Образцом нашей первой судомодели является катер с каютой. Множество судов такого типа можно видеть на внутренних и прибрежных акваториях. Модель, по внешнему виду близкую к прототипу, можно построить при довольно ограниченных денежных затратах, места же для размещения узлов системы дистанционного управления и ходового двигателя внутри модели вполне достаточно. Ходовой двигатель для модели надо выбирать помощнее, не перегружая, однако, ее при этом. Модель должна быть не только быстрой, но и поворотливой при изменчивой ветровой обстановке и непостоянных течениях, а также остойчивой и механически прочной. Требования эти в известной мере противоречивы, особенно учитывая наши возможности их реализации. Приемлемый компромисс нам придется искать на практике. Поэтому прежде, чем приступить к постройке модели, порассуждаем немного о том, как лучше выполнить перечисленные требования.
Кое-что о физических свойствах воды
Еще в школе мы познакомились с законом Архимеда, в соответствии с которым тело плавает, если его вес меньше веса вытесненной им жидкости.
При этом некоторая часть тела оказывается в надводном положении. И наоборот, тело, вес которого превышает вес вытесненной им жидкости, плавать не может, оно тонет.
Все это понятно и привычно нам.
На рисунке слева: Положение тела на воде:
а - нормальное положение; б - положение с добавочным грузом. Векторы Fa и Fg в действительности лежат на одной прямой.
Труднее дать правильное объяснение следующему опыту. Вырежем из куска дерева прямоугольный брусок, три взаимно перпендикулярных ребра
которого имеют различную длину. Если положить это тело на воду, оно будет плавать так, что сверху и снизу окажутся наибольшие его грани. Стоит, однако, прикрепить к одной
из самых малых граней свинцовую пластинку, как тело примет такое положение, что снизу окажется грань, к которой прикреплен груз. Мы можем поворачивать брусок в воде
как угодно, притапливать его - все равно он снова примет то же самое положение. Это свойство называют остойчивостью.
Рассмотрим, что же происходит в обоих указанных случаях. К плавающему телу приложены две силы, представленные на рисунке стрелками: сила веса
FG, действующая вертикально вниз, и сила поддержания FA,
определяемая весом вытесненной жидкости и направленная вертикально вверх. При
этом сила веса приложена к телу в его центре тяжести (точка G), а сила поддержания - в центре величины (центр тяжести объема вытесненной жидкости - точка
A). Испытуемое, тело имеет и третье, менее стабильное положение плавучести — когда мы опустим его в воду средней по площади гранью без балласта, однако для нас
это положение плавучести интереса не представляет. В результате опыта мы приходим к заключению, что наибольшей остойчивостью тело обладает, когда центр тяжести
G расположен значительно ниже ватерлинии. В первом из рассмотренных случаев остойчивость зависит от формы тела, поэтому ее и называют остойчивостью формы.
Относительно широкое тело, плоско лежащее на воде, обладает, таким образом, высокой остойчивостью формы., Во втором случае центр тяжести расположен ниже центра величины.
Если вывести это тело из состояния покоя (наклоняя и разворачивая), возникнет вращающий момент, который вновь приведет его в прежнее положение.
Такая остойчивость зависит от положения центра тяжести G и называется остойчивостью веса. Здесь положение плавающего тела однозначно, сверху всегда находится одна и
та же его грань. Поскольку судомодель всегда должна плавать килем вниз, следует добиваться как можно большей остойчивости веса (двигатель, аккумуляторы и узлы системы
дистанционного управления размещать поглубже, надстройки делать легкими), подкрепляемой остойчивостью формы. По этой причине моторная яхта должна быть относительно
широкой и плоской. В известной степени это соответствует требованию высокой маневренности. Короткая, широкая яхта более способна к резким изменениям курса в
ограниченной акватории, чем длинная и узкая.
Насколько быстрой может и должна быть яхта
У судов различают два ходовых состояния: скольжение (глиссирование) и вытеснение. Наша модель сильно загружена и, следовательно,
сидит в воде сравнительно глубоко. Поэтому она - модель водоизмещающая.
На рисунках слева: образование волн моделью: а) - при вытеснении; б) - при глиссировании.
Сопротивление движению зависит от размеров подводной части корпуса, состояния его поверхности и квадрата скорости. Эту зависимость
называют
законом Фруда. Исходя из этого закона, можно прийти к выводу, что при длинном днище сопротивление движению
меньше, чем при коротком. К сказанному следует добавить, что водоизмещающая модель при скорости более 4 км/ч развивает волны, препятствующие движению. Образуются носовая
и кормовая волны, длина которых примерно соответствует длине модели по ватерлинии (рис.).
