания 2, следящих контактов 3 с колесиком 4 и концевых контактов 5 и 6.
Питание исполнительного электромотора осуществляется от батареи. В зависимости от того, какой из двух следящих контактов 3 будет замкнут контактным колесиком 4, в цепи якоря мотора пойдет ток одного или обратного направления.
Для этой цели удобнее использовать электромоторчик с постоянным магнитом.
В качестве исполнительного механизма вместо электромоторчика можно использовать два соленоида (рис. 167) или два спаренных силовых реле (рис. 168).
МАГНИТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР КУРСА
Юные корабелы при постройке моделей часто применяют и другой вид автомата, удерживающего модель в заданном направлении, — магнитный стабилизатор курса.
Автомат курса с магнитной системой (рис. 169) состоит из магнитного компаса 1, пневматического реле 2, компрессора 3, баллончика для сжатого воздуха 4, исполнительного механизма электромотора 5, электрической батареи 6 и концевых контактов 7 и 8.
МАГНИТНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР КУРСА
Юные корабелы при постройке моделей часто применяют и другой вид автомата, удерживающего модель в заданном направлении, — магнитный стабилизатор курса.
Автомат курса с магнитной системой (рис. 169) состоит из магнитного компаса 1, пневматического реле 2, компрессора 3, баллончика для сжатого воздуха 4, исполнительного механизма электромотора 5, электрической батареи 6 и концевых контактов 7 и 8.
Магнитный компас (рис. 170) с целью увеличения магнитного момента делается из двух магнитов 3, свободно вращающихся на одной оси 6. Нижний конец оси магнитов опирается на подпятник в основании компаса 4. Верхний конец оси поддерживается подшипником, запрессованным в крышку 1. Обе опоры оси делаются из часовых камней.
На верхнем конце оси магнитов, перпендикулярно ей, насажена эксцентрически круглая заслонка 2, которая может перемещаться в зазоре между двумя парами сопел. Нижние дутьевые сопла 7 и верхние приемные сопла 8 жест <о скреплены с основанием и крышкой компаса. Делаются сопла из трубочек с диаметром отверстий 1 — 2 мм. Каждое приемное соп то расположено против соответствующих дутьевых.
Принцип работы магнитного стабилизатора курса заключается в следующем.
Компрессор беспрерывно подает воздух в пустотелую колонку 5 компаса, из которой воздух попадает сразу в оба нижние дутьевые сопла.
Если модель судна идет строго по заданному курсу, то эксцентрическая заслонка перекрывает обе пары сопел, и в верхние приемные сопла воздух не попадает. Поэтому мембрана пневматического реле и средний контакт, связанный с ней, находятся в среднем нейтральном положении.
Если модель отклонится от курса, то одна из пар сопел окажется открытой, а другая пара останется по-прежнему перекрытой эксцентрической заслонкой. Через открытое дутьевое сопло воздух будет попадать в про тивоположное ему приемное сопло. Из неге по соединительной резиновой трубке воздух поступает в одну из полостей пневматического реле. Мембрана пневматического реле (рис. 169) переместится и ее средний кон- такт 9, жестко связанный с штоком мембраны, замкнется с одним из двух неподвижных контактов 10. Через одну из пар контактов 7 или 8 электромотор получит питание и повернет руль в нужную сторону.
Так как нулевого фиксированного положения руля не имеется, то, возвращаясь на курс, модель пересечет его. При этом эксцентрическая заслонка повернется вместе с магнитом и перекроет ранее открытую пару сопел, а перекрытые сопла откроются, и воздух пойдет в другую часть пневматического реле. Мембрана реле сработает в противоположную сторону и ее средний контакт замкнется со вторым неподвижным контактом 10. Ток в якоре исполнительного электромотора изменит направление, и мотор переложит руль на другой борт. Модель снова начнет возвращаться на прежний курс. Можно использовать и магнитный компас от старых гиромагнитных компасов или автопилотов.
В нижней части колонки компаса следует припаять шестеренку (рис. 169). Через эту шестеренку посредством ряда других шестеренок и трибок осуществляется поворот компаса для установки его на заданный курс. Ось последней трибки делается удлиненной с штурвалом 11.
Пневматическое реле нетрудно изготовить самому. В качестве мембраны применить плоскую эластичную резину. Можно также использовать и готовое пневматическое реле от гиромагнитного компаса.
Компрессор 3 делается поршневым или центробежным. Можно обойтись и без компрессора, если запасти на модели сжатый воздух, например, накачанный в шаропилот.
Поршневой компрессор надо обязательно делать двухцилиндровым, чтобы избежать большой пульсации воздуха. Пульсации вызывают дрожание среднего контакта и нарушают нормальную работу автомата.
Для устранения пульсации даже при двухцилиндровом компрессоре воздух в компас желательно подавать через небольшой жестяной баллончик (ресивер) 4.
При изготовлении компрессора в качестве поршней с цилиндрами можно использовать демпферы от указателей поворотов самолета или автопилота. На выходе каждого цилиндра нужно сделать невозвратный клапан из шарика, поджатого легкой пружинкой (рис. 171). На донышке поршня невозвратный клапан можно сделать из кусочка кинопленки.
Магнитный компас следует устанавливать возможно дальше от железных предметов, искрящих контактов и токонесущих проводов. В противном случае компас вообще не будет работать, так как его стрелки могут оказаться притянутыми к ближайшему железу или будут отклоняться магнитными полями, образующимися вокруг электрических проводов.
Лучшим местом установки магнитного компаса является носовая часть или надстройка модели. Для уменьшения влияния на компас посторонних магнитных полей рекомендуется провода с прямыми и обратными токами свивать между собой. Контактные искрообразующие устройства желательно заключать в магнитные экраны, которые делаются в виде чехлов из листового железа.
ПРОСТЕЙШИЕ АВТОМАТЫДЛЯ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
Очень часто на соревнованиях можно наблюдать, как самоходная модель корабля или подводной лодки, пройдя необходимую дистанцию, продолжает бесцельное движение по акватории. Это разряжает источники питания двигателей и угрожает срыву дальнейших запусков модели. Чтобы избежать этого, необходимо ограничить движение модели по времени, т. е. заставить ее после прохождения заданной дистанции остановиться. С этой целью многие судомоделисты применяют различные самодельные автоматы, которые с помощью контактной системы разрывают цепь электропитания двигателей. Самый простейший такой автомат можно изготовить, используя часовой механизм (на- пример, будильник) или заводной механизм автоспуска от фотоаппарата.
Делается это так. На выходную шестерню (совершающую мало оборотов) часового или любого другого заводного механизма припаивается тяга (кусок проволоки), а на плату механизма крепится пара постоянно замкнутых контактов, один из которых с несколько удлиненным концом. После завода механизма (перед пуском модели) последняя шестерня с напаянным на нее хвостовиком начнет медленно вращаться, а хвостовик постепенно приближаться к постоянно замкнутым контактам. Дойдя до контактов, хвостовик разомкнет их. Электродвигатель прекратит вращение, а модель корабля остановится. Для мгновенного разрыва электроцепи вместо обыкновенных контактов можно использовать тумблер с напаянной на него тягой или кнопочные быстродействующие выключатели.
С этой целью можно использовать и гидравлический автомат (рис. 172). Он состоит из цилиндра с крышкой, в котором находится поршень со штоком. Над поршнем (на штоке) установлена пружина Г, которая стремится опустить его, а так как цилиндр заполнен маслом, то поршень будет опускаться довольно медленно. Для лучшей работы автомата в поршне имеются два отверстия: одно А диаметром 3—4 мм, закрывающееся шариком В с пружиной, другое — сквозное Б, диаметром 0,5—0,7 мм.
Автомат работает следующим образом. При вытягивании штока поршня вверх масло, преодолевая сопротивление пластинчатой пружины, прижимающей шарик В, быстро перетекает в нижнюю полость поршня. При опускании поршня вниз под действием цилиндрической пружины масло через отверстие Б медленно перетекает в верхнюю полость поршня цилиндра. Поршень медленно опускается вниз и с помощью шайбы Е, укрепленной на штоке поршня, размыкает контакты электроцепи. Время опускания поршня можно регулировать высотой его подъема или изменением отверстия Б, подбором пружины Г (с разной силой давления) и перемещением размыкающей шайбы на штоке.
Надо учесть, что при силе тока (более 5 А) контакты электроцепи при медленном их размыкании могут привариться от искры размыкания друг к другу и не разомкнуть цепь электролитания двигателя. Чтобы этого не случилось, лучше будет, если нижнюю часть цилиндра сделать на 1,5—2 мм шире, чем весь цилиндр, а по высоте на 1—2 мм больше высоты поршня (рис. 173). Тогда поршень, дойдя до уширенной части цилиндра, «провалится», тем самым быстро разомкнет электроконтакты, и они не успеют привариться друг к другу.
Можно сделать еще один, так называемый электромеханический автомат (рис. 174). С помощью такого автомата можно выключить электродвигатель на моделях надводных кораблей и подводных лодок, а также перекладывать горизонтальные рули, чтобы модель подводной лодки всплывала в заданном районе.
Изготовляется этот автомат следующим образом. На основании из материала 1, не проводящего электрический ток (оргстекло, эбонит, фанера и т. п.), крепится исполнительный электродвигатель 2 с червячной передачей вращения 3 и 4 на ведущий винт 5, с нарезанной на нем резьбой 4—5 мм. Ведущий винт, вращаясь от электродвигателя, перемещает поступательно контактный ползун 6, изготовленный из оргстекла. На этом ползуне закреплены два ножа, один 7 замыкающий электроцепь (латунный), второй 8 размыкающий электропитание, изготовленный из диэлектрика. Сверху ползуна вставлена шпилька 9 для указания его местоположения. На противоположном конце основания 1 расположены три пары контактов
10, 11 и 12. Контакты 10 всегда разомкнуты, а контакты 11 и 12 всегда соединены. Последние припаиваются оловом к латунным стойкам, а стойки приклепываются или привертываются к пластинам 13, выпиленным из оргстекла. В пластинах имеются отверстия с резьбой 3—4 мм для крепления их винтами 14 к основанию, благодаря прорезям 15 в основании автомата, контакты по желанию могут перемещаться также к латунным стойкам, которые крепятся к основанию заклепками или винтами.
Исполнительный двигатель включается в общую цепь электропитания системы, схема которой указана на рис. 175.
Электромеханический автомат работает следующим образом. Перед запуском, например, подводной лодки носовые горизонтальные рули устанавливаются на погружение, с помощью включателя В (обычно тумблера) включается главный двигатель модели, вращающий ее гребные винты. Модель лодки нацеливается в нужном направлении. Вторым В2 включается исполнительный двигатель автомата, и модель запускается.
При работе исполнительного двигателя 1 и вращении ведущего винта 2 по нему в сторону контактов начинает двигаться ползун 3 с ножами 4 и 5. Через определенное время нож 4 подходит к разомкнутым контактам 6 и замыкает их. Электрический ток от источника питания поступает в обмотку соленоида, последний втягивает железный сердечник и через рычаги перекладывает носовые горизонтальные рули на всплытие. Модель лодки быстро всплывает. Далее с помощью ножа 5 размыкаются контакты 7, и модель останавливается. При своем дальнейшем движении ползун 3 доходит до контактов 8, размыкает их, в результате чего исполнительный двигатель автомата останавливается, одновременно выключается соленоид.
Перед новым запуском модели ползун с помощью механического устройства или с помощью реверсирования исполнительного двигателя отводится в начальное положение.
Необходимо рассказать еще об одном автоматическом устройстве — рулевом механизме с флюгером.
Обычно курс модели яхты устанавливается соответствующим положением парусов в зависимости от направления ветра. Так как ветер в течение гонок меняется как по силе, так и по направлению, то модель яхты получает крен, меняет свою скорость и курс.
Цель рулевого механизма с флюгером — восстановление курса модели. Флюгер (рис. 176) представляет собой ветровое крыло 1, связанное с баллером руля 2 системой рычагов, передающих усилия крыла на перо руля.
Система рычагов состоит из румпеля 3 (с продольным пазом посередине) и диска 4 со штифтом 5, свободно входящим в паз румпеля. На диске делаются прорези, в которые входит защелка ветрового крыла 6, для установки крыла под разными углами по отношению к плоскости пера руля. Вся система рычагов соединяется с помощью баллера ветрового крыла 7, а с целью уменьшения трения пятка последнего опирается на шарик от подшипника 8.
Румпель, диск и рама ветрового крыла 9 изготавливаются из плоского дюралюминия толщиной 1 —1,5 мм.
Ветровое крыло, по возможности, должно быть легким, и делается оно обтекаемой формы из пенопласта или бальзы. Его площадь должна быть в четыре-пять раз больше площади пера руля.
Система флюгера работает следующим образом. При запуске модели руль и румпель устанавливаются в прямое положение, а ветровое крыло флюгера своей плоскостью устанавливается по ветру, и модель запускается. Если теперь модель яхты отклонится от своего курса (вследствие изменения силы давления ветра на парус), то ветровое крыло, сохранив свое положение относительно ветра, окажется отклоненным по отношению к диаметральной плоскости модели и через рычажную систему переложит руль в нужную сторону, возвращая тем самым модель яхты на прежний курс.
При работе исполнительного двигателя 1 и вращении ведущего винта 2 по нему в сторону контактов начинает двигаться ползун 3 с ножами 4 и 5. Через определенное время нож 4 подходит к разомкнутым контактам 6 и замыкает их. Электрический ток от источника питания поступает в обмотку соленоида, последний втягивает железный сердечник и через рычаги перекладывает носовые горизонтальные рули на всплытие. Модель лодки быстро всплывает. Далее с помощью ножа 5 размыкаются контакты 7, и модель останавливается. При своем дальнейшем движении ползун 3 доходит до контактов 8, размыкает их, в результате чего исполнительный двигатель автомата останавливается, одновременно выключается соленоид.
Перед новым запуском модели ползун с помощью механического устройства или с помощью реверсирования исполнительного двигателя отводится в начальное положение.
Необходимо рассказать еще об одном автоматическом устройстве — рулевом механизме с флюгером.
Обычно курс модели яхты устанавливается соответствующим положением парусов в зависимости от направления ветра. Так как ветер в течение гонок меняется как по силе, так и по направлению, то модель яхты получает крен, меняет свою скорость и курс.
Цель рулевого механизма с флюгером — восстановление курса модели. Флюгер (рис. 176) представляет собой ветровое крыло 1, связанное с баллером руля 2 системой рычагов, передающих усилия крыла на перо руля.
Система рычагов состоит из румпеля 3 (с продольным пазом посередине) и диска 4 со штифтом 5, свободно входящим в паз румпеля. На диске делаются прорези, в которые входит защелка ветрового крыла 6, для установки крыла под разными углами по отношению к плоскости пера руля. Вся система рычагов соединяется с помощью баллера ветрового крыла 7, а с целью уменьшения трения пятка последнего опирается на шарик от подшипника 8.
Румпель, диск и рама ветрового крыла 9 изготавливаются из плоского дюралюминия толщиной 1 —1,5 мм.
Ветровое крыло, по возможности, должно быть легким, и делается оно обтекаемой формы из пенопласта или бальзы. Его площадь должна быть в четыре-пять раз больше площади пера руля.
Система флюгера работает следующим образом. При запуске модели руль и румпель устанавливаются в прямое положение, а ветровое крыло флюгера своей плоскостью устанавливается по ветру, и модель запускается. Если теперь модель яхты отклонится от своего курса (вследствие изменения силы давления ветра на парус), то ветровое крыло, сохранив свое положение относительно ветра, окажется отклоненным по отношению к диаметральной плоскости модели и через рычажную систему переложит руль в нужную сторону, возвращая тем самым модель яхты на прежний курс.
IX. Управление моделью на расстоянии
Особое восхищение у зрителей вызывают маневры моделей, управляемых на расстоянии. Они совершают сложные эволюции, меняют направление движения, дают задний и передний ход, выходят в атаку, открывают артиллерийский огонь. Все эти «приказы» могут передаваться на приемные и исполнительные автоматы, модели корабля с помощью радио, световыми, гидроакустическими, тепловыми и другими сигналами.
В этой главе рассказывается об устройстве радиопередатчика и радиоприемника сигналов для морских моделей. Пусть юных корабелов не смущают сложности аппаратуры. Практика судомодельного спорта показала, что тысячи спортсменов-судомоделистов нашей страны своими руками делают эту аппаратуру.
Чтобы управляемый объект выполнил нужную эволюцию, ему по каналу связи передают соответствующую команду. Структур- ная схема системы дистанционного управления с использованием радиоканала представлена на рис. 177. Для управления моделями команды передают по нескольким каналам на одной несущей частоте.
Такая система дистанционного управления именуется командной многоканальной радиолинией. Многоканальные радиолинии по способу разделения каналов на приемной стороне делятся на радиолинии с частотным, временным и кодовым разделением каналов. Для управления моделями в основном применяются радиолинии с частотным разделением каналов, у которых напряжение несущей частоты передатчика модулируется вспомогательными, так называемыми поднесущими колебаниями.
Каждому каналу соответствует своя поднесущая частота, которая, в свою очередь, модулируется передаваемым по данному каналу сигналом управления. Команды могут быть как дискретные, так и плавно меняющиеся. В тех случаях, когда аппаратура многоканальной радиолинии предназначена для передачи конкретного числа команд, то ее принято называть по их числу, например «семикомандная аппаратура». В приемнике после детектора устанавливается ряд селективных фильтров.
С их помощью разделяют модулированные сигналы поднесущих частот по каналам, где они подвергаются демодуляции. Колебания поднесущих частот в аппаратуре для управления моделями модулируются или по амплитуде, или по частоте. Существуют и системы управления, где команды различают по признаку разной длительности посылок колебаний поднесущих частот. В состав аппаратуры входят передатчик и шифратор с пультом — командодатчиком, радиоприемник с дешифратором и блок автоматики. Их задача: формировать, передавать, принимать и выделять команды и приводить в действие исполнительные механизмы. В командных многоканальных радиолиниях с частотной селекцией сигналов управления моделями число каналов, как правило, не превышает 12. Если в радиолинии одновременно передают команды по четырем-пяти каналам, то избавиться от взаимных помех уже нелегко.
Причем в этом случае резко уменьшается дальность действия радиоуправления. Это объясняется тем, что в многоканальной радиолинии, с числом каналов п, когда все сигналы этих каналов модулируют несущую частоту одновременно, то глубина модуляции от каждого из них составит только — 100/n % . Существуют, однако, способы практически одновременной передачи двух команд без снижения глубины модуляции для каждого канала.
Это обеспечивается путем передачи быстро чередующихся посылок двух каналов (частота чередования 50—100 Гц) за время одновременного нажатия двух кнопок. Такие системы чаще находят применение в авиамодельном спорте. Для судомодельного спорта вполне можно обойтись системами с последовательной передачей команд. На спортивной радиоуправляемой модели корабля исполнительными механизмами являются ходовые электродвигатели и электродвигатели рулевых машинок и разнообразных подруливающих устройств, а также шкотовых лебедок на моделях яхт.
https://www.youtube.com/watch?v=zp-NsY0cc1M
В зависимости от того, для каких видов состязаний изготавливается конкретная модель, определяют требования к аппаратуре радиоуправления и к принципу передачи команд. Большинство спортсменов применяют простые системы аппаратуры радиоуправления. Для скоростных моделей с ходовым электродвигателем пригодна пятикомандная аппаратура с последовательной подачей команд:
«Вперед», «Стоп», «Задний ход», «Лево руля», «Право руля». Для радиоуправляемых моделей парусных яхт и скоростных моделей с ходовым двигателем внутреннего сгорания может быть применена четырехкомандная аппаратура с последовательной подачей команд.
Для этих же моделей в ряде случаев будет оправдано применение более сложной многокомандной аппаратуры, обеспечивающей одновременную передачу двух команд, или аппаратуры с одним каналом пропорционального управления рулевым механизмом и несколькими каналами для разовых команд.
Для моделей с двигателями внутреннего сгорания находят применение системы с двумя каналами пропорционального управления. Для радиоуправления моделью, предназначенной для соревнований по прохождению сложного фигурного курса, необходима семикомандная аппаратура с последовательной подачей команд:
«Вперед», «Стоп», «Задний ход», «Разворот влево», «Разворот вправо», «Лево руля», «Право руля». При командах «Разворот влево» или «Разворот вправо» ходовые винты вращаются враздрай, т. е. в разные стороны, в зависимости от того, куда необходимо развернуть модель, или же соответственно включаются подруливающие устройства.
На таких моделях наряду с аппаратурой радиоуправления имеется блок автоматики, с помощью которого осуществляется управление работой электродвигателей и их реверсом в нужное время. В тех случаях, когда у юных корабелов возникнет желание построить демонстрационную многокомандную модель, то им не потребуется резко усложнять радиоаппаратуру.
Специальный селекторный блок автоматики, управляемый одним каналом, обеспечит решение нужной задачи. О таком блоке будет рассказано в конце этой главы. Какими предпосылками нужно руководствоваться юному корабелу при выборе фабричной аппаратуры или при самостоятельном ее изготовлении? Какими должны быть режим работы и мощность излучения передатчика?
Каким техническим требованиям должны удовлетворять передающая и приемная части аппаратуры? Эти и другие вопросы встают перед юными корабелами, изготавливающими радиоуправляемую модель корабля. Для радиоуправления моделями выделены частоты:
27,12 МГц, 28,0—28,2 МГц, 144—146 МГц, Наиболее освоены частоты 27,12 МГц и 28,0—28,2 МГц. Перед самостоятельной постройкой или приобретением фабричной радиоаппаратуры должно быть оформлено разрешение через инспекцию электросвязи на право пользования передатчиком для управления моделями. Разрешено использовать передатчики, мощность излучения которых не превышает 1 Вт, имеющих амплитудную модуляцию несущей частоты.
Для радиоуправления моделями кораблей вполне приемлема мощность излучения передатчика, находящаяся в пределах 0,15—0,5 Вт. Предпочтительнее такой режим работы передатчика, когда он в паузах между командами излучает колебания несущей частоты, которые могут быть и модулированы, но только нерабочим тоном.
Этот режим позволяет повысить помехоустойчивость системы радиоуправления. Промышленная и заслуживающая внимания самодельная аппаратура содержит многокаскадные передатчики, у которых задающий генератор имеет кварцевую стабилизацию частоты. Бортовая часть системы радиоуправления моделями содержит приемник сигналов и дешифратор команд. Несмотря на то, что с появлением транзисторов и миниатюрных радиодеталей появилась возможность создания малогабаритных и экономичных супергетеродинных радиоприемников, в аппаратуре для радиоуправляемых моделей продолжают доминировать сверхрегенеративные приемники. Популярность последних обусловлена высокой чувствительностью, необходимой для уверенного приема сигналов управления на небольшую антенну, помехоустойчивостью, необходимой при размещении приемника в непосредственной близости от источников искровых радиопомех, простотой схемы, экономичным потреблением электроэнергии, несложностью регулировки, доступной радиолюбителям, нормальной работой при изменяющейся напряженности поля сигнала в месте приема. Такие недостатки сверхрегенеративного приемника, как, например, широкая полоса пропускания, большой уровень шумов, а также нелинейные искажения, не играют большой роли для приемника команд управления моделями. Широкая полоса приемника снижает требования к стабильности частоты передатчика, что позволяет иногда обойтись без кварцевой стабилизации частоты задающего генератора передатчика. Применяя высокочастотные транзисторы, можно построить сверхрегенеративные приемники, надежно работающие в диапазоне частот от 20 МГц до 250 МГц. Вышеизложенное не должно ставить под сомнение целесообразность применения приемников супергетеродинного типа.
В тех случаях, когда имеется возможность собрать супергетеродинный приемник, это следует делать, поскольку он имеет ряд преимуществ перед сверхрегенеративным. Однако нужно иметь в виду, что для целей телеуправления супергетеродинный приемник должен иметь гетеродин с кварцевой стабилизацией частоты. Выделение (дешифрация) команд в приемном устройстве в основном осуществляется с помощью избирательных по частоте электронных реле с низкочастотными резонансными контурами.
ПЕРЕДАТЧИК
Схема его приведена на рис. 178. Он обеспечивает передачу разовых команд по семи каналам в любой последовательности. Работает передатчик на частоте 27,12 МГц или на фиксированной частоте в диапазоне 28,0— 28,2 МГц. Мощность излучения — 0,25 Вт. Для стабилизации частоты используется кварцевый резонатор.
Питание осуществляется от трех батарей 3336Л. С помощью такого передатчика можно управлять моделью на расстоянии до 300 м, если на модели установлен приемник, собранный по схеме на рис. 183. Приемная антенна должна быть не короче 30 см.
Рассмотрим назначение каскадов передатчика.
Задающий генератор собран на транзисторе Т. Кварц, включенный между коллектором и базой транзистора, возбуждается на третьей механической гармонике, которая по частоте равна 27, 12МГц. Контур L^C настраивают на более низкую частоту, в результате на частоте 27,12 МГц он имеет емкостную проводимость и создаются условия для самовозбуждения по схеме емкостной трехтонки, где роль индуктивности выполняет кварц. С обмотки связи L2 напряжение высо- кой частоты поступает к буферному каскаду, в котором транзисторы Т2 и Г3 включены параллельно. Контур L3C8 настроен на частоту 27,12 МГц. С обмотки связи L4 снимается напряжение высокой частоты для возбуждения выходного каскада.
Выходной каскад (усилитель мощности) выполнен на транзисторе Т4. Нагрузкой его является контур Ь5СюСц, к которому через согласующую катушку L6 подключена антенна.
Модулятор содержит каскады, собранные на транзисторах Т5, Те, Тд. Когда открыт транзистор Т5, то открываются транзисторы выходного и буферного каскадов, и передатчик излучает высокочастотные колебания в эфир.
Шифратором служит мультивибратор на транзисторах Т7, Та, позволяющий получить колебания прямоугольной формы.
При нажатии одной из семи командных кнопок мультивибратор начинает генерировать на одной из частот — 1080, 1320, 1610, 1970, 2400, 2940, 3580 Гц. Одновременно с этим передатчик излучает высокочастотные колебания, модулированные звуковой частотой.
Стабилизатор напряжения, выполненный на транзисторе Т]0 и диоде D$, обеспечивает стабильность частоты мультивибратора при изменении напряжения питания с 12 В до 8,5 В. При разрядке батареи до 9 В ее следует заменить новой.
Задающий генератор собран на транзисторе Т. Кварц, включенный между коллектором и базой транзистора, возбуждается на третьей механической гармонике, которая по частоте равна 27, 12МГц. Контур L^C настраивают на более низкую частоту, в результате на частоте 27,12 МГц он имеет емкостную проводимость и создаются условия для самовозбуждения по схеме емкостной трехтонки, где роль индуктивности выполняет кварц. С обмотки связи L2 напряжение высо- кой частоты поступает к буферному каскаду, в котором транзисторы Т2 и Г3 включены параллельно. Контур L3C8 настроен на частоту 27,12 МГц. С обмотки связи L4 снимается напряжение высокой частоты для возбуждения выходного каскада.
Выходной каскад (усилитель мощности) выполнен на транзисторе Т4. Нагрузкой его является контур Ь5СюСц, к которому через согласующую катушку L6 подключена антенна.
Модулятор содержит каскады, собранные на транзисторах Т5, Те, Тд. Когда открыт транзистор Т5, то открываются транзисторы выходного и буферного каскадов, и передатчик излучает высокочастотные колебания в эфир.
Шифратором служит мультивибратор на транзисторах Т7, Та, позволяющий получить колебания прямоугольной формы.
При нажатии одной из семи командных кнопок мультивибратор начинает генерировать на одной из частот — 1080, 1320, 1610, 1970, 2400, 2940, 3580 Гц. Одновременно с этим передатчик излучает высокочастотные колебания, модулированные звуковой частотой.
Стабилизатор напряжения, выполненный на транзисторе Т]0 и диоде D$, обеспечивает стабильность частоты мультивибратора при изменении напряжения питания с 12 В до 8,5 В. При разрядке батареи до 9 В ее следует заменить новой.
Антенна штыревая длиной 1 м.
Особенностью конструкции передатчика является то, что минус источника питания соединен с корпусом. Это упрощает монтаж высокочастотных цепей выходного и буферного каскадов, а настройку контуров можно производить не только сердечниками катушек, но и подстроенными конденсаторами, роторы которых соединены с корпусом.
При отсутствии кварца задающий генератор на частоту 27,12 МГц или частоту в диапазоне 28,0—28,2 МГц можно собрать по схеме, показанной на рис. 179. Это автогенератор, выполненный на транзисторе Т, возбуждаемый за счет положительной обратной связи между цепью коллектора и эмиттера. Буферный каскад на транзисторе Т2 служит для связи с предоконечным каскадом передатчика. Питание задающего генератора стабилизировано (стабилизатор собран на транзисторе Т3 и диоде Д), что обеспечивает хорошую стабильность частоты при уменьшении напряжения питания до 8 В. Катушка L этого задающего генератора содержит 12 витков провода ПЭВ — 2 0,41, намотанного на каркасе диаметром 6 мм. Индуктивность бескарбонильного сердечника — 0,7 мкГн. Катушка связи L2 имеет 2 витка провода ПЭЛШО 0,25, намотанных поверх катушки L. Измерение индуктивности катушки L рекомендуется производить измерителем добротности типа Е9-4.
