11.1. Корпус модели подводной лодки. Сначала делают болванку из дерева (липа, ольха, тополь, сосна) — выдержанного, без сучков и желательно прямослойного; если нет цельного бруса, его склеивают из хорошо выструганных досок. Брус обрабатывают рубанком и наждачной бумагой — если нет возможности выточить на токарном станке.
а) Корпус из жести. Сначала на болванке размещают шпангоуты. Они могут быть плоскими из фольги или тавровыми из жести. В последнем случае на болванке делают круговые пропилы, чтобы шпангоуты плотно входили в них и были вровень с внешней плоскостью болванки. Если корпус имеет сравнительно небольшие размеры, восьми шпангоутов достаточно для получения правильных обводов. Когда шпангоуты установлены, приступают к пайке обшивки. Полоски жести укладывают вдоль корпуса, тщательно подгоняя, чтобы между ними не было больших зазоров. Перед снятием корпуса с болванки делают пропилы шлицовкой в местах стыков. Затем шлицовкой же распиливают корпус по ватерлинии, снимают его с болванки и промывают теплой водой с содой и мылом, чтобы снять остатки кислоты. Теперь можно приступить к установке механизмов, рулей, дейдвуда и т. д. При отладке механизмов следует помнить, что лодка для лучшей устойчивости должна быть загружена так, чтобы на поверхности находилась одна рубка (позиционное положение). Рубку лодки выполняют по той же технологии из жести по болванке. Когда все механизмы смонтированы, необходимо спаять между собой верхние и нижние секции лодки. В кормовой части корпуса у сальника впаивают глухую переборку, в носовой и средней, в местах стыков, впаивают кольца с резьбой для сборки отсеков лодки. Их вытачивают из латуни на токарном станке и на них наносят резьбу с шагом 1,0-1,5 мм. Толщина кольца, устанавливаемого в средний отсек, — 2,5-3,0 мм, ширина — 5-6 мм, внутри оно имеет резьбу. Кольцо плотно вставляют наружным диаметром в корпус вровень с краем и пропаивают. Другое кольцо имеет резьбу снаружи на половине длины. Гладкой частью его вставляют в корпус и также пропаивают, а выступающую часть при сборке лодки заворачивают в кольцо с внутренней резьбой. Кольца носового и кормового отсеков имеют длину 8 10 мм и такую же толщину. Их так же, как и предыдущие, после установки в корпус тщательно пропаивают. Для лучшей герметизации лодки на резьбу можно надеть уплотнительную манжету из резины 1,5-2,0 мм. Чтобы кольца не окислялись и легче наворачивались, смажьте их перед сборкой тавотом или солидолом. Конструкцию соединений можно упростить. Для этого кольца делают без резьбы, но более широкие. Их размер в среднем отсеке 20-25 мм, а в носовом 50-60 мм при толщине 2-3 мм. В среднюю часть кольца ставят заподлицо, в кормовую и носовую – на половину длины. Для лучшего уплотнения на выступающей части заранее протачивают паз и в него закладывают резиновое кольцо так, чтобы оно слегка (на 0,3-0,5 мм) выступало над поверхностью.
