Подводная лодка своими руками на радиоуправлении: Самодельная подводная лодка с надводной wi-fi антенной / Хабр

Самодельная подводная лодка с надводной wi-fi антенной / Хабр

Как всё начиналось

Всех приветствую. Я Максим и хочу поделиться информацией о том, как собирал радиоуправляемую подводную лодку без каких-либо знаний об электронике в начале своего пути.

Сам я по образованию художник анимации и компьютерной графики — программированием или электроникой никогда не занимался. У меня имелся только небольшой запас знаний о пайке, которые передал мне мой дед, когда я еще был школьником начальных классов.

Всю жизнь меня интересовала тема подводных исследований, началось всё тогда же, в детстве, с Ж.И. Кусто, а закончилось разработкой игры про подледные океаны Европы. Но, впрочем, сейчас не об этом.

Решив, что пора увлечения перевести в плоскость практики — я отправился на Youtube. Получил горсть самых базовых знаний и дальше мой путь лежал уже на AliExpress, как и у многих. Закончилось всё покупкой 27-ми наименований различных модулей и прочих компонентов.

Сотрудник почтового отделения был очень недоволен когда искал 27 посылок…

Начало работ над подлодкой и первые неудачи

Спойлер

В конце представлен видеоролик с обзором проекта, а в самой статье я расскажу об интересных проблемах, с которыми я столкнулся и о которых не упомянул в видео.

Сначала я нашел человека, разбирающегося в подводных лодках не понаслышке, он помогал мне с теорией и тестами.

Далее я сразу приступил писать свой первый код для Arduino. Это был код для управления двумя двигателями подлодки. Два потенциометра: левый управляет общей мощностью двигателей, а правый поворотом подлодки (уменьшает мощность у одного из двигателей, в зависимости от положения потенциометра). Все это я выводил на недорогой дисплей, так как планировал делать отдельный пульт управления (в итоге подлодка управляется через смартфон).

Учитывая, что я еще неделю назад не знал как работают потенциометры, то восторг мой был неописуем. Не останавливаясь на достигнутом я пошел в строительный магазин и в аптеку. В строительном набрал разных полипропиленовых труб, муфт и хомутов, а в аптеке я взял несколько шприцев Жане.

Трубы, соответственно, пошли на корпус подводной лодки, а шприцы на модуль изменения плавучести. Как раз модуль изменения плавучести и оказался самой проблемной частью для меня.

Модуль изменения плавучести

Задачи у этого модуля достаточно простые, набирать воду и выдавливать её обратно по команде. И встал вопрос — как толкать поршень шприца, имея горсть сервоприводов, моторчиков и набор шестерней? Вот так точно толкать не стоит:

Это был первый опыт взаимодействия с шестернями и прочими мелочами. Кстати, я смог переделать сервопривод sg90 под вращение на 360°: сточил фиксатор на главной шестерне, который крутил потенциометр, а сам вал потенциометра приклеил в нулевом положении, чтобы случайно не вращался даже со стёсанным ограничителем.

Фото шестерни

Это всё равно не помогло решить задачу — я не смог надежно зафиксировать шестерню, взаимодействующую с зубчатой рейкой. Полученный инженерный опыт помог мне со второго раза осилить модуль изменения плавучести: я взял более мощную серву, толстую шпильку с резьбой и гайку, которую закрепил на поршне. В этот раз не стал возиться с модификацией сервопривода, решил, что проще использовать внешний драйвер и подключиться напрямую к мотору сервы.

Я у мамы инженер

Гибкая муфта по-васянски

Алюминиевый каркас для жесткости

На поршне был размещен лазерный дальномер, чтобы я мог определять в режиме реального времени — в каком он сейчас положении. Ну и опираясь на эти данные о расстоянии, я прописал блокировку поршня, когда он находится в крайних позициях. Возможно, есть и более простые методы определения положения поршня, но я случайно нашел у китайцев очень дешевый модуль — дальномер VL53L0X и решил использовать именно его. В итоге остался очень доволен, библиотека простая, работает как надо, советую. Точность в замкнутом пространстве шприца у него где-то 5мм, в принципе, мне этого было достаточно.

При тестировании возникла еще одна проблема — поршень сильно приклеивается к стенкам шприца. Не знаю с чем связано, но для старта движения поршня требуется прикладывать значительное усилие, после начального застревания дальше идет нормально. Перепробовали почти все виды смазок — многие из них сделали только хуже. Именно по этой причине пришлось добавлять алюминиевый каркас для модуля.

Моторы

С двигательной системой я остановился на самом простом решении и взял готовые подводные моторы. До этого опробовал вариант с мотором внутри корпуса. Заказал дейдвудную трубку в наборе с валом и винтами, но по мере изучения вопроса выяснилось, что для моих целей нужна целая система: сложный сальник, фланцы и т. д. Иначе будет протекать в любом случае. У меня в планах на будущее забросить подлодку куда-то на Ладогу и управлять ею через 3G сети, восседая дома на диване, а значит любые возможные протечки приведут к малой автономности аппарата.