Налаживание задающего генератора сво-дится к такому включению концов катушки, при котором возникнут колебания, и к установлению нужной частоты вращением карбонильного сердечника катушки L. Контроль за точностью установки частоты осуществляют с помощью электронносчетного частотомера типа Ч 3-30, подключаемого к выходу задающего генератора. Монтаж задающего генератора выполняют на плате из фольгированного стеклотекстолита и во избежание случайных уходов частоты помещают в металлический кожух-экран, соединенный с корпусом передатчика.
В передатчике применяются керамические конденсаторы. Электролитические конденсаторы должны быть рассчитаны на номинальное рабочее напряжение не меньше 12 В. Высокочастотные дроссели — фабричные. Можно изготовить их и самостоятельно. Для этого на резистор МЛТ-1 сопротивлением 100 кОм наматывают до заполнения один слой провода ПЭЛ 0,08, концы припаивают к выводам резистора. Конденсаторы С{2 и С12 в мультивибраторе лучше применять бумажные типа МБМ. Транзисторы рекомендуется применять с 3„,., равным 40—60.
Самостоятельно изготовляют согласующую и все контурные катушки. Катушку L наматывают без зазора между витками проводом ПЭВ 0,35 на каркасе диаметром 7 мм. Число витков — 18. Внутри каркаса помещается карбонильный сердечник. Катушка Z-2 содержит 2 витка провода ПЭЛШО 0,25. Ее наматывают поверх катушки L.
Катушки L3 и L5 наматывают посеребренным проводом диаметром 0,5—0,8 мм на каркасах диаметром 9 мм. Расстояние между витками должно быть 0,5 мм. Катушки имеют по 10 витков. Катушка Ь4 имеет 2 витка провода ПЭЛШО 0,25. Ее наматывают поверх катушки L3. Индуктивность катушек L3 и L5 без сердечника 0,35 мкГн. Полностью ввернутый карбонильный сердечник увеличивает индуктивность примерно в 2 раза, латунный — уменьшает в 1,5 раза. При отсутствии посеребренного провода катушки L3 и Z.5 могут быть намотаны проводом ПЭВ—2 0,65 — 0,8.
Катушку L6 наматывают проводом ПЭВ—2 0,65 на гладком каркасе диаметром 9 мм. Намотка рядовая на длине 15 мм. Каркасы всех катушек выполнены из высокочастотного изоляционного материала.
Передатчик монтируют на плате из фольгирова иного стеклотекстолита. Выводы деталей припаивают к запрессованным в плату проволочным шпилькам, вокруг которых фольга удалена. Оставшаяся фольга служит земляной шиной. Для того чтобы монтаж был жестким, длина выводов деталей не должна превышать 15 мм.
Габариты платы следует определить путем предварительного размещения деталей на бумаге и определения мест монтажных шпилек.
Смонтированную плату укрепляют на шасси с лицевой (верхней) стороны, на которой размещен антенный ввод. Материал шасси и кожуха — алюминий или латунь. Между кожухом и фольгой платы должен быть надежный контакт.
На рис. 180 показан монтаж высокочастотной части передатчика и модулятора. Расположение контурных катушек таково, что обеспечивается доступ к подстроенным сердечникам. Выводы деталей, которые по схеме идут на «землю», припаивают к медной фольге платы. Фольга перед монтажом должна быть зачищена мелкой наждачной бумагой до металлического блеска.
Монтаж остальной низкочастотной части передатчика производят на второй плате из стеклотекстолита или гетинакса, не обязательно фольгированного. Расположение деталей может быть любым. Командные кнопки и выключатель питания размещаются на стенках кожуха передатчика. С другими элементами схемы их соединяют гибкими проводниками.
Отсек, в котором располагают батареи питания, следует отделить перегородкой от монтажа. Это необходимо для того, чтобы исключить загрязнение и нарушение монтажа в процессе эксплуатации аппаратуры.
Конструкцию кожуха, размещение кнопок, антенны и плат продумайте сами. Для переноски и удобного пользования передатчиком (при передаче команд) его необходимо снабдить ремнем.
Налаживание передающего устройства начинают с настройки мультивибратора на генерацию заданных фиксированных частот. Вместо резисторов Rs—временно включают сначала переменный резистор 47 кОм, а затем с меньшим номиналом. При помощи частотомера или звукового генератора и осциллографа определяют, при каком положении движка переменного резистора мультивибратор настроен на выбранную фиксированную частоту. Омметром измеряют величину получившегося сопротивления и вместо переменного резистора в каждую цепочку последовательно с кнопкой впаивают постоянный резистор (возможно, составленный из двух для получения нужной величины). С увеличением звуковой частоты величина включаемых резисторов будет уменьшаться.
При приведенных на схеме номиналах схемы мультивибратора и изменении величины указанного переменного резистора от 47 кОм до нуля и напряжении 8 В мультивибратор генерирует колебания, частота которых может меняться от 0,6 до 8 кГц.
Налаживание высокочастотной части передатчика начинают с задающего генератора с кварцем. Вращая сердечник катушки Lu проверьте с помощью лампового вольтметра, возникли ли колебания высокой частоты. Детекторную головку вольтметра подключают к катушке L2. Уменьшив напряжение питания до 8 В, убедитесь, что колебания не срываются. Затем, соединив выводы коллектора и эмиттера у транзистора Т5, настраивают в резонанс контуры L3CS и Ь^СюСц путем вращения сердечников катушек, а возможно, и подбора контурной емкости. Если есть индикаторная лампочка на ток 25—40 мА и напряжение 6—10 В, то, включив ее последовательно с антенной, можно убедиться по загоранию лампочки о наличии высокочастотных колебаний в цепи антенны.
Элементы, обозначенные на схеме звездочкой, в процессе регулировки могут быть заменены на подобные, но других номиналов.
Согласование выходного каскада с антенной производят при помощи подстройки сердечников катушек L5 и L6. Эту операцию лучше всего выполнять с использованием индикатора поля (рис. 181), добиваясь максимального показания измерительного прибора.
Если нет микроамперметра, можно изготовить индикатор излучения по схеме, изображенной на рис. 182.
Расположив индикатор излучения вблизи передатчика, по загоранию лампочки можно судить о том, что передатчик функционирует нормально.
При налаживании антенна должна быть подключена и развернута полностью. Индикатор поля размещают на таком расстоянии, чтобы стрелка микроамперметра находилась в средней части шкалы.
В дальнейшем перемычку между коллектором и эмиттером транзистора Т5 удаляют.
При налаживании вместо микроамперметра в индикаторе поля включается резистор сопротивлением 10 кОм и с помощью осциллографа, подключенного к нему, можно посмотреть форму продетектированных звуковых колебаний и оценить, как модулируется несущая частота при нажатии той или иной командной кнопки.
После налаживания передатчика и окончательной подстройки контуров сердечники катушек необходимо зафиксировать в каркасах каплей нитроэмали.
СЕМИКОМАНДНЫЙ ПРИЕМНИК
Как видно из принципиальной схемы (рис. 183), приемник содержит апериодический усилитель высокой частоты, сверхрегенеративный детекторный каскад, усилитель низкой частоты, эмиттерный повторитель и дешифратор. Сверхрегенеративный каскад собирают на транзисторе Г2.
Контур L|C6 с помощью карбонильного сердечника настраивают на частоту передатчика. Частота гашения определяется цепочкой R5C5. Фильтр Re Cw, Др2, С9 не пропускает колебания с частотой гашения в низкочастотный тракт. В усилителе НЧ, выполненном на транзисторах Ts, Т4, сигнал усиливается и ограничивается.
Эмиттерный повторитель на транзисторе Т$ — согласующий каскад между усилителем НЧ v. дешифратором. Питание приемника стабилизировано электронным стабилизатором, собранным на транзисторе Т6 и диоде Д1 Поэтому при разряде батареи питания обеспечивается постоянство уровня ограниченного низкочастотного сигнала. Приемник имеет семиканальный дешифратор (на схеме показана одна из семи ячеек дешифратора).
Каждая ячейка представляет собой частотно-избирательное электронное реле, настроенное на одну из частот: 1080, 1320, 1610, 1970, 2400, 2940, 3580 Гц. Резистор R16 и контур L2С16 образуют Г-образный фильтр, настроенный на частоту канала.
Для сигнала, частота которого совпадает с резонансной частотой контура, полное сопротивление контура увеличивается, поэтому к базе транзистора Т7 будет подведен достаточный по уровню сигнал звуковой частоты. Усиленный сигнал с обмотки реле R1 через конденсатор С17 поступает на диод Д2, выпрямляется и в виде отрицательного напряжения смещения через катушку L2 вновь поступает на базу транзистора Тт.
В результате коллекторный ток транзистора резко возрастает и реле срабатывает. Таким образом, этот каскад является рефлексным. Величина сопротивления резистора R16, наряду с добротностью контура L2C16, определяет избирательные свойства и чувствительность ячейки. Для четкой работы дешифратора с LC-контурами необходимо постоянство сигнала на его входе.
Эту задачу выполняет усилитель-ограничитель. Приемник потребляет ток при новых батареях U пит. = 9,0 В: 30 мА — при невключенном передатчике и 75 мА — при подаче команды. Питание приемника осуществляется от двух плоских батарей 3336Л, соединенных последовательно.
Допустимое напряжение питания 9В±1,5 В. Батареи «Крона» не годятся, так как у них мала электрическая емкость. В приемнике применены реле РЭС-15 (паспорт РС4.591.002Сп). Самодельными деталями приемной аппаратуры являются контурная катушка L и контурные катушки дешифратора. Катушка L1 содержит 16 витков провода ПЭВ 0,51, намотанного виток к витку на каркасе диаметром 8 мм.
Каркас должен иметь отверстие с резьбой для карбонильного или латунного подстроенного сердечника. Индуктивность катушки без сердечника—1,2 мкГн, с карбонильным сердечником — 1,75 мкГн, с латунным сердечником — 0,95 мкГн. Для измерения малых индуктивностей используют измеритель типа Е9-4. Для изготовления катушек низкочастотных контуров дешифратора лучше применять броневые сердечники из ферритов с магнитной проницаемостью (г, равной 1000—2000 (1000НМ—2000НМ), с резьбовым подстроенным сердечником.
Габариты броневых сердечников: внешний диаметр — 19 мм, высота — 16 мм. Внешние края чашек сердечника должны быть притерты друг к другу. Между кромками внутренних цилиндров чашек необходимо создать путем шлифовки наждачной шкуркой зазор порядка 0,5 мм.
ДАННЫЕ КОНТУРОВ ДЕШИФРАТОРА СЕМИКОМАНДНОГО ПРИЕМНИКА
Частота, | Индуктивность, | Емкость. |
Гц | мГн | мкФ |
1080 | 320 | 0,068 |
1320 | 214 | 0,068 |
1610 | 144 | 0,068 |
1970 | 96 | 0,068 |
2400 | 93 | 0,047 |
2940 | 62 | 0,047 |
3580 | 42 | 0,047 |
Поскольку ферритовые сердечники имеют разброс значений действующей магнитной проницаемости, указать число витков каждой катушки можно лишь приближенно. Рекомендуется намотать на каркас до его заполнения провод ПЭВ и путем постепенного уменьшения части витков и регулировки положения подстроенного сердечника добиться требуемой величины индуктивности катушки. Диаметр провода при намотке катушек индуктивности для первых трех каналов — 0,08— 0,1 мм, а для остальных — 0,11—0,14 мм. Для определения индуктивности катушки можно использовать измерительный мост типа УМ-2 или Е12-4.
Для катушек дешифратора можно применить ферритовые кольцевые (тороидальные) сердечники с магнитной проницаемостью ц, равной 2000. Габариты сердечника: внешний диаметр 17 мм, внутренний диаметр 8 мм и толщина 5 мм. С помощью челнока на кольцо наматывают 600—800 витков провода ПЭВ 0,06 или 0,08. Индуктивность катушек подбирают так же, как было сказано ранее. Однако в этом случае настройку контуров лучше вести подбором емкости контура.
На рис. 184 показана конструкция катушки низкочастотного контура с регулировкой величины индуктивности. Вырез в ферритовом кольце выполняют с помощью абразивного инструмента с алмазной крошкой. Материал кожуха: латунь, алюминий, пластмасса.
Монтаж приемной аппаратуры лучше производить на двух платах, изготовленных из фольгированного гетинакса или стеклотекстолита. По окончании монтажа платы соединяют в два яруса. Выводы деталей припаивают к опорным монтажным точкам, в качестве которых применяют проволочные шпильки, запрессованные в отверстия платы. В месте установки шпильки фольга вырезается (кружок диаметром 5 мм). Оставшаяся фольга служит общим «корпусным» проводом и одновременно экраном.
Детали на плате следует располагать, придерживаясь, приближенно их расположения на принципиальной схеме. Габариты плат определяют исходя из имеющихся деталей. Можно применить двусторонний монтаж, т. е. часть деталей установить на одной стороне платы, а оставшиеся, особенно резисторы, с другой стороны платы.
На детали, их выводы и оголенные провода, находящиеся близко друг от друга или от корпуса, следует надеть полихлорвиниловые трубки.
На одной из плат собирают высокочастотную часть приемника, УНЧ и ограничитель, на другой — дешифратор.
На рис. 185 показан вариант монтажа приемника и одной ячейки дешифратора. Дроссель Др2 и катушку L2 селективного реле в ячейке дешифратора, намотанные на ферритовых кольцевых сердечниках, крепят к плате латунными винтами. Контурную катушку L укрепляют на латунном или алюминиевом угольнике. Остальные детали крепят пайкой выводов. Шесть других ячеек дешифратора монтируют на второй плате с такими же габаритами. Выходы контактов реле подсоединяют к жгуту с разъемом или с пластинкой, на которой укреплены контакты для припайки к ним соединительных проводов от исполнительных механизмов и от системы автоматики модели.
Антенный ввод к плате делают гибким и подсоединяют к антенне на модели корабля. Смонтированную аппаратуру помещают в футляр, изготовленный из любого подходящего материала, кроме стали.
После сборки в первую очередь налаживают УНЧ, предварительно отключив его от сверхрегенеративного детектора. Через бумажный конденсатор емкостью 1 мкФ, базу транзистора Тг подают сигнал, частота которого равна частоте одного из сигналов управления. К резистору Ru подключают осциллограф ЭО-7 и контролируют, как происходит ограничение сигнала. Затем напряжение сиг- нала увеличивают до 50 мВ. Уровень сигнала на выходе эмиттерного повторителя не должен существенно изменяться. При недостаточном усилении УНЧ транзисторы Г3 и Т4 берут с большим коэффициентом усиления.
Настройку низкочастотных контуров в резонанс на заданную частоту производят изменением индуктивности катушки Ь2 и подбором емкости конденсатора С is. При этом измеряют коллекторный ток транзистора Т7 с помощью миллиамперметра с конечным значением шкалы 50 мА. Резистор R10 вначале берется заведомо с большим номиналом, чтобы транзистор Г 7 не был в режиме насыщения.
После настройки контура сопротивление резистора R10 выбирают таким, чтобы при получении сигнала с частотой, соответствующей данному каналу, транзистор Г7 открывался полностью, и реле четко срабатывало. При поступлении сигналов других каналов и сверхрегенеративном шуме коллекторный ток транзистора Т7 не должен превышать половину тока срабатывания реле.
После настройки УНЧ и дешифратора к базе транзистора Г3 подпаивают отключенный ранее конденсатор Си. К антенному вводу подключают штыревую антенну длиной 30 см. К плюсовой обкладке конденсатора С$ и корпусу подключают высокоомные (более 1 кОм) головные телефоны, а к эмиттеру транзистора Т5 — осциллограф. В двух метрах от приемника устанавливают передатчик, у которого вместо антенны подключен ее эквивалент (резистор сопротивлением 100 — 150 Ом) с проводом длиной 10 см.
При включении питания приемника в телефонах будет прослушиваться шум, а на экране осциллографа будут наблюдаться хаотические шумовые выбросы. Подбором резистора R3 и конденсатора С17 (в пределах 12— 27 пФ) необходимо добиться максимального и устойчивого шума приемника при всех положениях подстроенного сердечника катушки L1. Далее включают передатчик, излучение которого непрерывно модулируется тоном одной из команд, и настраивают приемник на частоту передатчика. Емкость конденсатора С6 должна быть такой, чтобы настройка приемника на нужную частоту осуществлялась при среднем положении подстроенного сердечника катушки L1. Проверяют прохождение команд по всем каналам и помехоустойчивость приемной аппаратуры как при наличии, так и при отсутствии сигнала от передатчика. Для этого на расстоянии 15 см от антенны приемника устанавливают маломощный электродвигатель с искрением между коллектором и угольными щетками. Если при работе двигателя наблюдаются кратковременные срабатывания отдельных реле дешифратора, необходимо уменьшить емкость конденсатора Си и немного уменьшить усиление выходного каскада УНЧ, включив в цепь эмиттера транзистора Т4 резистор сопротивлением 5—10 Ом.
Затем приемник устанавливают на модель судна и проверяют точность его настройки на частоту передатчика. Делают это при удалении приемника на 100—200 м по прямой видимости от передатчика. При проверке применяют высокоомные головные телефоны и табло с лампочкой, которую с помощью переключателя можно подключить к любому из семи каналов. Если настройка приемника на частоту передатчика не точна, необходимо подстроить индуктивность катушки Li вращением сердечника отверткой.
Для отвертки в корпусе приемника должно быть отверстие. В дальнейшем при эксплуатации подстройка не нужна.
Перед работой следует проверить напряжение питания. Для этого подключают к каждой батарее лампу от карманного фонаря (3,5 В; 0,28 А) — она должна ярко светиться.
Батареи нужно подключать согласно схеме, не путая полярность, иначе можно вывести приемник из строя.
Когда приемник установлен на модели, то вначале включают питание приемника, а затем питание системы автоматики, так как в момент подачи питания на приемник может произойти кратковременное срабатывание некоторых реле. Не рекомендуется для питания приемника использовать батарею бортовой сети или отвод от нее, поскольку по цепям питания могут идти помехи от искрящих электродвигателей, реле и других устройств. Эти помехи могут вызвать ложные срабатывания реле дешифратора, что, в свою очередь, приведет к включению механизмов в то время, когда это совсем не требуется.
В цепи питания приемника должен быть установлен тумблер. Не следует включать и отключать питание во время эксплуатации с помощью токосъемов, так как это может привести к случайному перепутыванию полярности подключения источника питания. Присоединяйте батареи заранее, а не на месте запуска модели.
Перед пуском модели рекомендуется проверить при помощи головных телефонов отсутствие помех от радиостанций, которые мо- гут работать в диапазоне 28—29 МГц. Во время этой проверки передатчик выключают. На соревнованиях и при ответственных пусках радиоуправляемой модели рекомендуется использовать батареи, не бывшие в эксплуатации. Соединять батареи следует проволочными перемычками, которые припаивают к выводам. Можно изготовить перемычки с пружинящими токосъемами.
После настройки контура сопротивление резистора R10 выбирают таким, чтобы при получении сигнала с частотой, соответствующей данному каналу, транзистор Г7 открывался полностью, и реле четко срабатывало. При поступлении сигналов других каналов и сверхрегенеративном шуме коллекторный ток транзистора Т7 не должен превышать половину тока срабатывания реле.
После настройки УНЧ и дешифратора к базе транзистора Г3 подпаивают отключенный ранее конденсатор Си. К антенному вводу подключают штыревую антенну длиной 30 см. К плюсовой обкладке конденсатора С$ и корпусу подключают высокоомные (более 1 кОм) головные телефоны, а к эмиттеру транзистора Т5 — осциллограф. В двух метрах от приемника устанавливают передатчик, у которого вместо антенны подключен ее эквивалент (резистор сопротивлением 100 — 150 Ом) с проводом длиной 10 см.
При включении питания приемника в телефонах будет прослушиваться шум, а на экране осциллографа будут наблюдаться хаотические шумовые выбросы. Подбором резистора R3 и конденсатора С17 (в пределах 12— 27 пФ) необходимо добиться максимального и устойчивого шума приемника при всех положениях подстроенного сердечника катушки L1. Далее включают передатчик, излучение которого непрерывно модулируется тоном одной из команд, и настраивают приемник на частоту передатчика. Емкость конденсатора С6 должна быть такой, чтобы настройка приемника на нужную частоту осуществлялась при среднем положении подстроенного сердечника катушки L1. Проверяют прохождение команд по всем каналам и помехоустойчивость приемной аппаратуры как при наличии, так и при отсутствии сигнала от передатчика. Для этого на расстоянии 15 см от антенны приемника устанавливают маломощный электродвигатель с искрением между коллектором и угольными щетками. Если при работе двигателя наблюдаются кратковременные срабатывания отдельных реле дешифратора, необходимо уменьшить емкость конденсатора Си и немного уменьшить усиление выходного каскада УНЧ, включив в цепь эмиттера транзистора Т4 резистор сопротивлением 5—10 Ом.
Затем приемник устанавливают на модель судна и проверяют точность его настройки на частоту передатчика. Делают это при удалении приемника на 100—200 м по прямой видимости от передатчика. При проверке применяют высокоомные головные телефоны и табло с лампочкой, которую с помощью переключателя можно подключить к любому из семи каналов. Если настройка приемника на частоту передатчика не точна, необходимо подстроить индуктивность катушки Li вращением сердечника отверткой.
Для отвертки в корпусе приемника должно быть отверстие. В дальнейшем при эксплуатации подстройка не нужна.
Перед работой следует проверить напряжение питания. Для этого подключают к каждой батарее лампу от карманного фонаря (3,5 В; 0,28 А) — она должна ярко светиться.
Батареи нужно подключать согласно схеме, не путая полярность, иначе можно вывести приемник из строя.
Когда приемник установлен на модели, то вначале включают питание приемника, а затем питание системы автоматики, так как в момент подачи питания на приемник может произойти кратковременное срабатывание некоторых реле. Не рекомендуется для питания приемника использовать батарею бортовой сети или отвод от нее, поскольку по цепям питания могут идти помехи от искрящих электродвигателей, реле и других устройств. Эти помехи могут вызвать ложные срабатывания реле дешифратора, что, в свою очередь, приведет к включению механизмов в то время, когда это совсем не требуется.
В цепи питания приемника должен быть установлен тумблер. Не следует включать и отключать питание во время эксплуатации с помощью токосъемов, так как это может привести к случайному перепутыванию полярности подключения источника питания. Присоединяйте батареи заранее, а не на месте запуска модели.
Перед пуском модели рекомендуется проверить при помощи головных телефонов отсутствие помех от радиостанций, которые мо- гут работать в диапазоне 28—29 МГц. Во время этой проверки передатчик выключают. На соревнованиях и при ответственных пусках радиоуправляемой модели рекомендуется использовать батареи, не бывшие в эксплуатации. Соединять батареи следует проволочными перемычками, которые припаивают к выводам. Можно изготовить перемычки с пружинящими токосъемами.
Если на модели применяют кислотные аккумуляторы, то их после запуска модели следует вынимать из нее. Иначе пары кислоты при длительном пребывании аккумуляторов вблизи аппаратуры могут оказать вредное воздействие на приемную аппаратуру и аппаратуру автоматики.
Устанавливая приемник на модели, необходимо подложить под его основание пластинку поролона толщиной не менее 5 мм. Лучше всего крепить приемник модельной резиной (жгут из нескольких нитей резины).
Батареи питания следует упаковывать так, чтобы исключить возможность касания выводов. Для этого их нужно аккуратно завернуть в бумагу и эту упаковку обвязать. Лучше применять модельную резину или крепкие нитки. Пустоты между батареями и стенками отсека питания заполняют поролоном для того, чтобы батарея не перемещалась.
Помните. Одновременная подача двух команд не обеспечивается данным схемным решением.
В аппаратуре радиоуправления, описание которой дано выше, количество каналов может быть доведено до 10. В этом случае нужно добавить число резисторов, подключаемых кнопками в мультивибраторе, и увеличить число ячеек — селективных реле в дешифраторе приемника. Для новых каналов используют следующие поднесущие частоты: 4370,5310, 6500 Гц.
Приемник следует изготавливать на такое число каналов, которое необходимо для управления моделью. Соединять ячейки дешифратора с помощью разъемов не следует, так как из-за возможного плохого контакта могут быть отказы в работе аппаратуры.
Приобретя опыт в изготовлении и освоении аппаратуры с последовательной передачей команд, юные корабелы без затруднений смогут изготовить аппаратуру для одновременной подачи двух команд. Это в ряде случаев позволит упростить схему релейной автоматики на модели и улучшить управление ее движением.
Коротко расскажем о такой аппаратуре. Приемник в этом случае схем но не меняется (см. рис. 183). Число каналов может быть увеличено до 10. Высокочастотная часть передатчика и принцип модуляции соответствуют ранее описанному. По-иному собирают шифратор. Полная схема передатчика приведена на рис. 186.
Рассмотрим, как работает шифратор. Два мультивибратора: один, собранный на транзисторах Т7 и Г8, другой — на транзисторах Тд и Г ю, при нажатии одной из пяти кнопок у каждого генерируют импульсы с определенными частотами. Импульсы от верхнего мультивибратора поступают на левое плечо верхнего каскада (на рисунке) совпадения Тц, а импульсы от нижнего мультивибратора — на левое плечо нижнего каскада совпадения Т13. На правые плечи этих каскадов поступают управляющие импульсы от мультивибратора, собранного на транзисторах Г15 и Tie. Частота этих импульсов 70—100 Гц. Когда управляющий импульс отрицательный, то в правом плече каскада совпадения не проходит ток, в результате левое плечо не за-шунтировано и импульсы от командного мультивибратора попадут на вход модуляторного каскада Г6. В следующий полупериод аналогично попадут на этот вход импульсы от другого командного мультивибратора через свой каскад совпадения.
В эфир будут излучаться чередующиеся с частотой управляющих импульсов пакеты двух модулированных колебаний. На приемной стороне одновременно сработают реле в двух ячейках дешифратора, настроенные на частоты, соответствующие данным командам. При настройке шифратора следует убедиться с помощью осциллографа С1-19Б в том, что длительность управляющих импульсов и пауз между ними равны.
Командные мультивибраторы настраивают подбором сопротивлений резисторов, включаемых последовательно с кнопками, на частоты: 1080, 1320, 1610, 1970, 2400 Гц— верхний мультивибратор; 2940, 3580, 4370, 5310, 6500 Гц — нижний.
Обязательно проверяют отсутствие колебаний мультивибраторов при отжатых кнопках. В остальном налаживание аппаратуры аналогично ранее описанному.
Мы рассмотрели вопросы, связанные с системой передачи и приема команд телеуправления моделью. Перейдем к автоматике на борту модели.
После того как приемник на модели корабля принял команду и в дешифраторе сработало реле, должен начать работу исполнительный электродвигатель. Связь реле дешифратора с потребляющими большие токи электродвигателями осуществляется через релейные блоки автоматики.
Блоки автоматики необходимы, так как контактные группы реле, стоящие в дешифраторе, не рассчитаны на прохождение через них токов больших. величин. Расскажем о нескольких схемах автоматики для управления ходовыми и рулевыми электродвигателями.
Рассмотрим вариант автоматики на модели, выполняющей пять команд и имеющей два основных исполнительных механизма: ходовой и рулевой, в которых применяются реверсивные электродвигатели, имеющие в качестве статора постоянный магнит. Схема приведена на рис. 187.
В системе автоматики задействованы контактные группы реле, стоящие в дешифраторе.
Рассмотрим работу аппаратуры на модели. При подаче команды «Лево руля» к электродвигателю рулевой машинки через контакты реле дешифратора подключается плюс батареи Б1 а при подаче команды «Право руля» — минус батареи Б2. Так осуществляется реверс рулевой машинки. При снятии команды привод рулевой машинки остается в том положении, в котором он находился в момент прекращения команды. Концевые включатели В1 и В2 предохраняют рулевую машинку от поломки при чрезмерно долгой подаче команды поворотом руля. Дойдя до своего крайнего положения, ползун рулевого привода размыкает соответствующий концевой выключатель, в результате чего рулевой электродвигатель выключается.
Управление ходовым электродвигателем осуществляется по трем каналам радиолинии. Кроме первичных реле приемника, для этой цели используются еще два реле Р1 и Р2 с напряжением срабатывания не более 27 В. Нужная ходовая команда подается коротким импульсом до 0,5 с. При команде «Ход вперед» срабатывает реле Р1 и, самоблокируясь через контакты Р1и подключается плюс борт-сети через контактную группу Pi/2 к ходовому электродвигателю. При подаче команды «Стоп» нормально замкнутые контакты реле дешифратора P1/1 размыкаются и прерывают цепь самоблокировки реле P1. Оно отключится, и подача тока к ходовому электродвигателю прекратится. При команде «Ход назад» срабатывает реле Р2 и, самоблокируясь через контакты P2/i, подключает через контакты Р2/2 и Р2/3 к ходовому электродвигателю напряжение бортсети в полярности, противоположной той, которая подключалась к нему при ходе вперед. Если перед этим в рабочем состоянии находилось реле P1, то оно выключится, так как от его обмотки отключится минус бортсети. При подаче команд «Стоп» или «Ход вперед» реле Р2 обесточивается путем снятия плюса бортсети с контактов самоблокировки P2/1. Такая система автоматики, несмотря на простоту, оперативна, поскольку для подачи ходовых команд нужно небольшое время 0,3—0,5 с, а все свое внимание спортсмен-оператор может сосредоточить на подаче команд по каналам управления рулем при ходе модели вперед или назад. Одна из простых систем бортовой автоматики показана на схеме (рис. 188).
Особенность ее в том, что реле P1 и Р2 — самодельные. Это двухпозиционные реле с механической блокировкой. Реле изготавливают на основе двух реле РП-2. Конструкция этого дистанционнего переключателя показана на рис. 189.