б) Корпус из стеклопластика. На обработанную болванку наносят разделительный слой, которым может служить поливиниловый спирт, разжиженный керосином парафин или мастика для натирки пола. Поливиниловый спирт наносят кистью, а парафин или мастику — ветошью. Разделительный слой из мастики можно натереть до блеска. Готовую болванку закрепляют между двумя брусками так, чтобы она могла свободно вращаться. Тогда полиэфирная или эпоксидная смола будет ложиться ровным слоем по всему корпусу, а не стекать вниз. (Если для изготовления деревянной болванки под рукой нет нужного количества липы и т. п. дерева, болванку можно сделать наборной из фанерных шпангоутов и сосновых стрингеров. Промежутки между ними надо заклеить кусочками пенопласта, липы или любого другого мягкого дерева. Отшлифованную грубой шкуркой поверхность оклеивают марлей, затем шпаклюют и окончательно шлифуют.) Выклеивают корпус из стеклоткани по основе из эпоксидных или полиэфирных смол. Из эпоксидных можно порекомендовать ЭД 5, ЭД 25, К 153 или ЭД 6. Смолу ЭД 6 перед работой необходимо разжижить. Её слегка нагревают и разбавляют толуолом (8-10%) или ацетоном (6-8%), правда, от ацетона смола становится менее пластичной. Для восстановления ее пластичности добавляют 6-8% дибутилфталата, а для полимеризации — 10-12% полиэтиленполиамина (отвердителя). Работу ведут в следующем порядке. Предварительно нарезают 3 5 кусков (в зависимости от толщины) стеклоткани — по количеству будущих слоёв. Подготовленная смола наносится щетинной кистью на болванку. Положив слой стеклоткани на болванку, тщательно разглаживают его так, чтобы смола проступила через поры ткани. Затем наносят кистью еще слой смолы, кладут ткань, разглаживают и т. д. (рекомендуется накладывать первые два куска ткани с двух сторон; затем болванку опять смолят и накладывают второй слой стеклоткани по диагонали от кормовой до носовой частей). Толщина корпуса у моделей подлодок колеблется от 1,2 до 3,0 мм. Полимеризация идёт в течение 14-18 ч. Когда смола полностью застынет, корпус обрабатывают снаружи, применяя драчовые напильники и крупную наждачную бумагу. Затем поверхность шпаклюют эпоксидной шпаклевкой. Если нет готовой, её можно изготовить самостоятельно. Для этого в смолу, разведенную в тех же пропорциях, что и для выклейки корпуса, добавляют двуокись титана, тальк или зубной порошок. Шпаклевка наносится шпателем. После ее полимеризации корпус обрабатывают наждачной бумагой. Следует помнить, что смолы токсичны, поэтому работать рекомендуется в проветриваемой комнате и в резиновых перчатках. После работы руки тщательно вымойте теплой водой с мылом.
Теперь можно снять выклеенный корпус с болванки. Нет необходимости распиливать корпус по ватерлинии. Надо разрезать его по местам стыков (местам разъема корпуса). Затем, слегка простучав деревянным молотком по бортам, снять корпус. Места будущего разъема корпуса следует наметить с учетом расположения и удобства монтажа механизмов. Для точной и плотной стыковки частей корпуса вклейте внутрь его цилиндрической вставки, по ее концам, направляющие кольца из текстолита. При этом лучше не использовать оргстекло: смолой оно не склеивается. В секции корпуса монтируют механизмы. Когда они установлены, в места стыков вклеивают на эпоксидной смоле соединительные кольца с резьбой или кольца с плотной посадкой (соединение может быть как резьбовым, так и скользящим, наподобие поршня с резиновым кольцом). Затем устанавливают латунную непроницаемую переборку с вделанной в нее втулкой для тяги и дейдвудной трубой со скользящим подшипником. Затем можно приступить к окраске модели. Сначала с помощью кисти ее шпаклюют жидкой нитрошпаклевкой. Затем обрабатывают поверхность мелкой наждачной бумагой и покрывают с помощью пульверизатора нитрокраской черного или шарового цвета. Окрашенную модель доводят до зеркального блеска. Для полировки применяют автомобильную полировочную пасту № 290.