В будущем планирую использовать только подводные моторы, скорее всего бесколлекторные. На данный момент используются вот такие, коллекторные:

Управляю ими используя ШИМ. Продавец говорит, что они на 8 метров глубины максимум, что, опять же, накладывает некоторые ограничения сразу.

Корпус

С корпусом была интересная задача — сделать герметичное соединение, которое бы легко разбиралось. Задачу не выполнил, пришлось всё заклеивать намертво. Когда шприц набирает воду — создается давление внутри корпуса и все наши крепления просто выдавливало. В итоге все важные провода вывели на герметичный разъем, через который можно и зарядить аппарат, и прошить бортовую Arduino, и подключить антенну.

Да, антенна у нас подключается при помощи кабеля и находится в надводном положении, гарантируя надежную связь. Но об антенне чуть позже.

Дополнительные фото

Корпус состоит из полипропиленовых труб 50мм и муфт. Места соединений замазаны герметичной пастой, а сверху, для прочности, залиты термоклеем. В торец вывели носик шприца, герметичный разъем, тумблер включения и два провода для прожекторов. Прожекторы закреплены на носовой затопляемой части, такая конструкция позволила сместить центр тяжести ближе к центру подлодки.

Мозги подлодки

Это самая интересная для меня часть. Когда начинал прорабатывать схему, то еще не знал как работают, например, конденсаторы и для чего они нужны. Очень радовался, когда при выключении питания — светодиод на Arduino медленно тускнел за счет ёмкого конденсатора.

На деле же они в схеме пригодились для сглаживания пиков, возникающих в цепи из-за работы коллекторных моторов. Также они нужны для подключения стабилизатора напряжения.

Аккумулятор у нас из двух ячеек, соответственно 8.4 В напряжение идет на моторы, а 5 В после стабилизатора — на Arduino и прочие датчики. Полноразмерная схема (кликабельно):

Сначала многое не получалось только по той причине, что собирал всё на макетной плате. Никак не мог понять почему не работает та или иная часть схемы. В итоге всё начал паять и положительные результаты тестов не заставили себя ждать.

Одна из интересных проблем возникла и с дальномером. Библиотека у него хорошая, но вот если установить режим точности на средний или высокий, то будет тормозиться весь скетч и управление выйдет с пингом в 2000 мс минимум. Из-за этого дальномер у нас в режиме FAST, но его точности все равно хватает для наших задач.

Следующее, с чем я столкнулся, это кабель-менеджмент. Диаметр корпуса 50 мм. Кажется, что этого много, пока не начинаешь пытаться разместить всё внутри. Я использовал прям чрезмерно жирные кабели, предназначенные для аудио, что меня сильно подвело. Хотелось именно медные, так как удобно их паять, и чтобы не переламывались, как, например, алюминиевые. В следующий раз на поиски хороших проводов уделю больше времени.

Далее сложности возникли только с антенной.

Антенна

В качестве антенны я решил использовать esp8266 и управлять подлодкой через смартфон по Wi-Fi. Только вот у китайцев есть большое разнообразие модулей на базе ESP8266, я приобрел три разных, но смог подключить и прошить только один из них — ESP-01.

В теории, если заказывать теперь, то они уже будут с нужной прошивкой. Управление осуществляется через RemoteXY, а ему нужна определенная версия прошивки для AT-команд. Проблему с поиском нужной прошивки для управления через АТ-команды удалось решить только при помощи гайда от RemoteXY. Кстати, не реклама, просто понравился интерфейс, а уже потом я нашел более удобные и проработанные конструкторы интерфейсов для всяческих IoT.

После успешной прошивки я обвешал модуль необходимыми компонентами для работы и припаял ему USB разъем для удобного присоединения. Интегрировал ответную часть USB в пробку из под обычной бутылки и получилась простая проводная антенна с возможностью смены корпуса (замена бутылки).

Были и еще проблемы, помимо прошивки.

Плата ESP-01 должна работать от 3.3 В, а не от 5 В. Причем как логика, так и питание. Если логику я настроил через преобразователь уровня, то вот с питанием уже было лень возиться и я просто приклеил маленького ребенка радиатора на чип. От пяти вольт нормально работает, но очень сильно греется. Радиаторчик в итоге помогает не спалить чип.

Еще из проблем — я подобрал идеальный кабель для герметичного разъема, но он всего на 2 пина с экранированием, тогда как для антенны нужно 4 (питание и RX и TX для связи между антенной и Arduino на борту).

Выяснилось, что просто отдельно запитать нашу антенну не получится, так как для работы ESP+Arduino нужно обязательно иметь общую землю. Пришлось использовать экранирование в качестве земли у кабеля, а в саму антенну добавлять отдельный аккумулятор. Неудобно, но работает. Проще, конечно, найти кабель на 4 жилы и питать антенну аккумуляторами с подлодки.

На фото удачное совпадение диаметров кабеля, силиконовой трубки и обжимного отверстия у герметичного разъема.

Управление и прошивка

Управление осуществляется через интерфейс со смартфона. Интерфейс составил из готовых модулей прямо на сайте, получил исходный код интерфейса, а дальше осталось просто привязать различные элементы интерфейса к действиям внутри прошивки.