В системе автоматики задействованы контакты реле дешифратора приемника. Команды управления ходовым электродвигателем подаются короткими импульсами. При маломощном электродвигателе могут быть применены реле типа РПС-20. Это поляризованное двухобмоточное реле с механической блокировкой.
Применение РПС-20 существенно упрощает схемы автоматики.
Схема управления электродвигателем рулевой машинки может быть изменена, как показано на рис. 190. В этом случае для питания электродвигателя используется одна батарея Б. В дешифраторе должны быть реле, имеющие контактные группы, работающие на переключение.
На рис. 191 приведена схема управления рулевым электродвигателем, которая обеспечивает возврат рулевого механизма в исходное (нулевое) положение после прекращения подачи рулевой команды. Следует иметь в виду, что при повороте рулевого механизма влево от нулевого положения, замкнутся контакты В4, а при повороте его вправо от нулевого положения замкнутся контакты В3.
Для управления электродвигателем подруливающего устройства может быть рекомендована схема на рис. 192.Для этого используют три канала. При
управлении по двум каналам реле РПС-20 нужно заменить на РЭС-9, тогда работа двигателя подруливающего устройства будет происходить только в течение времени подачи команды.
На рис. 193 приведен вариант схемы управления двумя ходовыми реверсивными с двумя последовательными обмотками возбуждения электродвигателями МУ-50, МУ-30 модели, предназначенной для прохождения фигурного курса. Каждая из пяти команд, которыми управляются ходовые электродвигатели, может быть подана в любой последовательности, независимо от того, какая команда передавалась перед этим.
Особенность схемы в том, что после прекращения команды на разворот (работа ходовых винтов враздрай) двигатели работают в соответствии с ранее поданной командой. Если на модели имеются подруливающие устройства и нет необходимости в работе ходовых винтов враздрай, то из схемы исключаются реле Р и Р2, а также диоды Д, Д2, Дз, Да- Два канала, по которым подавались команды на разворот, используют для управления подруливающими устройствами.
Всё системы автоматики, рассмотренные ранее, предназначены для спортивных моделей кораблей. Однако не следует придавать забвению модели для демонстрационных целей. Они выполняют много команд, не связанных с движением модели. Усложнять радиоаппаратуру для управления многокомандной моделью практически не нужно. Следует лишь выделить один канал, по которому будете посылать (с помощью телефонного номеронабирателя) серии импульсов с разным числом импульсов в каждой серии.
На модели устанавливают селекторный блок, схема которого приведена на рис. 194.
Особенность схемы в том, что после прекращения команды на разворот (работа ходовых винтов враздрай) двигатели работают в соответствии с ранее поданной командой. Если на модели имеются подруливающие устройства и нет необходимости в работе ходовых винтов враздрай, то из схемы исключаются реле Р и Р2, а также диоды Д, Д2, Дз, Да- Два канала, по которым подавались команды на разворот, используют для управления подруливающими устройствами.
Всё системы автоматики, рассмотренные ранее, предназначены для спортивных моделей кораблей. Однако не следует придавать забвению модели для демонстрационных целей. Они выполняют много команд, не связанных с движением модели. Усложнять радиоаппаратуру для управления многокомандной моделью практически не нужно. Следует лишь выделить один канал, по которому будете посылать (с помощью телефонного номеронабирателя) серии импульсов с разным числом импульсов в каждой серии.
На модели устанавливают селекторный блок, схема которого приведена на рис. 194. В блоке применен шаговый искатель ШИ-11 (рис. 195).
Селекторный блок с одноканальным входом работает так, что после подачи серии командных импульсов тока на его вход автоматически в нужную ламель контактного поля шагового искателя посылается импульс тока для исполнения команды. Потом блок приходит в исходное состояние. Селекторный блок управляется по шестому каналу радиолинии. Исполнительную цепь выбирает шаговый искатель. На его вход от первичного реле приемника поступают импульсы тока. Ток в обмотку электромагнита шагового искателя подается через контакты Р1. Щетка 1 занимает нужную ламель. При первом импульсе конденсатор С1 зарядится через диод Д2. Одновременно срабатывает реле Р2 и через его контакты P2/i и диод Д3, минуя обмотку реле Рз, зарядится конденсатор С2.
В интервалах между командными импульсами реле Р2 остается в рабочем положении, но после конца передачи серии импульсов конденсатор С1 разрядится через обмотку реле Р2 и оно выключится.
Сразу же через обмотку реле Рз и резистор R1 станет разряжаться конденсатор С2. Реле Р3 импульсно сработает и к остановившейся щетке ШИ-11 кратковременно (на 1 с) подключится напряжение бортсети (27 В). Так будет подан сигнал для «срабатывания» автоматики исполнительных элементов.
Затем происходит возврат системы в исходное состояние. Для этой цели в момент выдачи импульса «исполнение» реле Р4, сработав, подготавливает цепь включения реле Р5, оно включится при размыкании контактов реле Рз. В результате через нормально замкнутые контакты реле Р подается напряжение на обмотку электромагнита ШИ-11.
Теперь контакты самохода (КС) включат реле P1, которое прервет подачу тока в обмотку электромагнита ШИ-11. Якорь ШИ-11, вернувшись в исходное состояние, разомкнет КС, обмотка реле Pi снова обесточится, и цикл начнет повторяться до тех пор, пока щетка IV не сойдет с широкой ламели.
У шагового искателя ШИ-11 необходимо удалить II и III ламельные поля и скользящие по ним щетки, а также заменить плоскую возвратную пружину на спиральную. Тогда на работу шагового искателя не будет существенно влиять снижение напряжения у аккумуляторной батареи, питающей электрическую бортовую сеть модели.
Если интервалы в серии командных импульсов велики, то нужна большая емкость конденсатора С1 которая определяется при регулировке. Реле Р2 и Р3 должны быть чувствительными — типа РП-4 или от приемника РУМ-1.
Мы рассмотрели только небольшую часть схемных решений, в какой-то степени • типовых. Обычно юные корабелы творчески подходят к созданию аппаратуры, исходя из задач при изготовлении модели и из наличия тех или иных электродвигателей и элементов автоматики. Ознакомившись с основами радиоуправления моделями кораблей, вы, юные корабелы, убедились, что это не такое уж недоступное дело.
X. Регулировка и запуск моделей на воде
Модель построена. Пусть на первый раз она получилась не у всех такой хорошей, какой хотелось бы ее сделать. Но запускать ее еще нельзя. Модель должна быть отрегулирована на воде. О том, как производить регулировку, и рассказывается в этой главе.
РЕГУЛИРОВКА МОДЕЛЕЙ НА ВОДЕ БЕЗ ХОДА
Эта регулировка заключается в проверке остойчивости, водонепроницаемости, устранении крена и дифферента. Если в модели есть течь, надо ее заделать изнутри корпуса нитрошпаклевкой или нитроклеем, смешанным с древесными опилками. Место заделки должно быть хорошо просушено и протерто ацетоном, иначе вся работа окажется напрасной, так как нитрошпаклевка и нитроклей отстанут (отлипнут) от сырой поверхности.
Убедившись, что модель не протекает, приступают к загрузке ее дополнительным балластом (обычно свинцом) для устранения крена и дифферента. Этими недостатками пренебрегать нельзя, так как они всегда уводят модель в сторону от намеченного направления.
Устойчивее держится на курсе модель судна с кормовым дифферентом. И лишь, как исключение, у радиоуправляемой модели, чтобы она лучше слушалась руля, дифферент делают на нос.
После удифферентования необходимо проверить остойчивость модели. Делается это так. Ее накреняют на 45—50° и отпускают. Если модель имеет хорошую остойчивость, то, поколебавшись несколько раз с борта на борт, она снова займет свое первоначальное положение. Если остойчивость плохая, то модель будет долго колебаться относительно горизонтальной оси и может стать с креном на какой-либо борт. Чем остойчивее модель, тем лучше ее ходовые качества. Она не будет накреняться под действием ветра или волны и, следовательно, лучше выдерживать заданный курс.
Чтобы модель была максимально остойчивой, надо все грузы в корпусе (двигатель, аккумуляторы, приборы автоматики и т. п.) располагать как можно ниже, на самом ее днище.
В противном случае потребуется дополнительный балласт из свинца. Но может случиться, что водоизмещение модели не позволит этого сделать, так как она окажется уже загруженной до полного водоизмещения. Чтобы было место для дополнительного балласта, надо спроектировать ее так, чтобы оставался запас плавучести, которую потом можно будет «погасить» дополнительным грузом. Например, мы определили, что вес всего оборудования модели (двигатель, аккумуляторы и приборы автоматики) — 8 кг, столько же примерно будет весить и корпус модели со всеми ее надстройками. Значит, водоизмещение должно равняться 16 кг. Прибавим к этому еще 10—15% и получим водоизмещение с запасом плавучести на 2—3 кг. Вот этот запас плавучести и надо будет затем «погасить» (заполнить) дополнительным балластом — обычно свинцом. Балласт следует располагать как можно ближе к носу и корме. Тогда модель станет менее верткой и будет устойчивее держаться на курсе.
Однако, загружая модель, надо не забывать про ее осадку. Согласно правилам соревнований она может быть превышена не более как на 10% от масштабной. Так, если масштабная осадка модели равна 100 мм, то ее можно увеличить не более чем на 10 мм.
Дополнительный балласт в корпусе модели надо закрепить нитрошпаклевкой, нитроклеем с древесными опилками, смолой ЭД-5 или ЭД-6. Следует обратить внимание и на то, чтобы все другие детали, расположенные в корпусе модели (аккумуляторы, гироскоп и автоматика), были так же хорошо закреплены. Они должны плотно устанавливаться в заранее изготовленные гнезда (карманы) из дерева, фанеры или пенопласта.
Регулировка модели подводной лодки несколько отличается от регулировки самоходных моделей надводных кораблей. Однако начинать ее надо также с устранения крена, дифферента, определения остойчивости и проверки на водонепроницаемость.
За этим надо следить особенно, иначе модель окажется перегруженной и ее ранее отрегулированные ходовые качества нарушатся. Она станет всплывать далеко за пределами финишной линии. Если поступившая в корпус вода на ходу будет перетекать в носовую часть, а это обязательно случится, так как лодка идет под водой всегда с дифферентом на нос, то она обязательно ляжет на дно и зароется в грунт. Чтобы этого не произошло, дейдвуды, гельмпорты, люки и баллеры делаются водонепроницаемыми (рис. 196).
Нельзя пренебрегать также и остойчивостью модели подводной лодки. Особенно, ее? ли она построена с одним винтом. С плохой остойчивостью при запуске модель накреняется в сторону, противоположную вращению винта, и уходит от прямолинейного курса. В этом случае не поможет никакое стабилизирующее устройство. Остойчивость модели подводной лодки создается так же, как и на моделях надводных кораблей, т. е. с запасом плавучести.
На боевых подводных лодках запас плавучести регулируется приемом воды в специальные балластные цистерны. На этом принципе основано их погружение и всплытие. Настоящая подводная лодка может уходить на нужную глубину и удерживаться на ней с помощью перекладки горизонтальных рулей, то на всплытие, то на погружение. Однако на модели такую систему создать очень трудно. Поэтому запас плавучести погашается свинцовым грузом с таким расчетом, чтобы он оставался не более 5—10%. При такой загрузке модели над водой (без хода) остается только рубка. Если эту модель рукой погрузить в воду и отпустить, то она должна медленно всплывать. Дифферента ни на нос, ни на корму по окончании регулировки быть не должно. Случается, что во время движения под водой модель часто выскакивает на поверхность. Это говорит о том, что лодка недогружена, т. е. имеет слишком большой запас плавучести.
Регулировка моделей без хода проводится обычно в искусственных малогабаритных бассейнах (длиной 4—8 м), которыми часто оснащают судомодельные лаборатории. .
РЕГУЛИРОВКА МОДЕЛЕЙ НА ХОДУ
Приступая к регулировке самоходных моделей надводных кораблей и судов на ходу, не следует запускать их сразу на всю дистанцию, так как в этом нет необходимости, да и не известно еще, как модель поведет себя. Она может свернуть в любую сторону, столкнуться с каким-либо посторонним предметом, выскочить на берег и даже затонуть.
Сначала проводятся так называемые пробные запуски не на полную дистанцию, а всего лишь на ‘Д» Уз ее длины. Это сэкономит электроэнергию аккумуляторов й даст возможность больше произвести регулировочных запусков. Согласно правилам соревнований, каждая самоходная модель должна быть снабжена автоматом (таймером), который останавливает электродвигатель, когда это необходимо.
Пробные запуски самоходных моделей с двумя гребными винтами сначала лучше проводить без руля. Если модель отклоняется в сторону, то это говорит о том, что гребные винты имеют различный шаг. Уменьшением шага одного или увеличением шага другого винта можно добиться почти прямолинейного движения модели. Если на каждый гребной винт установлен индивидуальный двигатель, то уход модели в сторону можно объяснить различным количеством оборотов у двигателей. В этом случае поступают двояко: или уменьшают шаг гребного винта, двигатель которого делает больше оборотов или снижают напряжение электропитания на этот электродвигатель, т. е. уменьшают число оборотов его вращения.
После окончания регулировки модели на воде без руля вертикальный руль ставят на свое место и приступают к запуску модели на всю дистанцию. В этих запусках регулируется не только точность хождения модели по заданному курсу, но одновременно проверяется и ее масштабная скорость.
Чтобы была возможность перекладывать руль на малые углы, делаются специальные приспособления с фиксацией руля в любом нужном положении (рис. 159). Регулировку масштабной скорости можно производить прибавлением или уменьшением напряжения источника тока, питающего электродвигатель, т. е. добавлением или уменьшением элементов электропитания. Однако такой способ регулировки не всегда дает нужные результаты. Бывает и так: добавить всего один аккумулятор — модель идет с повышенной скоростью. Отсоединить его — скорость становится меньше допустимой.
Чтобы модель проходила свою дистанцию точно за масштабное время, опытные спортсмены вводят в цепь электропитания двигателя дополнительное переменное сопротивление (реостат) и с его помощью окончательно доводят регулировку. Это сопротивление обычно бывает не больше 8—10 Ом. Однако оно должно быть изготовлено из толстой высокоомной проволоки (лучше нихромовой), рассчитанной на прохождение электрического тока такой величины, которую потребляет электродвигатель, иначе оно будет сильно греться или вообще может перегореть. Реостат для моделей гражданских судов можно намотать проволокой диаметром 0,5—0,6 мм, а для моделей военных кораблей порядка 1 —1,2 мм. Дело в том, что электродвигатели, установленные на моделях гражданских судов, потребляют ток 2—3 А, тогда как на моделях военных кораблей (где электродвигатели имеют мощность 130—150 Вт, обычно типа МУ-100) он достигает 10—15 А.
Следует помнить, что все эти пробные запуски надо проводить на тихой воде. Однако во время соревнований может быть и ветер и волна. Как же быть в таких случаях? Некоторые спортсмены спешат перерегулировать модель, начинают перекладывать руль то вправо, то влево, но, как правило, из этого ничего не получается. Ведь за ветром не угонишься! Поэтому опытные моделисты во время тренировочных запусков никаких регулировок не производят, а лишь определяют величину отклонения модели в какую-либо сторону.
Делается это обычно так. Первый раз модель запускается, как и на тихой воде, в центральные ворота. Естественно, под воздействием ветра и волнения она отклоняется от заданного направления и вместо центральных ворот попадает в соседние. При последующем запуске это отклонение надо учесть и направить модель с упреждением, т. е. не в центральные ворота, а на какой-либо другой ориентир. Конечно, и в этом случае, несмотря на предпринятое упреждение, модель может не попасть в центральные ворота, но все же она пройдет ближе к ним. Так определяют величину упреждения, при которой модель ходит в центральные ворота. При дальнейших тренировках финишные ворота устанавливаются в другом направлении по отношению к ветру и волнам. Все запуски при различных направлениях ветра надо хорошо запоминать, зарисовывать или записывать.
А по приезде на соревнования в первую очередь необходимо обратить внимание, в каком направлении по отношению к ветру и волнам расположена дистанция и финишные ворота. Надо вспомнить или заглянуть в запись, найти в ней подходящий вариант, с каким упреждением надо будет запускать модель и продолжать тренировочные запуски уже на месте соревнований. Это долгий период тренировок, но он наиболее верный на пути к победе.
Если на модели установлен гироскопический стабилизатор курса, то все равно начинать тренировочные запуски надо без его включения.
Тренировочные запуски подводной лодки также следует начинать с проверки ее устойчивости на курсе в надводном положении. Изменяя установку положения вертикального руля, необходимо добиться ее прямолинейного движения. Горизонтальные рули в данном случае следует устанавливать горизонтально или на всплытие.
Когда регулировка модели на устойчивость курса будет закончена, приступают к запускам и регулировке лодки в подводном положении. Их надо начинать с малых расстояний (8—10 м), постепенно увеличивая дистанцию. Время прохождения модели регулируется с помощью реле времени или электромеханического автомата.
При первых запусках горизонтальные рули устанавливаются на малые углы погружения, постепенно их увеличивая, надо добиться, чтобы лодка опускалась под воду горизонтально без крена. Если она при погружении имеет большой дифферент на нос, то кормовые горизонтальные рули нужно немного повернуть в обратном направлении, на всплытие. Если модель подводной лодки первые 8—10 м стала проходить нормально, то можно будет с помощью реле прибавить время на прохождение 15, 20, 30 м, и так до полной дистанции. Если модель подводной лодки при прохождении полной дистанции периодически всплывает, то угол установки на погружение носовых горизонтальных рулей надо увеличить. Следствием этого может оказаться и недостаточная загруженность балластом. Тогда на носовую часть палубы можно положить кусочек плоского свинца 30— 50 г и закрепить его пластелином. Если это не поможет, то можно увеличить количество свинца.
Следует не забывать и о том, что погружающая сила горизонтальных рулей прямо пропорциональна квадрату скорости модели. Следовательно, если появилась необходимость увеличить скорость модели подводной лодки, то обязательно надо уменьшить углы установки горизонтальных рулей на погружение, а регулировку модели на ходу начать опять с малых дистанций.
Практикой установлено, что никогда не надо запускать модели надводных кораблей ни тем более подводных лодок на привязи, т. е. на нитке или леске. Надо оснащать их автоматами (таймерами), которые позволяют устанавливать любое время работы двигателя.
При регулировке моделей подводных лодок на ходу следует также помнить, что модель подводной лодки с резиновым двигателем идет под водой с так называемой падающей скоростью. Дело в том, что движущая сила винта (упор) на моделях с резиновым двигателем после их запуска быстро уменьшается. Следовательно, уменьшается и скорость движения модели на дистанции, а вместе с этим уменьшается эффективность горизонтальных рулей. Дело в том, что на движущуюся лодку под водой действуют две силы: погружающая сила, возникающая на горизонтальных рулях, и подъемная сила, возникающая за счет остаточной плавучести, которая стремится все время вытолкнуть модель из воды. Причем подъемная сила все время остается постоянной, а погружающая уменьшается по мере падения скорости.
В какой-то момент погружающая сила окажется равной подъемной, и лодка в это время будет двигаться горизонтально. При дальнейшем уменьшении скорости подъемная сила становится больше погружающей и лодка всплывает. Таким образом, модель подводной лодки с резиновым двигателем идет под водой по плавной кривой (рис. 197, А).
Совершенно иначе ведет себя модель подводной лодки, оснащенная электродвигателем. Дело в том, что ее скорость за весь период прохождения дистанции, как и погружающая сила рулей, остается постоянной. Но если действует постоянная погружающая сила, то модель в воде будет перемещаться по параболе, пока не ляжет на грунт (рис. 197, Б).
Чтобы этого не случилось и чтобы модель подводной лодки всплывала там, где нужно юному корабелу, делают следующее.
На модели лодки устанавливают различные реле времени (таймеры), которые через определенное время разрывают цепь электропитания и выключают его.
Модель подводной лодки с такой системой, двигаясь по параболе вниз, после выключения электродвигателя начнет медленно (за счет запаса плавучести) вертикально всплывать (рис. 197, В). Такая система не совсем удачна, так как лодка очень медленно всплывает.
Это положение можно улучшить, если какое-то реле времени, примерно на полпути движения модели подводной лодки, сначала включит в сеть электродвигателя дополнительное сопротивление или отключит часть электропитания, а уж затем остановит совсем электродвигатель. Модель с такой системой будет ходить под водой как и с резиновым двигателем (рис. 197, А), т. е. так называемой падающей скоростью.
Еще лучше будет, если на модели подводной лодки установить такой автомат, который через нужное время не только выключит электродвигатель, но одновременно с помощью соленоида переложит горизонтальные рули на всплытие. Лодка с такой системой буквально выскакивает из воды (рис. 197, Г). И, наконец, на модели подводной лодки можно установить автомат глубины (гидростат), связанный механически с кормовыми рулями (рис. 197, Д). Простейший гидростат изготовить нетрудно. Взять, например, баночку от гуталина без крышки, накрыть куском плоской резины и закрепить ее нитками. Затем в банке просверлить отверстие и впаять в него кусочек трубочки. Другой ее конец впаять в отверстие, просверленное в днище лодки.
Гидростат предварительно заполняется водой, и модель запускается. Если лодка начинает уходить на большую глубину, то возрастающее давление воды, действуя на резиновую мембрану, начинает ее выгибать наружу. А поскольку она связана с горизонтальными рулями, то перекладывает их на всплытие, и лодка начинает всплывать. При этом давление воды на мембрану уменьшается, мембрана возвращается в первоначальное положение, перекладывая тем самым горизонтальные рули на погружение.
Гидростат можно отрегулировать так (с помощью подбора резины различной толщины), что модель подводной лодки будет ходить под водой на любой глубине, то несколько всплывая, то вновь погружаясь, не доходя до поверхности воды и не уходя на большую глубину (рис. 197, Е).
По какой-либо причине может случиться, что усилие мембраны будет недостаточным для перекладки горизонтальных рулей. В таком случае можно «заставить» работать ее на контактную систему (рис. 197, Ж), которая должна быть связана с двумя соленоидами или двумя спаренными реле. Мембрана, замыкая укрепленный на ней средний контакт, поочередно с двумя другими контактами будет тем самым замыкать электроцепь и подавать ток в спаренные реле, связанные механически с горизонтальными рулями. Реле, срабатывая поочередно, будут перекладывать горизонтальные рули то на всплытие, то на погружение, удерживая лодку на заданной глубине.
XL Внимание, старт!
Каждый юный корабел мечтает не только построить хорошую модель, получить спортивный разряд, но и занять призовое место в соревнованиях. О том, как организовать и провести их, рассказывается в этой главе.
ОРГАНИЗАЦИЯ СОРЕВНОВАНИЙ Соревнования являются важным, итоговым этапом всей работы судомоделистов. Поэтому к их подготовке и проведению надо относиться со всей серьезностью. Прежде всего организацией, отвечающей за проведение соревнований, создается организационный комитет, который занимается их подготовкой и обеспечением. День открытия соревнований — это своего рода праздник, его надо широко популяризировать с помощью афиш, местных газет, радио и телевидения. Место проведения красочно оформляется плакатами, лозунгами, призывами и фотовитринами.
Организуется выставка моделей кораблей и судов. Открытие соревнований осуществляется торжественным подъемом флага, а закрытие — торжественным вручением призов и дипломов. Все эти мероприятия, как правило, сопровождаются маршевой музыкой. Старты для запуска самоходных, скоростных, радиоуправляемых моделей и моделей подводных лодок должны оборудоваться на акватории, не имеющей течения и защищенной от ветров.
Запуск моделей яхт, наоборот, осуществляется на открытой воде, с хорошими и ровными ветрами. Глубина водоема для запусков моделей подводных лодок подбирается — 3—4 м; для запусков остальных моделей — не менее 0,5 м. Дно водоема должно быть очищено от водорослей, а поверхность — от плавающих предметов. Акватория оборудуется для одновременного запуска моделей не менее чем трех-че-тырех классов.
В непосредственной близости от места проведения соревнований должны находиться помещения для хранения и ремонта моделей. Если специальных помещений нет, то необходимо установить для каждой команды палатку. В помещении или перед палаткой размещают верстаки и к ним подводят электропитание для паяльников и зарядки аккумуляторов.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ СТАРТОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ Очень часто при оборудовании дистанций акватории для запуска моделей используют индивидуальные буйки с грузами (якорями). Это требует много времени, снижает точность разметки и установки дистанции. Предлагаемое ниже оборудование позволяет устранить упомянутые недостатки.
Так, например, треугольник дистанции при запуске радиоуправляемых моделей изготавливается из стального тросика диаметром 1,5— 3 мм, по размерам, указанным в правилах соревнований. Для этого отрезают три куска длиной по 30,2 м (стороны треугольника) и один кусок длиной 26 м (трос, соединяющий вершину треугольника с его основанием — высоту).
На концах каждого троса делают огоны (кольца), которые затем клетнюют мягкой проволокой и пропаивают оловом. Таким образом, длина сторон треугольника получается по 30 м, а высота 25,9 м. На трех сторонах и на высоте его производят разметку и монтаж колец (рис. 198).
По окончании монтажных работ тросики растягивают в треугольник, вершина которого и высота соединяются с помощью колец (рис. 199). Для установки треугольника на акватории нужно сделать три оттяжки из такого же тросика длиной по 10—15 м и на каждой оттяжке вмонтировать по кольцу. Установка треугольника на воде.
Изготовленные тросы перед установкой на воде растягивают на берегу и собирают в треугольник, а затем отбуксировывают к месту установки. Опустив якорь в вершине треугольника, начинают с берега выбирать оттяжки до тех пор, пока не скроется под воду дополнительный буй в вершине.
Отрегулировав положение тросов так, чтобы они находились под водой на глубине не менее 30—40 см, оттяжки около берега крепят к вбитым кольям, затем устанавливают буйки (рис. 200). В зависимости от глубины акватории якорный конец делается длиннее или короче.
Если глубина водоема небольшая и есть возможность закрепить оттяжки без дополнительного буя, то тогда в грунт вбивают три шеста и к ним на глубине 30—40 см крепят оттяжки треугольника. Если же глубина акватории значительная, то опускают два якоря с буями и за оттяжки натягивают стороны дистанции, которые крепят у берега под водой на глубине 30—40 см. Разметка и монтаж тросиков при оборудовании акватории для соревнования самоходных моделей и подводных лодок производится аналогично (рис. 201 и 202). Изготовление буйков.
Буйки можно сделать из консервных банок (предварительно загерметизировав их) или из пенопласта. Диаметр их должен быть 100—130 мм, а высота 170—200 мм. Для лучшей видимости буйки следует окрасить в два цвета: красный и желтый. В нижнюю часть буйков (рис. 203) вмонтируют-ся крючки, за которые с помощью резинки крепятся грузы, а в верхнюю часть устанавливается флажок с обозначением номера во- рот.
Для того чтобы лучше зафиксировать «навал» радиоуправляемой модели на буек, рекомендуется надеть на него кольцо, сделанное из резиновой трубки диаметром 8— 10 мм. Если модель при прохождении ворот коснется такого кольца, то буек начинает вращаться. При установке треугольника на акватории необходимо иметь еще один дополнительный буй, который будет удерживать тросы под водой на заданной глубине (30—40 см).
Дополнительный буй можно собрать из пяти-шести буйков, соединенных вместе, или изготовить специально из пенопласта диаметром 130—150 мм и высотой 350 мм. Можно использовать также любые подходящие стандартные буи малого размера. Изготовление грузиков.
Для установки буйков необходимо 48—50 свинцовых или стальных грузиков, которые могут иметь лю-<5ую форму. Вес грузиков должен быть подобран так, чтобы буек погружался в воду примерно на ‘Д своей высоты. При отливке грузика из свинца в форму надо вставить мягкую стальную проволоку длиной 30—40 см, которой он будет крепиться к буйку с помощью резинки. Способ постановки буйков.
В кольцо, припаянное на тросике, нужно пропустить проволоку, идущую от груза. На верхнем ее конце делается крючок такой величины, чтобы груз не мог проскочить в кольцо и затонуть, если он оторвется от буйка. Нижний конец буйка и крючок грузика соединяются судомодельной резинкой в два шлага (кольца)
диаметром 6—7 см. Устройство перевозного кордового столба. Кордовый столб состоит из трех труб различного диаметра, вставленных одна в другую (рис. 204). Труба А стальная водопроводная имеет наружный диаметр 60 мм и внутренний 53 мм, толщина стенки 3,5 мм. Труба Б дюралевая с наружным диаметром 50 мм и внутренним 45 мм.
Вместо нее можно использовать водопроводную с наружным диаметром 48 мм и внутренним 41 мм. Труба В дюралевая с наружным диаметром 40 и внутренним 36 мм, или водопроводная с наружным диаметром 33,5 и внутренним 27,1 мм. Нижняя труба А приварена в центре крестовины, изготовленной из швеллеров (тавровых балок или рельсов)
длиной по 2 м 50 см. Снизу на каждом конце крестовины прикреплены штыри длиной не менее 50 см, а сверху на концах — скобы для крепления растяжек. Труба Б вставляется в трубу А. На трубе Б внизу напрессована втулка, имеющая наружный диаметр на 1,5—2 мм меньше, чем внутренний диаметр трубы А.
Затем на трубу А и Б надевается фланец (предварительно расточенный под наружные диаметры труб А и Б) с просверленными отверстиями для крепления талрепов с оттяжками. В верхнюю часть трубы В впрессован хвостовик Г, на конец которого надевается шарикоподшипник, вставленный в обойму Д.
