Пробная подводная лодка
Спустя год руки добрались до проекта данной пробной подводной лодки. Напомню что способ погружения предполагался динамический. Управление 3 канальное.
За прошедшую неделю было сделано:
- установлены сервы, проведены тяги.
- установлены рули направления и глубины.
- подобран балласт, для этого были использованы монетки достоинством 10 и 50 копеек.
- сделан сухой бокс для регулятора оборотов и приемника. Приемник 27 мгц. Сделан из корпуса от “жидких гвоздей”. На случай утопления хоть что то спасти.)))
- из силиконовой скатерти нарезаны прокладки под крышку корпуса.
Был организован пробный пуск. Могу сказать что пока она не погружается(((
Первая моя ошибка это активный кормовой руль глубины и неподвижный носовой. При попытке погрузиться из воды появляется хвост и винт, теряет скорость и все заново. Поэтому решил сделать КОМБИНИРОВАННУЮ схему погружения. От приемника через Y кабель подключить две сервы, первая работает на тягу руля а вторая включает насос который заполняет мягкую балластную цистерну. Так как в внутри корпуса балластная цистерна не помещается решил вынести ее наружу. Теоретически вижу погружение так: лодка неподвижна, опускаю руль в режим погружения, лодка заполняет цистерны и погружается статично, выпрямляем руль и плавно движемся вперед под водой.
Подскажите, у меня антенна приемника находится внутри сухого бокса. Ее оставить там или можно вытянуть ее из корпуса лодки внутри мачты?
Если я правильно понял, то “мягкая балластная цистерна снаружи” НЕ будет работать. Вам надо какую-то часть объема воздуха вытеснять водой, тогда общая плотность подлодки увеличится, она станет тяжелее воды и погрузится.
А может сделать передние рули подвижными и механически передать тягу от задних в противоход? Тогда лодка будет живее реагировать и нос уйдет под воду до того как винт вынырнет.
Возможно так и сделаю. А что скажите про антенну? Как лучше ее расположить?
А что скажите про антенну? Как лучше ее расположить?
В принципе внутри корпуса (сложенная) антена работает. На сколько лучше она будет принимать размотанная - я не сравнивал. Но кажется, для наших целей, плавать в радиусе 20 метров - это не критично. А вот герметизация вывода антенны за борт - дополнительные хлопоты.
Выводить заборт обязательно нужно только в том случае, если у вас металический корпус (например паянный из листовой меди).
А подскажите кто какие сервы использует?
Я тут ставил mg995 металлические, но кажется они избыточные. А главное много тока кушают, пишут толи до 0.3А, толи до 1.5А. И если чуть дефект шестеренок, клинят и горит ESC (уже 3 спалил, обидно).
Размер лодки - 1метр, водоизмещение - 3кг, площадь рулей - по 20см^2.
Иван, металлические MG995 с усилием 13 кг. как раз то что нужно для твоей лодки. А то что клинят,так у них подшипники капроновые.
А то что клинят,так у них подшипники капроновые.
Нет, то у них качество китайское. Из 4 штук только одна тихо крутится, остальные то дергают, то хрустят, то вообще крутятся без остановки (
Я тут ставил mg995 металлические, но кажется они избыточные. А главное много тока кушают, пишут толи до 0.3А, толи до 1.5А. И если чуть дефект шестеренок, клинят и горит ESC (уже 3 спалил, обидно).
Характеристики на MG995 можно глянуть тут: arduino-diy.com/arduino-MG995-servo
Крутящий момент: 8.5 кг х см (при 4.8 В питания), 10 кг х см (при 6 В);
Скорость: 0.2 с/60º (при 4.8 В), 0.16 с/60º (при 6 В);
Рабочее питание: 4.8 - 7.2 В;
Если просто прикинуть по паспортным данным для питания 4,8 В.
Крутящий момент: 8.5 кг х см = 83 Н х см = 0.83 Н х м
Угловая скорость: 60º/0.2 c = 360º/1.2 c = 0.83 об/c = 5.23 рад/c
Механическая мощность: 0.83 х 5.23 = 4.34 Вт
КПД цилиндрической ступени - 0.9, ступеней 4, итого 0.9 х 0.9 х 0.9 х 0.9 = 0.66
КПД электродвигателя - 0.6.
Электрическая мощность: 4.34 / (0.66 x 0.6) = 11 Вт
Потребляемый ток (под полной нагрузкой): 11 / 4.8 = 2.3 A
По-хорошему, на каждую такую серву нужно ставить отдельный ВЕС с предохранителем,
либо питать борт напрямую от качественного 4-баночного NiMh - аккумулятора.
Оооо, здорово! Обожаю такие расчеты )
А где можно глянуть общей электрическую схему модели подводной лодки? Рули, цистерны, насосы, ходовые двигатели… Хотя-бы на уровне блок-схемы или концепции?
Самая простая схема. ESC - регулятор хода со встроенным BEC (преобразователь напряжения на 5в, выдает в сигнальный шлейф). Две сервы: рули глубины и направления.
Дальше можно добавлять:
- автоматизацию работы балластного насоса (либо концевые выключатели для поршневой система);
- датчики затопления, которые будут жестко переключать цистерну на продувку;
- контроллеры для автоматизации рулей глубины.
уровне блок-схемы или концепции?
Скорее всего будут отличаться от целей и задач поставленных перед моделью. Покатушечный, демонстрационный, спортивный…К примеру о последнем- пройти за 7 минут дистанцию Ф-2 с четырьмя кратковременными погружениями, наверное работа балластной цистерны и не понадобится (это лично моё ,возможно и не правильное мнение)…😦
Задачи исключительно хоббийные, но с некоторыми элементами занудства 😃 Насколько я помню, у ПЛ есть не только балластные, но и дифферентные цистерны. И горизонтальные рули присутствуют носовые и кормовые. Вопрос в том, насколько это реализуемо в моделях?