в) Изготовление болванок из парафина. Преимущества: возможность многократного использования, простота и легкость обработки (пилится, стругается и режется легче, чем дерево), возможность исправления ошибок обработки (путём подмазки пластилином). Сначала отливается из растопленного парафина прямоугольный параллелепипед, размеры которого на 3-4 мм больше, чем габариты модели. Так как парафин в жидком виде очень текуч, необходима герметизация ящика для отливки подмазка щелей «колбасками» 1,5-2 см из мягкого (подогретого) парафина. Заливку лучше вести небольшими порциями, помня, что слишком горячий парафин может подтопить «замазку» и вытечь и что при застывании он дает усадку около 3-4 см на каждые 20 см высоты болванки. Для уменьшения расхода парафина часть объема заполняют деревянным бруском, заливая его по периметру. Технология обработки та же, что и для цельнодеревянных болванок. Выклеивание возможно двумя способами: по внутренней поверхности (матрице) или болванке. Для изготовления матрицы парафиновая болванка, равная по габаритам будущей модели, заливается гипсом. Ему дают просохнуть и затем вытапливают парафин. В результате получаем корпус с готовыми внешними обводами. Чтобы добиться гладкой внутренней поверхности, корпус до отвердения смолы прокладывают полиэтиленом и доверху засыпают сухим песком с последующей трамбовкой. Для изготовления корпуса сложной конфигурации гипсовые матричные формы удобнее делать разборными, то есть получить цельную заготовку, а после застывания смолы легким ударом молотка расколоть ее приблизительно по требуемой плоскости (если готовый корпус не вытаскивается). При необходимости изготовления нескольких корпусов обломки складываются и закрепляются, а щели подмазывают пластилином. Этот метод имеет преимущества перед методом изготовления двух или трехпозиционных форм, так как последнее не всегда позволяет достичь необходимой точности. При использовании второго способа (он более пригоден для больших корпусов) размеры болванки уменьшают на толщину стенок корпуса.
11.2. Моторно-трансмиссионная часть. На рис. 2.19 показано, как в модели использован электродвигатель МУ 100. Для уменьшения оборотов применён редуктор с передаточным числом 1:2. Вал двигателя соединён шарниром с ведущей шестеренкой, а ведомые шестерни — с валами винтов (рис. 2.20). Все валы на шариковых подшипниках. Дейдвуд сделан из трубки. На концах его ставят латунные втулки и набивают их солидолом. Для валов используют стальную проволоку. На внутреннем конце ставится чашка для шарнира, а на внешнем нарезается резьба для установки винта. Двигатель на модель ставят после установки дейдвудной трубы и опорного подшипника, а маятник после двигателя. Электромотор может марок МУ 50, МУ 100 или другой марки. Передаточное число редуктора чаще всего 1:2. Все качающиеся шарниры должны быть без люфтов. Если на модели установлены электродвигатели типа ДПМ 25 Н1 10 на номинальное напряжение питания 12 В, их якоря можно перемотать проводом ПЭВ 0,52 мм до заполнения, тогда фактически они станут шестивольтовыми. На рис. 2.21 показано, как на модели торпедного катера двигатели крепятся за наружную поверхность магнита с помощью охватывающих латунных колец, припаянных к латунной же пластине, которая фиксируется на под моторном шпангоуте, изготовленном из текстолита толщиной 2 мм. Вместо двигателей ДПМ 25 можно использовать Д 12ТФ. Однако их требуется облегчить, отрезав на токарном станке часть корпуса с электромагнитным тормозом и сточив 1 мм по диаметру. Номинальное напряжение двигателей — 27 В, мощность каждого — 15 Вт. Если подключить их к напряжению 10—12 В, то их мощность составит около 5 Вт при 6000 об/мин. Это позволяет использовать двигатели без перемотки якорей. Правда, весить Д 12ТФ будут по прежнему немного больше, чем ДПМ 25 (почти 200 г каждый).
11.3. Валопроводы гребных винтов состоят из дейдвудных труб, втулок подшипников, валов и крестообразных шарниров. Припаивать втулки к дейдвудным трубам следует уже вставными валами, иначе трудно добиться соосности и легкости вращения. Трубки масленок припаиваются так, чтобы обеспечить удобный доступ для заправки. Способ разметки кормовой части модели торпедного катера с валопроводами гребных винтов и конструкция устройства, позволяющего сравнительно точно расположить их, показаны на рис. 2.22 ( 1 — контршаблон шпангоута в плоскости гребных винтов; 2 — бруски дерева для временного крепления контршаблона; 3 — шпангоут в плоскости гребных винтов, кормовая переборка; 4 — подмоторный шпангоут; 5 — вал гребных винтов). На рис. 2.23 — конструкция дейдвудного сальника еще одной модели катера (1 — зажимная гайка; 2 — корпус подшипник (латунь); 3 — уплотнительное кольцо (фетр или войлок); 4 — дейдвудная труба; 5 — гребной вал).