На обойме Д горизонтально укрепляется плечо К с вертлюгом Е. На трубу В надевается также втулка Ж со скользящей посадкой. Наружный диаметр втулки на 0,1—0,2 мм меньше внутреннего диаметра трубы Б. На нижний конец трубы В напрессована втулка, наружный диаметр которой также на 0,1—0,2 мм меньше внутреннего диаметра трубы Б.
Труба В вставляется в трубу Б. Регулировка подъема трубы Б производится путем отдачи или зажима болта С. Если глубина акватории 3 м, то нижняя труба А с крестовиной будет 2 м 50 см; средняя труба Б выступает над поверхностью воды до 300 мм, а высота трубы В регулируется спортсменом.
Если глубина водоема небольшая (не более 2 м), то делать трубу А с крестовиной нет необходимости, ее просто можно вбить в грунт до 1,5 м.
Изготовление стартовых мостиков. Стартовые мостики для самоходных и радиоуправляемых моделей изготавливаются из сосновых (еловых) досок толщиной 25—30 мм. Размеры мостика 2X2 м.
Стартовая площадка для запуска скоростных кордовых моделей состоит из двух мостиков. Мостик, находящийся над водой, имеет размеры 2X2 м, высота над уровнем воды — 15—20 см. Второй мостик устанавливается под водой на глубине 40—45 см. Размеры его — 2X2,5 м. Такая длина дает возможность быстро отцепить «уздечку» от кордовой нити самому спортсмену, без помощи шлюпки (рис. 205).
ОРГАНИЗАЦИЯ СУДЕЙСТВА Наиболее подробно эти вопросы изложены в «Правилах проведения соревнований по судомодельному спорту». Здесь же мы коснемся лишь основных положений. Для проведения соревнований создается главная судейская коллегия.
Она назначается организатором соревнований, например. соответствующим комитетом ДОСААФ, Министерством просвещения, облоно, гороно и т. п. по рекомендации федерации судомодельного спорта. В зависимости от масштаба соревнований в нее обычно входят — главный судья, три заместителя главного судьи и главный секретарь.
Главный судья возглавляет всю работу судейской коллегии, он несет полную ответственность за безопасность проведения соревнований. Главный секретарь отвечает за правильность заполнения протоколов, их обработку, подсчет баллов и определение мест отдельных участников и команд, он информирует представителей печати о предварительных технических результатах соревнований. На каждый старт создается судейская бригада из судей, судей-хронометристов и секретаря старта.
Возглавляет судейскую бригаду старший судья старта. Не последнюю роль на соревнованиях выполняет и судья-информатор (диктор), он использует для информации все имеющиеся в его распоряжении средства: радио, телефон, мегафон, доски для объявлений. ПРОВЕДЕНИЕ СОРЕВНОВАНИЙ Некоторые модели (самоходных военных кораблей и торговых судов, модели подводных лодок и радиоуправляемые модели фигурного курса) еще до начала ходовых соревнований проходят так называемые стендовые соревнования.
Моделям остальных классов стендовая оценка не дается; они осматриваются и при этом определяется их соответствие требованиям единой классификации. При наличии несоответствий или нарушений классификационных требований модели к ходовым соревнованиям не допускаются. Стендовая оценка модели производится по таким разделам, как: общее впечатление о модели, т. е. сравнение моделей данного класса между собой; объем работы и затраченное время на изготовление модели; сложность изготовления модели и отдельных деталей; проверяется соблюдение масштаба главных размерений, надстроек и деталей; определяется полнота изображения: наличие деталей и оборудования, положенных для данного типа корабля; проверяется качество отделки модели (соответствие ее окраски по сравнению с прототипом корабля) и качество отделки поверхностей.
По всем этим пунктам проверки выставляются баллы, которые затем приплюсовываются к баллам ходовых соревнований.
По настольным моделям проводятся только стендовые соревнования.
Ходовые соревнования моделей надводных кораблей и судов проводятся на специальной акватории (рис. 206, 207). Акватория должна быть очищена от посторонних предметов и выбрана таким образом, чтобы модели двигались по возможности против ветра и волн.
На ходовых соревнованиях выставляются баллы за устойчивость на курсе и масштабную скорость. Наивысшей оценкой для модели считается, если модель проходит в средние (финишные) ворота и если это расстояние она пройдет в положенное ей время, т. е. замасштабную скорость. Ходовые соревнования моделей подводных лодок проводятся на аналогичной акватории, как и самоходных моделей, и заключаются они в следующем.
Модель должна в надводном или позиционном положении взять старт, погрузиться в зоне погружения (1-й квадрат), пройти под водой до зоны всплытия (5-й квадрат), всплыть в надводное или позиционное положение и финишировать в центральные ворота. Это будет наивысшим результатом. За различные отклонения модели и всплытие в других квадратах оценка за маневр снижается.
Ходовые соревнования скоростных кордовых моделей проводятся на специальном корде (тросе), который одним концом крепится к кордовому столбу, а другим — к уздечке модели (рис. 208). Общая длина корда равна 15,94 м. Таким образом, каждый круг, пройденный моделью, равен 100 м. Модель должна пройти 5 кругов, т. е. 500 м.
Время для подготовки модели к старту дается 3 мин. Спортсмен должен успеть запустить модель и стартовать. Призовое место занимает тот, чья модель показала наивысшую скорость.
Ходовые соревнования скоростных управляемых моделей проводятся на акватории, представляющей треугольник размером 30 X ХЗО м, обозначенный буйками (рис. 209). Старт моделей начинается с ходу. Отсчет времени — с момента прохождения линии старта — финиша. Старт и финиш образуются линией, проходящей от среднего буя к стартовой площадке. Перед каждым стартом модель класса VI-A взвешивается. Она должна быть не тяжелее 1 кг.
Участник обязан провести ее два раза в каждом старте по периметру треугольника, сначала против часовой стрелки, а вслед за этим по часовой. Касание буя с внешней стороны треугольника нарушением не считается. Если какой-либо буй не обойден, то участник может повернуть модель, чтобы обойти этот буй снова и продолжать движение.
Первое место в соревнованиях занимает участник, модель которого в одном из стартов показала наименьшее время прохождения дистанции; остальные места распределяются между участниками соответственно показанному ими времени.
Ходовые соревнования управляемых моделей фигурного курса состоят из последовательного выполнения трех фигур, как показано на рис. 210, А, Б, В, Г.
Выполнение фигуры № 1 заключается в следующем:
а) взять старт и пройти последовательно 10 ворот передним ходом № I, III, II, I, III, IV, V, I, VI, V;
б) перед прохождением последних ворот модель должна дать задний ход, развернуться, подойти к пирсу, пришвартоваться в доке (рис. 211) и простоять в нем в течение 3 с, не касаясь стенок дока. Док состоит из измери-тельной рейки, прикрепленной перпендикулярно к пирсу (размер изменяется в зависимости от ширины модели) и двух стенок.
Выполнение фигуры № 2 заключается в следующем: взять старт и пройти передним ходом шестнадцать ворот, т. е. I, II, II, III, III, IV, IV, V, V, VI, VI, VII, VIII, VIII, VII, I.
Выполнение фигуры № 3 делается так:
а) взять старт и пройти передним ходом ворота I, III, II, I; б) подойти к воротам III, застопорить ход и пройти их задним ходом; в) развернуть модель и передним ходом пройти ворота IV; г) подойти к воротам V, а затем застопорить ход и пройти их задним ходом; д) развернуть модель и передним ходом пройти ворота I, VI, V, I. Во время выполнения фигур участнику разрешается производить любые манипуляции рулями и винтами модели, т. е. давать задний ход при движении вперед и передний ход при движении назад и работать винтами враздрай. Ходовые соревнования управляемых моделей парусных яхт проводятся на специальной акватории.
Участник соревнований в каждом запуске должен провести свою модель один раз по периметру треугольника с внешней стороны, обогнуть еще раз буй и финишировать в стартовые ворота (рис. 212). Модель запускается 4 раза. На каждом запуске в зависимости от времени, затраченного на прохождение дистанции, распределяются места участников.
За каждое место начисляются баллы. Ходовые соревнования (гонки) моделей парусных яхт проводятся на оборудованной акватории (рис. 213). В 100 м от берега устанавливаются финишные буйки (ворота) на расстоянии 100 м друг от друга. Старт ограничивается буйками с любым расстоянием между ними (но не более 100 м). Гонки проводятся по круговой системе, т. е. каждый участник должен один раз стартовать с каждым соперником.
На старте производится одновременный запуск двух моделей одного класса. После того как дан старт первой паре моделей, можно производить через каждые 40—50 с запуск следующих пар. Запуск производится согласно очередности. Оценка дается следующим порядком: если модель пересечет линию финиша первой, участник получает два очка, если — второй, то одно очко. Участник, модель которого не пройдет линии финиша, получает ноль очков.
БУДЬ ОСТОРОЖЕН НА ВОДЕ! Входить в воду разрешается только запускающим модели в порядке очередности (жеребьевки). Подбираются модели (прошедшие дистанцию) со шлюпки или лодки. Ни в коем случае нельзя разрешать спортсменам плавать и тем более нырять за затонувшей моделью. Нарушившие меры безопасности снимаются с соревнований.
Все учебно-тренировочные занятия, соревнования проводятся с соблюдением соответствующих мер безопасности. Старт для запуска скоростных кордовых моделей ограждается со стороны берега забором из штакетника или сеткой, высотой не менее 1,5 м и длиной в обе стороны от мостика на 20 м. Для обеспечения безопасности на воде и приема моделей выделяются катера и шлюпки, а для подъема затонувших моделей водолазы или аквалангисты. Сеточное ограждение можно изготовить следующим образом.
Из стального прута диаметром 10—12 мм выгибается П-образная форма. В нижней ее части приваривается соединяющий прутик. Металлическая сетка вставляется внутрь четырехугольника, привязывается проволокой, и весь щит красится. Такая сетка должна быть поставлена непосредственно перед мостиком, с которого запускается кордовая модель.
После осуществления запуска модели спортсмен должен зайти за это ограждение и быть там, пока модель не остановится (рис. 205). Если противоположный берег расположен близко от прохождения скоростных кордовых моделей, то и его обязательно надо обнести сеточным ограждением.
Этим пренебрегать нельзя. На каждые соревнования в обязательном порядке назначается врач на правах заместителя главного судьи, который несет полную ответственность за все меры безопасности на соревновании или тренировочном сборе. Врач также проверяет наличие медицинской документации на допуск к соревнованиям спортсменов, проводит врачебно-контрольное обследование их, осуществляет санитарно-гигиенический контроль в местах проведения соревнований и размещения, организует высококалорийное и витаминозное питание, принимает меры к недопущению спортивного травматизма и оказывает своевременную квалифицированную медицинскую помощь. На соревнованиях особенно крупного масштаба с большим количеством участников рекомендуется в непосредственной близости от места проведения соревнований развернуть медицинский пункт, располагающий всем необходимым для оказания помощи пострадавшим. В распоряжении врача соревнований всегда должны находиться в готовности средства транспорта для быстрой доставки пострадавших в лечебные учреждения. При несоблюдении техники безопасности не исключены случаи поражения электрическим током, даже при напряжении в 50— 60 В.
Происходит это потому, что люди работают с электроприборами на сырой земле и во влажной обуви. Поэтому если оборудование места соревнований электропитанием для работы с электропаяльниками и для зарядки аккумуляторов будет произведено на открытом воздухе, то перед верстаками или столами (оборудованными электропитанием) должен быть положен деревянный настил из сухих досок с возвышением его над землей не менее чем на 100 мм.
Еще будет лучше, если настил будет покрыт линолеумом или резиной. Необходимо еще раз напомнить о коварном веществе — метаноле (метиловом спирте). Этот яд по цвету, запаху и вкусу напоминает винный спирт. Пары его, проникая через дыхательные пути и кожу человека, вызывают отравление организма.
Принятие внутрь этого яда всего 50—100 граммов вызывает смертельный исход. Поэтому все лабораторные испытания двигателей внутреннего сгорания, работающих на метаноле, должны производиться только в вытяжных шкафах. Категорически запрещается изготовление на метаноле каких-либо красителей, лаков и клеев. Пролитый метанол должен быть немедленно смыт большим количеством воды. К работе с метанолом могут быть допущены только лица, которые прошли специальный инструктаж. Все лица, работающие систематически с этим спиртом, должны периодически проходить медицинский осмотр. Хранится метанол в металлической или стеклянной посуде с герметической пробкой и надписью — ЯД. * * * Вот и закончился рассказ о том, как построить модель корабля.
Разговор с моделистом. михаил безверхний
Михаил Безверхний. Россия, Санкт-Петербург.
Класс С1. Модели всех типов парусных судов,
а так же гребные суда, имеющие
такелаж с парусами или без них
Михаил Безверхний.
Признанный мастер судомоделизма, не только в России, но и в мире.
Известен быстротой постройки и потрясающим качеством моделей кораблей, которые у него все время двоятся – автор создает одновременно два экземпляра, не зависимо от сложности прототипа.
Идеальный подбор материалов, вкус и безупречное исполнение делают каждую модель Михаила шедевром, известным большинству отечественных моделистов.
Про Михаила я прочитал еще в далеком 2006 году, когда начал делать первые шаги в моделизме, тогда я строил свой первый корабль – джонку из набора «Амати». Чуть позже смотрел 12 компакт-дисков, где Михаил рассказывал двум австралийцам о своих технологиях, показывал на примерах разные подходы в изготовлении различных элементов.
Правда, тогда я мало что понял.
Долгое время хотелось увидеть хотя бы одну его модель «вживую», и вот недавно давнишняя мечта сбылась: я увидел «Андромаху» и поговорил с ее автором.
Михаил Безверхний и его “Андромаха”, КУ-2023.
Как Вы пришли в моделизм? Что он для Вас?
Я с детства делал какие-то кораблики. Еще до школы. Из сосновой коры, дальше доски в дело шли.
Хотя я ни в каких судомодельных кружках не занимался. Мне было это скучно и неинтересно.
Я люблю поработать руками, даже и специальность выбирал врачебную, рукастая была работа.
Не могу сказать, что я историк какой-то, но меня действительно интересует проблема флота, история флота, у меня отец кадровый офицер, хотя не могу сказать, что он как-то меня увлекал. Но я с детства в этом варился.
Моделизм для меня – это образ жизни, такой счастливый случай, когда детские желания совпали с профессиональной деятельностью.
Михаил со строящейся моделью “Амбисье”. Фото с форума
Работа руками, корабль, история. Все же корабль – самое сложное инженерное сооружение, во всяком случае, до начала 20 века. Плюс морская романтика.
Фрагмент модели “Риволи”. Фото с форума
Как говорят, это технический вид спорта для воспитания патриотизма, мантры повторяют для детей. Я думаю, это не работает. И в отношении детей тоже. Либо дети садятся, либо ты их не уговоришь. У меня вот трое сыновей, ни один из них даже в сторону [судомоделизма] не смотрит, хотя живут среди книжек, моделей… Или ты заболеешь моделизмом, или нет. Привить это нельзя.
Первая модель – «Победоносец»?
Модель 66-пушечного корабля “Победоносец”. Фото с форума
Нет. «Ривендж», «Герб Гамбурга». Первые опыты показывать смысла нет, нужно сначала что-то значимое сделать.
Были у меня и металлические, гальваноработы – технологические эксперименты. Кустарный опыт, на квартире даже ванны стояли. Навыки остались, теперь помогают.
Как Вы выбираете прототип?
Сначала идет выбор класса. Потом выбор из класса.
Например, нужен был корвет. Какие материалы у нас есть? Есть «Оливуца», есть «Андромаха» с хорошими архивными материалами. Есть штат, есть источники. Замечательно! Делаем, значит, «Андромаху».
А «Аврору»?
Модель 44-пушечного фрегата “Аврора”. Фото с форума
Нужен был фрегат 1-го ранга. Какой-нибудь знаковый. Более известного, чем «Аврора» у нас нет в русском флоте. У нас очень мало кораблей, которые чем-то прославились.
А «Паллада»?
Чем заслуженна «Паллада»? В каком бою она участвовала? Кого она победила?
«Флора» черноморская?
Это немного другой класс. По ней материалов не так много.
Должны были объединиться три составляющие: время, тип и полнота документов.
Сейчас вот строю линейник «Трех Иерархов». По нему наиболее полные материалы.
Строящаяся модель 84-пушечного корабля “Трех Иерархов”. Фото с форума
А тип кораблей выбирает заказчик?
Нет, надо было представить Российский императорский флот накануне Крымской компании по разным классам, сделать в одном масштабе и вместе поставить: попытаться представить себе разные типы кораблей, объединенные одной эпохой.
Я разговариваю с Михаилом. На переднем плане “Андромаха”.
Потом будет нужен бриг. Четыре корабля – уже хорошо.
Если для себя, для души, можно сделать собирательный образ. Почему не сделать просто корвет? Это корабль, с корабельным вооружением. Даже обводы корпуса можно свои создать, лишь бы они попадали в нужное время.
Можно привязываться к эпохе и делать собственную разработку. Мне всегда эта идея очень нравилась, правда, не приходилось так делать. Можно пользоваться массой источников одновременно, главное, чтобы не противоречило инженерной логике.
Вы знамениты своими технологиями. Откуда они?
Иногда на чертеж смотришь, думаешь: да как это делать вообще? Если говорить о творческой части, то это самое интересное. Когда ты придумал технологию, сделал первую деталь, дальше начинается рутинная работа, можно любого поставить.
В моделизме приходится делать серии. Сейчас у меня трехдечник, нужно сделать около 500 одинаковых петель. Проблема стандартизации требует отработки технологической цепочки: провести эксперимент, сделать оснастку. Потом делаешь эти элементы, сделал, оснастка в ведро.
Заготовленные рымы. Фото с форума
Есть определенный станочный парк, оборудование. Мы работаем в этом диапазоне, можем сделать на них определенный набор операций. Придумываем и начинаем. Где узкие места? Здесь сверло уходит, накернивать надо заранее – лишняя операция. Если сделали оправку, будет разбиваться сверлом? Будет. Ага. Продумываем все. А дальше, как обезьяна.
Конечно, хочется минимизировать трудозатраты, время в первую очередь. Я могу сделать все что угодно, но это займет очень много времени. Говорят, можно напильничком… Можно, не вопрос. Только времени уйдет очень много.
Корма L’Ambiteaux. Фото с форума. В 2023 году у меня был пост про эту модель.
Литье используете?[шла речь о пушках и мелочевке]
Нет, все вручную.
Получается, все технологии Вы придумываете сами?
Конечно! Вот говорят, корпус по методу Безверхнего. Да нет никакого метода! У меня каждый корпус разный. «Андромаха» вот сделана так, а «Трех Иерархов» иначе. Размер имеет качественно другое значение.
Строящийся корпус “Трех Иерархов”. Фото с форума
Приходится все время модифицировать методику, к сожалению, часто не в сторону упрощения. Иногда до такой степени, что она перестает быть похожей. Суть не в самой методике, а в том, чтобы она позволила выполнить определенные задачи: избежать линейных деформаций, скручивания, дать возможность разборки и промежуточной сборки.
Михаил и готовый черновой корпус “Трех Иерархов”. Фото с форума
Самый сложный вопрос: что хочется получить. Не как сделать, а что ты хочешь. Четко представлять себе результат, который должен получиться. По цветовой гамме, по фактуре, по цветоотражению.
А как Вы пришли к цветовому решению своих моделей?
Мне кажется, я больше ориентировался на классические образцы, в моем представлении.
На «Андромахе» белая полоса – беленый клен, на «Иерархов» – граб. Если хочется совсем белый цвет – это или кость или краска. Если не красить и делать из деревяшки, так и хочется, чтобы это выглядело как деревяшка.
Люблю использовать мельхиор – «польское серебро». Он ближе по свойствам к плохой стали, достаточно тугоплавкий. Недаром на всех музейных моделях мелочевка из мельхиора.
Ваше отношение к модели во время и после постройки меняется?
К моменту окончания модель ненавидишь. Люто. Не потому, что она надоела, у меня нет ограничения по времени в разумных пределах. Я вообще считаю, что два года или три – не важно. Результат был бы. Но беда в том, что к моменту окончания кажется, что результат не достигнут, потому что видишь только косяки. То, что у тебя получилось, ты уже пережил и забыл, а недостатки ты знаешь все на зубок, где надо было сделать иначе. Потом проходит время, смотришь: да ничего вроде.
Михаил и законченный фрегат “Аврора”. Фото с форума
У меня другой немного образ сохранился, например, от «Андромахи». Да, мне понравился прототип, было интересно, но остается момент неудовлетворенности. Другие, может быть, и не заметят, но я-то знаю даже чисто технологические косяки, которые вызывают опасения. Как с этими якорями. Кто знал, что сталь пойдет ржой от атмосферного воздуха даже после антикоррозионного покрытия?
“Андромаха” на КУ-2023, видны ржавые якоря
А тот образ, к которому Вы стремитесь в начале постройки, насколько он совпадает с тем, что получилось по завершению?
Соответствует ожиданиям? Иногда да, чаще нет, конечно. И потом, это степень приближения. Например, с «Андромахой», с материалами, цветом попал, что называется.
“Андромаха” на КУ-2023
Модель строится 2-3 года. Деревяшки успевают изменить цвет. Свежее дерево совершенно иначе выглядит. Знать бы как оно потемнеет… Это как медная обшивка. Новая сияет, как самовар. Думаешь, ну скорей бы уже потемнела немного. Когда же там будет хотя бы цвет старой гильзы?
Нравится, если что-то удается, в той или иной степени. Но так, чтобы сделал, что хотел, ни разу не получалось.
А где предел перфекционизма?
Каронады с “Авроры”. Фото с форума
Нету. Нужно выставлять разумные границы, иначе можно вечно долбить одно и то же. Нужен трезвый подход.
Как Вы для себя эту границу провели?
Все равно работаешь в рамках ограниченного выбора материалов и ограниченного времени. Надо укладываться. Казалось бы, материалов очень много, но по факту груша да клен белый. Попробуй, купи хороший орех! Самшит и то проще. Где найти ровный хороший серый орех? Где найти эбен, а не то барахло седое и пестрое? Реликтовые деревья никто не рубит, поэтому эбена нет. Хорошо сейчас граб выручает.
Не боитесь его использовать?
Нет. Но фотоэффект возможен. Я не знаю, насколько это крашение стойкое, если его на солнце выставить. Но я считаю, что сейчас это выход. Я его еще давно на кубке Университетов показал, теперь его все используют. Аргентинскую слоновую кость, что на «Андромахе» на палубе, раньше можно было купить, теперь нет. Говорят, что перестали пилить. В идеале на модель 3-4 года копится материал, потому что, если тебе прям сейчас надо, никогда ничего не найдешь.
Две законченные модели фрегата “Аврора”. Фото с форума
В чем сложность класса С1?
Здесь работаешь с натуральными материалами: деревом, металлом, веревками. Трудно спрятать ошибки, они дорого обойдутся. Этот класс требует навыков из всех классов.
Вы не участвуете в соревнованиях?
Нет. Ну а что там? Показать? Интересно! Но учитывая, что возить… Тем более, у меня ни одной модели нет. Если заказчик захочет, то он и сам свезет. Меня эти медали, грамоты, регалии не очень интересуют.
Отправление модели транспортной компанией. Фото с форума
На чемпионате мира Вы бы точно стали первым.
А что от этого бы изменилось? На стенку медаль повесить?
Я когда начинал, мне тоже хотелось о себе как-то заявить. Ну вот, заявил. А теперь «митьки никого не хотят победить». Настолько условно судейство, баллы. Это больше ритуал.
Кубок университетов в бронзе в виде Вавилонской башни с Ноевым Ковчегом сверху впервые был вручен Михаилу Безверхнему за модель “Победоносца”, 2003 год. Фото с форума
КУ. Золотая медаль в классе С1, 2023 год. Фото с форума
По большому счету должны быть не соревнования, а выставки – возможность показать модели друг другу, людям.
Зрители и “Андромаха”, КУ-2023
Обычно я спрашиваю про инструменты, но у Вас, думаю, есть, наверное, все.
Если считать нужные инструменты, то сбор оснастки – это отдельное хобби. Приходится останавливаться, держать себя в руках. Чтобы ты ни купил, его всегда хочется улучшить, обменять. Инструмента всегда мало.
Два корпуса “Риволи”. Фото с форума
Взять вот МФ-70. У меня двое тисков, два координатных стола. Хватит? Нет, конечно. Хочется еще один МФ-70, лениво переставлять. А еще лучше вместо него другой какой-то. «Проксон» все-таки любительское оборудование. Перед каждой операцией его надо регулировать, но разбирается и настраивается элементарно, как «Лего». В этом его преимущество.
Михаил и строящаяся “Аврора”. Видна малая часть инструментов. Фото с форума
У меня принцип: если инструмент нужен не более чем раз в году, значит, он не нужен. Сделаю одноразовую оснастку. Дюралька, оргстекло. Слепил, склеил, скрутил. Выдержит! Фреза из гвоздя. Получится три метра погонажа? Больше и не надо.
Откуда берете столь подробную детализацию на своих моделях?
По логике. Из функциональной принадлежности понятно, что там должно было быть. Например, якорный битенг обит железом. У Посьета даже описаны колпаки. Толщина, какую сталь использовали, это есть даже в перечнях. И по логике, если ты металлическую цепь обносишь, то понятно, что будет через 2-3 раза.
Якорный битенг. Фото с форума
Даже мачтовые битенги для снастей обивались латунными щечками в местах трения. Когда читаешь штат, убеждаешься, что в комплекте полагалось.
Фото с форума
Даже если есть исторический прототип, то на чертежах массу всего не показывали, нам все равно приходится додумывать. Например, на большинстве исторических чертежей нет шпигатов. Получается что? Эти корабли шпигатов не имели?
Палуба “Андромахи”. Фото с форума
Если это есть на чертеже, я сделаю, если нет, я сделаю то, что там должно быть, но придумывать специально или переделывать чертеж я не буду. Все-таки архивный чертеж имеет приоритет.
Я люблю в большей степени не чертежи. Их все равно кто-то чертил [возможны ошибки]. Самые интересные источники – руководства, штаты, нормативы.
Хороших материалов мало?
Нету. У нас ни на один русский корабль не существует полного комплекта источников, чтобы брать и делать.
А почему Вы этим не займетесь?
Это большая работа реконструктора. Я шляпу снимаю перед людьми, которые занимаются этой работой. Мне говорят, а почему ты не пойдешь в архив? Я-то могу, конечно. Но работе реконструктора, сложной и неблагодарной, на мой взгляд, надо отдаваться многие годы. Я не готов ее делать.
Я хочу модели строить, а не в архиве сидеть и разбираться.
Фото с форума
А если одновременно строить модель и писать книгу? Есть примеры иностранных авторов. По окончании модели получается уникальная монография.
Как только такой человек закончит и выпустит книгу, думаете, ему хоть кто-то спасибо скажет? Нет. Сразу начнется: здесь не так, здесь неправильно совершенно, это вообще непонятно откуда. Реконструкция – только еще один шаг, устаревает на момент публикации. Потому что-то за это время находятся материалы, которые дополняют или вообще опровергают ту работу.
Поэтому надо быть благодарным любому человеку, который внес свой вклад, его не надо обвинять, ругать. Бывают, конечно, упертые: я нашел, я считаю, что так, а все остальные неправы. Это другая история.
Вариантов может быть очень много, главное, чтобы они не противоречили морской практике. Выдали капитану на компанию пушечное вооружение, рангоут. Ну, длиннее мачта на два фута. Ну и что? Это нормальная практика в любом порту.
Должен быть по штату этот якорь. Ну, нет в арсенале его! Нету! Ничего страшного, возьми другой. Нет нужного анкера, возьми другой, или два, меньшего веса.
Готовые якоря. Фото с форума
Понятно, что штат вводили для унификации, но это не отменят пересортицу.
Что бы вы сказали новичкам?
Если желание есть, то все остальное нормально будет. Любое дело требует времени и, если к нему отнестись с известной долей фанатизма, оно тебе ответит через некоторое время. Каждый может копать и сажать деревья, но есть люди, которым это НРАВИТСЯ. Если появляется какой-то резонанс с делом, то ты на верном пути, но крылья будут расти лет через пятнадцать. Бывают, конечно, самородки.
Все равно нужно пожить в этой корабельной философии. Хорошо, конечно, с молодости. Тогда вся жизнь впереди… Что-то можно достигнуть, пожать результаты. Моделизм, как работа, никому не нужен. Это может быть только хобби. Но если есть возможность тратить часть своей жизни на это занятие, замечательно. Я могу только посоветовать не торопиться, но и не забывать. Лучше потихоньку делать что-то, не выпадать совсем. Если будет интерес, то все будет хорошо.
Я на фоне корвета “Андромаха”
P.S. Большинство фотографий, где указано “взято с форума”, были найдены в этом разделе. Там же можно подробнее ознакомиться с постройкой моделей Михаила.
КУ – Кубок Университетов, старейший российский конкурс стендового судомоделирования, ежегодно проводящийся в Санкт-Петербурге.
Поскольку я не давал ознакомиться Михаилу с интервью перед публикацией, заранее прошу прощения за возможные неточности и ошибки.
§
Еще в прошлом году я думал, что выставочная карьера «Авроры» благополучно закончилась.
Но в феврале поступило предложение отправить модель на Чемпионат Польши, который должен был пройти в Олешнице 29, 30 марта. «Почему бы и не да?», – подумал я. И это оказалось только началом!
Но обо всем по порядку…
“Аврора” дома с золотой медалью Чемпионата Европы
В воскресенье 10 марта я привез коробку с моделью в офис, и уже на следующий день “Аврора” на поезде поехала в Москву.