Перед получением исходного кода интерфейса, нужно указать в настройках тип модуля беспроводной связи, с которым будет взаимодействовать Arduino. Прошиваем только саму Arduino — с Wi-Fi модулем дальше общение идет автоматическое через AT-команды. Создается точка доступа, подключаетесь к ней со смартфона и управляете через заранее установленное приложение. Интерфейс приходит от Arduino, он зашит в прошивку и распознается уже самим приложением в смартфоне.

Это был мой самый первый код, я прямо тут его оставлять не буду, поскольку там используются только базовые навыки программирования и базовая математика. Были и сложные для меня моменты — я никак не смог с первого раза сделать обычную логическую операцию — чтобы сервопривод шприца при определенных значениях блокировался на движение в одну сторону.

Например, когда доходит до максимального набора воды — поршень должен остановиться на движение назад, но не должен блокироваться на движение вперед. И наоборот, когда вся вода выдавлена, поршень должен не идти вперед, но без проблем выполнять команды на обратный ход.

  if ((RemoteXY.button_1 == 1) && (RemoteXY.button_2 == 0) && (val_f < 100)) {
    pwm_UP = 1;
    pwm_DOWN = 0;
  }
  else if ((RemoteXY.button_1 == 0) && (RemoteXY.button_2 == 1) && (val_f > 25)) {
    pwm_UP = 0;
    pwm_DOWN = 1;
  }
  else {
    pwm_UP = 0;
    pwm_DOWN = 0;
  }

Вот такая логическая конструкция в итоге, где RemoteXY. button_# это кнопки в интерфейсе для погружения или всплытия.

Также, из сложного для меня в коде это фильтр значений дальномера (взял один из самых простейших в сети), ну и настройка значений для вольтметра. Фильтр был нужен из-за вышеупомянутого режима FAST у дальномера, входящие значения сильно прыгали и фильтр как раз помог с этим справиться. А вот вольтметр пригодился для индикации разряда аккумуляторов. На Arduino есть референсный пин, и если на него подавать не больше 1.1 вольт, то Arduino сможет достаточно точно определять подаваемое напряжение на этот пин. 8.4 В после делителя напряжения конвертируем в 1.1 В. И вот эта конвертация получилась неточная, пришлось опытным путем править значение напряжения, добавляя переменную в прошивку.

Тестирование

Тестирование проводили на заброшенном карьере с относительно чистой водой. Для тестов нужно было закрепить камеру и настроить подлодке дифферент (вместе с базовой нейтральной плавучестью).

Первую задачу решили просто установкой нужного винта под крепление камеры. Чтобы избежать вращений камеры — добавили немного пластилина.

Дифферент правили мешочком, который оказалось удобно зацеплять за хомут, а уже хомут можно легко перемещать вдоль подлодки. Количеством гаек в мешочке мы настроили нейтральную плавучесть, а дальше уже быстро подобрали положения хомута, чтобы подлодка не клевала носом. Решение о таком варианте было принято уже перед самой поездкой на карьер, просто напросто не оставалось времени сделать автоматическую систему правки дифферента. Её, в теории, очень легко сделать перемещением груза по резьбовой шпильке. В следующей подлодке опробую именно такой вариант. Вот, пожалуй, и вся подлодка.

Я записал два видеоролика, где более подробно рассказываю о сборке и показываю кадры, которые удалось снять под водой. Приятного просмотра:

Надеюсь, что материал был интересным. Далее будут эксперименты над камерой давления (для проверки герметичности аппаратов) и тесты подводных вёсел. По ним так же подготовлю материал в виде статьи, но уже с графиками и сравнениями тех или иных решений.

Подводная лодка на радиоуправлении

Цель данной статьи — сделать простую подводную лодку на радиоуправлении. Не требуется изготовление деталей на сложных станках, всё покупается либо в хозяйственном магазине, либо в Китае. В конце статьи приведены ссылки для заказа зарубежом.

Теория

Модель подводной лодки строится по тем же принципам, что и настоящая. В центре находится «прочный» водоНЕпроницаемый корпус, внутри которого скрыты все органы управления и электроника. Снаружу он окружен «легким» проницаемым корпусом, служащим для обтекания и красивого внешнего вида. Наша модель будет состоять только из прочного корпуса.

На скорости подводная лодка может погружаться за счет рулей глубины, а в статическом положении только с помощью балластной цистерны. Как это работает? При плавании на поверхности масса лодки чуть меньше массы объема вытесненной воды (закон Архимеда). Т.е. если лодка имеет объем 3л, то ее масса должна быть чуть меньше 3кг. Затем лодка начинает набирать воду внутрь прочного корпуса. Объем корпуса остается тот же, а масса увеличивается — и лодка погружается. В этот момент внутри корпуса немного увеличивается воздушное давление, но не на столько, чтобы нарушить герметичность.

Теоретические расчеты погружения модели подводной лодки.

При строительстве есть 3 основные проблемы. Они вполне независимы и могут решаться отдельно.

• радио-аппаратура (2.4 ГГц не работают под водой)
• герметизация — корпус, вал двигателя и тяги рулей
• балластная цистерна

Начнем по порядку.