Если всем управлять в ручную - то чуть проще, если автоматика - то посложнее.
==Две цистерны
Либо обе равнозначные по краям, либо одна по центру чуть смещенная и другая маленькая в противоположном конце. Вешаем на разные каналы и управляем с пульта.
==Рули
Кажется самая разумная идея, передние рули управляются вручную, а задние контролирует электроника, которая пытается держать лодку горизонтально (не забываем смотреть куда лодка плывет вперед или назад).
Мне кажется достаточно сложно придумать разумный алгоритм для автоматизации обоих систем в связке. Т.к. надо смотреть, это рули тянут нос вниз, или тяжелая цистерна. Что-то конечно можно придумать, но надо долго калибровать на модели (может еще и считать сколько воды забрали в цистерны).
Насколько я понимаю, цистернами можно вывешивать ПЛ в статике, а на ходу все определяют рули. Еще на ходу, кроме первичного дифферента, рули должны компенсировать “кабрирующий момент” от рубки.
Поэтому алгоритм, по-видимому, должен на ходу держать лодку в горизонтальном положении на заданной глубине за счет согласованного действия носовых и кормовых рулей. Пара барометрических датчиков (один - на носу, второй - на корме), заведенных на “мозги”, должна вполне справляться с обеими задачами. Систему автоматики можно настроить так, чтобы с пульта ручкой задавать глубину и дифферент (необязательно), а остальное она делала сама.
Вышесказанное Александром- абсолютно логично и решается профессионально исключительно компетентными в этой отрасли специалистами. У немцев есть пару девайсов в этом направлении, в частности -удержание модели в горизонте. Я ставил такую штучку в модель- но что-то мне не понравилось, хотя на столе всё вроде работает, скорее всего моя задача, спортивной модели , не для этой штучки. Но если бы был предложен такой блок, с набором регулировок обозначенных Александром-он нашёл-бы широкое применение в набирающем популярность этом классе моделей. Так-как умеющие пилить лобзиком,выточить что-то на станочке- не всегда ещё владеют познаниями в такой области-как радиоэлектроника и автоматика - воспользовались-бы такими девайсами с удовольствием…
а сможет ли учесть разницу в давлении на расстоянии в 1 500 мм пара барометрических датчиков ? если крен не так велик?
У немцев есть пару девайсов в этом направлении, в частности -удержание модели в горизонте.
То, что у немцев все уже сделано, я и не сомневался.
а сможет ли учесть разницу в давлении на расстоянии в 1 500 мм пара барометрических датчиков ? если крен не так велик?
Разрешение барометрических датчиков в альтиметрах у FPVшников примерно 1 метр. Вода приблизительно в 830 раз плотнее воздуха. 1 / 830 = 0,0012 м = 1,2 мм водяного столба.
Сам такой датчик может работать на пределе до 2,3 Bar (атмосфера + 13 метров воды). Если для управления использовать не абсолютные датчики давления, а дифференциальные, то можно обеспечить еще большую чувствительность.
Насколько я понимаю, цистернами можно вывешивать ПЛ в статике
Да. Но лучше плавучесть не “ловить” регуляторами, а заливать балласт по принципу “сколько вешать в граммах”.
Т.е. иметь что то типа балансировочной таблицы, и заливать/сливать по ней.
Лодка, как объект регулирования, по плавучести очень инерционна.
См. rcopen.com/forum/f130/topic28619/1255
на ходу все определяют рули…Пара барометрических датчиков (один - на носу, второй - на корме), заведенных на “мозги”, должна вполне справляться с обеими задачами.
Проще на одном барометрическом(глубина) и инерциальных датчиках(IMU, дифферент).
При движении распределение давления по поверхности корпуса может быть неравномерным и больше зависеть от местных условий обтекания, чем от дифферента.
На установившейся скорости аппарат с инерциалкой идет практически идеально.
Выточите из оргстекла…
А я тем временем попробовал выполнить заглушку на 3d-принтере. Результатом доволен. Очень точное исполнение, края прям острые. В листовом ПВХ мне не удалось склеить детали полностью соосно (из-за мягкости материала и разбитой оси), и кажется он со временем немного подстерся.
Чуть позже запишу видео как нарисовать такую деталь на компьютере (это действительно несложно, надо выучить 3 инструмента в программе), где напечатать, и базовые вещи по самой печати. Цена зависит от объема детали, мне обошлось в 600р (75мм диам).
Следующий этап сделать такую же заглушку на задний торец с кронштейном под двигатель и отверстиями для тяг. Может даже дейдвуд.
А что нынче дешевле, 3д-принтер или токарный станочек? 😉
Проще на одном барометрическом(глубина) и инерциальных датчиках(IMU, дифферент).
При движении распределение давления по поверхности корпуса может быть неравномерным и больше зависеть от местных условий обтекания, чем от дифферента.
На установившейся скорости аппарат с инерциалкой идет практически идеально.
Я просмотрел темы, на которые Вы дали ссылки. Очень интересно и познавательно. В принципе, пристроить в ПЛ авиа-автопилот - самое простое, и, видимо, самое правильное практическое решение. Но у авиамоделистов принято балансировать винт перед установкой на модель. Поэтому, ИМХО логично сперва вывесить ПЛ по дифференту в статике. В динамике (в первом приближении) достаточно добавить смешение канала газа и передних горизонтальных рулей для компенсации момента от рубки в зависимости от скорости. Можно этот смеситель заменить гироскопом, это должно упростить настройки.
Влияние динамической составляющей потока на показания барометрических датчиков зависит от расположения последних. И скорости у ПЛ далеко не самолетные, есть время и на посчитать, и на отреагировать.