XC-90 в старом кузове – одна из немногих машин с достаточно высоким дверным проемом, чтобы прошла моя коробка с моделью
Потом я следил за перемещением модели лишь по случайным фотографиям с выставок и в сообщениях людей, участвующих в нелегких скитаниях модели.
В Москве, отлежавшись в коридорчике у Владислава Витальевича Ждана, направилась на Чемпионат Польши.
Там “Аврора” стала третьей в классе, уступив “Виктори” соотечественника (проиграла мне уже потом на Чемпионате России 2 балла) и галере поляка – про странное судейство в Польше ходят легенды. Фотографий с мероприятия, на которых бы попалась модель, не нашлось, зато я увидел не только итоговые протоколы, но и коробку с “Авророй”перед погрузкой после выставки.
Из Польши модель поехала на выставку в Дортмунд, где попала в объектив фотоаппарата при подготовке стенда с российскими моделями.
После Германии модель вернулась в Москву на Чемпионат России по стендовому судомоделизму, который в этом году проводился в медиацентре “Зарядья”. Здесь мы с ней и повидались. По итогам выступления “Аврора” стала первой в классе.
По завершении чемпионата модель осталась ждать в московском офисе следующих поездок. В конце мая съездила в Беларусь, став снова первой в классе. Хотя все условия были выполнены (больше 7 моделей в классе и первое место), я так и не стал чемпионом Беларуси – звание присуждают лишь гражданам страны.
Снова в московском офисе с наградами
Из Беларуси модель могла попасть в Сочи на выставки в двух разных местах, в том числе и в Олимпийскую деревню, а уже в ноябре – на Кубок Цемесской бухты в Новороссийск. Но у меня были другие планы: хотелось в этом году выступить на Чемпионате Европы в Болгарии. Все-таки на прошлых ЧМ и ЧЕ модель выступала недостроенной.
Поэтому “Аврора” снова вернулась в Москву в ожидании сентября. В конце августа с небольшими трудностями в логистике модель уехала из офиса в Королев, а оттуда в Болгарию.
Фотография где-то в трех шагах от моря.
Судят мой класс С-1
Рассматривая фото с чемпионата, удивился: почему флаг смотрит в корму, а вымпел с грота лежит в баркасе.
В результате модель стала 6 в классе, взяв “нижнее” золото. Обидно, план был войти в тройку, хотя шансов было очень мало – слишком много линейных кораблей и двухдечников в конкурентах.
Вернувшись в Королев, с большой долей везения попала снова в московский офис.
Коробка отлично умещается в багажнике “Тахо”
Чуть позже получаю такое фото. Остался неблизкий путь домой…
И вот 27 сентября модель снова вернулась в “порт приписки”, спустя более чем полугодовое “плавание”.
Конечно, такая «самостоятельность» модели не получилась бы без огромного количества людей, участвующих в ее скитаниях. Просто представьте коробку 900х800х400 мм, которую нельзя бросать, кидать и необходимо перевозить строго вертикально. Любое незначительное перемещение в пределах города всегда вызывает сложности!
Как и любые дальние плавания, поездки модели не прошли совсем бесследно. Провисло несколько канатов, флаг на блинда-стеньге почему-то смотрит в корму да так, что не развернешь обратно (есть мысль, что его кто-то так “починил”, подклеив к флагштоку), оторвали клотик на грот-мачте, поэтому вымпел и лежал в баркасе. Модель покрылась некотором количеством пыли, которую хорошо видно на черных элементах. Теперь она совсем как музейная: бывалая и винтажная.
На самом деле ничего в этом страшного нет, все чистится и чинится довольно легко. Модель без витрины, пройдя 5 выставок, проехав пару десятков тысяч километров, показала отличную сборку и жизнеспособность.
А вот и трофеи из дальних странствий.
Зимовать лучше дома…
§
Константин Шувалов. Россия, Москва.
Класс С1. Модели всех типов парусных судов,
а так же гребные суда, имеющие
такелаж с парусами или без них
С Константином Шуваловым я познакомился на Чемпионате России в 2023 году (последнем «Крокусе»). Я как раз впервые привез на соревнование свою «Аврору», еще в С3Д, а Константин был с законченной галерой в С1. К сожалению, тогда в его классе была большая конкуренция, и он стал лишь четвертым.
В этом году мы снова встретились на чемпионате уже в «Зарядье». Естественно, я не удержался и взял у него интервью.
Судейство 64-пушечного линкора “Le Fleuron” Константина, ЧР-2023. В итоге 95 баллов, 2 место в классе
Как вы пришли в моделизм?
Я в судомоделизме относительно недавно. Лет 10 занимает у меня это увлечение.
Подсадили дочки. На 23 февраля нежданно-негаданно подарили набор – корабль.
С детства я занимался в радиокружке, сам что-то мастерил, в серьезном возрасте уже стал заниматься радиоуправляемыми вертолетами – дорогое очень занятие. Как падение, так минимум 100 евро на ремонт улетает.
Судомоделизм ведь тоже недешев.
Здесь пока не накупишь оборудование, станки, книги, конечно, тоже надо. Но все равно не сравнимо с вертолетом.
Галера Константина на КУ-2023. Фото из Интернета
А почему именно деревянные корабли? Из-за того набора?
Это был корабль «Mayflower», на котором англичане в Америку приплыли. Маленький наборчик. Я его собрал, понравилось. Потом подарил себе сам набор «Виктори». Делал ее около года, даже немного дорабатывал.
Потом уже решил замахнуться на самострой. Купил монографию «Ancre» галеры «La Fleur De Lis». С ней года три ковырялся. Деталировку всю сделал, даже ту, что не видно.
Галера, Кубок университетов, 2023 год. Фото из Интернета
С той галерой как раз и приехали впервые на соревнования?
Да, до этого не приезжал. Первый конкурс – Кубок Университетов. Там взял не помню уже какое место [95,33 балла, 2 место]. Даже приз дали – шлифовалку. Потом уже Чемпионат России [91,66 балл, 4 место], в Болгарии Чемпионат Европы в 2023 году [93,33 балла, серебро]. Вот сейчас опять мечтаю съездить в Болгарию [в начале сентября 2023 года проходил ЧЕ в Болгарии].
Галера на ЧР-2023
Будете заочно участвовать?
Нет, я сам хочу поехать на машине.
Фрагмент судейства “Le Fleuron”, ЧР-2023
Что для вас моделизм?
Моделизм, конечно, хобби. Хотя, когда строил галеру, мне четыре года до пенсии оставалось. Начались сложности на работе, более 100 человек сократили. Для меня это было очень большое переживание, и я моделизмом спасся от инфаркта. Приходил с работы на балкон и до поздней ночи ковырялся, в 6 утра вставал, ехал на работу.
А сейчас – чисто увлечение. У меня теперь небольшая мастерская на участке. Фрезер есть, маленькая и большая циркулярки, ленточка. С 9 утра до 9 вечера, я там практически каждый день.
“Le Fleuron” и зрители
А откуда вдохновение? Все-таки по 12 часов в день не каждый человек будет чем-то заниматься.
Я с удовольствием делаю. Не напрягаю себя тем, что вроде как «надо».
Интерес еще не потерян?
Нет, у меня в планах еще второй «Le Fleuron» достроить. Корпус уже набран.
Первый
В смысле второй?
После галеры я начал «Le Fleuron» в 48 масштабе, адмиралтейку. Собрал на киль, внутреннюю обшивку сделал. Но он большой получается. Жена говорит: «Ну куда мы его поставим?». Я же не на продажу делаю, для себя. Решил начать маленький, который легко на полку поставить.
Мы как раз в Болгарию переехали, там я и начал его ковырять. 7 месяцев там прожили, жена ни в какую: «Поехали домой!».
С этими переселениями потерял полгода где-то. А так около трех лет строю. У меня же все палубы оснащены, каюты, даже на дверях филеночки.
А зачем? Все равно же увидеть это невозможно.
У меня котел даже набран из кирпичиков! Это не видно. Но делал для себя, даже не знаю зачем.
А в соревнованиях зачем участвуете?
Какой-то азарт, соперничество. Хочется увидеть, достиг я чего-то или нет.
Опять же хорошо, я в Москве. А многим ехать далеко. В 2023 году меня звали в Новороссийск [Кубок Цемесской бухты]. Туда уже как-то не хочется, денег жалковато.
Но вообще интересно поучаствовать, пообщаться.
Константин на ЧР-2023 рассматривает модели участников
В чем сложность класса С1?
Лажа не проходит. Нужно делать все согласно чертежам.
Как выбираете прототип?
На галеру меня жена подбила: «Давай вот такую, с веслами построй».
А «Le Fleuron» мне давно нравился, я его монографию даже купил раньше галеры. Он меня резьбой поразил, своей богатой кормой – аж завораживает.
Довольны своим результатом на этих соревнованиях?
Да, конечно.
А в 2023 году? 4 место, немного обидное.
Я был просто участником и набрал баллов, чтобы попасть на Чемпионат Европы.
Все равно, какое бы судейство правильное ни было, есть какие-то приоритеты, авторитет участников [тогда в классе безоговорочно победил Дмитрий Шевелев с о своим 74-пушечником].
Я рассматриваю 74-пушечник Дмитрия Шевелева, рядом стоит галера Константина, ЧР-2023
Что бы вы сказали новичкам?
Надо начинать с простого. Какую-то несложную коробку. Когда собрал одну-две коробки уже понимаешь, что к чему. Получаешь азы, выходишь на какой-то уровень. Я, когда две коробки собрал, понял, что они мне больше не интересны, я могу двигаться дальше.
Мне интересно теперь посмотреть чертеж, по нему все сделать. Но в моделизме важна наработка, нельзя сразу схватить и пойти наверх. Только нарабатывая опыт, ты получишь результат.
Спасибо!
Электродвигатели
На моделях судов ставят, как правило, электродвигатели постоянного тока на рабочее напряжение от 1,5 до 40 В. Малогабаритные электромоторы называют микроэлектродвигателями.
По способу возбуждения электродвигатели постоянного тока подразделяются на двигатели с независимым возбуждением, в которых магнитный поток возбуждения создается постоянными стальными магнитами (двигатели с возбуждением от постоянных магнитов) и двигатели с самовозбуждением, у которых магнитный поток возбуждения создается с помощью катушек, питаемых электроэнергией от того же источника, что и якорь электродвигателя. Устройство электродвигателя с самовозбуждением показано на рис. 86.
Принцип работы электродвигателя постоянного тока заключается в том, что электрический ток, проходя одновременно по неподвижным обмоткам возбуждения через щетки и коллектор по обмотке якоря, создает два магнитных поля. В результате взаимодействия этих магнитных полей (якоря и полюсов) на якоре возникает крутящий момент.
Электродвигатели с самовозбуждением в зависимости от способа включения обмоток возбуждения подразделяются на шунтовые с обмоткой возбуждения, включенной параллельно обмотке якоря двигателя, сериесные двигатели с обмоткой возбуждения, включенной последовательно с обмоткой якоря, и компаундные, у которых одновременно имеются и шунтовая и сериесная обмотки возбуждения (рис. 87, А, В и В). Компаундные микродвигатели встречаются редко.
У шунтовых двигателей (с параллельным возбуждением) обмотка возбуждения имеет относительно большое количество витков провода малого сечения и по ней идет всего 8— 12% от общего тока, потребляемого двигателем.
У сериесных двигателей (с последовательным возбуждением) обмотка возбуждения имеет относительно малое количество витков провода большого сечения и через нее последовательно с якорем проходит весь электрический ток, потребляемый двигателем.
Коэффициент полезного действия (к.п.д. микродвигателей мощностью 30—200 Вт составляет 40—50%» а у микродвигателей дс 30 Вт 20—30%. Чем меньше электродвигатель и меньше рабочее напряжение, тем меньше его к.п.д.
Промышленность в большом ассортимента выпускает электродвигатели типа МУ. Из ним самые распространенные — двигатели МУ-30. МУ-50 и МУ-100. Это двигатели с двумя сериесными обмотками, что облегчает изменение направления вращения (реверсирование двигателя (рис. 88). Их рабочее напряжение — 27 В, другие технические данные при ведены в таблице (см. приложение, табл. 7
Двигатели типа МУ спортсмены устанавливают на различных самоходных и радиоуправляемых моделях. Для обеспечения масштабной скорости самоходной модели гражданского судна водоизмещением 16—18 к: вполне достаточно поставить один двигателя МУ-30, для модели крейсера или эсминца т го же водоизмещения масштабную скорость вполне обеспечат два двигателя МУ-50 или один двигатель МУ-100. Последние могут быть использованы и для скоростных управляемых моделей.
Работу двигателей типа МУ можно несколько улучшить, повысив их коэффициент полезного действия на 10—15%. У двигателей этого типа из двух сериесных обмоток возбуждения одна действует при одном правлении вращения, другая — при обратно: Если изменять направление вращения двигателя нет необходимости, то можно подключить обе обмотки, соединив концы и начала между собой. При таком включении двигатель работает лучше и, в частности, при длительной работе не перегревается.
Сериесные двигатели имеют относительно большой крутящий момент на валу М , но с увеличением нагрузки обороты двигателя сильно уменьшаются (кривая А на рис. 89). Шунтовые двигатели почти не меняют числа оборотов с изменением нагрузки (кривая Б на рис. 89). Так, например, если сериесные двигатели типа МУ при изменении нагрузки на 20—30% уменьшают число оборотов на 1500 об/мин и более, то шунтовые двигатели при том же изменении нагрузки уменьшают обороты всего на 100—200 об/мин.
Шунтовые электродвигатели часто устанавливают на моделях судов. Хорошо зарекомендовали себя двигатели Д-25-Т, ДРВ-20 и др. (см. приложение, табл. 8).
На малых моделях хорошо работают электромоторы с постоянными магнитами. Их полезная мощность на валу обычно колеблется до 30 Вт, двигатели мощностью более 30 Вт встречаются редко.
Электродвигатели мощностью 5—10 Вт устанавливаются на различные малогабаритные модели водоизмещением до 3—4 кг, двигатели мощностью 15—30 Вт на радиоуправляемые модели фигурного курса, скоростные управляемые модели и самоходные модели гражданских судов водоизмещением 10 — 18 кг. Двигатели мощностью менее 5 Вт используются обычно на различную автоматику или на самые маленькие модели.
Наиболее распространены электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов типа ДП, ДПМ, ДПР и Д (см. приложение, табл. 9).
Полная мощность двигателя, потребляемая от источника тока, равна произведению силы тока на напряжение источника: Р n — W.
Полезную (эффективную) мощность на валу двигателя Ра можно определить, если известен коэффициент полезного действия двигателя (к.п.д.).
Работу двигателей типа МУ можно несколько улучшить, повысив их коэффициент полезного действия на 10—15%. У двигателей этого типа из двух сериесных обмоток возбуждения одна действует при одном правлении вращения, другая — при обратно: Если изменять направление вращения двигателя нет необходимости, то можно подключить обе обмотки, соединив концы и начала между собой. При таком включении двигатель работает лучше и, в частности, при длительной работе не перегревается.
Сериесные двигатели имеют относительно большой крутящий момент на валу М , но с увеличением нагрузки обороты двигателя сильно уменьшаются (кривая А на рис. 89). Шунтовые двигатели почти не меняют числа оборотов с изменением нагрузки (кривая Б на рис. 89). Так, например, если сериесные двигатели типа МУ при изменении нагрузки на 20—30% уменьшают число оборотов на 1500 об/мин и более, то шунтовые двигатели при том же изменении нагрузки уменьшают обороты всего на 100—200 об/мин.
Шунтовые электродвигатели часто устанавливают на моделях судов. Хорошо зарекомендовали себя двигатели Д-25-Т, ДРВ-20 и др. (см. приложение, табл. 8).
На малых моделях хорошо работают электромоторы с постоянными магнитами. Их полезная мощность на валу обычно колеблется до 30 Вт, двигатели мощностью более 30 Вт встречаются редко.
Электродвигатели мощностью 5—10 Вт устанавливаются на различные малогабаритные модели водоизмещением до 3—4 кг, двигатели мощностью 15—30 Вт на радиоуправляемые модели фигурного курса, скоростные управляемые модели и самоходные модели гражданских судов водоизмещением 10 — 18 кг. Двигатели мощностью менее 5 Вт используются обычно на различную автоматику или на самые маленькие модели.
Наиболее распространены электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов типа ДП, ДПМ, ДПР и Д (см. приложение, табл. 9).
Полная мощность двигателя, потребляемая от источника тока, равна произведению силы тока на напряжение источника: Р n — W.
Полезную (эффективную) мощность на валу двигателя Ра можно определить, если известен коэффициент полезного действия двигателя (к.п.д.).
Например, для электродвигателя ДПМ-35 к.п.д примерно равен 40%, а потребляемая мощность им от источника тока равна 30 Вт. Поэтому полезная мощность этого двигателя
будет равна: По известной полезной мощности в ваттах — Р и числу оборотов в минуту (п) можно подсчитать крутящий момент на валу двигателя Мкр по формуле
По известной полезной мощности в ваттах — Р и числу оборотов в минуту (п) можно подсчитать крутящий момент на валу двигателя Мкр по формуле
Чтобы измерить полезную мощность микроэлектродвигателей, можно оборудовать стенд, для которого потребуется два амперметра, два вольтметра, реостат, динамомаши-на. В качестве динамомашины можно использовать микроэлектродвигатель примерно той же мощности с постоянными магнитами или шунтовой обмоткой возбуждения. Шун-товую обмотку на время испытаний нужно подключить к внешнему источнику тока, чтобы создать магнитное поле, индуктирующее ток в якоре динамомашины.
Вал испытуемого двигателя муфтой соединяют с валом динамомашины (рис. 90) и включают их в схему (рис. 91).
Выключателем 3 запускают испытуемый мотор 1 и замеряют ток / (по амперметру 4) и напряжение U (по вольтметру 5). Произведение IV равно потребляемой мотором мощности: Ра=IU.
Произведение показаний приборов 7 и 8 (I и U) принимается равным мощности нагрузки электромотора или его полезной мощности: Рэ = IU. Устанавливая реостатом 9 разные нагрузки, найдем значения Р и Рэ. Их отношения дадут значение к.п.д. в зависимости от мощности нагрузки. По этим данным и оценивают пригодность двигателя для установки на выбранную модель.
ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
На моделях судов ставят двухтактные поршневые двигатели внутреннего сгорания с рабочим объемом от 2,5 до 10 см3. По малому рабочему объему такие двигатели называют микролитражными. Благодаря легкости и относительно большой мощности их устанавливают не только на скоростных кордовых, но и на радиоуправляемых моделях, моделях судов с подводными крыльями и движущихся на воздушной подушке.
По действию системы зажигания различают двигатели калильные (рис. 92), у которых горючую смесь зажигает разогретая спираль свечи, и компрессионные (рис. 93), у которых горючая смесь воспламеняется от сильного сжатия. Мощность двигателя зависит от рабочего объема цилиндра, равного:
V=hS, где V — рабочий объем в см3; h — ход поршня в см; S — площадь внутреннего сечения цилиндра в см2. Поэтому правилами соревнований предусмотрена классификация всех поршневых микродвигателей по их рабочему объему на три группы:I — с рабочим объемом до 2,5 см3;
II — с рабочим объемом до 5 см3;
III — с рабочим объемом до 10 см3.
Разделение двигателей по рабочему объему позволяет точнее сравнивать ходовые качества моделей и создает единообразные условия соревнований.
Учитывая это разделение, отечественная промышленность выпускает двигатели с рабочими объемами, близкими к классификационным. Иностранные фирмы выпускают двигатели и других объемов.
УСТРОЙСТВО ДВУХТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ.
Типичный калильный двухтактный двигатель для моделей показан в разрезе на рис. 92.
Картер — корпус, в котором смонтированы все остальные детали двигателя. На нем есть лапки или ушки для крепления двигателя на модели. В двухтактных двигателях картер является промежуточным резервуаром, i который засасывается и предварительно ежи мается рабочая смесь до начала перепуска ее в цилиндр.
Цилиндр служит камерой, в которой сгорает рабочая смесь. Внутренняя поверхность, по которой движется поршень, очень гладкая, ее называют зеркалом цилиндра. В стенках цилиндра сделаны продувочные и выхлопные окна.
Коленчатый вал преобразует поступательное движение поршня во вращательное движение вала.
Шатун соединяет мотылевую шейку коленчатого вала с поршнем.
Поршневой палец соединяет поршень с шатуном.
Поршень служит для сжатия рабочей смеси в цилиндре, передачи давления газов на шатун и засасывания в картер горючей смеси.
Головка цилиндра, отъемная или неотъемная, замыкает верхнюю часть цилиндра.
Калильная свеча воспламеняет сжатую рабочую смесь в цилиндре.
Крышки картера закрывают полость картера.
Подшипники вала, носовой и коренной, фиксируют положение вала.
Карбюратор приготовляет горючую смесь, дозирует и распыляет топливо (рис. 94). Он :: стоит из всасывающего патрубка, жиклера, иглы регулировки подачи топлива, штуцера, через который подается топливо, фиксатора иглы и крепежных деталей, гаек, шайб. Воздух, всасываемый в картер через всасывающий патрубок в месте расположения жиклера (наиболее узком месте), создает разрежение, под действием которого топливо из бака устремляется в жиклер и вытекает через отверстие, регулируемое иглой. В патрубке оно распыляется и смешивается с воздухом, образуя горючую смесь, которая при дальнейшем движении заполняет картер двигателя.
Вращая иглу, можно менять проходное сечение жиклера, а следовательно, и количество топлива, поступающего в патрубок карбюратора, обогащая или обедняя горючую смесь топливом.
В зависимости от количества топлива в горючей смеси1 ее называют бедной, нормальной или богатой и переобогащенной (когда топлива избыток).
От расположения топливного бака и уровня топлива по .отношению к отверстию жиклера существенно зависит работа карбюратора. Лучшим будет расположение бака вблизи мотора с таким расчетом, чтобы средний уровень топлива в баке располагался на одном уровне и в одной плоскости с отверстием жиклера.
Компрессионные двигатели (рис. 93) отличаются тем, что в них нет свечи, а степень сжатия регулируется контрпоршнем, который закрывает цилиндр сверху. Им регулируют давление газов в цилиндре путем перемещения регулировочного винта.
Фиксатор регулировочного винта препятствует самоотворачиванию винта.
Смесераспределительные устройства: служат для управления впуском горючей смеси в картер двигателя. Функции этого устройства может выполнять поршень-золотник или клапан. В качестве золотника часто используют вал двигателя, для чего его делают пустотелым с отверстием, положение которого рассчитано так, чтобы при вращении это отверстие в нужный момент открывало всасывающий патрубок.
Достоинством распределения валом является его простота и возможность регулировать величину и положение фазы всасывания, а недостатком — удлинение пути движения смеси и ограничение возможности увеличения проходного сечения канала в валу. Распределение дисковым золотником позволяет наилучшим образом подбирать фазы впуска, но на вращение его затрачивается часть мощности, развиваемой двигателем.
Дисковый золотник укрепляется на оси, расположенной на задней стенке картера, и вращается мотылевой шейкой вала, которая входит в отверстие, имеющееся в диске. Диск делают из дюраля или пластмассы, например гетинакса. Маховик. Его вес и диаметр подбирают так, чтобы его инерции вращения хватало на повторение нескольких циклов.
Тяжелые маховики обеспечивают мягкий спокойный ход на малых оборотах двигателя. Легкие, малого диаметра маховики ставят на скоростные модели. На рис. 95 показан типовой чертеж маховика для двигателей моделей судов. Чтобы предотвратить тряску, маховик следует перед установкой на мотор отбалансировать, просверлив отверстия в торце его толстой части.
Глушители. Быстроходные двигатели издают резкий неприятный звук. Для устранения шума правилами соревнований предусмотрено обязательное применение глушителей, снижающих шум в 2—3 раза до уровня, не превышающего 80 децибелл.
Глушители на моделях делают в виде цилиндров или коробок. Внутри их имеются перегородки или сетки, проходя сквозь которые выхлопные газы, расширяясь и меняя направление движения, теряют свою энергию и ослабляют звук (рис. 96).
Применение обыкновенных глушителей, как правило, снижает мощность двигателя, так как затормаживает выпуск газов из цилиндра. Однако есть глушители, которые повышают максимальную мощность двигателя.
Это — резонансные или настроенные на определенную частоту (рис. 96, А). Действие их основано на том явлении, что волна выхлопа, отражаясь от выходного конуса глушителя, как бы подпирает выходящую из цилиндра горючую смесь, улучшает заполнение цилиндра и на определенных оборотах обеспечивает прирост мощности до 10%.
Применение резонансного глушителя требует переделки двигателя, изготовления и настройки трубы. Работа эта сложная и доступна моделистам высокой квалификации.
МЕХАНИЗМЫ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ НА МОДЕЛЯХ СУДОВ. Управление двигателем заключается в изменении числа оборотов вала. Как на калильных, так и на компрессионных двигателях число оборотов меняют путем дросселирования, т. е. изменения сечения всасывающего или выхлопного патрубка, а иногда того и другого одновременно. На рис. 97, А показан двигатель, на котором имеются эти устройства, хорошо видны конструкции заслонок на выхлопное окно и на карбюраторе.
Рычаги заслонок приводятся в действие рулевыми машинками, которые входят в комплект радиоаппаратуры, и описаны в соответствующей главе. Для остановки кордовой модели, движущейся по кругу на воде, применяются устройства, перекрывающие доступ воздуха в карбюратор (рис. 97, Б). Если стальную спицу сдернуть со стопорной скобы, клапан закроет отверстие всасывающего патрубка и двигатель заглохнет. Поэтому для остановки модели достаточно рейкой задеть эту спицу и сорвать ее со скобы (рис. 98).
Система питания двигателей на моделях судов состоит из топливного бака, топливопровода и карбюратора. Конструкция топливных баков должна обеспечить равномерную подачу топлива по топливопроводу в карбюратор без пузырей, независимо от положения модели, например, при крене и дифференте на прямом курсе и при движении по кругу. На рис. 99 показано несколько конструкций баков.
При движении кордовых моделей по кругу с большой скоростью топливо прижимается центробежной силой к внешней стенке бака, создавая дополнительное давление в карбюраторе, и располагается вертикально, обнажая часть дна бака (рис. 99). Большая скорость движения воздуха, омывающего двигатель, может отсасывать и разбрызгивать топливо из заправочных и дренажных трубок. На скоростных кордовых моделях устанавливаются калильные двигатели, а известно, что их настройка на максимальное число оборотов достигается очень тонкой регулировкой.
Замечено, что обороты двигателя модели, движущейся по кругу на корде, меняются в зависимости от количества, а следовательно, и от уровня топлива в баке. Доступ горючего от простейшего бака (рис. 99) лучше всего, по-видимому, регулировать так, чтобы при наибольшей скорости и среднем уровне топлива в баке модель уже прошла середину дистанции. Тогда в начале и конце скорость ее будет меньше. Следовательно, средняя скорость модели из-за изменения уровня топлива в баке будет меньше возможной максимальной. Если сделать так, чтобы уровень топлива по отношению к жиклеру поддерживался постоянным, можно добиться большей скорости.
В баке типа «поилка» уровень топлива в расходной его части остается постоянным. Принцип действия поилки для животных показан на рис. 100. Бак (рис. 101) работает аналогично, но топливо перетекает в нем в горизонтальной плоскости под действием центробежной силы. Предлагаемые на рис. 99, 101 системы баков обеспечивают надежную подачу топлива. Бак системы «поилка» с наддувом предназначен для самых быстроходных кордовых глиссирующих моделей со скоростью более 100 км/ч (рис. 102).
Топливопроводы, как правило, делают из пластиковых трубок с внутренним сечением 3 мм. Следует учитывать, что в холодную погоду пластики становятся жесткими и при вибрации теряется герметичность в
В баке типа «поилка» уровень топлива в расходной его части остается постоянным. Принцип действия поилки для животных показан на рис. 100. Бак (рис. 101) работает аналогично, но топливо перетекает в нем в горизонтальной плоскости под действием центробежной силы. Предлагаемые на рис. 99, 101 системы баков обеспечивают надежную подачу топлива. Бак системы «поилка» с наддувом предназначен для самых быстроходных кордовых глиссирующих моделей со скоростью более 100 км/ч (рис. 102).
Топливопроводы, как правило, делают из пластиковых трубок с внутренним сечением 3 мм. Следует учитывать, что в холодную погоду пластики становятся жесткими и при вибрации теряется герметичность в местах соединений со штуцерами, поэтому надо следить за тем, чтобы трубки были надеты на штуцеры очень плотно.
Системы, охлаждения двигателей. Воздушное охлаждение применяют на двигателях, устанавливаемых на быстроходных глиссирующих моделях. Отличаются воздушные системы охлаждения простотой и отсутствием дополнительных деталей.
На скоростных моделях двигатель с воздушным охлаждением можно установить открытым — выступающим над палубой.
В отличие от свободно обтекаемого воздухом цилиндра под капотом воздух омывает заднюю стенку и ребра цилиндра, а лобовое сопротивление движению модели уменьшается.