Радиоаппаратура

2.4 ГГц не проходят под водой. Самый простой способ найти старую аппаратуру в МГц-евом диапазоне (27МГц, 35МГц, 40МГц, 72МГц или даже 433МГц). Они еще остались у моделистов и можно найти объявления о продаже на форумах.

Моделисты, пожалуйста, не выбрасывайте старые аппаратуры! Подводники купят их у вас 😉
Это был самый сложный вопрос, дальше все просто.

Герметизация

Нам нужно обеспечить герметичность 3 элементов:

• прочный корпус
• вал двигателя
• тяги управления рулей

Прочный Корпус

часто называется ВПЦ (ВодоНеПроницаемыйЦилиндр) или WTC (WaterTightCilinder), представляет собой пластиковую трубу диаметром 75 мм длиной 600мм. С обоих торцов в нее вставляются цилиндрические заглушки с канавкой под уплотнительное кольцо. Труба покупается в сантехническом магазине, заглушки будем делать из нескольких слоев листового ПВХ толщиной 4-5мм, а кольца заказываем в Китае (о том как покупать на Алиэкспрессе написано в конце статьи).

Заглушка будет состоять из 6 слоев. Внутренний диаметр трубы равен 71 мм, толщина уплотнительного кольца 3,5мм. Тогда основные листы имеют диаметр 70мм, маленькие 65мм и внешний большой 75мм. Очень важно и очень сложно соблюсти соосность листов, чтобы кольца прижимались равномерно к трубе. Для центровки используется болт диаметром 6мм (или строительная шпилька). Сначала сверлим отверстие, затем чертим цилиндр нужного диаметра и вырезаем лобзиком с запасом. Доводим до нужного диаметра на оси зажатой в дрель. Я обтачивал наждачкой на бруске.

Склеиваем листы тоже на оси, стараясь соблюсти перпендикулярность. Самый лучший клей для ПВХ «Момент-Гель». Титан не берет, обычный «Момент» — тоже. Все, одеваем резиновые кольца и идем тестировать на герметичность.

Позже напечатал заглушку на 3d-принтере — очень понравилась точность. Сейчас планирую все детали напечатать. Об этом в отдельной статье.

Дейдвуд

Так называется узел, обеспечивающий герметичность вала двигателя. В торцы внешней трубы впаиваются подшипники. Вставляется вал и внутрь трубы забивается густая смазка (например литол). Ее надо иногда добавлять, т.к. вода постепенно вымывает.

Валы и подшипники купил на Али, медные трубки и смазку на строительном рынке. Я нашел подшипники 3мм внутренний и 6мм внешний диаметр. Соответственно покупаем валы из нержавейки на 3 мм, и медную трубку с внутренним на 6 мм (внешний получился 8мм). Валы обязательно покупать специальные, обычная проволока несиметрична, будут биения. Сначала припаиваем патрубок, затем просверливаем в нем отверстие. Для пайки понадобится кислота и 3-ья рука 😉

Тяги рулей

Тяги выводим через резиновые манжеты закрепленные на медных трубках диаметром 6мм. Диаметр самих тяг 1.5мм. Я использовал жесткий провод со снятой изоляцией.

Балластная цистерна

Обычно это самая сложная часть подводной лодки. Но мы сделаем ее просто — воспользуемся микронасосом. Точнее перистальтическим микронасосом — он сам держит давление и не требует дополнительных клапанов. Сам насос способен развивать давление в 1 атмосферу, это значит он сможет прокачать цистерну на глубине до 10 метров. Управляется насос так же как обычным электромотором — регулятор хода или серва с микро-переключателями.

Есть вариант наполнять резиновый шарик, но он может лопнуть. Воспользуемся шприцом на 150 мл, называется шприц-Жане. Насос сам двигает поршень. Позже можно повесить датчики и контролировать объем поступившей воды.

Оригинальная силиконовая трубка в насосе 2.54мм, поменял на 46мм. В итоге пропускная способность увеличилась в 1.5 раза. Мотор расчитан на 6 вольт, подаю 12. Мотор немного нагревается, но не критично. Итоговая скорость 100мл за 20 сек.

Компоновка

Лодка имеет размеры 60см длина и 7,5см диаметр. Внутренний диаметр 71мм. Заглушки заходят на 2.5см каждая.

Внутри корпус поделен на «отсеки».

• 1 — аккумулятор и приемник
• 2 — цистерна
• 3 — насос
• 4 — сервы и регуляторы хода
• 5 — главный мотор

Цистерна должна находиться по середине, чтобы лодка погружалась горизонтально (не было дифферента).

Элеметны крепления изготовлены из листового пористого ПВХ толщиной 5мм. Затем они стягиваются на железных шпильках, расположенных вдоль корпуса. Заднюю заглушку тоже следует закрепить на шпильках, чтобы обеспечить жесткоть узла с мотором и тягами рулей.

Изначально для управления мотором и насосом использовались регуляторы хода. Но реверс у них на много медленнее прямого вращения, что не удобно для насоса.
Во время испытания я не ставил отдельную схему питания UBEC и использовал встроенный BEC на 1 ампер. Т.к. мне пришла бракованная серва, которая заклинивала, в этот момент ток подскакивал и палил весь регулятор. Может и не весь, но он больше не работал как положено. Так я спалил 3 регулятора и решил сделать схему с микро-переключателями. Она очень простая и обеспечивает симметричное вращение вперед/назад. Но стабилизатор питания на 3 ампера все таки лучше поставить.