11.4. Гребные винты. Для винта, показанного на рис. 2.20, сначала вытачивают ступицу из латуни. В ней сверлят отверстие и нарезают резьбу под вал. Затем на ступице делают пропилы под лопасти. Они должны входить плотно и быть тщательно пропаяны. Теперь вытачивают гайку (обтекатель) с той же резьбой, наворачивают винт на вал и контрят его. Есть несколько способов изготовления гребных винтов для самоходных моделей судов. Можно выпилить лопасти из листа латуни толщиной 2-4 мм и припаять их к конической ступице, выточенной также из латуни. Чтобы у них получились одинаковые очертания, надо заготовки зажать в тиски и одновременно обрабатывать напильником по шаблону. У тихоходных моделей лопасти должны быть относительно узкими, то есть иметь, отношение длины к ширине больше, чем у быстроходных (на рис. 2.24 — различные очертания лопастей). Самые широкие лопасти, «заходящие» одна за другую, бывают у очень быстроходных торпедных или ракетных катеров. Полезная сила винта, его упор, развивается на поперечных сечениях лопасти, наиболее отдаленных от оси винта, и потому его диаметр надо стремиться делать как можно большим. Диаметр ступицы должен составлять около 0,2 диаметра винта. Винт крепится на валу либо на резьбе, либо при помощи шпонки. Если он правого вращения, то есть вращается по часовой стрелке (если смотреть с кормы), то резьба должна быть левой; в противном случае — правой. За винтом обязательно стоит обтекатель. Если винт расположен на некотором расстоянии за кронштейном гребного вала или за дейдвудной трубой, то перед ступицей нужно поставить обтекатель. Продольное сечение лопасти постепенно сужается от корня к внешнему краю; поперечные сечения должны быть выпуклыми со стороны, обращенной к носу модели, а с противоположной — прямолинейными. Кромки лопастей очень острые. Лопасти имеют одинаковый угол закрутки, величина которого зависит от многих причин: моделист подбирает его опытным путем. На ступице сделаны пропилы под углом 45 60° к оси. В них вставляются, а затем припаиваются к ступице корни лопастей. Угол между корнем лопасти и осью винта подбирается опытным путем. Поэтому полезно изготовить опытный винт, лопасти которого можно легко поворачивать вокруг оси и закреплять в ступице. При помощи этого винта можно найти самый выгодный уголдля этой модели. Гребной винт нужно отбалансировать с помощью несложного приспособления. В ступицу винта ввертывают втулку, в отверстие которой вставлена игла. Винт устанавливают на ножи (лезвия от безопасной бритвы), закрепленные в деревянном бруске или куске пробки. Отбалансированный винт должен находиться в равновесии в любом положении лопастей. Если какая либо лопасть перевешивает, с нее нужно снять немного металла, лучше вблизи корня, не нарушая заметно ее очертания. На рис. 2.25 — практический способ изготовления гребных винтов ( 1 — ступица гребного винта; 2 — лопасть гребного винта; 3 — винт правого шага; 4 — винт левого шага а — ось закрутки верхней кромки лопасти, б — ось впайки корня лопасти). Следует помнить, что при трех гребных винтах — два правых и один левый. На правом борту устанавливается винт правого шага, на левом — левого. Средний винт обычно правого шага. Закруглив кромки лопастей гребных винтов, припаяйте их серебряным припоем к ступицам, зачистите места пайки, отшлифуйте и отполируйте. На пользу прямолинейности движения судна пойдет установка кольцевого канала гребного винта с решеткой, спрямляющей закрученный поток воды (рис. 2.26). Это устройство, однажды отрегулированное (подгибаются вертикальные пластины решетки), обеспечит полную независимость курса от оборотов гребного винта даже при одновальной схеме движителя.