Водяное охлаждение устанавливают на относительно тихоходных моделях, движущихся со скоростью менее 40 км/ч, когда о дув цилиндра встречным воздухом недостаточен или двигатель стоит в глубине корпус модели. Для охлаждения двигателя забортной водой на головку цилиндра надевают рубашку (рис. 103, А) с двумя трубками, из которых одна забирает забортную холодную вод Охладив головку цилиндра, вода вытекает через другую (сливную) трубку. Вход забортной трубки с косым срезом или загнутой вперед ставят за гребным винтом на расстоянии 3—4 см. Отброшенные винтом струи вод: попадают в отверстие трубки со скоростным напором, достаточным для того, чтобы вор прошла по трубке через рубашку цилиндр и вылилась через отводную трубку за бот Охлаждение получается столь интенсивный что приходится следить за тем, чтобы температура воды на выходе не снижалась ниже 80%.
То, что двигатель водяного, охлаждение может нормально охлаждаться, когда модель не движется, является существенным пр< имуществом перед системой воздушного охлаждения, при которой нельзя задерживать модель с работающим двигателем на месте На рис. 103, А, Б показаны две конструкции водяной рубашки.
Действие двухтактного двигателя. Рабе чий процесс в двигателе двухтактного цикл: протекает так. При движении поршня ввер: в картере создается разрежение, блaгoдapя чему рабочая смесь засасывается через карбюратор в полость картера.’ При движении поршня вниз смесь в картере сначала сжимается, а затем перепускается по каналу в камеру сгорания. Следующим ходом поршня вверх, происходящим под действием сил инерции (масс деталей, вращающихся с валом мотора), рабочая смесь в цилиндре сжимается. Одновременно в картер из карбюратора засасывается новая порция рабочей смеси.
В положении поршня вблизи верхней мертвой точки горючая смесь, нагретая сжатием, воспламеняется калильной спиралью или искрой. Под действием сил давления газов, полученных от сгорания смеси, поршень перемещается вниз, выхлопное окно открывается и газы устремляются наружу. Давление в цилиндре падает почти до атмосферного. Перемещаясь дальше вниз, поршень открывает перепускное окно, и горючая смесь поступает в цилиндр. Камера сгорания продувается, затем весь цикл повторяется.
Повторение цикла возможно при условии, если силы инерции деталей, укрепленных на валу, будут достаточными для того, чтобы возвратить поршень в верхнюю мертвую точку и повторить сжатие. В противном случае двигатель остановится. Для увеличения инерции и гарантии повторения цикла на валу ставят маховик.
Геометрические характеристики двигателя. Рабочим объемом двигателя V или его кубатурой называют объем газов, вытесняемый поршнем при движении от верхней мертвой точки до нижней, выраженной в кубических сантиметрах.
Эффективным рабочим объемом V3 называют объем газов, вытесняемых поршнем при движении от в.м.т. до начала выхлопа.
Эффективной степенью сжатия называют отношение суммы эффективного рабочего объема и объема камеры сгорания к объему камеры сгорания V й. Степень сжатия е характеризует величину предварительного геометрического сжатия рабочей смеси в цилиндре и показывает, во сколько раз уменьшен первоначальный объем рабочей смеси в цилиндре перед воспламенением:
В положении поршня вблизи верхней мертвой точки горючая смесь, нагретая сжатием, воспламеняется калильной спиралью или искрой. Под действием сил давления газов, полученных от сгорания смеси, поршень перемещается вниз, выхлопное окно открывается и газы устремляются наружу. Давление в цилиндре падает почти до атмосферного. Перемещаясь дальше вниз, поршень открывает перепускное окно, и горючая смесь поступает в цилиндр. Камера сгорания продувается, затем весь цикл повторяется.
Повторение цикла возможно при условии, если силы инерции деталей, укрепленных на валу, будут достаточными для того, чтобы возвратить поршень в верхнюю мертвую точку и повторить сжатие. В противном случае двигатель остановится. Для увеличения инерции и гарантии повторения цикла на валу ставят маховик.
Геометрические характеристики двигателя. Рабочим объемом двигателя V или его кубатурой называют объем газов, вытесняемый поршнем при движении от верхней мертвой точки до нижней, выраженной в кубических сантиметрах.
Эффективным рабочим объемом V3 называют объем газов, вытесняемых поршнем при движении от в.м.т. до начала выхлопа.
Эффективной степенью сжатия называют отношение суммы эффективного рабочего объема и объема камеры сгорания к объему камеры сгорания V й. Степень сжатия е характеризует величину предварительного геометрического сжатия рабочей смеси в цилиндре и показывает, во сколько раз уменьшен первоначальный объем рабочей смеси в цилиндре перед воспламенением:
Индикаторная мощность двигателя — это работа, совершаемая давлением газов на поршень в цилиндре двигателя за единицу времени. Работу А измеряют в килограммометрах, скорость вращения п — в оборотах в секунду, мощность N i — в килограммометрах в секунду и в лошадиных силах (л. с), среднее индикаторное давление р г- — в кГ/см2, диаметр поршня D — в см, ход поршня h — в см.
Так как одна лошадиная сила равна 75 кг м/с, то мощность двигателя в лошадиных силах равна:
Формула показывает, что, чем больше обороты, среднее индикаторное давление, площадь и ход поршня, тем большую мощность разовьет двигатель. Увеличить индикаторную мощность можно только путем увеличения числа оборотов двигателя и увеличения среднего индикаторного давления р. Известно, что расчетная индикаторная мощность N. больше эффективной мощности N ,которую мы получаем практически на валу двигателя.
Значительная часть мощности затрачивается на преодоление сил механического трения движущихся деталей механизма двигателя. Сумма всех потерь на трение даже в совершенных двигателях колеблется в пределах 10—30%. Число, показывающее, какую часть индикаторной мощности удается получить на валу двигателя, называют механическим коэффициентом полезного действия двигателя. Приблизительно 30—40% тепла, выделяемого при сгорании рабочей смеси в цилиндре, уходит с выхлопными газами, 27—30% тепла—на охлаждение двигателя воздухом и механические потери и лишь оставшиеся 27— 30% тепла преобразуются в механическую энергию на валу двигателя. Отношение тепла, превращенного в полезную работу на валу двигателя, ко всему теплу, выделившемуся из затраченного топлива, называется эффективным коэффициентом полезного действия двигателя — т) э. Трение — сопротивление движению соприкасающихся деталей.
Оно вызывает износ и нагрев трущихся поверхностей и бывает сухое — без смазки и жидкостное — со смазкой. Трение смазанных поверхностей значительно меньше, чем сухих. Его величина зависит и от сочетания материалов трущихся поверхностей.
Лучшие сочетания следующие: бронза — сталь; сталь твердая — сталь мягкая ; металлокерамика — сталь; сталь твердая — чугун. Наименьшее трение создают шарикоподшипники. Трение вала, вращающегося на шарикоподшипниках, в несколько раз меньше, чем на подшипниках скольжения. Смазывающие вещества, уменьшающие трение,— это масла. Внутри двигателя топливо испаряется; масло, оседая на стенках, попадает между трущимися деталями и смазывает их.
При этом очень важно, чтобы смазка попадала туда непрерывно и в достаточном количестве. Масло, вводимое для смазки в подшипники, не только уменьшает трение, но и отводит тепло от трущихся поверхностей. В зависимости от величины и характера нагрузки на трущиеся детали и температуры, при которой они работают, подшипники требуют различных смазок. Используются минеральное (добываемое из нефти) и растительное (касторовое) масла.
В зависимости от типа двигателя и его режимы работы количество масла и его качество должны быть различны. Недостаток смазки приводит к быстрому износу деталей и в первую очередь поршневых колец, шейки кривошипа и подшипников коленчатого вала.
При недостатке смазки шатун нагревается более чем на 300°С. Под действием такой температуры дюралюминий теряет свою прочность и разрушается. В рабочем режиме двигателя топливо должно сгорать почти полностью, а небольшая часть несгоревшего масла должна выбрасываться с выхлопными газами. Максимальную мощность двигателя NT, отнесенную к рабочему объему цилиндра V, выраженному в литрах, называют литровой мощностью: N4=NT/V.
По количеству лошадиных сил, которые приходятся на один литр объема, судят о качестве двигателя. Лучшие судомодельные двигатели развивают мощность до 200 л. с. с литра. Достигается это, главным образом, за счет повышения числа оборотов двигателя и улучшения продувки.
ЭКСПЛУАТАЦИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ
Эксплуатацией двигателя называют все многообразные формы использования двигателя в действии, а также уход за ним и хранение. Большую часть неполадок при эксплуатации двигателей следует отнести за счет неумелого с ним обращения. Прежде чем что-либо сделать с приобретенным двигателем, надо прочитать инструкцию по эксплуатации и строго ее соблюдать. Большинство судомодельных двигателей, выпускаемых серийно, достаточно хорошо опробованы и запустить их несложно.
Но с ними необходимо квалифицированно обращаться и внимательно исполнять инструкции завода-изготовителя. Даже чтобы запустить хороший двигатель, нужно некоторое терпение, время и навык. Часто случается, что нарекания на работу двигателя не обоснованы и являются следствием нарушения элементарных правил обращения с ним.. Перед пуском двигатель необходимо расконсервировать, т. е. тщательно удалить смазку с поверхности и из полости цилиндра (последнее особенно важно, так как смазка в цилиндре собирается при повороте вала в камере сгорания и, если приложить излишнее усилие, шатун или вал можно сломать).
- Не разбирать двигатель без особой на то надобности. (Разобрать и прочистить его следует, если он попал в песок или мягкий грунт.)
- Избегать запуск двигателя в пыльных местах.
- Не пользоваться топливом с форсирующими присадками до обкатки двигателя.
- Фильтровать горючее перед заправкой в бак. Устанавливать фильтры между баком и жиклером.
- Прежде чем ставить двигатель на модель, нужно испытать его на стенде.
- Нельзя зажимать двигатель в тисках или струбцинах непосредственно за картер.
- Крепить двигатель можно только за места, предусмотренные на картере двигателя (ушки, лапки, фланцы).
- Следует помнить, что наибольшую мощность двигатель будет развивать после обкатки в течение ‘А—Vs его ресурса.
- Долговечность работы двигателя во многом зависит от обкатки.
10. Нужно помнить, что всякое затруднение в повороте вала двигателя имеет механическую причину: слишком завернут контрпоршень, двигатель залит. Проворачивая вал с чрезмерным усилием, можно испортить жизненно важные детали механизма двигателя.
ТОПЛИВНЫЕ СМЕСИ
Выбирать рецепт топливной смеси следует исходя из наличия составных частей, цели запуска и степени изношенности двигателя (см. приложение, таблица 11)
Для того чтобы сохранить ресурс двигателя, все пробные запуски и испытания системы питания следует проводить на рекомендованных топливных смесях. Для последних тренировок перед ответственными соревнованиями надо пользоваться только тем горючим, применение которого разрешено правилами соревнований. Не следует применять на соревнованиях горючее, ранее не опробованное на данном двигателе.
Для составления топливной смеси необходимо иметь чистую посуду — мензурку или посуду с делениями объема, воронку с мелкой сеткой, гигроскопическую вату или фильтровальную бумагу. Соединять компоненты топлива надо в определенной последовательности. Для компрессионных двигателей сначала в эфире растворяют смазывающие вещества, затем добавляют керосин или соляровое масло и в последнюю очередь вводят присадки.
Амилнитрит продается в ампулах. Из ампулы с обломанным горлышком летучие вещества испаряются. Чтобы избежать их потери, надо поступать так: топливную смесь налить в открытую банку, ампулы с амилнитритом опустить на дно посуды и там их раздавить деревянным стержнем. Осколки ампулы останутся на дне.
Когда амилнитрит растворится в топливной смеси, ее надо профильтровать.
Для двигателей с калильным зажиганием сначала смешивают касторовое масло и метиловый спирт, взбалтывают, дают отстояться, фильтруют и только потом заливают в бак модели. Помутнение составов свидетельствует о том, что в топливе содержится вода. Чаще всего это бывает в спиртах. Тогда спирт надо обезводить или взять из другой партии. Касторово-спиртовые смеси дают отстой в виде белых хлопьев, и их можно отделить фильтрованием. Метиловый спирт ядовит. Ни в коем случае нельзя обкатывать двигатель в закрытом помещении без вентиляции.
Хранение топливных смесей и горючих смазочных материалов в той или иной мере огнеопасно, а при повышенных температурах более 25—30°С воздуха и взрывоопасно.
Посуда для хранения горючей смеси и ее компонентов должна быть с герметическими пробками и темного цвета. Метиловый спирт «жадно» впитывает влагу из атмосферного воздуха, что ухудшает его качества.
Все виды топлива от действия солнечного света разлагаются, из них испаряются легкие частицы и происходит осмоление, вследствие чего они теряют свои качества.
Заправка топливной смесью. Проходное сечение жиклера карбюратора равно примерно 0,1—0,2 мм2. Такое отверстие может легко засориться, поэтому посуда, из которой заправляется двигатель, должна быть всегда чистой. Не следует пользоваться обычными пробками, деревянными или бумажными затычками.
Лучше всего употреблять полиэтиленовую посуду с пробками на резьбе, с фибровой прокладкой.
Не кладите на землю воронки, шланги, пробки, трубки. Для заливки топлива в бак модели удобно пользоваться медицинским шприцем емкостью 20—25 см3, а для спиртовых смесей — резиновой грушей или полиэтиленовым баллоном.
Стартовое оборудование для запуска калильных двигателей состоит из источника электроэнергии аккумулятора или батареи, проводников, оборудованных наконечниками для подсоединения контрольного прибора.
Источником энергии при запуске может служить небольшой аккумулятор, дающий напряжение 2—ЗУ, или два сухих элемента типа 1,5 ТМЦ-29,5 с начальным напряжением 1,5 V.
Проводники должны быть мягкими и прочными, в эластичной, желательно резиновой изоляции, предохраняющей от влаги, влияния горючих смесей и механических повреждений. Концы должны быть оборудованы зажимами, обеспечивающими надежное и простое подсоединение контактов.
К свече должны идти два проводника, оканчивающиеся специальным штекером, который соединяется с сердечником и корпусом свечи.
Свечи различных конструкций требуют разной силы тока для их накала. Для регулирования напряжения аккумулятора или батареи можно использовать реостаты от радиоаппаратуры или дополнительное сопротивление из проволоки от спирали электроплитки.
Для контроля степени накала свечи необходимо иметь приборы: вольтметр до 57 и амперметр до 10 А.
Рабочее напряжение свечей, которые сейчас применяют, колеблется от 1,5 до 3V, а си- ла тока достигает 6 А, сопротивление свечи колеблется от 0,5 до 2 Ом.
Приборы контроля и реостат удобно иметь в одном блоке, на котором следует располагать гнезда для подсоединения проводников. Применение такого блока создает удобство и обеспечивает надежность запуска двигателя на старте.
Обкатку двигателей воздушного охлаждения рекомендуется делать с воздушным винтом.
Первые запуски лучше проводить не на модели, а на стенде. Так называют балансирный станок или закрепленную в тисках доску. Двигатель ни в коем случае нельзя зажимать в тиски, струбцины и т. д., так как это может привести к его поломке.
Запуск компрессионных двигателей. Залив в бачок топливо и проверив его уровень, нужно соединить бачок полиэтиленовой трубкой со штуцером на моторе, завернуть иглу регулировки подачи топлива до отказа, затем на 8—4 оборота отвернуть регулировочный винт, пустить несколько капель топлива в выхлопные окна. Провернуть несколько раз винт и убедиться в том, что контрпоршень отошел в верхнее положение (будет слышен щелчок). Прокрутить винт так, чтобы при его проворачивании ощущалась компрессия. Отвернуть иглу на 1,5 оборота, закрыть всасывающий патрубок указательным пальцем левой руки. Провернуть несколько раз винт до появления капелек топлива на выхлопных окнах. Открыть всасывающий патрубок и завернуть опять иглу до отказа.
Засосав таким образом горючую смесь в картер, резкими рывками указательного и среднего пальца правой руки (остальные пальцы подогнуты) вращать винт.
Двигатель, установленный на модели судна, заводят вдвоем с помощью шнура, который накидывают на канавку маховика, предварительно установив проверенные на стенде положения иглы и регулировочного винта контрпоршня. Если после нескольких прокруток шнуром не появятся вспышки-хлопки, надо на пол-оборота завернуть винт и продолжать запуск.
После серии хлопков открыть иглу на 1 — 2 оборота и продолжать запуск. Если пустить мотор не удалось, повторить все сначала.
Регулировкой винтом и иглой надо добиться непрерывной устойчивой работы мотора.
Звонкие стуки в цилиндре говорят о том, что винт пережат.
Остановки мотора свидетельствуют о недостаточной подаче топлива, надо отвернуть иглу или долить топлива в бачок. Двигатель с маховиком, не испытывая сопротивления вращению, легко набирает чрезмерно большие обороты — этого допускать нельзя: могут произойти серьезные поломки.
Если двигатель при работе переходит на рокочущий режим со снижением числа оборотов, а в выхлопных газах появляется дым, надо убавить подачу топлива.
Обкатка. Новый, только что изготовленный заводом двигатель развивает мощность ниже своих возможностей, так как детали его механизма не приработались. Время, необходимое для прирабатывания деталей, называют обкаткой.
Обкатка бывает холодная и горячая. Холодной называют обкатку, при которой двигатель не работает, а вал его вращают принудительно посредством какого-либо привода. При горячей обкатке двигатель работает самостоятельно. Обычно холодная обкатка предшествует горячей.
При запуске стартером двигатель нельзя перезаливать топливом и пережимать контрпоршень, так как это может привести к поломке вала или шатуна. Камера сгорания легко наполняется топливом при перевернутом и горизонтальном расположении двигателя.
Заводы-изготовители указывают в инструкции время горячей обкатки (оно составляет 30—40 мин), дают общие рекомендации и рецепты топлива без форсирующих присадок с увеличенным содержанием масла. Во время обкатки не следует перегружать двигатель.
Для холодной обкатки конец вала надо обвернуть фольгой или плотной бумагой, зажать в патрон токарного станка или электродрели. Перед пуском станка надо до отказа отвернуть винт регулировки контрпоршня или вынуть сам контрпоршень, так как вследствие заполнения маслом камеры сгорания может произойти поломка подвижных частей двигателя. Затем надо включить станок и на 20—30 мин заставить вал вращаться со скоростью 1000—2000 об/мин. Двигатель все время должен быть смазан.
После того как вал двигателя будет вращаться без особых усилий рукой, его надо разобрать, промыть в бензине, осмотреть, смазать и собрать вновь. В случае заеданий каких-либо деталей обкатку надо прекратить, места трения зашлифовать мелкой шкуркой (зерно 180—200) или дополнительно притереть, затем продолжить обкатку.
В процессе обкатки винты в резьбовых соединениях могут под действием вибрации и высокой температуры ослабнуть. Поэтому периодически нужно проверять затяжку винтов и резьбовых соединений и при необходимости подтягивать их.
Ресурс двигателя. Время рабочего двигателя (в часах), в течение которого он изнашивается до такого состояния, что перестает надежно работать и заводиться, называют рабочим ресурсом. Чтобы без пользы не растратить рабочий ресурс, нельзя «гонять» двигатель без необходимости. Большие обороты следует давать только тогда, когда это надо. Нужно стараться, чтобы пыльный воздух не попадал во всасывающий патрубок во время работы двигателя.
Увеличение мощности двигателей. Для использования возможностей, заложенных в конструкции серийно выпускаемых двигателей, моделисты «доводят» их с целью увеличения мощности по сравнению с указанной в заводском паспорте.
Работа по доводке (форсированию) сводится в основном к уменьшению термодинамических и механических потерь.
Прежде чем приступить к доводке двигателя МД-5 или МД-2,5, его необходимо тщательно осмотреть и проверить компрессию путем резкого проворачивания маховика. Убедившись в исправности двигателя, следует проверить правильность соответствия фаз газораспределения данным, указанным в паспорте (рис. 104). Делают это так: на вал двигателя укрепляют градуированный диск с ценой деления в один градус, при этом нулевое деление диска должно совпадать с вертикальной осью цилиндра, когда поршень находится в нижней мертвой точке. Диск можно изготовить из двух транспортиров, склепанных с помощью накладной пластинки. В середине диска надо просверлить отверстие для крепления его на вал.
Из всасывающего патрубка двигателя вынимают диффузор и жиклер, чтобы лучше видеть окно на валу. Затем вал начинают прово- рачивать по ходу. В момент, когда передняя (по направлению вращения) кромка окна на валу совместится с правой (смотря от носка вала) кромкой всасывающего патрубка, на градуированном диске читают деление, совпадающее с вертикальной осью цилиндра.
На листе бумаги проводят окружность. От вертикальной оси в нижнем секторе окружности, по направлению вращения двигателя, откладывают отмеченный на диске угол. Это будет началом всасывания.
Далее, проворачивая вал, совмещают заднюю (по направлению вращения) кромку окна на валу с левой кромкой всасывающего патрубка и откладывают соответствующий угол на окружности — это будет конец фазы всасывания.
Углы, соответствующие фазам продувки и выхлопа, определяют так: от положения верхней мертвой точки вал проворачивают по направлению вращения до совмещения верхней кромки поршня с верхними кромками выхлопных, а потом продувочных окон.
Это будет началом фаз выхлопа и продувки.
Проворачивая вал далее, замечают углы, соответствующие совмещению верхней кромки поршня с верхними кромками продувочных, а затем выхлопных окон уже при движении поршня вверх. Это будет окончанием фаз продувки и выхлопа.
Сравнивая полученную диаграмму с паспортной, можно сказать, насколько можно исправить фазы двигателя (рис. 105).
Фазы всасывания исправляют доработкой окна проходного сечения на валу. Если установлено, что- начало всасывания происходит значительно позже, чем надо, то необходимо распилить острые кромки проходного сечения окна вала.
Если же начало всасывания происходит значительно раньше, чем указано в паспорте, то этот дефект можно устранить, только сменив вал.
Если необходимо увеличить продолжительность фаз продувки и выхлопа, то этого можно добиться путем увеличения высоты выхлопных и перепускных окон гильзы.
Сократить фазы выхлопа и продувки можно путем уменьшения картера или шлифовки нижней части буртика гильзы.
Улучшить работу двигателя можно за счет более тонкого подбора степени сжатия.
Для увеличения степени сжатия надо уменьшить объем камеры сжатия. Достигается это подрезкой на токарном станке нижнего торца головки цилиндра до 0,6—0,8 мм. Серийные двигатели МД-5 и МД-2,5 выпускаются со степенью сжатия порядка 7—8, но ее можно довести до 9.
Надо, однако, помнить, что увеличение степени сжатия может производиться только постепенно через 0,2 мм до определенного предела, обусловленного склонностью топлива к детонации (т. е. сгоранию, носящему характер взрыва). Уменьшить степень сжатия можно путем подкладывания прокладок из фольги под торец головки цилиндра.
Надо, однако, помнить, что увеличение степени сжатия может производиться только постепенно через 0,2 мм до определенного предела, обусловленного склонностью топлива к детонации (т. е. сгоранию, носящему характер взрыва). Уменьшить степень сжатия можно путем подкладывания прокладок из фольги под торец головки цилиндра.
Объем камеры сгорания можно замерить следующим образом. Выворачивают свечу и устанавливают поршень в ВМТ. С помощью шприца наполняют камеру сгорания горючим и по делениям шприца определяют объем горючего, ушедшего на заполнение камеры.
С увеличением степени сжатия повышается мощность двигателя.
Для уменьшения тепловых потерь внутренняя поверхность камеры сжатия должна быть хорошо отполирована.
Для уменьшения потерь при наполнении цилиндра отверстие в диффузоре карбюратора надо увеличить до 7,5 мм, а в распылителе жиклера до 1,2 мм и хорошо отполировать их поверхность.
Расширить окно на валу (рис. 106), внутреннюю поверхность выпускного канала картера и картер обработать шкуркой и отполировать.
К кривошипу двигателя приклепать пластинку из дюралюминия. Толщина ее зависит от размеров шатуна. Зазор между кривошипом и шатуном делают не менее 0,2 мм.
Перепускным и выпускным окнам в гильзе цилиндра вместо прямоугольной формы надо придать арочную. Высота окна при этом не должна увеличиться более чем на 0,5—0,7 мм. Низ гильзы со стороны перепускного канала надо подрезать на 3—4 мм. Увеличение высоты окон изменит и диаграмму фаз двигателя. Поэтому после окончания доработки всех необходимых деталей фазы двигателя обязательно проверяют и, если надо, гильзы опускают.
Ширина перепускного канала картера в верхней части не полностью использует все четыре перепускные отверстия в гильзе цилиндра, канал следует расширить по отверстиям в гильзе. Эту работу можно проделать при помощи зубоврачебной фрезы и наждачной бумаги, а затем отполировать.
Потери на трение в деталях двигателя серьезно влияют на его мощность. Чрезмерное трение поршня о стенки цилиндра, трение в кривошипно-шатунном механизме, излишний вес некоторых деталей, несоответствие необходимых зазоров — все это отнимает много полезной мощности.
На поршне полируют дефлектор. При этом верхняя кромка его должна остаться острой, без завалов и забоин. Поршень по возможности надо облегчить. Это увеличивает число оборотов и снижает вибрацию двигателя. Облегченный поршень показан на рис. 107.
Шатуну в его поперечном сечении придают овальную форму, а его поверхность и все детали кривошипно-шатунного механизма полируют. Трение поршня о стенки цилиндра и трение в шатуне можно уменьшить подбором соответствующих зазоров и предварительной обкаткой (приработкой) двигателя в течение 20—30 мин на стенде до установки его на модель.
Палец надо заглушить с двух сторон дюралюминиевыми заглушками, при этом длина пальца должна быть уменьшена до 16 мм. Увеличению мощности двигателя способствует уменьшение объема картера. С этой целью на заднюю крышку наклепывают дюралевую пластину с таким расчетом, чтобы зазор между кривошипом и задней стенкой был минимальным.
Для уменьшения объема картера можно изготовить новый шатун с расстоянием между центрами отверстий на 1 мм меньше, а гильзу соответственно опустить на 1 мм. Перечисленные доработки позволяют довести мощность двигателя МД-5 до 0,75 л. с. Работы по форсированию двигателя МД-2,5 в основном аналогичны доработкам двигателя МД-5.
Но в нем есть особенности конструкции. У серийных двигателей МД-2,5 для распределения всасывания есть золотник, сделанный из дюралюминия. При форсировании двигателя желательно уменьшить трение золотника с задней крышкой. Новый золотник делают из текстолита, гетинакса или даже из стали.
Стальной золотник следует отбалансировать, тогда он служит как маховик, обеспечивая ритмичную работу двигателя. Готовый золотник ставят на свое место в заднюю крышку и прирабатывают на сверлильном или токарном станке при обильной смазке трущихся поверхностей. Серьезным недостатком большинства серийных двигателей с поршневыми кольцами является плохая компрессия вследствие неточности изготовления гильзы, поршня и колец.
Компрессию можно улучшить, изготовив гладкий поршень, отшлифовав и подогнав его к гильзе. Работа двигателя с гладким поршнем отличается стабильностью и легким запуском. В настоящее время в двигателе «Метеор» (вместо МД-2,5) поршень делают гладким. Распределение всасывания на нем осуществляется через кривошипный вал, как у двигателя МД-5.
РЕДУКТОРЫ
Редукторами называют устройства, позволяющие понижать или повышать число оборотов двигателя, а также сообщать винтам нужное направление вращения. Редукторы устанавливают в корпусе моделей между двигателем и гребным винтом. Большинство двигателей для моделей — высокооборотные. Поэтому им нужны редукторы для понижения числа оборотов и для сообщения вращения нескольким винтам.
Для изготовления редукторов обычно подбирают цилиндрические шестерни от различных приборов, телефонных номеронабирателей и часовых механизмов, предварительно рассчитав нужное передаточное число.
Передаточное число редуктора i показывает, во сколько раз надо увеличить или уменьшить число оборотов на выходе редуктора. Если нужно уменьшить число оборотов в i раз, то число зубцов ведущей шестерни Z (вал которой соединяется с двигателем) должно быть в ( раз меньше, чем у ведомой шестерни z2 (вал которой соединяется с валом
гребного винта), т. е.: i = Z1/Z2 .
Если нужно увеличить число оборотов, то поступают наоборот. Таким образом, число оборотов ведомой шестерни редуктора всегда будет больше или меньше числа оборотов ведущей шестерни во столько раз, во сколько раз меньше или больше будет зубьев у ведущей шестерни.
Иногда возникает необходимость изготовить редуктор с очень большим замедлением, например на шкотовую лебедку для перекладки парусов на модели радиоуправляемой яхты. В данном случае делают многоступенчатый редуктор, т. е. из двух или трех пар шестерен. Используют для этого и червячную передачу. Чтобы определить общее передаточное число такого редуктора, поступают так. Сначала определяют передаточное отношение каждой пары шестерен или червячной передачи в отдельности, а затем перемножают их между собой и получают общее передаточное число (. На рис. 108 показан общий вид трехступенчатого редуктора, состоящего из одной червячной передачи и двух пар цилиндрических шестерен. Общее передаточное число такого редуктора i будет равно: I1,I2,I3.
Одной из самых важнейших величин в зубчатых передачах является их модуль зацепления т. Модулем зацепления называется длина в мм, приходящаяся на один зуб шестерни по диаметру начальной окружности, численно равная отношению диаметра этой окружности и числу зубьев. Только шестерни с одинаковым модулем обеспечивают нормальное зацепление и могут быть использованы в редукторе.
Таким образом, при подборе готовых шестерен прежде следует определить их модули. Если они одинаковы, то будут работать в паре. Для определения модуля цилиндрической шестерни можно пользоваться следующей зависимостью:
где d — наружный диаметр шестерни;
z— число зубьев шестерни.
