главная	астрономия	гидрометеорология	имена на карте	судомоделизм
навигация	устройство НК	памятники	морпесни	морпрактика
протокол	сокровищница	флаги	семафор	традиции
морвузы	мороружие	словарик	моравиация	кают-компания

Самоходные модели

Движение с помощью механических двигателей

Электродвигатели

Отрывки из книги О.Курти "Постройка моделей судов"




     Наиболее широко распространены в судомоделизме электродвигатели. Причины их популярности — в легкости установки, бесшумности работы и простоте изменения направления вращения. Однако мощность электродвигателей ограничена, так как для них нужны довольно тяжелые источники энергии. Действительно, энергию электродвигатели получают от аккумуляторных или сухих батарей, вес которых, особенно для небольших моделей, довольно ощутим, что усложняет дифферентовку судна. Нужно учитывать, что вес батарей пропорционален отдаваемой ими энергии.

     В настоящее время изготовляют электродвигатели любых мощностей, которые могут быть использованы для самых разнообразных целей. Наиболее распространены электродвигатели с постоянным магнитом.
Аккумуляторные батареи могут быть традиционными свинцовыми с отверстием для электролита, закрываемым пробкой, или нового типа:  герметические, с никель-кадмиевыми  электродами. Для зарядки аккумуляторной батареи необходимо иметь выпрямитель.

Рис. 575. Способы подключения электродвигателей: а — одного электродвигателя; b — последовательное подключение двух электродвигателей; с — параллельное подключение двух электродвигателей; d — подключение, позволяющее изменять направление вращения электродвигателя постоянного тока с постоянным магнитом; е — потенциометр для изменения частоты вращения электродвигателя.
1 — электродвигатель; 2 - сухие или свинцовые аккумуляторные батареи; 3 - реле; 4 - выключатель; 5 - клеммы; 6 - задний ход; 7 - стоп;  8 — передний ход.

     Выбрать аккумуляторную батарею несложно, если знать характеристики двигателя и емкости батарей. Например, если емкость батареи 7 А*ч, то от нее можно получать ток силой 0,7 А в течение десяти часов. При двухчасовой разрядке сила тока будет равна 3,5 А. Емкость сухой батареи обычно пропорциональна ее весу и приблизительно равна 2—2,5 А*ч на каждые 100 г веса. Емкость марганцевых батарей приблизительно в два раза больше, На скоростные радиоуправляемые модели ставят батареи небольшого веса, но большой емкости, что позволяет за считанные минуты соревнования израсходовать всю имеющуюся энергию.
     Ниже приведены некоторые характеристики электродвигателей мощностью до 20 Вт, питающихся от аккумуляторной или сухой батареи.
На рис. 575, а—е показано, как устанавливают двигатели и соединяют их с источником энергии. Направление вращения можно изменить, меняя полярности на клеммах двигателя (рис. 575, d).
Для регулировки скорости на радиоуправляемых моделях устанавливают потенциометр (рис. 575, е).

Трансмиссионные элементы

 

     Двигатель связан с винтом или колесами при помощи валов, муфт и шестерен.

Валы. Промежуточный или гребной вал соединяют с приводным валом двигателя и ведут от него под углом к горизонтальной продольной оси, иначе из-за малой осадки корпуса нельзя будет опустить винт на достаточную глубину.
В месте прохода вала через корпус для обеспечения его водонепроницаемости ставят дейдвудную трубу. В ней закрепляют подшипники, назначение которых — свести до минимума сопротивление вращению вала. У моделей с одним винтом дейдвудная труба проходит через киль, поэтому, чтобы не ослабить его, по бокам приклеивают или привинчивают две деревянные планки (рис. 576). У моделей с несколькими винтами желательно к днищу корпуса в местах прохода дейдвудных труб приклеить небольшие фанерные бруски.
Валы выполняют из высокопрочной прутковой стали диаметром 2,5; 3,0; 4,0 и даже 5,0 мм, в зависимости от типа модели. Валы для скоростных моделей должны быть тщательно отбалансированы,

Дейдвудную трубу делают из латунной трубки соответствующего диаметра с учетом размеров подшипников. Чтобы избежать передачи вредных колебаний вала на корпус, дейдвудную трубу укрепляют при выходе из корпуса специальным кронштейном из латунной жести (рис. 578). Один конец его припаивают к дейдвудной трубе, а другой привинчивают к корпусу судна. Подшипники, обычно подшипники скольжения, ставят по концам дейдвудной трубы. Подшипники скольжения несложно изготовить из бронзовых трубок (фактически это их отрезки) (рис. 577, а). Шарикоподшипники довольно трудно установить и подогнать, но так как коэффициент трения их меньше, чем у подшипников скольжения, то их широко применяют на скоростных моделях (рис. 577, Ь). Все вращающиеся части перед спуском модели на воду нужно смазать, особенно на моделях с двигателями внутреннего сгорания и скоростных. Постоянную смазку можно обеспечить, установив простую масленку с шариковым клапаном.

