Буксировщик/торпеда/глиссер
Приветствую форумчан!
Хочу несколькими фразами просто обозначить тему. Если будет интерес, то готов конкретизировать детали.
Вначале планировалось создание водного транспортного средства для внука, и тему электробуксировщика открыл пару недель назад на известном сайте электротранспорта electrotransport.ru/ussr/index.php?topic=23059.0
Однако в процессе работ тема потихоньку сместилась в водномоторное модельное конструирование.
В итоге задумывавшийся компактный водный буксировщик превратился в несколько функциональный аппарат.
Это одновременно и радиоуправляемый глиссер, и детский наводный буксировщик.
Конструктивно это пенопластовая плавательная доска 80х50см, снизу которой установлена радиоуправляемая герметичная двигательная установка в виде торпеды. Подобная торпеда может двигаться под водой со скоростью около 10км/час. При плавании (без пассажира) в поверхностном режиме под днищем плавательной доски при наборе скорости около 15км/час и выше начинается режим глиссирования.
С пассажиром 15-20кг на борту скорость падает до значений обычных буксировщиков.
Запаса аккумуляторов на борту (10Ач при 16В) достаточно для покатушек ребенка не менее полутора часов в интенсивном режиме. Либо нескольких часов в щедящем режиме просто покатушек в режиме глиссера, или мониторинга водоема при помощи дистанционного эхолота FFW718.
В процессе экспериментальной отработки девайса пришлось немного углубиться в теорию выбора винтов, кавитацию, допустимых нагрузок на мотор и его цепи управления , тепловыделений в замкнутом объеме, герметизации и пр., и пр.
Некоторые начальные этапы макетирования и пояснения отображены на фотках в теме электротранспортного сайта.
Не подскажете какие моторы Вы использовали? Винт уже увидел.
Я использовал безколлекторник 30 серии 3025 с KV=800. pilotage-rc.ru/Бесколлекторный-Двигатель-Impact-30…
Но это с ориентацией на задачу буксировщика. Тут менее 200Вт отдачи не обойтись.
Для скутера, подводной лодки или скоростной торпеды можно взять движок немного слабее.
По-любому надо ограничивать максимальные обороты от “ручки газа”. При сваливании в кавитацию на больших оборотах тяга резко падает, да и винт на краях может начать разрушаться.
Кроме того на предельных докавитационных оборотах токи у движка ломовые под 20А. Начинают греться провода и контроллер управления. Приходиться думать об отводе лишнего тепла.
Обычно это решается принудительным водным охлаждением. Мне пришлось усиливать радиатор, и делать дополнительную внутреннюю циркуляцию воздуха.
При работе в пресной воде обмотки движка можно не изолировать дополнительно. Лаковое покрытие вполне прочное.
А вот для морской воды заливка термопроводящим компаундом или эпоксидкой обязательна!
И еще.
Очень важен используемый винт. На больших около кавитационных оборотах с “подсосом” воздуха желателен клиновидный винт с большим шагом. Как в импеллерных водометах. pilotage-rc.ru/Гребной-винт-D70x1-2-RC11964.html
Винты с мелким шагом будут делать газировку с минимальной тягой.
При плавании (без пассажира) в поверхностном режиме под днищем плавательной доски при наборе скорости около 15км/час и выше начинается режим глиссирования.
Смысл предложения непонятен . Попробуйте выразится иначе .
Сильно сомневаюсь что доска будет глиссировать с “торпедой” под днищем .
Сам движек выполнен в виде торпеды. Он имеет большой запас мощности. Но в режиме буксировщика этой мощности недостаточно для разгона доски с пассажиром быстрее 3-5км/час.
А вот в режиме свободного плавания за счет постепенного разгона изменяется гидродинамика “аппарата”. Набегающий поток выводит движек на бОльший тяговый режим.
При скорости около 15км/час доска задирает нос и выходит на гребень своей волны. Начинается менее энергозатратный режим глиссирования. Скорость еще больше прибавляется.
А сама форма доски в виде “сердечка” (см. фото) обеспечивает требуемую боковую устойчивость при глиссировании. По сути, “торпеда” под доской это классический “V” профиль глиссерного днища.
При скорости около 15км/час доска задирает нос и выходит на гребень своей волны. Начинается менее энергозатратный режим глиссирования.
Можно фото этого режима , заодно и “торпеды” под днищем .
Общий вид с торпедой под днищем сфоткаю в выходные на даче. У меня там в качестве первичного полигона надувной бассейн 4м.
А вот видео или фотку в динамике на большой воде смогу только, когда на карьер или ближайшее озеро выберусь.
Пока только сделал фотку в мастерской. Но и она уже устарела.
Дело в том, что сейчас для управления рулением используется стандартная серво машинка. Она оказалась явно слабоватой. Ведь по сути ей почти приходится ворочить сопло водометного движка.
Кроме того не получилось достаточно качественно загерметизировать привод руля через корпус бутылки.
Появились новые задумки, как это исправить.
Хочу поставить вместо сервы мощный актуатор от привода замка двери в автомобильной сигнализации. У него на выходе отличная гофро резина, удачно вписывающаяся в донышко пластиковой бутылки.
Но для этого придется все переделать.
Круто! На поток такие вещи ставить надо! Желающих отбоя не будет! Дети от восторга визжать будут!
Время работы тока надо довести минут до 10-15
Честно говоря, не понял насчет 10-15минут.
Сейчас время работы аккумуляторов больше часа.
Очень хорошо справляется с управлением струей водомета актуатор Saturn от двери автомобиля. Он не боится воды даже без дополнительных мер защиты. Развиваемое усилие около 10кг.