Для скорости распространения водяных волн справедлива формула
v=
4,5 l,
где
v — скорость распространения волн, км/ч;
l — длина судна по ватерлинии, м.
Дальнейшее повышение мощности двигателя приведет к тому, что возрастет лишь амплитуда волн, скорость же модели не изменится. Увеличить ее
можно только путем постройки более длинной или более легкой модели. Если судно достаточно легкое, то при соответствующей конструкции днища и сильном двигателе оно
может „взбежать" на собственную носовую волну. Лодка скользит (глиссирует) по ней и может благодаря этому развивать очень высокую скорость. Мы видим, что,
используя электродвигатель (а именно на него и рассчитана наша моторная яхта), мы сможем достичь только вполне определенной скорости. Прототип нашей модели, снабженный
мощным двигателем, без труда переходит на глиссирование. Если мы хотим, чтобы глиссировала и модель, электродвигатель следует заменить двигателем внутреннего сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания для моделей изготовляются с рабочим объемом цилиндра от 0,5 до 10
куб.см в виде двигателей с самовоспламенением или с калильными свечами (называемых обычно модельными или малыми дизелями).
Попробуем теперь разобраться в том, что понимают под скоростью модели, соответствующей прототипу. Прототип нашей модели как глиссер
развивает скорость от 40 до 50 км/ч. Скорость модели, соответствующей прототипу, рассчитывают по формуле
vm=
v0 / √ M где
vm — скорость модели, соответствующей прототипу;
v0 — скорость прототипа; М - отношение длины прототипа к длине модели. Таким образом, скорость нашей модели составит
vm
= 45 км/ч
/ √ 7,5 = 16,4 км/ч.
При эксплуатации модели как глиссера такую скорость можно попытаться достичь путем подбора и правильного размещения соответствующего двигателя.
Модель должна резать волны, поэтому обводам ее носовой части следует придать острую V-образную форму, постепенно переходящую к корме в более плоскую.
Такая конструкция дает нам тройную выгоду:
модель при этом мореходна, волны не столь сильно уменьшают ее ход;
модель относительно стабильно лежит на курсе, не рыскает;
при соответствующем выборе и правильном размещении двигателя
модель без труда переходит на глиссирование.
Построив модель и разместив в ней узлы устройства дистанционного управления и двигатель, надо проследить за тем, чтобы она не
погружалась ниже указанной на строительных чертежах ватерлинии (КВЛ - конструктивная ватерлиния). Правильного положения модели на воде можно достичь подбором места
размещения аккумулятора. Правильно отдифферентованная модель ни в одной точке не должна погружаться ниже ватерлинии. Эта дифферентовка должна выдерживаться и
на полном ходу. Особое значение правильное положение центра тяжести имеет при глиссировании. Оно должно выбираться таким, чтобы модель, с одной стороны, не очень
сильно приподымалась (это будет означать, что центр тяжести слишком сдвинут к корме), а с другой стороны, не резала волны (центр тяжести слишком сдвинут
к носу).
Выбор двигателя для модели моторной
яхты
При выборе двигателя для модели моторной яхты следует учитывать самые разнообразные факторы. Будем исходить из того, что первая
наша модель моторной яхты будет двигаться с помощью электродвигателя. Мы знаем уже, что ему присущ определенный недостаток: он слишком тяжел, и потому с его
помощью модель не сможет достичь скорости, соответствующей скорости прототипа. С другой стороны, электродвигатель обладает таким несомненным достоинством, как
чистота при работе и малошумность. Кроме того, регулируя его частоту вращения с помощью устройства дистанционного управления, можно управлять ходом модели
от „Полного вперед" через „Стоп" до „Полного назад".
При наших экспериментах лучше всего поступить следующим образом. Установим на модель миниатюрный двигатель (6 В), аккумулятор
(6 В/6 А
▪ ч) и двухлопастный винт (Ø от 45 до 50 мм). Замерим ток, потребляемый двигателем при максимальной
частоте вращения. Для этого нам придется пробежаться рядом с идущей моделью, держа в руках подключенный через кабель измерительный прибор. Процедура эта весьма
трудоемкая, поэтому двигатель можно испытать и в обычной ванне путем измерения стендовой тяги. К корме модели прикрепляют пружинный динамометр и прямо по шкале
считывают стендовую тягу, которая создается при каждом изменении в режиме работы двигателя. В большинстве случаев полученных данных оказывается вполне достаточно
для выбора двигателя. Однако следует помнить, что скорость модели зависит не только от двигателя, но и от других факторов, тем более, что частота вращения двигателя
на полном ходу выше, чем при измерении стендовой тяги. Поэтому дальнейшие эксперименты по оптимальной регулировке двигателя будем проводить на мерной трассе
с секундомером.