Мотор 550-ой серии избыточен для модели такого размера, можно поставить меньше. Крепится он шурупами на специальный кронштеин к задней заглушке. Соединение с валом через латунную муфту.

Так же стоит поставить модули Fail-safe на каналы насоса и двигателя. Двигатель настраивается на выключение, а насос на продувку цистерны.

Все чертежи на отдельной странице.

Балансировка

Объем корпуса приблизительно равен 2,8 литра. Масса всех деталей около 1кг, пришлось добавить еще 1,8 кг груза. Главный принцип прост:

Объем надводной части должен быть меньше объема цистерны

Он может быть любой массы, лишь бы общая оставалась 2.8 кг. Поэтому надводные элементы делают из меди или тонких пластиков.

Балансировка осуществлуяется в 2 положениях:

Купить на Алиэкспресе

Ссылки — ключевые слова для поиска. Так же выбирайте галочку «бесплатная доставка» и «сортировать по цене».

• подшипники 362.5 — mr63zz
• валы из нержавейки 3мм — stainless steel shaft 3mm
• резиновое уплотнительное кольцо — o-ring 72mm
• латунная муфта 3.17 х 3 мм — coupler 3.17mm 3mm
• резиновая гофра для тяг — Waterproof Push Rod Rubber
• винт 40мм под вал 2мм — three leaf propeller 40mm
• мотор 550 серии — dc motor 550
• насос — Dosing Pump Peristaltic 6v
• силиконовая трубка — silicone tube 4*6
• регулятор хода — esc 320a
• серво 12кг — MG995
• серво 2. 5кг -sg92r
• микро-переключатели — kw11-3z
• стабилизатор питания — ubec 3a
• fail-safe — fail safe suit
• провода мягкие — awg 18
• хомуты на трубки — vacuum metal clips 6mm

В хозяйственном магазине или на строительном рынке:

• медная трубка 8мм
• медный провод жесткий 1.5мм
• паяльная кислота + припой
• труба канализационная ПВХ 75мм — 250руб
• листовой пористый ПВХ — 500руб/м²
• шприц Жане — 150руб
• контакты для мягких проводов
• шпильки 6мм

Что развивать дальше

• телеметрия: напряжение, токи, глубина, ориентация
• спасение: буй, детектор воды
• торпеды, ракеты
• 3d-печать деталей

Как я с нуля построил пятифутовую радиоуправляемую подводную лодку. Часть 2

предпринял, что удалось вопреки всему. В моей последней статье объяснялись этапы планирования, изготовление корпуса и рулей, гребного винта и подготовка силиконовой формы для моего проекта пятифутовой подводной лодки.

На этот раз я объясню и покажу фактическую сборку компонентов в общий корпус самой субмарины. Как я упоминал в части 1, независимо от того, чем вы занимаетесь своими руками, здесь вы найдете некоторые методы электромеханической сборки, которые окажутся полезными.

Подготовка корпуса

Корпус готов к вырезанию отверстий сверху и снизу. На рисунках 1 и 2 соответственно показаны вырезанные отверстия для затопления днища и верхней части корпуса.

РИСУНОК 1

РИСУНОК 2 Это 12-вольтовая пила, поэтому мне нужно было подключить ее к 12-вольтовой батарее. У пилы есть два небольших лезвия, которые совершают возвратно-поступательное движение относительно друг друга, делая хороший разрез в корпусе из эпоксидной смолы из стекловолокна и облегчая вырезание отверстий. На рис. 3 показан метод, который я использовал для соединения люков с верхней частью корпуса.

РИСУНОК 3.

Эта простая трехкомпонентная система работала хорошо и нуждалась в обычном тонком шлифовании и подгонке. Один небольшой латунный стержень диаметром 0,052 дюйма удерживает люк на центральном (пластиковом) блоке, который затем прикрепляется к корпусу с помощью суперклея. Вы можете ускорить время высыхания суперклея, посыпав его пищевой содой. На рис. 4 показаны готовые люки на модели.

РИСУНОК 4.

Кормовой узел в сборе

Компонентами гребного винта в Рисунок 5 являются вал, сальниковая трубка, гребной винт и центрирующий блок.

РИСУНОК 5.

Сальниковая труба карданного вала будет запрессована в центрирующий блок, который будет расположен, как показано на детали руля направления в Рисунок 12 . Сальниковая трубка из нержавеющей стали полая и позволяет пропеллеру проходить через нее, в то время как сальниковая трубка удерживает гребной вал на месте. Я прикрепил гребной винт к гребному валу с помощью 222 Loctite, чтобы убедиться, что гребной винт не упадет во время работы. К счастью, я потерял гребные винты, находясь недалеко от берега. Кроме того, прежде чем будет завершена окончательная сборка кормы, необходимо изучить уникальную проблему этой подводной лодки с конфигурацией винто-рулевого комплекса.