11.4. Рули. На рис. 2.27 — пример конструкции системы регулирования положения руля модели катера (1 — шестерня; 2 — винт М3; 3 — ось руля; 4 — перо руля; 5 — нижний подшипник; 6 — верхний подшипник с сальником). На рис. 2.19 показаны кормовые вертикальные рули 22 модели подлодки. Оба вертикальных руля припаяны к одному баллеру, который установлен на плотной посадке в гельмпортовой трубе. Это нужно\ как для герметизации, так и для четкой фиксаций рулей. Важно позаботиться о тщательном изготовлении гельмпортовой трубы и сальников из текстолита на горизонтальных рулях 24, иначе в кормовую часть может поступать вода. Чтобы она не просачивалась в остальной корпус, в кормовом отсеке ставится глухая переборка. При изготовлении другой модели подлодки для монтажа поворотного устройства кормовых горизонтальных рулей и установки опорного подшипника в корпусе были вырезаны люки (впоследствии их заделали). А при установке осей горизонтальных кормовых рулей пришлось вырезать половину заднего корпуса. Но при этом появилась возможность хорошо закрепить и залить смолой вертикальные рули. Вертикальные и горизонтальные стабилизаторы изготовили из жести (можно из латуни или из липы с последующей оклейкой стеклотканью). Поворотное устройство и регулировочный винт — латунные, а так как отсек, где помещается устройство, затопляется водой, то отрезок тяги до выхода в главный корпус необходимо облудить. Герметичность при проходе тяги через непроницаемую переборку создается гофрированной резиновой трубочкой от авторучки. При необходимости всплытия модели подлодки в заданное время в заданном квадрате для выполнения этой программы на ней устанавливают гидростат или гироскоп, которые с помощью реле времени перекладывают горизонтальные рули на погружение или всплытие. Профиль рулей должен быть хорошо обтекаем. Материалом для изготовления рулей может служить дюралюминий, текстолит или другой листовой материал толщиной 4 5 мм. Помните, что значительное трение или заедание в подшипниках оси горизонтальных носовых рулей сильно затруднит их регулировку, поэтому для них лучше сделать из латуни подшипники.
12. Моделирование при проектировании и эксплуатации аквароботов
12.1. На рис. 2.28 — робот рыба и схема его движения: модель методов движения микросистем в ограниченных пространствах.
12.2. FlowVision — программный комплекс для решения задач гидродинамики (рис. 2.29). Автоматическая генерация и динамическая адаптация конечно разностной сетки позволяют проводить расчеты в областях произвольной геометрической формы. Импортирует геометрию из любых систем САПР. Использует конечно объемный подход и схемы повышенной точности для расчета уравнений тепло и массопереноса. Наличие экономичного метода решения уравнений Навье Стокса позволяет использовать комплекс как для экспресс анализа конструкций, так и для поверочных промышленных расчетов новой техники и технологических процессов. Программный комплекс используется для решения следующих задач:
внешняя гидродинамика: обтекание судна (определение коэффициентов сопротивления, распределенная нагрузка, тепло и массоперенос);
внутренняя гидродинамика;
моделирование турбомашин: учет влияния гребных винтов на обтекание судна;
моделирование течений со свободной поверхностью (обтекание судов, аквапланирование колеса на мокрой дороге);
моделирование подвижных тел (качка судна на воде).
12.3. Аппаратно программный моделирующий комплекс «Автономный подводный аппарат». Этот симулятор (рис. 2.30) позволяет в режиме реального времени имитировать работу АПА в различной гидролого акустической обстановке в составе группы других объектов с учетом динамики движения и гидроакустических характеристик объектов, а также позволяет оценивать технические характеристики отдельных систем и модулей АПА. При этом анализируется следующее:
информационно управляющая система АПА (алгоритмы поиска подводных объектов и выведение АПА в зону обнаруженного объекта для инспекции);
алгоритмы обработки данных бортового гидролокатора;
алгоритмы телеуправления для «привязных» подводных аппаратов;
динамика движения АПА;
системы регистрации АПА.