При наличии набора различных гребных винтов измерим скорость, достигаемую с каждым из них, и соответственно потребляемый ток. Цель
этих экспериментов — путем подбора параметров винта и двигателя добиться как можно более высокого КПД обоих агрегатов. Внешне достижение такого КПД проявляется
в том, что с дальнейшим ростом потребляемого тока скорость модели больше не возрастает. В результате этого эксперимента мы выбираем винт, с помощью которого при
приемлемой электрической мощности достигается наиболее быстрый ход.
Далее можно попытаться уменьшить вес аккумулятора с таким расчетом, чтобы его емкости хватало примерно на 2 ч работы. Оказывается,
что это ведет к дальнейшему росту скорости модели.
Мы строим моторную яхту
Моторную яхту будем строить с плоскокилеватым корпусом. Судно состоит из корпуса и съемной каюты, благодаря чему облегчается доступ
к двигателю и узлам системы дистанционного управления.
Прежде чем приступить к постройке яхты, следует основательно изучить чертежи модели и рекомендации по ее изготовлению, а также
подготовить все материалы согласно спецификации (приложение 9). Общее расположение яхты показано на рис. 187, отдельные детали набора - на рисунке.
Начнем с того, что перенесем с рисунка на четырехмиллиметровую клееную фанеру
чертежи шпангоутов (ребровидные детали, к которым крепится обшивка),
транца (доска, завершающая корпус с кормы) и форштевня (передняя оконечная балка судового корпуса) — детали (1) — (8). Затем аккуратно выпилим их лобзиком и
зашлифуем края. Выемки для привального бруса и скулового стрингера (подкрепляющих реек в углах между палубой и бортовой обшивкой и между обшивкой бортов и днища)
должны быть такими (5x9 мм), чтобы рейки выступали примерно на 1 мм. Обшивку следует приклеивать только к привальному брусу, скуловому стрингеру и килю (балка
посредине подводной части судна). Она нигде не должна касаться шпангоутов или быть с ними склеенной.
Благодаря этому борта и днище будут ровными, без вспучиваний. Все шпангоуты выпиливаются в виде замкнутых деревянных контуров и
устанавливаются в таком виде на стапеле. Для получения седловатости
палубы (сводчатости палубы в продольном направлении) за одно целое со
шпангоутами следует выпилить также и подставки Л, опираясь на которые шпангоуты
стоят на стапельной доске. Перед тем, как клеить палубу, изображенные красным цветом подставки и части шпангоутов 1 и 3 следует отрезать. Таким путем нам удастся
достичь максимальной жесткости корпуса судна.
Прикрепим к стапельной доске лист плотной бумаги и в соответствии со строительным чертежом наметим на нем диаметральную линию судна
и расстояния между
шпангоутами. С помощью кусочков реек установим шпангоуты 1-6 и транец (1) в нужных местах на стапеле (рис. 189) и выровняем их. Сборку корпуса будем вести вверх
килем.
Прежде всего приклеим форштевень (8) к шпангоутам 4, 5 и 6. Когда склеенные места просохнут, подгоним к шпангоутам киль (9) и тоже приклеим его. Положение
форштевня и киля при склейке фиксируется с помощью резиновых колец или пружинных зажимов. Резиновые кольца крепятся за гвозди, вбитые по бокам в стапельную
доску. Затем приклеим (рис. 190) привальный брус (10) и скуловые стрингеры (11). Все эти рейки должны быть изогнуты плавно, без вмятин и выпучин, симметрично по
обоим бортам.
Для этого может оказаться необходимым несколько срезать подставки отдельных шпангоутов или, наоборот, подложить под них дополнительно кусочки
фанеры. Работу эту следует выполнять очень тщательно, так как устранять неровности позднее чрезвычайно трудно. Для лучшего прилегания привальные брусья и скуловые
стрингеры делаются составными, из двух реек (сечением 3x10 мм).