Рулевые тяги

Четыре руля на этой подводной лодке должны работать парами; верхний и нижний работают вместе как один, а два горизонтальных руля работают вместе как другая пара. Должен быть способ, чтобы один толкатель с сервоприводом управлял двумя рулями одновременно. Мое решение заключается в использовании латунных вилок руля направления рис. 6 и 7 .

РИСУНОК 6.

РИСУНОК 7.

На рис. 8 показана окончательная конфигурация, которую эти траверсы принимают при установке на подводную лодку, и то, как гребной вал проходит через гребной винт.

РИСУНОК 8.

Вилки руля состоят из четырех частей. Есть четыре куска латунного стержня 1/2 дюйма, обрезанные до 1/4 дюйма и просверленные в центре для 17/64 дюйма. Два куска латунного стержня диаметром 1/8 дюйма затем обрезаются до 2-1/2 дюйма и 2-3/4 дюйма в длину и скрепляются лентой с каждого конца на длину 6/32 дюйма. Они имеют форму, изображенную на рисунках. Далее идет веселая серебряная пайка.

MAPP Gas

Маленькие латунные пластины на каждом узле хомута должны быть припаяны серебром на место, а затем на них должен быть установлен небольшой шарик кривошипа. Для выполнения этой задачи необходима серебряная пайка. В области пайки вы можете паять, используя все более горячие газы. Газ с более низкой температурой – это бутан, а газ с более высокой температурой – пропан. Для пайки латуни и других серебряных припоев необходимо использовать очень эффективный газ MAPP. Газовые комплекты MAPP можно приобрести у большинства розничных продавцов оборудования.

Есть несколько приемов использования газа MAPP. Газ MAPP поставляется с двумя баллонами и небольшой подставкой, чтобы баллоны были направлены немного вверх. Вы должны держать баллоны немного вверх, иначе зажженный газ будет выходить тонкой струйкой и испугать кошку. Кроме того, газ MAPP имеет еще одну очень зловещую конструкцию.

Газовый баллон и кислородный баллон включаются и выключаются в разные стороны. Когда вы думаете, что отключаете подачу кислорода, на самом деле вы его включаете. Этот бак очень быстро опустошается. Внимательно изучите процедуру MAPP газа, прежде чем начать ее использовать. Газ MAPP — отличное решение для пайки серебром.

Рули направления

На рис. 9 показаны отверстия, необходимые для крепления кронштейнов руля к корпусу.

РИСУНОК 9.

Размер небольших отверстий в бугелях соответствует головке винта с головкой под торцевой ключ размером 1-1/2” x 6/32” из нержавеющей стали. Винт с головкой закрепится с помощью установочного винта в вилках рулей и повернет рули.

На рис. 10 показаны два горизонтальных руля направления с винтами с головкой под торцевой ключ 6/32 дюйма в нужном положении и вилка руля направления в приблизительном положении. Когда эти рули установлены, происходит движение там, где латунный стержень входит в точку крепления 1/2 дюйма, что позволяет варьировать выравнивание.

РИСУНОК 10.

На рис. 9 также показаны другие отверстия для крепежных винтов. Эти 1/4-дюймовые отверстия позволят установить рули на корпус корпуса и приклеить их на место.

На рис. 11 показаны собранные нижние горизонтальные рули и детали карданного вала.

РИСУНОК 11.

Другая вилка руля будет установлена ​​на место с постоянным креплением верхней секции корпуса к нижней части корпуса. На рис. 12 показан законченный узел кормы, который останется отдельным постоянным узлом от верхней части корпуса.

РИСУНОК 12.

Карданный вал останется съемным и не будет использоваться, так как будет легче соединить кривошипы руля направления с валом в стороне. Позже карданный вал будет соединен с приводным валом двигателя с помощью гибкой муфты. Гибкая муфта представляет собой металлический или пластиковый соединительный узел, который устанавливается между двумя валами. Эти два вала не совсем совпадают и допускают несоосность в месте встречи двух валов. См. гибкую муфту в боковая панель Рисунок B .

Еще одна проблема вырисовывается в следующем вопросе сборки: как соединить верхнюю секцию корпуса с нижней частью корпуса. В следующих абзацах я объясню свое гениальное решение этой проблемы.

Водонепроницаемый цилиндр

На рисунках 13 и 14 показан мой кормовой водонепроницаемый цилиндр. Эта часть сборки была очень веселой. Одним из пунктов, который дал мне большой скачок в понимании электрики, была покупка 12-вольтового двигателя Pittman. Двигатель — сердце этого цилиндра. Цилиндр состоит из трех простых компонентов: два сервопривода и двигатель размещены в этой водонепроницаемой камере. Я отлил торцевые крышки и купил уплотнительные кольца, которые герметизируют цилиндр. Mike’s Subworks продает уплотнения вала, которые позволяют толкателям сервопривода проникать в торцевую крышку и обеспечивают водонепроницаемость цилиндра.

РИСУНОК 13.

При внимательном осмотре видно, что двигатель Рисунок 13 установлен низко в цилиндре, чтобы помочь создать низкий центр тяжести для балансировки. Это была не самая лучшая идея, как мне казалось в то время, потому что мне требовалось переместить весь цилиндр к передней части лодки, чтобы вал цилиндра совпадал с задним валом, когда он выходит из кормы.