Только он не рассчитан на долговременное удержание нагрузки. Расчетный режим работы: кратковременно-ударный, поэтому двигатель конструктивно перегружен.
Если подать на него 12В он гарантированно сгорает через 15 мин.
Совершенно верно, двигатель рассчитан для работы в кратковременном режиме.
Тем более у меня на борту питание аж 16В.
Пришлось ставить ШИМ регулятор, и питать его пониженной (эффективной) напругой около 8-9В. Можно даже еще ниже, все равно хорошо тянет.
Кроме этого я решил упростить режимы поворотов, и отказаться от пропорционального управления.
У меня всего три положения руля: нейтральное (обесточено) - прямо; и переплюсовкой актуатора влево или вправо.
Оказалось при определенном навыке вполне достаточно для фигурного вождения. Только приходится чуть чаше “перекладывать” руль.
Но для этого придется все переделать.
И доску и бутылку !
Доска то стандартная, ее не надо переделывать. К ней подвешивается торпеда, которую и надо переделывать.
Сама переделка не отнимает много времени. Задержка в проведении натурных испытаний.
Их не получается проводить в городской ванне. Приходится ждать поездки на дачу к бассейну.
Подсадил всю семью на чай “Липтон” в бутылках 1,75л. Уже его ненавидят.
Зато бутылка удобная для герметизации и по размеру.
И еще периодически натыкаюсь на неожиданные для себя вводные. Ведь опыта судостроения нет никакого.
Например, голая торпеда (без доски) при движении закручивается винтом с бешеной скоростью.
Приходится на выходе трубы ставить небольшие компенсаторы противовращения. Приходится их подбирать опытным путем.
Или вот еще прикол.
Запас мощности у торпеды весьма большой. Может стоять вертикально “по пояс” высунувшись из воды. А в динамике при разгоне выпрыгнуть из полностью заполненного надувного бассейна.
Сейчас время работы аккумуляторов больше часа.
Как? больше часа!😮 на одной липошке 5000? Сколько банок?
Это наверное без нагрузки. Сомневаюсь что оно сможет таскать по воде ребенка 30 кг. в течении часа:)
видео бы…
Две так называемые “котлеты”. Так на сайте электротранспортников называют аккумулятор 5Ач из четырех банок. Итого, энергозапас на борту 10Ач 16В.
Литий держит практически постоянную напругу до полного разряда.
Мотор на максимальной мощности может потреблять токи до 30 и более Ампер. Но я ограничиваю аппаратно режим его работы докавитационными оборотами. При этом ток не превышает 10А.
Но вряд ли на практике мотору придется постоянно крутить на максимальных оборотах. Будут и остановки, и движение на малом ходу.
Вот и получается не менее 1…1,5часа.
А если работать радиоуправляемым корабликом по замеру глубины на новом водоеме, то будут более частые остановки и меньшие мощности. Время многократно увеличится.
Видео обязательно сделаю позже, когда завершу работу. Я всегда выкладываю подробные отчеты по своим наработкам.
Что бы торпеда меньше закручивалась нужно сделать вращение винтов в разные стороны, поставив один из винтов “левый”.
Сейчас стоит только один тяговый мотор. Без мотора предварительного “наддува”.
Поэтому приходится ставить небольшие крылышки контр вращения.
В час по чайной ложке. Вернее, в неделю по столовой.
За эти выходные удалось лишь подобрать опытным путем оптимальные лопатки компенсаторов противо вращения. Их угол атаки, профиль и наклон.
Не уверен, что это идеальный оптимум, но “голая” торпеда (без доски) перестала закручиваться.
Также пришлось сделать более кандовую направляющую выходного потока. Первоначальный вариант из тонкого стеклотекстолита оказался слишком хлипким. Пришлось паять из латуни.
Набирал статистику по правилам герметизации пластиковой бутылки в качестве герметичного корпуса плавательного средства.
По надежности стыковочного шва посередине бутылки, и герметичности обычной пробки на горловине вопросов вообще никаких.
А вот по герметизации контактов проводов следует обратить внимание на обязательность промазки всех винтовых силиконовым герметиком перед их закруткой. Иначе может немного просачиваться при нырянии на глубину.
Совершенно не бояться воды низковольтные контакты. Достаточно их немного спрыснуть любым лаком или краской. Да и то лишь для того, чтобы не эстетично не плесневели снаружи.
Если использовать никелированный крепеж, то и лака не надо.
Автомобильный актуатор в качестве рулевого привода оказался весьма удобен. Работает надежно и легко. И главное - совершенно не боится воды без каких либо защитных мер. Автомобильная электрика достаточно хорошо заточена против воды.
В среднем положении (обесточенный актуатор) рулевая направляющая стабильно удерживается небольшой пружинкой внутри защитной пластиковой трубы.
При маневрировании весь выходной поток водомета за доли секунды перебрасывается рулевой направляющей в нужную сторону.
P.S. Чуть не забыл самое главное!
Первоначально использовал для включения питания рэлюху на 16А при расчетных токах мотора до 15А. Но совсем забыл про добавку потребления (до 5А), вносимую актуатором в момент его сработки.
У рэлюхи переходное сопротивление контактов около 60мОм. На больших коммутируемых токах оно начинает греться, деформировать внутренние контактные стойки и с какого-то времени перестает включаться.
Обязательно в большеточных схемах надо ставить МОСФЕТы. Например, IRFB4310ZPBF. У него переход всего 6мОм, и он держит более 100А.