Соединительные муфты служат для соединения промежуточного или гребного вала с приводным валом двигателя. Для этого применяют муфты различных типов: жесткие, эластичные и шарнирные. Жесткие муфты — наипростейшие, состоят из двух пальцев, закрепленных на валах (рис. 579, а). Эластичные муфты применяют, когда оси валов нельзя установить по одной линии и когда хотят уменьшить колебания валов. Если передаваемые мощности небольшие, то можно использовать простую пружину, припаянную к концам приводного и гребного валов (рис. 579, Ь). Если мощности большие, то надежнее поставить промежуточную шайбу из какого-нибудь эластичного материала, резины или кожи. Ее ставят между фланцами валов (рис. 579, с). Если валы требуется установить под определенным или переменными углами, то лучше всего использовать шарнирное соединение. На рис. 580 приведено шарнирное соединение, применяемое для двигателей внутреннего сгорания.

     Зубчатые передачи — редукторы — предназначены для соединения с валом двигателя двух гребных валов или более. Обычно для этого используют конические или цилиндрические шестерни (рис. 581). На рис. 582 приведена простейшая передача с коническими шестернями, применяемая для работы с гребными колесами. Движители. Наиболее употребительным движителем является гребной винт. Он состоит из ступицы, на которой находится две (или больше) лопасти, которые либо припаяны к ступице, либо отлиты вместе с ней. С увеличением числа лопастей эффективность действия винта уменьшается. Винты с двумя лопастями ставят в основном на скоростных моделях, а с тремя — на обычных самоходных и радиоуправляемых скоростных/При вращении винт отбрасывает назад поток воды, а судно движется, вперед. Винт следует устанавливать в месте наибольшего погружения кормы, чтобы увеличить его упор. Обычно привод с одним винтом более эффективен, чем с двумя винтами.
Различают винты правого или левого вращения, в зависимости от того, вращаются ли они вправо или влево, если смотреть на винт по направлению движения судна. Если устанавливают два винта, то они должны вращаться в противоположные стороны. Сторону лопасти, обращенную от судна, называют нагнетающей, а обращенную к судну — засасывающей. Лопасть простейшей формы представляет собой часть винтовой поверхности. Осевое передвижение лопасти за один оборот винта, если бы он вращался в твердом теле, называют геометрическим шагом винта. Шаг винта — величина постоянная для любой точки его поверхности. Сечение лопастей крылообразное и очень тонкое. На засасывающей стороне лопасти при быстром вращении винта вследствие увеличения скорости набегающего потока воды возникает разрежение и вода вскипает.

     Такое вскипание — образование в жидкости пустот — наполненных водяным паром, называют кавитацией. Она вызывает шум, вибрацию и эрозию лопастей винта и уменьшает мощность, используемую винтом. Поэтому стараются выбрать такую частоту вращения винта, при которой не возникает скоростей, ведущих к появлению кавитации. При очень больших скоростях кавитации избежать не удается; при меньших это явление уменьшается с увеличением поверхности лопастей и уменьшением их сечения. Заострив входной профиль лопасти и закруглив выходную кромку, можно уменьшить кавитацию. Для снижения эрозии винты должны быть изготовлены из материалов повышенной прочности.
     Рассмотрим, как определяют углы разворота лопасти винта. По мере удаления от центра необходимо разворачивать лопасть под большим углом к оси винта. Существует следующий практический прием. Сперва устанавливают шаг, диаметр винта и диаметр ступицы, затем приступают к графическому определению углов. На горизонтальную прямую наносят расстояние, равное шагу винта, и, восставив из полученной точки перпендикуляр, откладывают на нем расстояние, равное длине окружностей винта и ступицы. Соединяют начало прямой и полученные точки и получают угол «а» — разворот лопасти у ступицы и угол «b» — разворот у оконечности лопасти. Отмечая на перпендикуляре окружности, описываемые промежуточными точками лопасти, находят промежуточные углы с достаточной степенью точности (рис. 583).
Винты для обычных моделей изготовляют из латуни, для скоростных — из стали высокой прочности. Ступицу вытачивают из круглого куска латуни или стали. На ней вырезают канавки под лопасти, углы наклона которых относительно оси вала определены заранее. В канавки вставляют лопасти и тщательно припаивают их при помощи латуни или серебра. Лопасти делают из латунных или стальных пластин, толщину которых выбирают с учетом передаваемого на винт момента вращения, затем обрабатывают напильниками и тщательно шлифуют. До установки лопастей в ступице следует нарезать резьбу для соединения ее с гребным валом, причем резьба ступицы должна быть направлена в сторону, противоположную направлению вращения вала. С внешней стороны ступицы ставят обтекатель из круглой стали или латуни и укрепляют его при помощи штифта с резьбой (рис. 584 , а).