При изготовлении редукторов надо стремиться использовать мелкомодульные шестерни, т. е. шестерни, имеющие большее число зубьев при одинаковом диаметре. Применение мелкомодульных шестерен уменьшает потери на трение, шум в редукторе и улучшает плавность работы. Величины модуля зацепления стандартизированы. Для изготовления редукторов к моделям кораблей больше всего подходят шестерни с модулем зацеплений 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,25 и 1,5 мм. Чем больше мощность двигателя, тем с большим модулем зацепления берутся шестерни для редуктора. Так, шестерни с модулем зацепления 1,25 и 1,5 можно рекомендовать для изготовления редуктора только под двигатели внутреннего сгорания (рис. 109).
где d — наружный диаметр шестерни;
z— число зубьев шестерни.
При изготовлении редукторов надо стремиться использовать мелкомодульные шестерни, т. е. шестерни, имеющие большее число зубьев при одинаковом диаметре. Применение мелкомодульных шестерен уменьшает потери на трение, шум в редукторе и улучшает плавность работы. Величины модуля зацепления стандартизированы. Для изготовления редукторов к моделям кораблей больше всего подходят шестерни с модулем зацеплений 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 1,0; 1,25 и 1,5 мм. Чем больше мощность двигателя, тем с большим модулем зацепления берутся шестерни для редуктора. Так, шестерни с модулем зацепления 1,25 и 1,5 можно рекомендовать для изготовления редуктора только под двигатели внутреннего сгорания (рис. 109).
Редукторы, изготовленные с такими шестернями, под электродвигатель будут очень «грубыми» и иметь большие потери. Для них лучше применять шестерни с модулями зацепления: 0,6; 0,7 и 0,8. Уменьшению шума редуктора и улучшению плавности его работы способствует также применение шестерен из разных металлов, например стальных и латунных. Еще меньше будут потери в редукторе и уменьшен шум его работы, если его поместить в коробку, залитую машинным маслом, причем будет вполне достаточно, если одна из шестерен редуктора погрузится в него всего на 3—4 мм.
Редукторы конструируют по различным схемам, в зависимости от назначения. Некоторые схемы показаны на рис. 110. На них цифрой 1 обозначены ведущие шестерни, цифрой 2 — ведомые и цифрой 3 — шестерни, называемые паразитными. Паразитные шестерни не влияют на число оборотов, а лишь на направление вращения ведомых шестерен. Нужно помнить, что при зацеплении одной пары шестерен они всегда будут вращаться в противоположные стороны.
Изготовление редуктора начинают с изготовления боковых пластин. Вырезают их из листовой латуни или стали 1,5—2 мм. Пластины надо хорошо выпрямить на ровной металлической плите деревянным молотком, затем сложить вместе, зажать струбциной или в ручных тисках и просверлить в 4-х углах отверстия 3—4 мм, в зависимости от того, какими болтами они будут соединяться. Далее обе пластины надо соединить двумя болтами (по противоположным углам) и обработать напильником по вычерченному контуру. Теперь произвести точную разметку мест положения всех шестерен на одной из боковых пластин редуктора.
Изготовление редуктора начинают с изготовления боковых пластин. Вырезают их из листовой латуни или стали 1,5—2 мм. Пластины надо хорошо выпрямить на ровной металлической плите деревянным молотком, затем сложить вместе, зажать струбциной или в ручных тисках и просверлить в 4-х углах отверстия 3—4 мм, в зависимости от того, какими болтами они будут соединяться. Далее обе пластины надо соединить двумя болтами (по противоположным углам) и обработать напильником по вычерченному контуру. Теперь произвести точную разметку мест положения всех шестерен на одной из боковых пластин редуктора.
Предположим, что будет изготовляться редуктор на уменьшение числа оборотов с работой на два винта. Тогда надо провести металлической чертилкой две взаимно перпендикулярные линии — горизонтальную (A1, А2) на уровне, в зависимости от диаметра шестерни, и вертикальную линию (B1. Б2) посередине пластины (рис. 111). Из точки пересечения этих линий (О) надо отложить в стороны по горизонтальной линии центры ведомых шестерен — 001 и ОО2. Расстояние между этими точками O1O2 должно равняться расстоянию между центрами гребных валов данной модели.
Замерив диаметр (по окружности впадин зубьев) ведомых шестерен, надо провести окружности вокруг точек В, Г, равные замеренному диаметру. Замерив диаметры по окружности выступов зубьев паразитной и ведущей шестерен, провести две окружности, соответствующие указанным диаметрам на расстоянии, разделяющем все окружности друг от друга на 0,2—0,3 мм, в зависимости от величины модуля зацепления. Чем больше модуль, тем больше берется зазор. Эта величина будет необходимым зазором между зубьями шестерен редуктора.
Накернив центры всех окружностей, просверлить сразу в обеих пластинах отверстия под подшипники скольжения или под шариковые. Затем пластины разъединяют и в их отверстия впрессовывают подшипники скольжения, выточенные из бронзы на токарном станке (рис. 112), или устанавливают шариковые подшипники в специальных втулках или вкладышах (рис. 113). Лучшим материалом для втулок является алюминий или латунь. Крепятся они к боковым пластинам редуктора при помощи трех винтов (рис. 114). При вытачивании втулок (вкладышей) для шариковых подшипников необходимо, чтобы диаметр «А» точно соответствовал диаметру внешней обоймы шарикоподшипника, обойма должна туго входить на свое место. Размер «Б» должен быть равен высоте обоймы шарикоподшипника, толщина стенок втулки 2,0—2,5 мм, а основания — 3,0—3,5 мм.
Оси для шестерен вытачивают из стали на токарном станке. Они должны туго входить в центральные отверстия шестерен. Если шестерни имеют цилиндрические выступы, то крепления их к осям можно осуществить .с помощью шпильки (рис. 114, А). Если выступов на шестерне нет, оси вытачивают с заплечиком (фланцем) и шестерни крепятся к нему с помощью винтов или заклепок (рис. 114, Б). При изготовлении осей необходимо, чтобы размер «Я» был у всех осей одинаковым, а шестерни располагались симметрично по отношению к ним.
На рис. 115 показан редуктор в собранном виде. Боковые стенки его можно скрепить шпильками с заплечиками и резьбой на концах или простыми болтами, но с распорными трубками, надетыми на болты.
На моделях кораблей двигатели внутреннего сгорания устанавливаются на основания (фундаменты) из дерева, металла или в сочетании того и другого (рис. 116).
Электродвигатели обычно крепят на деревянных основаниях (подушках) или привертывают к усиленной переборке корпуса модели. Иногда прямо к редуктору, а последний к основанию, вклеенному в корпус модели (рис. 117).
Гребные валы изготавливают из прутковой стали диаметром 3—6 мм, в зависимости от диаметра гребного винта и мощности двигателя. На одном конце вала на резьбе устанавливается гребной винт с обтекателем, а на другом приспособление для соединения вала с двигателем или редуктором. Очень часто для изготовления гребных валов используют велосипедные спицы или спицы колес мотоцикла.
Гребной вал вставляется в дейдвудную трубу, которая представляет собой металлическую трубку с внутренним диаметром 4— 8 мм, по концам которой впрессованы латунные (бронзовые, фторопластовые) втулки (подшипники) с внутренним диаметром, соответствующим диаметру гребного вала (рис. 118, А). С целью уменьшения трения очень часто в дейдвуды вставляют и шарикоподшипники, которые запрессовываются в специальную втулку, туго насаженную на дейдвудную трубу и пропаянную оловом (рис. 118, Б). Для набивки дейдвудов тавотом на одном его конце (расположенном в корпусе модели) припаивается короткий (30—40 мм) кусочек трубки с винтом для поджатия тавота по мере его расходования. Для моделей подводных лодок дейдвуды делаются совершенно непроницаемыми. С этой целью бронзовую (латунную) втулку (подшипник) углубляют в дейдвудную трубу на 8—12 мм и припаивают через специально для этого просверленное отверстие в дейдвуде. Часть свободного пространства между валом и дейдвудом заполняют шпагатом или суровыми нитками, пропитанными тавотом. Заполнение это обжимают второй втулкой и пропаивают (рис. 118, В).
На рис. 115 показан редуктор в собранном виде. Боковые стенки его можно скрепить шпильками с заплечиками и резьбой на концах или простыми болтами, но с распорными трубками, надетыми на болты.
На моделях кораблей двигатели внутреннего сгорания устанавливаются на основания (фундаменты) из дерева, металла или в сочетании того и другого (рис. 116).
Электродвигатели обычно крепят на деревянных основаниях (подушках) или привертывают к усиленной переборке корпуса модели. Иногда прямо к редуктору, а последний к основанию, вклеенному в корпус модели (рис. 117).
Гребные валы изготавливают из прутковой стали диаметром 3—6 мм, в зависимости от диаметра гребного винта и мощности двигателя. На одном конце вала на резьбе устанавливается гребной винт с обтекателем, а на другом приспособление для соединения вала с двигателем или редуктором. Очень часто для изготовления гребных валов используют велосипедные спицы или спицы колес мотоцикла.
Гребной вал вставляется в дейдвудную трубу, которая представляет собой металлическую трубку с внутренним диаметром 4— 8 мм, по концам которой впрессованы латунные (бронзовые, фторопластовые) втулки (подшипники) с внутренним диаметром, соответствующим диаметру гребного вала (рис. 118, А). С целью уменьшения трения очень часто в дейдвуды вставляют и шарикоподшипники, которые запрессовываются в специальную втулку, туго насаженную на дейдвудную трубу и пропаянную оловом (рис. 118, Б). Для набивки дейдвудов тавотом на одном его конце (расположенном в корпусе модели) припаивается короткий (30—40 мм) кусочек трубки с винтом для поджатия тавота по мере его расходования. Для моделей подводных лодок дейдвуды делаются совершенно непроницаемыми. С этой целью бронзовую (латунную) втулку (подшипник) углубляют в дейдвудную трубу на 8—12 мм и припаивают через специально для этого просверленное отверстие в дейдвуде. Часть свободного пространства между валом и дейдвудом заполняют шпагатом или суровыми нитками, пропитанными тавотом. Заполнение это обжимают второй втулкой и пропаивают (рис. 118, В).
Дейдвуды устанавливают на модели так, чтобы они по возможности располагались параллельно диаметральной плоскости и конструктивной ватерлинии модели и обеспечивали зазор между гребным винтом и корпусом модели не менее 0,12—0,28 диаметра гребного винта. Если диаметр гребного винта не позволяет заполнить эти условия, то дейдвуды приходится ставить под небольшим углом по отношению к ДП и с наклоном к плоскости ватерлинии, а на скоростных управляемых моделях это вообще неизбежно. Надо помнить, что как раствор валов, так и наклон их на величину более 12° сильно уменьшают к. п. д. гребного винта. Поэтому на скоростных кордовых и радиоуправляемых моделях применяют кронштейны с карданом, обеспечивающие горизонтальность гребного вала.
Соединение двигателей с гребными валамии редукторами может быть разнообразным. Самое простейшее соединение двигателя с гребным валом осуществляется при помощи пружины, резиновой трубки, загнутых крючков на самих валах, скоб и простейших муфт сцепления (рис. 119). Такое соединение обычно делают на маленьких моделях с маломощными электродвигателями (порядка 5—105т) и резиномоторами.
Наиболее распространенным и надежным соединением двигателей любой мощности с редукторами и с гребными валами является шарнирное соединение (рис. 120). Эта конструкция допускает большие нагрузки на вал, а также не требует особой центровки двигателя или редуктора с гребным валом.
Промежуточные валы между редуктором и электродвигателем можно изготовить из стального прутка диаметром 4—6 мм (рис. 121, А) или из гибкого вала, например от спидометра автомашины. Такой валик можно изготовить и самим. Для этого из проволоки ОВС толщиной 1 —1,5 мм наматывают вплотную виток к витку.
На токарном станке из стали вытачивают шаровые наконечники, вставляют их с двух сторон в пружину (рис. 121, Б) и пропаивают оловом.
VI. Универсальная энергия для моделей
Действительно электрическая энергия, пожалуй, самая универсальная из всех источников энергии, применяемых юными корабелами. Ведь модель должна не только двигаться, но и выполнять сложные эволюции: модель подводной лодки — погружаться и всплывать в заданных участках акватории; модель надводного корабля — менять курсы движения, переходить с переднего на задний ход и производить другие сложные маневры.
Все это делают автоматы, подавляющее большинство из которых работают на электрической энергии. В этой главе рассказывается о различных химических источниках тока для морских моделей, о способах изготовления гальванических элементов кислотных и щелочных аккумуляторов.
Для питания электродвигателей моделей химические источники тока применяют двух видов: а) первичные (одноразовые) источники тока — различные гальванические элементы и батареи, которые обладают способностью отдавать во внешнюю цепь электроэнергию, запасенную в активных массах их электродов без получения энергии извне; •б) вторичные источники тока — различные типы аккумуляторов, которые способны аккумулировать (накоплять) химическую энергию во время их заряда и отдавать во внешнюю цепь в виде электрической энергии во время их разряда.
ГАЛЬВАНИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Гальванические элементы подразделяются на сухие и наливные. Сухие элементы, заполненные желеобразным электролитом — самые распространенные. Их выпускают в трех модификациях: стаканчиковые, галетные и пуговичные.
Положительным электродом марганцево-цинковых элементов (рис. 122) служит двуокись марганца — пиролюзит, заключенный в полотняный чехол 4, отрицательным — металлический цинк 2. Электролит марганцево-цинковых элементов 3 состоит из раствора хлористого аммония с добавкой различных наполнителей для увеличения вязкости. Токоотводом положительного электрода служит угольный стержень 1.
Стаканчиковые элементы выпускают как в виде отдельных элементов, так и соединенными в батареи. В обозначениях всех элементов и батарей первые цифры перед буквами означают напряжение источника питания в вольтах, а последние — их емкость в ампер-часах. В скобках указаны их старые наименования. Для силовых электродвигателей наиболее подходят следующие элементы: 1.6-ФМЦ-У-3.2 («Сатурн» 3,2 А-ч); 1.6-ПМЦ-Х-1; 1,6-ПМЦ-У-3,2; 1.6-ПМЦ-У-8; 1.48-ПМЦ-9; 1.58-СНМЦ-2.5; 1, 4, б-ТМЦ-7,5; 1,6-ТМЦ-7,5-У-8; 1.6-ТМЦ-У-28 и 1,5-ТМЦ-29,5 (ЗС-Л-30) и 1.35-ТВМЦ-50. Из батарей (соединенных из отдельных стаканчиковых элементов) для силовых двигателей используют три типа — это 3,7-ФМЦ-0,5 (КБС-Л-0,5), 4Д-ФМЦ-0.7 (КБС-0,7), 4-САМЦ-1.0 и анодные — 65-АНМЦ-1.3 (БАС-60) и 102-АМЦ-1.0 (БАС-80).
Из галетных батарей (рис. 123) для силовых электродвигателей моделей используют анодные батареи 70-АМЦГ-1.3 (БАСГ-60-1,3) и 100-АМЦГ-2,0(БАСГ-80-2,0).
Для питания различных транзисторных схем наша промышленность выпускает герметичные пуговочные марганцево-цинковые элементы типа МЦ-1к, МЦ-2к, МЦ-Зк и МЦ-4к со щелочным электролитом. Элементы МЦ имеют небольшой вес, большой срок службы и, самое главное, обладают еще одним замечательным свойством — способностью к повторным перезарядкам асимметричным током. Этой способностью обладают также элементы и батареи ФБС, КБС, «КРОНА» и др., если они не слишком разряжены.
Существует несколько схем получения асимметричного тока. Простейшая схема выпрямителя с переменной составляющей тока представляет собой диод, шунтированный небольшим сопротивлением с целью получения переменной составляющей (рис. 124). Для зарядки батареи напряжением в 12—15 В это сопротивление должно быть примерно равно 50 Ом, а для батареи 4—5 В 300 Ом. При использовании гальванических батарей в качестве силовых источников тока (для питания электродвигателей) нужно помнить, что все первичные источники тока обладают большим внутренним сопротивлением (десятки Ом), не допускающим разряда их токами большей силы из-за чрезмерного падения напряжения на внутреннем сопротивлении. Чем больше емкость источника тока, тем меньше его внутреннее сопротивление (емкостью любого химического источника тока называют то количество электричества, которое может отдать тот или иной источник тока во внешнюю цепь. Оно тем больше, чем больше активной массы сосредоточено в его электродах). Чем больше мощность двигателя, тем большей емкостью должен обладать источник тока.
Чтобы получить необходимое напряжение источника тока, отдельные элементы соединяют между собой в последовательную батарею. Для увеличения емкости (если ее недостаточно) и для уменьшения внутреннего сопротивления источника тока несколько батарей соединяются между собой параллельно. Сколько батарей будет соединено параллельно, во столько раз увеличится емкость источника тока и во столько же раз уменьшится его внутреннее сопротивление. Такое смешанное (последовательно-параллельное) соединение показано на рис. 125.
Размеры различных элементов и батарей для моделей судов показаны на рис. 126.
Для питания более мощных электродвигателей в моделях кораблей и других судов применяют аккумуляторы. Во время зарядки аккумулятора происходит химическая реакция, при которой электрическая энергия превращается в химическую, а при разрядке, наоборот, химическая энергия превращается в электрическую. Процессы разрядки и зарядки их можно повторять много раз.
Каждый аккумулятор состоит из положительных и отрицательных пластин, помещенных в сосуд и залитых электролитом. Чем больше площадь действующих пластин, чем большее количество их собрано в одном аккумуляторе, тем больше емкость аккумулятора.
Аккумуляторы по применяемому в них электролиту подразделяют на кислотные и щелочные.
КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
В кислотных аккумуляторах в заряженном состоянии активная масса положительной пластины представляет собой перекись свинца (Р6О2), а отрицательной — губчатый свинец (РЬ). Активную массу при изготовлении пластин вмазывают в пастообразном виде в ячейки решеток пластин, отлитых из свинца с примесью сурьмы (рис. 127). Свинцовые пластины аккумулятора изолированы друг от друга сепараторами — тонкими пластинами из дерева, эбонита, пластмасс, стекловолокна. Электролитом в этих аккумуляторах служит раствор серной кислоты (Я2504), плотность которого в заряженном состоянии составляет 1,27 —1,28 грамм на кубический сантиметр.
Э.д.с. одного заряженного аккумулятора равна 2,2 В, рабочее напряжение 2,0 В. Напряжение полностью разряженного аккумулятора (в стартерном режиме) 1,6—1,5 В, ниже которого разряжать их нельзя. Из отдельных аккумуляторов одинаковой емкости собирают аккумуляторные батареи нужного напряжения.
Из кислотных аккумуляторных батарей, выпускаемых нашей промышленностью, в судомоделизме после некоторой переделки можно использовать следующие: анодные — 10РА-10, авиационные — 12А-5 и 12А-10, мотоциклетные — ЗМТ-6, ЗМТО-ГО, ЗМТ-12, стартерные — ЗСТ-42 и 6СТ-54 (первая цифра перед буквами во всех аккумуляторных батареях обозначает количество элементов в батарее, а последняя — общую их емкость).
Однако все эти аккумуляторные батареи имеют большой вес и габариты. Поэтому использовать их в судомоделировании без переделки нельзя.
КИСЛОТНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
В кислотных аккумуляторах в заряженном состоянии активная масса положительной пластины представляет собой перекись свинца (Р6О2), а отрицательной — губчатый свинец (РЬ). Активную массу при изготовлении пластин вмазывают в пастообразном виде в ячейки решеток пластин, отлитых из свинца с примесью сурьмы (рис. 127). Свинцовые пластины аккумулятора изолированы друг от друга сепараторами — тонкими пластинами из дерева, эбонита, пластмасс, стекловолокна. Электролитом в этих аккумуляторах служит раствор серной кислоты (Я2504), плотность которого в заряженном состоянии составляет 1,27 —1,28 грамм на кубический сантиметр.
Э.д.с. одного заряженного аккумулятора равна 2,2 В, рабочее напряжение 2,0 В. Напряжение полностью разряженного аккумулятора (в стартерном режиме) 1,6—1,5 В, ниже которого разряжать их нельзя. Из отдельных аккумуляторов одинаковой емкости собирают аккумуляторные батареи нужного напряжения.
Из кислотных аккумуляторных батарей, выпускаемых нашей промышленностью, в судомоделизме после некоторой переделки можно использовать следующие: анодные — 10РА-10, авиационные — 12А-5 и 12А-10, мотоциклетные — ЗМТ-6, ЗМТО-ГО, ЗМТ-12, стартерные — ЗСТ-42 и 6СТ-54 (первая цифра перед буквами во всех аккумуляторных батареях обозначает количество элементов в батарее, а последняя — общую их емкость).
Однако все эти аккумуляторные батареи имеют большой вес и габариты. Поэтому использовать их в судомоделировании без переделки нельзя.
Переделать аккумуляторную батарею 12А-5 проще всего. Нужно перенести блоки ее пластин в два легких бачка с 6 ячейками в каждом (рис. 128). Блоки пластин переделывать не нужно. Такие две аккумуляторные батареи удобно устанавливать в модели. Каждая батарея по 12 В с емкостью 5—6 А-ч будет весить всего 4 кг вместо 7 кг непеределанной батареи. Габариты получаются примерно 90X40X100.
Бачки изготавливают из 2—3-мм оргстекла или полистирола. Оргстекло и полистирол тщательно склеивают клеем из стружки оргстекла или полистирола, растворенной в дихлорэтане.
На дне каждой ячейки бачка необходимо приклеить опоры для пластин в виде полосок оргстекла высотой 4—5 мм. В крышке бачка следует предусмотреть отверстия для заливки аккумуляторов и для вентиляции. Перед приклеиванием крышки верхнюю часть стенок бачка надо хорошо выровнять, чтобы ячейки бачка не сообщались между собой.
Переделка других аккумуляторов значительно сложнее. Так, например, в батарее 12А-10 ширину пластин придется уменьшать вдвое, у аккумуляторов ЗМТ-10 и ЗМТ-12 надо уменьшать высоту пластин на 50—70 мм.
В магазинах запчастей для легковых машин продают пластины кислотных аккумуляторов. Разрезав их, можно смонтировать самодельный малогабаритный аккумулятор необходимой емкости, веса и размера. В кислотном аккумуляторе емкость ограничивает площадь отрицательной пластины. Поэтому отрицательных пластин устанавливают на одну больше, и в аккумуляторе они
получаются крайними. Емкость самодельного аккумулятора можно определить до его изготовления. Предположим, что в каком-то кислотном аккумуляторе емкостью 40 А.ч имеется 4 отрицательные пластины. На каждую из них приходится емкость в 10 А.ч. Если одну пластину разрезать на 4 части и собрать малогабаритный аккумулятор из двух положительных и трех отрицательных пластин, то его электрическая емкость будет равна примерно 7,5 А.ч. Аккумуляторы заряжают от источника постоянного тока (выпрямителя или аккумуляторов большей емкости и напряжения) током определенной величины.
Величина тока и время зарядки всегда указываются в инструкциях и паспортах, приложенных к аккумуляторам. Это надо учитывать после переделки аккумуляторов с изменением величины или количества пластин. Если, например, мотоциклетный аккумулятор ЗМТ-10 должен заряжаться электрическим током в 1 А в течение 10 ч, то переделанный аккумулятор с уменьшением длины пластин на Уз должен заряжаться уже током 0,7 А.
Вообще (при отсутствии инструкций) для малогабаритных аккумуляторов можно рекомендовать величину заряда, равную 0,1 емкости данного- аккумулятора. Например, аккумулятор емкостью 5 А.ч надо заряжать током, равным 0,5 А. Разряженные аккумуляторы необходимо заряжать до тех пор, пока в течение последних 2—3 часов напряжение и плотность электролита перестанут изменяться при обильном газовыделении. При длительном хранении аккумуляторов и разряде их большими токами (в стартерном режиме) или при уменьшении емкости аккумуляторов нужно проводить контрольно-тренировочные (лечебные) циклы, т. е. разряд — заряд токами номинальной величины. Хранить бездействующие свинцовые аккумуляторы нужно только в заряженном состоянии.
Доливают аккумуляторы дистиллированной водой. Электролит обычно готовят не из крепкой серной кислоты с удельным весом 1,84, а из разбавленной (плотностью 1,4), которая всегда имеется в продаже. Сначала в стеклянный сосуд наливают дистиллированную воду, а затем тонкой струйкой постепенно вливают кислоту, помешивая раствор стеклянной или эбонитовой палочкой, доводя плотность раствора до 1,23—1,24.
Перед заливкой электролита в аккумуляторы его надо охладить до температуры не выше 25°С. О степени разреженности аккумулятора можно судить по плотности электролита, которая у совсем разряженного аккумулятора снижается до 1,12—1,13.
ЩЕЛОЧНЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Щелочные аккумуляторы подразделяют по материалу электродов на кадмиево-никелевые (ламельные, безламельные и герметичные), железо-никелевые, серебряно-цинковые, никель-цинковые, серебряно-кадмиевые и другие.
Наиболее распространены кадмиево-никелевые аккумуляторы ламельные, безламельные и герметичные. Их выпускают для питания различной малогабаритной транзисторной радиоаппаратуры.
Кадмиево-никелевые ламельные аккумуляторы устроены так: в пакетики (ламели) из тонкой стальной ленты с множеством мелких отверстий (рис. 129) запрессована порошкообразная масса из гидрата закиси никеля Ni(OH)2 — для положительных (1) и гидрата закиси кадмия Cd(OH)2 — для отрицательных пластин (2).
Электролитом в щелочных аккумуляторах служит раствор едкого калия (КОН) плотностью 1,19—1,21 с добавлением в него 20 г моногидрата лития на один литр раствора.
Э.д.с. заряженного аккумулятора равна 1,37 В, рабочее напряжение 1,2 В.
Из этого типа аккумуляторов для судомодельного спорта наиболее подходят анодные батареи 32 АКН-2,25 и 64 АКН-2,5, а также батареи 2 ФКН-8 и шахтные ЗКНГ-10. Аккумуляторы из анодных батарей ввиду их малых габаритов и веса можно использовать в готовом виде, составив из них батарею на нужное напряжение. Но пластины лучше переложить в самодельные банки, изготовленные из оргстекла или полистирола, что уменьшает вес аккумулятора на 20—30%. Ни в коем случае нельзя для этих аккумуляторов делать банки из целлулоида, который растворяется в щелочи. Если аккумулятор (например, 2ФКН-8) велик для модели, то его придется демонтировать, отделить от пластин по несколько ламелей и вновь смонтировать в самодельных банках из оргстекла или полистирола.
При переделке аккумуляторов, бывших в употреблении, нужно соблюдать осторожность, чтобы не «пожечь» руки щелочным электролитом. Аккумуляторы необходимо несколько раз прополоскать проточной водой.
Нельзя прополаскивать пластины горячей водой, так как кадмиево-никелевые аккумуляторы при повышении их температуры свыше 45°С безвозвратно теряют свою емкость.
Электролит для щелочных аккумуляторов готовят в стеклянных, эмалированных или железных сосудах. Для приготовления одного литра электролита требуется 250—270 г едкого калия. Сначала в сосуд наливают дистиллированную воду, а затем мелкими частями в нее всыпают едкий калий или осторожно вливают концентрированный его раствор. Приготовленному электролиту необходимо дать отстояться и остыть до комнатной температуры и только после этого заливать в аккумуляторы. Для образования защитной пленки от воздействия воздуха на электролит на его поверхность наносится несколько капель вазелинового масла.
Нормальный зарядный ток для ламель-ных кадмиево-никелевых аккумуляторов численно равен ‘Д емкости аккумулятора. Время зарядки — 6 часов. За это время дается заряд в полтора раза больше номинальной емкости. Так как плотность электролита во время заряда не изменяется, а напряжение может все время расти, то единственным основанием для прекращения заряда является величина заряда, сообщенного аккумулятору. Заряд щелочных аккумуляторов сопровождается (во второй половине) бурным «кипением» электролита, поэтому заряд их надо вести с открытыми пробками, а закрывать их надо не ранее как через 2 часа после заряда. При разряде аккумуляторов сильными токами (что всегда бывает при запуске модели) пробки надо приоткрывать. Напряжение аккумулятора в конце заряда обычно равно 1,73—1,75 В.
Кадмиево-никелевые аккумуляторы при систематических недозарядках теряют свою первоначальную емкость, но перезарядов они не боятся, а, наоборот, повышают свою активность. Поэтому их лучше перезаряжать, чем не дозаряжать. Хранить бездействующие аккумуляторы можно как с электролитом в заряженном состоянии, так и без электролита (без промывки их водой), но также в разряженном состоянии.
Безламельные щелочные аккумуляторы аналогичны ламельным, но пластины у них совершенно другого устройства. Они представляют собой тонкую металло-керамическую рамку с напрессованной на нее активной массой. Безламельные пластины имеют большую пористую активную поверхность, хорошо омываются электролитом, вследствие чего такие аккумуляторы имеют емкость в 2,5 раза большую, чем обыкновенные ламель-ные кадмиево-никелевые аккумуляторы такого же веса и объема. Внутреннее сопротивление безламельных аккумуляторов значительно меньше, чем ламельных, вследствие чего они хорошо работают в стартерных режимах разряда. Корпуса банок для безламельных аккумуляторов делают из пластмасс. В качестве сепараторов между пластинами служит капроновая ткань.
Для юных корабелов наиболее интересны аккумуляторы из 2 элементов 2КНБ-2 емкостью 2 А.ч, напряжением 2,5 В и батареи из 20 элементов 20КАБ-2М емкостью 2 А.ч с напряжением 24 В. Вес первой батареи с электролитом 220 г, а второй 2,5 кг. Ток заряда батареи 2 КНБ-2 0,04 А в течение 8 ч, а 20КНБ-2М 0,5 А в течение 57г ч. Одним из недостатков этих аккумуляторов является бурное кипение электролита во время их зарядки, вследствие чего электролит выливается. Поэтому прежде чем ставить эти аккумуляторы на зарядку, часть электролита из них отбирают резиновой грушей до уровня верхней части пластин и продолжают отбирать излишки электролита в процессе заряда. После зарядки аккумуляторов им дают возможность отстояться в течение 8—24 часов для удаления газов из электролита. После отстоя и снижения уровня в них электролита аккумуляторы доливают до уровня на 10 мм выше верхнего края пластин. В качестве электролита в безламельных аккумуляторах применяется щелочной электролит (КОН) плотностью 1,19—1,21 с добавкой моногидрата лития в количестве 20 г на литр раствора КОН, что увеличивает срок службы аккумуляторов. Применение в качестве электролита раствора едкого натрия запрещается.
В настоящее время отечественной промышленностью выпускается несколько типов малогабаритных кадмиево-никелевых аккумуляторов в герметичном исполнении (рис. 130, А, Б). Наиболее широкое распространение среди них получили дисковые герметичные аккумуляторы и аккумуляторные батареи, основные характеристики которых приведены в приложении (таблица 12).
Электролитом в щелочных аккумуляторах служит раствор едкого калия (КОН) плотностью 1,19—1,21 с добавлением в него 20 г моногидрата лития на один литр раствора.
Э.д.с. заряженного аккумулятора равна 1,37 В, рабочее напряжение 1,2 В.
Из этого типа аккумуляторов для судомодельного спорта наиболее подходят анодные батареи 32 АКН-2,25 и 64 АКН-2,5, а также батареи 2 ФКН-8 и шахтные ЗКНГ-10. Аккумуляторы из анодных батарей ввиду их малых габаритов и веса можно использовать в готовом виде, составив из них батарею на нужное напряжение. Но пластины лучше переложить в самодельные банки, изготовленные из оргстекла или полистирола, что уменьшает вес аккумулятора на 20—30%. Ни в коем случае нельзя для этих аккумуляторов делать банки из целлулоида, который растворяется в щелочи. Если аккумулятор (например, 2ФКН-8) велик для модели, то его придется демонтировать, отделить от пластин по несколько ламелей и вновь смонтировать в самодельных банках из оргстекла или полистирола.
При переделке аккумуляторов, бывших в употреблении, нужно соблюдать осторожность, чтобы не «пожечь» руки щелочным электролитом. Аккумуляторы необходимо несколько раз прополоскать проточной водой.
Нельзя прополаскивать пластины горячей водой, так как кадмиево-никелевые аккумуляторы при повышении их температуры свыше 45°С безвозвратно теряют свою емкость.
Электролит для щелочных аккумуляторов готовят в стеклянных, эмалированных или железных сосудах. Для приготовления одного литра электролита требуется 250—270 г едкого калия. Сначала в сосуд наливают дистиллированную воду, а затем мелкими частями в нее всыпают едкий калий или осторожно вливают концентрированный его раствор. Приготовленному электролиту необходимо дать отстояться и остыть до комнатной температуры и только после этого заливать в аккумуляторы. Для образования защитной пленки от воздействия воздуха на электролит на его поверхность наносится несколько капель вазелинового масла.
Нормальный зарядный ток для ламель-ных кадмиево-никелевых аккумуляторов численно равен ‘Д емкости аккумулятора. Время зарядки — 6 часов. За это время дается заряд в полтора раза больше номинальной емкости. Так как плотность электролита во время заряда не изменяется, а напряжение может все время расти, то единственным основанием для прекращения заряда является величина заряда, сообщенного аккумулятору. Заряд щелочных аккумуляторов сопровождается (во второй половине) бурным «кипением» электролита, поэтому заряд их надо вести с открытыми пробками, а закрывать их надо не ранее как через 2 часа после заряда. При разряде аккумуляторов сильными токами (что всегда бывает при запуске модели) пробки надо приоткрывать. Напряжение аккумулятора в конце заряда обычно равно 1,73—1,75 В.
Кадмиево-никелевые аккумуляторы при систематических недозарядках теряют свою первоначальную емкость, но перезарядов они не боятся, а, наоборот, повышают свою активность. Поэтому их лучше перезаряжать, чем не дозаряжать. Хранить бездействующие аккумуляторы можно как с электролитом в заряженном состоянии, так и без электролита (без промывки их водой), но также в разряженном состоянии.
Безламельные щелочные аккумуляторы аналогичны ламельным, но пластины у них совершенно другого устройства. Они представляют собой тонкую металло-керамическую рамку с напрессованной на нее активной массой. Безламельные пластины имеют большую пористую активную поверхность, хорошо омываются электролитом, вследствие чего такие аккумуляторы имеют емкость в 2,5 раза большую, чем обыкновенные ламель-ные кадмиево-никелевые аккумуляторы такого же веса и объема. Внутреннее сопротивление безламельных аккумуляторов значительно меньше, чем ламельных, вследствие чего они хорошо работают в стартерных режимах разряда. Корпуса банок для безламельных аккумуляторов делают из пластмасс. В качестве сепараторов между пластинами служит капроновая ткань.
Для юных корабелов наиболее интересны аккумуляторы из 2 элементов 2КНБ-2 емкостью 2 А.ч, напряжением 2,5 В и батареи из 20 элементов 20КАБ-2М емкостью 2 А.ч с напряжением 24 В. Вес первой батареи с электролитом 220 г, а второй 2,5 кг. Ток заряда батареи 2 КНБ-2 0,04 А в течение 8 ч, а 20КНБ-2М 0,5 А в течение 57г ч. Одним из недостатков этих аккумуляторов является бурное кипение электролита во время их зарядки, вследствие чего электролит выливается. Поэтому прежде чем ставить эти аккумуляторы на зарядку, часть электролита из них отбирают резиновой грушей до уровня верхней части пластин и продолжают отбирать излишки электролита в процессе заряда. После зарядки аккумуляторов им дают возможность отстояться в течение 8—24 часов для удаления газов из электролита. После отстоя и снижения уровня в них электролита аккумуляторы доливают до уровня на 10 мм выше верхнего края пластин. В качестве электролита в безламельных аккумуляторах применяется щелочной электролит (КОН) плотностью 1,19—1,21 с добавкой моногидрата лития в количестве 20 г на литр раствора КОН, что увеличивает срок службы аккумуляторов. Применение в качестве электролита раствора едкого натрия запрещается.
В настоящее время отечественной промышленностью выпускается несколько типов малогабаритных кадмиево-никелевых аккумуляторов в герметичном исполнении (рис. 130, А, Б). Наиболее широкое распространение среди них получили дисковые герметичные аккумуляторы и аккумуляторные батареи, основные характеристики которых приведены в приложении (таблица 12).
При увеличении тока разряда емкость аккумулятора уменьшается. Максимально допустимым током разряда для дисковых аккумуляторов следует считать ток, величина которого равна приблизительно половине значения номинальной емкости, т. е. для аккумуляторов Д-0,06 — ЗО мА, Д-0,1 —50 мА и Д-0,25 — 100 мА. Аккумуляторная батарея 7Д-0Д составлена из 7 последовательно соединенных аккумуляторов Д-0,1.
В течение срока службы емкость дисковых аккумуляторов снижается до 20%. Заряжать аккумуляторы токами больше вышеуказанных в таблице не следует, так как они могут испортиться.
Помимо дисковых аккумуляторов, наша промышленность выпускает также цилиндрические и прямоугольные кадмиево-никелевые аккумуляторы в герметичном исполнении. Их характеристики приведены в приложении (таблицы 13 и 14).
Оптимальный зарядный ток для герметичных аккумуляторов равен 0,1 номинальной емкости с сообщением им количества электричества 120—150%, т. е. можно их перезаряжать на 20—50%. Цилиндрические аккумуляторы допускают 100%-ный перезаряд по емкости и показывают хорошую работоспособность в кратковременных режимах разряда током большей силы. Все герметичные аккумуляторы можно хранить как в заряженном, так и в разряженном состоянии.
СЕРЕБРЯНО-ЦИНКОВЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Серебряно-цинковые аккумуляторы (рис. 132) относятся также к щелочным аккумуляторам. Отрицательный электрод серебряно-цинкового аккумулятора состоит из окиси цинка и цинковой пыли, а положительный электрод спрессован из серебряного порошка (рис. 131). Электролитом в этих аккумуляторах является раствор химически чистого едкого калия (КОН) плотностью 1,4 без каких- либо добавок. Сепараторами служат капроновая ткань и целлофан, которой одновременно является изолятором между пластинами и в то же время обладает хорошей проницаемостью для ионного обмена. Основные характеристики серебряно-цинковых аккумуляторов (типа СЦС), наиболее подходящих для установки на моделях, приведены в приложении (таблица 15).
Характеристики серебряно-цинковых аккумуляторов лучше всех известных вторичных химических источников тока. Пока ни один тип аккумуляторов не в состоянии конкурировать с ними. Но и они имеют свой недостаток — малый срок службы (6—9 месяцев). Причиной того является образование игольчатых кристаллов (дендритов цинка) на отрицательных электродах в процессе работы и прокалывание ими сепараторов, что приводит к короткому замыканию между пластинами и выходу из строя всего аккумулятора. К причинам ускоренного роста дендритов относятся перезаряд аккумуляторов, хранение их с открытыми горловинами и загрязненность электролита. Если не допускать перезаряд аккумуляторов и периодически проводить лечебные циклы с бездействующими аккумуляторами, то срок службы их можно продлить до 2 лет. Под лечебными циклами подразумеваются периодические (раз в 2—3 месяца) заряд и разряд аккумулятора током нормальной силы.Для предотвращения перезаряда аккумуляторов лучше всего перед каждым зарядом снять остаточный заряд путем индивидуального разряда каждого аккумулятора на какое-либо сопротивление или лампочку. Таким образом можно разряжать аккумулятор и до нулевого напряжения. При снятии остаточного заряда элементов, соединенных в батарею, их разряжают до напряжения на отдельном элементе не ниже одного вольта, после чего разряженный элемент отключают, а остальные продолжают разряжать.
Переводить аккумуляторы типа СЦС в рабочее состояние рекомендуется в такой последовательности: с помощью шприца залить аккумуляторы электролитом до верхней риски, нанесенной на боковой стенке аккумулятора, и оставить их на 24—48 часов для пропитки. Для лучшей пропитки электродов аккумуляторы надо установить под углом 30—40° боковыми торцами к горизонтальной плоскости на 12—15 часов, затем изменить угол наклона в другую сторону и оставить до конца пропитки. Уровень электролита после пропитки должен быть примерно посредине между нижней и верхней рисками. Недостающее количество электролита следует долить. В процессе эксплуатации аккумуляторов уровень электролита может убывать. Тогда аккумулятор нужно доливать тем же электролитом или дистиллированной водой, но в разряженном состоянии, когда уровень электролита достигает максимума.
После пропитки аккумуляторов их надо формировать, т. е. провести два нормальных зарядно-разрядных цикла в режиме, указанном в приложении (таблица 15).
После окончания заряда, но не ранее чем через час. необходимо проверить э. д. с. аккумуляторов, которая должна быть в пределах 1,82—1,86 В. Если э. д. с. заряженного аккумулятора меньше этой величины, это говорит о его неисправности. Затем произвести формовочный разряд током, указанным в таблице. Разряжать нужно до напряжения на отдельном аккумуляторе в 1 В. Во время разряда при снижении напряжения до 1,45 — 1,48 В его следует замерять через каждые 10—15 минут и чаще, так как после этой величины оно быстро падает. Аналогично проводят и второй цикл заряд — разряд. После чего аккумуляторы готовы к действию.VII. Гребной винт движитель корабля
Чтобы модель, как и корабль, могла двигаться с заданной скоростью, к ней необходимо приложить усилие, преодолевающее сопротивление воды. Для этого существуют несколько видов движителей: парус, гребное колесо, воздушный винт, крыльчатый и водометный движители.Но, как показала практика, самым распространенным, надежным, легковесным и простым в изготовлении с относительно высоким коэффициентом полезного действия является гребной винт. О нем и рассказывается в этой главе.
Винт представляет собой цилиндрическую ступицу, на которой радиально, на равных расстояниях расположены лопасти (рис. 133). У современных гребных винтов их бывает от двух до шести. На моделях чаще ставят винты с двумя, тремя и реже с четырьмя лопастями. Часть лопасти, примыкающая к ступице, называют корнем, а наиболее удаленную от оси вращения точку — концом лопасти. Боковую кромку лопасти, которая входит в поток при вращении винта на передний ход, называют входящей, противоположную ей — выходящей кромкой. Поверхность лопасти винта, обращенную в корму судна, называют нагнетающей, а сторону, обращенную к носу, — засасывающей.
Формы лопастей гребного винта и их расположение на ступице таковы, что при вращении они захватывают воду и отбрасывают ее в сторону, обратную движению судна. В свою очередь, на лопасти винта действует реактивная сила (упор винта), которая и движет судно с определенной скоростью, преодолевая сопротивление воды. Таким образом, гребной винт является преобразователем вращательной энергии гребного вала, связанного с главным двигателем, в поступательное движение судна.
Эффективность работы гребного винта характеризуется величиной его коэффициента полезного действия (к.п.д.), представляющего отношение полезной мощности винта к затрачиваемой мощности двигателя, т. е. к.п.д.
Известно, что к.п.д. гребного винта всегда меньше единицы, так как при его работе возникают различные потери мощности. К этим потерям относятся: потери в валопроводе, редукторе (если он имеется), трении лопастей и ступицы о воду и многие другие.
Винтовые линии и винтовые поверхности. Каждая точка поверхности лопасти движется по винтовой линии. Винтовую линию можно представить себе следующим образом. Предположим, что по поверхности кругового цилиндра (рис. 134) перемещается точка А, совершая одновременно два движения: поступательное параллельно оси и вращательное вокруг оси цилиндра. В результате такого движения точка А вычертит на поверхности кругового цилиндра пространственную кривую АВД, которая и будет винтовой линией. Высоту АД подъема точки А за один оборот, измеренную параллельно оси цилиндра, называют шагом винтовой линии и обозначают буквой Н.
Если теперь поверхность цилиндра разрезать по боковой поверхности и развернуть на плоскость, то винтовая линия развернется в гипотенузу плоского прямоугольного треугольника. В этом треугольнике АСЕ, называемом шаговым угольником, катет АЕ равен длине окружности основания цилиндра 2яг, а катет ЕС шагу винтовой линии. Угол & называют шаговым углом винтовой линии.
Тангенс этого угла равен:
Винтовые линии и винтовые поверхности. Каждая точка поверхности лопасти движется по винтовой линии. Винтовую линию можно представить себе следующим образом. Предположим, что по поверхности кругового цилиндра (рис. 134) перемещается точка А, совершая одновременно два движения: поступательное параллельно оси и вращательное вокруг оси цилиндра. В результате такого движения точка А вычертит на поверхности кругового цилиндра пространственную кривую АВД, которая и будет винтовой линией. Высоту АД подъема точки А за один оборот, измеренную параллельно оси цилиндра, называют шагом винтовой линии и обозначают буквой Н.
Если теперь поверхность цилиндра разрезать по боковой поверхности и развернуть на плоскость, то винтовая линия развернется в гипотенузу плоского прямоугольного треугольника. В этом треугольнике АСЕ, называемом шаговым угольником, катет АЕ равен длине окружности основания цилиндра 2яг, а катет ЕС шагу винтовой линии. Угол & называют шаговым углом винтовой линии.
Тангенс этого угла равен:
Отсюда видно, что величина шагового угла уменьшается с увеличением радиуса и что шаг винтовой линии будет равен:
Если винтовая линия, развернутая на плоскость, превращается в прямую, то ее называют правильной, или линией постоянного шага. Во всех точках такой линии уклон или шаговый угол & одинаковый, а следовательно, и шаг Я имеет во всех точках постоянное значение. Если же при развертывании винтовой линии на плоскость она превратится в кривую, то такую линию называют неправильной винтовой, или линией переменного шага. Она может быть обращена выпуклостью вниз или вверх (пунктирная кривая, рис. 135). Высоту, равную подъему точки по поверхности цилиндра за один оборот, в данном случае называют средним шагом hep винтовой линии переменного шага.
Рассмотрим теперь, как образуются винтовые поверхности. Предположим, что отрезок прямой линии ab (рис. 136) движется так, что не точка, а один конец его а все время перемещается по оси цилиндра, а другой b — по винтовой линии, нанесенной на цилиндре, то след от такого движения отрезка ab в пространстве образует винтовую поверхность. При движении отрезка аb каждая его точка вычертит винтовую линию.
Отрезок линии ab называют образующей винтовой поверхности. Им может быть отрезок как прямой, так и кривой линии с различными наклонами к оси вращения. На рис. 137, А, Б показаны винтовые поверхности в форме лент, полученных с помощью различных образующих и навитых на цилиндр малого радиуса. Лопасть гребного винта представляет собой часть поверхности такой винтовой ленты. Гребной винт с несколькими лопастями можно представить как бы вырезанным из нескольких винтовых лент, смещенных по окружности на равные расстояния одна от другой. Из внутреннего цилиндра, на который навита лента, образуется ступица гребного винта.
На рис. 138 показана развертка винтовой поверхности постоянного шага, которая получена пересечением винтовой поверхности тремя сносными цилиндрами с радиусами г1, г2 и г3. Как видно из чертежа, шаг h всех t трех винтовых линий, образующих винтовую поверхность, является постоянным, т. е. имеет одинаковую величину на любом радиусе. Гребные винты, отвечающие этим требованиям, называются гребными винтами постоянного шага.
В зависимости от того, какого вида винтовая поверхность образует лопасти гребного винта, различают винты постоянного или переменного шага. Сечению лопастей придают различную форму. Поэтому разные точки лопасти при вращении винта движутся по различным винтовым линиям переменного или постоянного шага.
Отсюда видно, что величина шагового угла уменьшается с увеличением радиуса и что шаг винтовой линии будет равен:
Если винтовая линия, развернутая на плоскость, превращается в прямую, то ее называют правильной, или линией постоянного шага. Во всех точках такой линии уклон или шаговый угол & одинаковый, а следовательно, и шаг Я имеет во всех точках постоянное значение. Если же при развертывании винтовой линии на плоскость она превратится в кривую, то такую линию называют неправильной винтовой, или линией переменного шага. Она может быть обращена выпуклостью вниз или вверх (пунктирная кривая, рис. 135). Высоту, равную подъему точки по поверхности цилиндра за один оборот, в данном случае называют средним шагом hep винтовой линии переменного шага.
Рассмотрим теперь, как образуются винтовые поверхности. Предположим, что отрезок прямой линии ab (рис. 136) движется так, что не точка, а один конец его а все время перемещается по оси цилиндра, а другой b — по винтовой линии, нанесенной на цилиндре, то след от такого движения отрезка ab в пространстве образует винтовую поверхность. При движении отрезка аb каждая его точка вычертит винтовую линию.
Отрезок линии ab называют образующей винтовой поверхности. Им может быть отрезок как прямой, так и кривой линии с различными наклонами к оси вращения. На рис. 137, А, Б показаны винтовые поверхности в форме лент, полученных с помощью различных образующих и навитых на цилиндр малого радиуса. Лопасть гребного винта представляет собой часть поверхности такой винтовой ленты. Гребной винт с несколькими лопастями можно представить как бы вырезанным из нескольких винтовых лент, смещенных по окружности на равные расстояния одна от другой. Из внутреннего цилиндра, на который навита лента, образуется ступица гребного винта.
На рис. 138 показана развертка винтовой поверхности постоянного шага, которая получена пересечением винтовой поверхности тремя сносными цилиндрами с радиусами г1, г2 и г3. Как видно из чертежа, шаг h всех t трех винтовых линий, образующих винтовую поверхность, является постоянным, т. е. имеет одинаковую величину на любом радиусе. Гребные винты, отвечающие этим требованиям, называются гребными винтами постоянного шага.
В зависимости от того, какого вида винтовая поверхность образует лопасти гребного винта, различают винты постоянного или переменного шага. Сечению лопастей придают различную форму. Поэтому разные точки лопасти при вращении винта движутся по различным винтовым линиям переменного или постоянного шага.
На рис. 139 изображен трехлопастный гребной винт, образованный из трех винтовых лент, смещенных одна относительно другой на 120°. Если рассечь его сносным цилиндром радиуса R и контур сечения лопасти развернуть на плоскость, получится профиль сечения лопасти на данном радиусе.
В зависимости от типа и назначения судна применяют винты с различными профилями сечения лопастей. Для моделей чаще всего применяют винты с сегментными, авиационными и клинообразными сечениями лопастей — с острой входящей и тупой выходящей кромками (рис. 140). Наибольшая толщина сечения лопасти у сегментного профиля находится на средине лопасти, а у авиационного на Уз от входящей кромки. Все эти профили могут быть как плоско-выпуклыми, так и выпукло-вогнутыми.
Нагнетающая сторона лопасти может иметь форму винтовой поверхности постоянного или переменного шага.
Авиационные профили сечения лопастей эффективней сегментных, так как они создают больший упор и их к.п.д. примерно на 5 % больше.
Двояковыпуклые профили при всех прочих условиях создают еще больший упор, так как кривизна (вогнутость) профиля сечения влияет на гидродинамические характеристики гребного винта подобно увеличению геометрического шага винта. Гребной винт можно делать несколько меньшего диаметра и шага, но создающего равноценный упор по сравнению с гребным винтом плоско-выпуклого сечения несколько большего диаметра и шага.
Вообще для всех моделей, кроме скоростных, вполне подходит плоско-выпуклый профиль сечения кругового сегмента с постоянным шагом, создающий достаточный упор и обеспечивающий необходимую скорость модели.
Для скоростных кордовых моделей в связи с возникновением кавитации1 на лопастях гребного винта применяют специальный профиль сечения лопасти — двояковыпуклый, клювообразный, с острой, как нож, входящей и тупой выходящей кромками (рис. 140).
Качество подобных профилей сечений значительно хуже, чем обычных авиационных или сегментных профилей, и применять их при отсутствии кавитации бессмысленно. Сегментные профили, особенно с вогнутой нагнетающей поверхностью, меньше подвержены кавитации, чем авиационные, но для работы во второй стадии кавитации сегментные профили лучше авиационных, например, на скоростных радиоуправляемых моделях с двигателем внутреннего сгорания. Радиально переменный шаг гребного винта рекомендуется делать у одновинтовых моделей с сильно наклоненным валом, например у скоростных управляемых моделей.
https://www.youtube.com/watch?v=zGXqNG-w4xI
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫИ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ ГРЕБНОГО ВИНТА
К основным элементам гребного винта относятся : d — диаметр гребного винта; z — число лопастей; А — площадь круга, описываемая гребным винтом; А с — суммарная площадь спрямленной поверхности всех лопастей винта; йъ—диаметр ступиц; hz — геометрический шаг гребного винта.
Геометрический шаг гребного винта представляет расстояние, на которое переместился бы гребной винт за один полный оборот в твердой неподатливой среде, например в гайке (рис, 141). Напротив, вода является податливой средой и при малейшем давлении на нее отступает. Поэтому винт в воде за один оборот проходит меньше, чем в гайке расстояние, ‘которое называют действительным шагом или поступью гребного винта. Разность между геометрическим шагом и поступью называют скольжением. Однако при расчетах шага гребного винта пользуются не величиной скольжения, а так называемым относительным скольжением So-
Ориентировочные величины относительного скольжения для. гребных винтов самоходных моделей — от 0,2 до 0,3, для винтов скоростных радиоуправляемых моделей — от 0,1 до 0,15, для винтов скоростных кордовых моделей — от 0,15 до 0,20. При расчете гребных винтов особое значение имеет правильный выбор шагового отношения гребного винта, являющегося одной из его важнейших гидродинамических характеристик. Шаговое отношение гребного винта р определяет режим работы винта и двигателя и характеризуется отношением геометрического шага винта Аг: к диаметру винта d, т. е.
В зависимости от назначения гребного винта для модели величину шагового отношения гребного винта выбирают в пределах от 0,4 до 3,0. Чем больше скорость модели и число оборотов двигателя, тем большую величину р следует выбирать. Например, для винтов самоходных моделей с масштабной скоростью р должно быть в пределах 0,4— 0,7, для скоростных радиоуправляемых моделей с электродвигателями — 0,6—1,0, для тех же моделей с двигателями внутреннего сгорания — 1,0 —1,3, а у винтовых скоростных кордовых моделей она достигает величины 2,6—2,9.
Одной из характеристик гребного винта, показывающей отношение площади всех лопастей гребного винта Лс к площади окружности А, диаметр которой равен диаметру гребного винта, является так называемое дисковое отношение винта, или отношение площадей Ad
В зависимости от назначения гребного винта для модели величину шагового отношения гребного винта выбирают в пределах от 0,4 до 3,0. Чем больше скорость модели и число оборотов двигателя, тем большую величину р следует выбирать. Например, для винтов самоходных моделей с масштабной скоростью р должно быть в пределах 0,4— 0,7, для скоростных радиоуправляемых моделей с электродвигателями — 0,6—1,0, для тех же моделей с двигателями внутреннего сгорания — 1,0 —1,3, а у винтовых скоростных кордовых моделей она достигает величины 2,6—2,9.
Одной из характеристик гребного винта, показывающей отношение площади всех лопастей гребного винта Лс к площади окружности А, диаметр которой равен диаметру гребного винта, является так называемое дисковое отношение винта, или отношение площадей Ad
С увеличением дискового отношения увеличивается средняя ширина лопасти винта. Дисковое отношение изменяется в пределах от 0,2 до 1,2. Если величина дискового отношения больше единицы, значит суммарная площадь всех лопастей больше площади диска винта и лопасти перекрывают одна другую (рис. 142). Чем меньше число оборотов двигателя и меньше скорость модели, тем большим должно быть дисковое отношение. Например, если для винтов к самоходным моделям дисковое отношение может быть в пределах 0,5—0,8, то у винтов к скоростным кордовым моделям оно не более 0,2—0,25. С уменьшением дискового отношения к.п.д. винта при прочих равных условиях у скоростных моделей растет.
Относительный диаметр ступицы, т. е. отношение диаметра ступицы к диаметру винта ^j-, должно быть не больше 0,5—0,2.
С увеличением диаметра ступицы упор и к.п.д. винта снижаются за счет увеличения трения ступицы о воду. Длина ступицы должна быть такой, чтобы боковая проекция лопастей полностью размещалась на ступице. В местах крепления кромки лопастей следует делать скругленными, обеспечивающими плавность перехода от лопасти к ступице.
Отношение диаметра гребного винта d к осадке Т для самоходных моделей с масштабной скоростью должно быть выбрано в пределах 0,5—0,6. Для радиоуправляемых скоростных моделей это отношение соответствует 1,2—1,4. По величинам этих отношений можно ориентировочно определить диаметр винта для указанных моделей: d= (0,5-0,6)T.
Меньшие величины этих отношений берут для тихоходных, а большие — для быстроходных моделей. Например, для винта пассажирского судна можно принять d/T=0,5,
а для винтов крейсера, эсминца — 0,6. Диаметры гребных винтов для скоростных кордовых моделей можно рекомендовать следующие: к модели с двигателем внутреннего сгорания объемом цилиндра 2,5 см3 от 40 до 50 мм, с двигателем 5 см3 от 45 до 55 мм, с двигателем 10 см3 от 60 до 70 мм.
Форму контуров лопастей гребных винтов выбирают в зависимости от типа судна, скорости хода, осадки и числа оборотов двигателя. Они могут быть симметричными и несимметричными (рис. 143). На практике для винтов всех моделей (кроме скоростных кордовых) чаще выбирают эллиптическую форму лопастей с плоско-выпуклым сегментным сечением. У узколопастных винтов для скоростных кордовых моделей рекомендуют саблевидную форму лопасти с антикавитирующим (клювообразным) профилем сечения. Наибольшую ширину лопасти у эллиптических контуров делают около 0,7; а у саблевидных контуров — 0,6 от максимального радиуса винта. Причем максимальную ширину лопасти для винтов скоростных кордовых и скоростных радиоуправляемых моделей с двигателями внутреннего сгорания рекомендуют брать порядка 0,2 — 0,25 d, а для винтов всех остальных моделей (0,3-0,35) d.
Толщину лопасти от корня к ее концу следует постепенно уменьшать так, чтобы образующая винтовой поверхности лопастей была прямой линией, которую можно отклонить в корму или в нос на 10—15° от вертикали оси винта (рис. 144). Такое отклонение лопастей к корме делают на одновинтовых моделях с целью увеличения зазора между винтом и корпусом. У высокооборотных гребных винтов (скоростных кордовых и скоростных управляемых моделей) лопасти следует ставить под прямым углом к оси, чтобы устранить вредное влияние центробежных сил инерции, которые могли бы изогнуть и даже отломить лопасти от ступицы.
Гребные винты с лопастями, уширенными у концов (рис. 143, Б и Д), создают больший упор, но и потребляют большую мощность. К.п.д. таких винтов несколько ниже. Лопасти с уширенными концами и эллиптические с максимальной шириной более 0,35 d можно использовать на моделях с двигателем до 3000 об/мин. Таким образом, для обеспечения высокого к.п.д. винта концы лопастей его должны быть не слишком широкими и не слишком узкими. Обычно рекомендуют для эллиптических винтов 0,35 d, а у саблевидных 0,3 d (рис. 143, А и Г).