Позже я обнаружил, что потерял место для своей электрической коробки, переместив этот цилиндр вперед, так как мне нужно было, чтобы балластная цистерна находилась в центре корабля. Я бы не стал делать это снова. Предпочтительно, чтобы приводной вал двигателя был отцентрирован, а гребной вал выходил из переводника.

Я сделал прототип монтажной пластины из картона, чтобы разместить отверстия для двигателя и сервоприводов. Позже я сделал второй прототип из пластика, а последний — из алюминия. Чтобы убедиться, что размашистое движение сервопривода не изнашивает уплотнения вала, я заменил рычаги сервопривода шестернями и запустил толкатели с реечной системой, чтобы толкатели проходили прямо через задние торцевые крышки. На рис. 14 показан вид цилиндра сверху и круглые нейлоновые шестерни, которые приводят в действие рейку и толкатели. Зубчатые рейки и шестерни расположены по бокам и имеют небольшую промежуточную шестерню, которая удерживает рейки в горизонтальном положении по отношению к каналу, в котором они расположены.

РИСУНОК 14.

При опускании двигателя в цилиндре мне пришлось использовать короткий ремень с прорезями и две шестерни для передачи мощности на короткий карданный вал. Вал двигателя обращен к носу и передает движение назад через торцевую крышку через короткий гребной вал поверх двигателя. Это снова соединяется с всегда полезной гибкой муфтой. Я использовал другую версию гибкой муфты для соединения короткого вала внутри цилиндра, показанного на рисунке 9.0017 Фигуры 13 и 14 к короткому валу снаружи цилиндра.

Эластичная муфта в цилиндре находится справа от красного подшипника в Рис. 13 и 14 . В крайней задней части цилиндра находится сальниковая трубка (выделена серым цветом), содержащая смазку, которая защищает цилиндр от заливания водой. Смазка является хорошим герметиком и создает водонепроницаемое уплотнение на гребном валу.

Зажимы цилиндра

Водонепроницаемый цилиндр удерживается в корпусе с помощью пластиковых опор, показанных на рис. 9.0017 боковая панель Рисунок C . Цилиндр удерживает скоба из нержавеющей стали ( рис. 15 ), изготовленная из щупа 0,030 дюйма.

РИСУНОК 15.

На рис. 16 показаны оригинальные желтые зажимы, которые выполняют две функции.

Я долго размышлял над проблемой прижимания верхнего корпуса к нижнему. Система выравнивания штифтов корпуса требует, чтобы верхняя часть корпуса поднималась прямо вверх от нижней части корпуса. Мне также пришлось удерживать водонепроницаемый цилиндр. Где-то в тайниках моего разума меня осенило решение этой проблемы.

РИСУНОК 16.

Я решил использовать зажимы ( рис. 13 ) в средней точке нижней части корпуса, чтобы удерживать верхнюю часть корпуса, и использовать небольшое отверстие в боковой части корпуса, чтобы нажмите на зажимы и освободите верхнюю часть корпуса. Решением стал щуп диаметром 0,030 дюйма, который должен был удерживать водонепроницаемый цилиндр. Внешнее давление, создаваемое этим щупом, будет действовать как пружина, выталкивающая желтые зажимы корпуса наружу. Внешнему давлению можно противодействовать, вдавив зажимы внутрь с помощью шестигранного ключа, вставленного через небольшие отверстия в корпусе, что позволит верхней части корпуса оторваться от нижней. Я никогда не планировал это как решение, но я мог сказать, каков был потенциал, когда я увидел это. Две маленькие дырочки ниже ватерлинии по обеим сторонам корпуса будут местами для моих точек открытия. См. врезку Рисунок D для просмотра процедуры открытия.

Остальные соединения — это толкатели в задней части водонепроницаемого цилиндра, которые соединяются с рулями направления. Детали соединений показаны на Рисунок 17 .

РИСУНОК 17.

Я приклеил эти пластиковые стержни к толкателям, выходящим из водонепроницаемого цилиндра. Существует множество способов соединения толкателей с вилками руля направления.

Типичное соединение толкателей с вилками руля направления осуществляется через латунные стержни. Мне понравились пластиковые красные и желтые стержни, когда я увидел их в хобби-магазине моделей самолетов и использовал их. Мне нравится смешивать материалы из одного инженерного приложения в другое.

На рис. 18 показана антенная решетка.

РИСУНОК 18.

Эти блоки в основном были выточены на небольшой планке и спаяны вместе.