В состав комплекса входят:
центральный компьютер симулятора, отвечающий за общее управление работой всего симулятора, формирование начальных условий, визуализацию траекторий объектов, расчет гидроакустических полей;
синтезатор гидроакустических сигналов, позволяющий симулировать в реальном времени на 8 входах гидролокатора сигналы от объектов, реверберационные и шумовые помехи;
устройство цифровой обработки сигналов (УЦОС), поступающих на входы гидролокатора. Позволяет в реальном времени обрабатывать сигналы с приемной антенны гидролокатора. Реализует 8 канальные алгоритмы первичной и вторичной обработки сигналов;
гидролокатор, включающий в себя антенну, малошумящие предварительные усилители и блок разложения сигналов на квадратурные составляющие;
модуль приборов управления, реализующий алгоритмы принятия решений о поведении АПА в каждой точке траектории на основе заложенных алгоритмов управления АПА и поступающей информации от УЦОС;
модуль телеуправления, реализующий дуплексную связь между привязным подводным аппаратом и кораблем носителем;
система управления движением АПА, содержащая датчики движения (набор датчиков угловых скоростей, линейных ускорений и датчика давления) и алгоритмы управления;
модуль регистрации, отображающий входной процесс в виде трехмерного графика с координатами — интенсивность, время, частота; процессы на выходах УЦОС отображаются в виде двумерных зависимостей от времени и частоты;
математические модели для расчета значений суммарного акустического поля на входах УЦОС с учетом пространственного расположения источников входных сигналов; включают в себя антенну гидролокатора, гидроакустический канал; реверберационную и шумовую помехи, первичные и вторичные акустические поля объектов.
Сокращенный текст 2-го выпуска справочника "Кто есть кто в робототехнике" (фрагмент)

РЕТРОСПЕКТИВА
Использовать мультимедийные рекламно-информационные продукты в работе турагентств считает возможным Ассоциация содействия туристским технологиям, участвовавшая на «MITT-2000».
В принципе, сегодня нет большой проблемы разместить в Интернете видеоизображения ландшафтов туристических маршрутов, интерьеров отелей, видеопутеводитель по развлекательным заведениям и т.д. Но в этом будет мало смысла, если видео и графика не базируются на компьютеризированных информационно-сервисных услугах, предоставляемых турагентством. Именно с создания такого базиса и начали фирмы, представленные на стенде Ассоциации. Ими разработаны как программы предоставления информации по всевозможным аспектам туриндустрии, так и программы бронирования туристических ресурсов. А реальный шаг по надстройке к этим программам зрелищной составляющей — проведенные Агентством на выставке консалтинговые мероприятия по «раскрутке» туристических сайтов, использованию баннерной рекламы, анализу рейтингов туристических сайтов. Все это свидетельствует о серьезном прогрессе российского тур-Интернета, особенно если учесть, что на прошлогодней «MITT-99» компьютеризация турбизнеса исчерпывалась несколькими несложными программами для ПК.
Конкретный пример «видеокомпьютеризации» туристического бизнеса — транслируемый, в числе прочих стран, и на Россию спутниково-кабельный ТВ-канал Travel Channel. В традиционном вещательном режиме телепрограммы канала представляют собой панорамную перспективу путешествий, курортных соревнований, национальных блюд, рекомендаций знатоков, тематических шоу и т.д. Но есть и интерактивные услуги. Например, «видео-по-запросу» обеспечивает доступ к каталогу целевых особенностей и основной информации об отдыхе. который просматривается через персональный компьютер. В мультимедийном режиме предоставляются некоторые развлекательные сервисы. Телетекст Travel Text дает обзор программы передач канала и обновляемой информации о путешествиях. Web-сайт канала также комментирует программу телепередач, предлагает альтернативные подробности и новости. Одно из наиболее интересных ноу-хау канала — разрабатываемая поисковая система Destination Guide, которая будет предоставлять онлайновые новости и страничку для связи зрителей со всем, что случается на канале. А. Барсуков, журнал "ТКТ", № 1, 2003 г.
Серия сообщений "Водоёмы, полив и гидротехника":Обустройство и использование водной среды
Часть 1 - Технология подводных съёмок
Часть 2 - Всё для подводной видеосъёмки
...
Часть 16 - У любителей водного спорта
Часть 17 - Реактивный револьвер Барра
Часть 18 - Рекомендации по изготовлению корпуса и ходовой части аквароботов на примере постройки судомоделей
Часть 19 - Водный мир
Часть 20 - Подводную разведку ведет телеуправляемый батискаф
...
Часть 48 - Подводный робот-экскаватор для прокладки трубопроводов
Часть 49 - Подводных роботов может понадобиться очень много
Часть 50 - Подводный робот-краб: способен ли он повредить трубопроводы и трансатлантический кабель?