Для обычных моделей применяют винты (с тремя лопастями) следующих размеров:

Изменить направление вращения винта, работающего от двигателя внутреннего сгорания, непросто. Для этого. применяют винты с поворотными лопастями, однако изготовить их сложно. На рис. 584, b приведена конструкция винта такого типа.

Гребные колеса изготовить нетрудно. На рис. 585 изображено поперечное сечение судна с гребными колесами и показано их устройство.

Рули. У моделей с двигателями перо руля обычно делают из латунной пластинки. Баллер руля проводят (вне или внутри корпуса) через латунную трубку. К одной стороне баллера припаивают снизу перо руля, а к противоположной — привинчивают или припаивают румпель. У неуправляемых моделей румпель заводят в желобки на специальном секторе, чтобы сохранить заданное положение руля (рис. 586, а). У радиоуправляемых моделей в румпеле просверливают несколько отверстий для соединения с валом вспомогательного мотора, управляющего рулем (рис. 586, b — d).
Модели могут иметь и штуртросовый рулевой привод, как изображено на рис. 496. На моделях военных и торговых судов для поворота руля тоже ставят в основном румпели,

Рисунки

Рисунок 576: боковые подкрепления киля рядом с отверстием для дейдвудной трубы.



Передаточные (гребные) валы на рисунке 577: а - обычный с подшипниками скольжения; b - с подшипниками скольжения и качения; с - с подшипниками качения.
1 - дейдвудная труба; 2 - стальной вал; 3 - подшипник скольжения (бронзовая втулка); 4 - шарики качения; 5 - нажимное кольцо шарикоподшипника; 6 - шарикоподшипник; 7 - корпус шарикоподшипника; 8 - уплотнительное кольцо из набивочного материала; 9 - масленка с шариковым клапаном.



Кронштейн гребного вала.



Соединительные муфты на рисунке 579: а - жесткое соединение; b - эластичное соединение с помощью пружины; с - эластичное соединение с помощью промежуточной шайбы. 1 - приводной вал. 2 - передаточный вал. 3 - фланцы. 4 - промежуточная кожаная или резиновая шайба.



Шарнирное соединение на рисунке 580: I - вилка (А=28 мм; В=20 мм; С=20 мм; D=12 мм; Е=9 мм; F=13 мм; G - резьба для накручивания на приводной вал; Н=5 мм; I=3 мм; L=5 мм; II - сферическая цапфа с чекой (А=29 мм; В=15 мм; С=14 мм; D=10 мм; Е=8 мм; F=13 мм; G=13 мм; Н - резьба такая же, как и на передаточном валу; I=1,8 мм).



Зубчатые передачи на рисунке 581: а - на два вала с помощью конических шестерен; b - на два вала с помощью цилиндрических шестерен. Справа - передача на гребное колесо.



Определение углов разворота лопасти относительно оси винта при изготовлении винта на рисунке 583. 1 - шаг винта; 2 - окружность винта; 3 - окружность ступицы.



Рисунок 584. Конструкция винтов модели: а - с лопастями, припаянными к ступице; b - с поворотными лопастями.
На а: 1 - гребной вал; 2 - ступица; 3 - обтекатель; 4 - канавка под лопасть; 5 - лопасть; 6 - профиль лопасти; 7 - заливка оставшейся части канавки пайкой.
На b: 1 - гребной вал, одновременно служащий и для поворота лопастей; 2 - элемент с фигурными канавками; 3 - штифты для поворота лопастей; 4 - шарикоподшипник; 5 - ступица из двух половинок; 6 - кольцо с резьбой; 7 - обтекатель; 8 - шток для выдвижения гребного вала; 9 - дейдвудная труба; 10 - бронзовый подшипник скольжения; 11 - кронштейн; 12 - лопасти винта.



Поперечное сечение судна с гребными колесами.



Рисунок 586. Рули: а - закрепляемый на секторе для неуправляемой модели с двигателем; b - с баллером вне корпуса для неуправляемой модели с двигателем; с - d - с баллером внутри и вне корпуса для радиоуправляемой модели.