Заключительные мысли

В части 3 я объясню перипетии, через которые мне пришлось пройти через электрическую систему. Я также покажу вам метод, с помощью которого вы можете увеличить электрическую мощность вашего радиопередатчика на тысячу процентов. Далее я дам ответ на вопрос, почему мой регулятор скорости нагревался и переставал работать. Как я предотвратил падение давления воздуха в резервном баке? Я также подробно опишу вопросы проектирования и проектирования системы воздушного компрессора. Как раз тогда, когда я думал, что все понял …  NV

Инструменты и советы (боковая панель)

РИСУНОК A. Сабельная пила на 12 вольт и аккумулятор, используемые для вырезания отверстий для залива. ( Назад )

РИСУНОК B. Гибкая муфта, используемая для соединения карданного вала с приводным валом двигателя. ( Задняя часть )

РИСУНОК C. Водонепроницаемые опоры корпуса цилиндра. ( Задняя часть )

РИСУНОК D. Т-образная рукоятка Шестигранный ключ вставляется в отверстия для освобождения зажимов корпуса, которые используются для отделения нижней части корпуса от верхней части корпуса. ( Назад )

Особая благодарность Карменсите Брионес за ее выдающуюся работу по редактированию, а также Мэтту Холлу и Пэт Грин за их помощь с графическими изображениями, включенными в эту статью. Свяжитесь с автором по адресу [email protected].

Nautilus Drydocks Услуги по индивидуальному строительству

УСЛУГИ ПО ИНДИВИДУАЛЬНОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ

Следующая таблица обновляется настолько часто, насколько это возможно, и отражает мой текущий список проектов, а также приблизительные даты начала и завершения. Если вам интересно, когда я смогу начать новый проект для вас, пожалуйста, взгляните на последнюю запись, так как они расположены в приблизительном хронологическом порядке.

​

Если вы заинтересованы в вводе в эксплуатацию наращивания, нажмите здесь, чтобы перейти к часто задаваемым вопросам по наращиванию и форме запроса.

Ввод в эксплуатацию

Если вы оказались в ситуации, когда у вас есть проект, с которым вы не можете справиться самостоятельно, или если у вас есть желание иметь что-то конкретное и вы просто не знаете с чего начать, может быть смогу помочь!

Теперь у меня более двадцати лет опыта создания моделей, начиная от научно-фантастических моделей и заканчивая военными, от научной фантастики до фэнтези, от практических операций до выставочных моделей.

Вы можете заглянуть в мою галерею прошлых проектов, чтобы увидеть небольшую часть моей прошлой работы, или посетить мой канал YouTube, чтобы посмотреть сотни видеороликов о моих постройках.

Как правило, моя очередь сборки обычно резервируется примерно за 6 месяцев, но это может очень легко измениться в любом направлении в зависимости от моей рабочей нагрузки.

​

Перед тем, как обратиться за предложением, вот несколько часто задаваемых вопросов и вопросов, которые вы должны задать себе, прежде чем нажимать кнопку «Отправить» в форме ниже: 

1. Увлечение радиоуправляемыми подводными лодками не из дешевых. Полные сабвуферы RTR, основанные на небольших, недорогих преобразованиях пластиковых моделей и с базовой функциональностью, обычно начинаются с 2000 долларов и идут все выше и выше. Если это в пределах вашего бюджета, читайте дальше!
    

2. Вопросы, которые следует задать себе, прежде чем запрашивать цену:

   1. Я понимаю, как работают радиоуправляемые подводные лодки?

   2. Есть ли у меня навыки и опыт, необходимые для обслуживания модели?

   3. Могу ли я устранить неполадки модели, если возникнет проблема?

   4. Какие функции мне действительно нужны в моей лодке?

   5. Какие функции мне действительно нужны в моей лодке? Имейте в виду, что законы вероятности диктуют, что чем больше функций вы включаете в свою модель, тем выше вероятность того, что в любой момент времени одна из них перестанет функционировать. По моему опыту, самые простые модели доставляют больше удовольствия.
       

3. За что я отвечаю:

   1. Я предоставлю документ об объеме работ для наших записей до принятия депозита, в котором будет изложено все обсуждаемое, а также детали и цены.

   2. Предполагаемое начало строительства, которое я предоставляю, является именно этим: оценкой. Я буду заранее сообщать вам, как продвигается моя очередь сборки, и сообщать об обновлениях по мере приближения даты начала вашего проекта.

   3. Вы получаете подробные фотографии и видео всего процесса сборки от начала до конца, а также финальное видео сборки, демонстрирующее вашу модель в работе. Ожидайте еженедельных обновлений, если не раньше.

   4. Я упакую модель для отправки как можно лучше. Он будет полностью застрахован на полную стоимость, если не оговорено иное. Хотя это случается редко (и очень неприятно), я не несу ответственности за повреждения модели во время транспортировки. Если повреждение действительно произойдет, я буду работать с вами, чтобы получить компенсацию от судоходной компании и снова вернуть его в форму корабля.
       

4. За что ВЫ ОТВЕЧАЕТЕ:

   1. Сообщите мне о любых деталях, компонентах, электронике или комплектах, которые у вас уже есть и которые вы хотите включить в сборку.

   2. Предоставьте мне список желаемых функций и функций, которые вы хотели бы видеть включенными в сборку. Почти все возможно, если у вас есть деньги!

   3. Если вы провели исследование конкретной лодки, которую хотите смоделировать, и ресурсы, такие как чертежи, инструкции и особенно справочные фотографии, пришлите их!

   4. Требуется депозит в размере 1000 долларов, чтобы удержать ваше место в моей очереди на сборку. Я знаю, что жизнь случается и все может измениться. При отмене сборки в любое время до начала работ взимается плата за отмену в размере 150 долларов США.