Здесь вы можете посмотреть рисунок -
детали модели моторной яхты, где 1 - транец, 2 - 7 - шпангоуты,
8- форштевень.
После того, как все склейки хорошо затвердеют, обработаем с помощью рашпиля и шлифовального бруска на киле и скуловых стрингерах поверхности прилегания обшивки. Необходимо проследить за тем, чтобы рейки повсюду выступали из шпангоутов на 1 мм. Далее возьмем лист плотной упаковочной бумаги, приложим его к днищу судна и очертим контуры днища, после чего (с припуском в 5 мм с каждой стороны) вырежем шаблоны днищевой обшивки. По этим шаблонам можно весьма экономично произвести раскрой обшивки из листа 1,5-миллиметровой фанеры.
Приклеим сперва днищевую обшивку левого борта (12) и удалим выступающие кромки. Затем приклеим таким же образом днищевую
обшивку правого борта. При высыхании положение обшивки также фиксируется резиновыми кольцами и пружинными зажимами (рис. 191).
Далее перейдем к приклейке бортовой обшивки (13). Для этого снимем набор корпуса со стапельной доски и зачистим соответствующие поверхности прилегания. Раскрой обшивки снова произведем по шаблонам из упаковочной бумаги. Приклеивать бортовую
обшивку следует только к привальному брусу и скуловому стрингеру (фиксируя ее положение пружинными зажимами и бельевыми защепками 4). После высыхания тщательно зачистим корпус рашпилем и шлифовальным бруском.
Затем проделаем в обшивке отверстия для выхода гельмпортовой (16) и дейдвудной (17) труб. Гельмпортовое (14) и дейдвудное (15) устройства подгоняют под профиль днища и приклеивают двухкомпонентным клеем. Одновременно можно приклеить карлингсы —рейки, расположенные под палубой вдоль судна и служащие для подкрепления палубы (19) и днищевые стрингеры (20). После этого отпилим подставки и отмеченные части шпангоутов 1 и 3 и для предохранения от проникновения влаги основательно загрунтуем корпус изнутри бесцветным лаком или целлюлозным клеем.
Сообразуясь с конфигурацией палубы, изготовим известным нам уже способом шаблоны и вырежем по ним из 1,5-миллиметровой фанеры (с припуском) палубный настил (18). Приклеив палубный настил, вклеим между ним и бортовой обшивкой буртик (21), идущий вокруг всего корпуса судна. Затем тщательно отполируем всю обшивку и жестким острым карандашом прочертим на палубе отдельные доски настила.
Далее приклеим еще обносный брус (22) и окрасим корпус судна снаружи бесцветным нитролаком.
Во время дальнейшей работы по постройке модели хорошую службу сослужат нам стапельные подставки (рис. 192). На них удобно размещать судно для предотвращения разного рода повреждений.
Теперь по данным общего расположения яхты (см.рис. 187) вычертим на 1,5-миллиметровой фанере в соответствующем масштабе части каюты и выпилим их лобзиком. Боковые стенки каюты (24), лобовую (29) и заднюю (30) стенки кокпита (углубление в корме яхты со скамейками-банками для сидения), а также подвойлочные бимсы (27) тщательно подгоним к вырезу в палубе и склеим их друг с другом. Далее приклеим лобовую стенку каюты (25), крышу каюты (26), настил кокпита (28) и буртик (32) вокруг каюты. Дверь каюты (33) и сдвижную люковую крышку (34) можно имитировать наклейкой.
Далее следует вклеить окна каюты, укрепить релинги — ограждения
или тросов на каютной надстройке (36), опознавательные огни (40), утки — приспособления для закрепления тросов (37), штурвал (31), флагшток (38) и сиденье для рулевого (39). Некоторые из этих деталей следует закреплять лишь после окончательной лакировки. Поручни, релинги, сиденья и флагшток изготовим из медных трубок (старые стержни от шариковых ручек). Отдельные части следует спаять, отполировать и покрыть бесцветным лаком. Опознавательные огни и сирена - алюминиевые или деревянные.
Окраска: борт ниже ватерлинии - красный или зеленый; борт выше ватерлинии — белый; палуба, кокпит - бесцветные; боковые стенки каюты — белые; релинги, поручни - медные, покрытые бесцветным лаком; утки — черные; опознавательные огни — белые или посеребренные.
На рисунке показана
готовая модель моторного катера со снятой каютой.
Можно разглядеть расположение двигателя, аккумуляторов, рулевой машинки и
приемника.
На рисунке слева: Положение тела на воде:
