Пробная подводная лодка
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.
попробовал выполнить заглушку на 3d-принтере
Пользуюсь этим способом достаточно широко, но особых иллюзий нет.
Все серьезные детали требуют армирующих закладок.
Вобщем то это не проблема, просто надо учитывать при проектировании детали.
Ну и похоже, что корпусные детали, образующие герметичный объем, надо пропитывать/покрывать смолой/лаком.
Как пример переделка остатков корпуса (“вороне Бог послал…”) ПЛ Neptun в батискафчик с использованием 3-D печати и фановых труб. 😃
Ну и похоже, что корпусные детали, образующие герметичный объем, надо пропитывать/покрывать смолой/лаком.
3D печать дает пористую структуру?
3D печать дает пористую структуру?
Скорее слоенную. Слои конечно сплавлены, но неравнопрочность конструкции заметна.
Поэтому и предлагаю ставить армирующие элементы, которые будут дополнительно связывать слои.
И надо понимать, что толстостенные/массивные детали не монолитны. Это скорее сотовая конструкция между достаточно тонкостенными оболочками.
По поводу пропитки\лакировки: советовали сами “печатники”.
У них опыт большой, в том числе и печати деталей для судомоделей.
армирующие элементы
Вы имеете в виду после печати стянуть железной шпилькой поперек слоев? Или во время печати армировать как-то?
Вообще можно (зависит вроде от ПО принтера) задавать для разных областей свойства печати. Например возле отверстий под болты увеличить плотность. Еще материал ABS лучше подходит для механических нагрузок чем PLA.
Я правда не пробовал обрабатывать этот материал, может он и правда рассыпется как старая книжка )
Вы имеете в виду после печати стянуть железной шпилькой поперек слоев? Или во время печати армировать как-то?
Универсального решения нет. Надо определятся в каждом случае, в зависимости от того как работает деталь.
Непосредственно во время печати на “обычном” принтере армировать конечно не получится. Просто во время проектирования надо определится и оставить место под усиливающие элементы, которые потом можно вклеить.
Еще материал ABS лучше…
Да. Я в основном заказываю из него. Но его больше ведет, чем PLA.
В этом плане хорошо бы найти “печатника”, который действительно хорошо разбирается в особенностях процесса и консультироваться с ним.
может он и правда рассыпется как старая книжка
Не. Детали достаточно плотные и однородные, хорошо обрабатываются.
Но это, все таки, не монолитный полистирол/АВС.
Хочу показать как смотреть буржуйское видео на ю-тьбе с русскими субтитрами. Например, вот интересный видос, как изолировать от воды вал двигателя подлодки.
- Внизу видео нажимаем иконку “субтитры” - автоматически создаст субтитры на аглийском
- Нажимаем иконку “настройки”, затем “субтитры” - “перевести”, выбираем язык “русский”. Робот автоматически переведет субтитры на русский язык.
Перевод не идеален, но дает хорошее представление о чем говорит автор.
А на какие каналы вы подписаны? 😉
Доброго времени суток уважаемые строители подводных лодок.
Вообще я самолетостроитель но давно вынашиваю планы строительства подводной лодки.
Опыт только на уровне детских резиномоторок которые отлично ходили под водой.
В качестве пробной лодки выбрал PERMIT, как наиболее простую по формам и большим внутренним объемом
Что бы не задавать глупых вопросов, на новогодние праздники долго читал Интернет, в том числе и этот форум, можно сказать разобрался с теорией и увидел много практики.
Однако вопросы остались, на которые я не смог найти полный ответ или не до понял .
- Как я понял приблизительный объем БЦ определяют по объему лодки выше предполагаемой ватерлинии.
Однако, как мне кажется, если предположить что этот объем будет при погружении заполнятся водой, то он слабо влияет на дальнейшую плавучесть, кроме небольшого количества вытесненной корками корпуса и рубкой воды.
Как я понял основную плавучесть определяет WTC, корки корпуса добавляют только вес и некоторое увеличение водоизмещения. Если верхний уровень WTC расположить ниже предполагаемой WL и притопить лодку балластом до этого уровня, то теоретически лодка должна утонуть
Что бы этого не происходило верхний уровень WTC в надводном положении д. б. немного выше предполагаемой WL установленный балластом и этот уровень WTC торчащий над уровнем воды и есть объем необходимой БЦ плюс 10-15% на уходящие в воду корки и рубку
В данных рассуждениях не учитываются шпангоуты пенопласт и пр. Предполагается что WTC полностью окружен водой.
Правильно ли я рассуждаю или что то не до понимаю, поправте меня, хотелось бы перед строительством достаточно хорошо представлять что будет делаться
Правильно понимаете. Но, народ обычно пренебрегает “объемом корок” над водой, а зря.
Во-первых, это не такой маленький объем, просто он размазан тонким слоем.
Во-вторых, при погружении под коркой остается много пузырьков воздуха, который тоже нужно утопить.
Начинать нужно с чертежа лодки + габариты WTC который можно достать, вернее какого диаметра труба есть под рукой. Далее пробуем в этой трубе разместить всю электронику + балластную цистерну.
Если объема БЦ не хватит, можно просто притопить грузом лодку ниже ватерлинии и проблема решена.
Если БЦ слишком много, можно просто приклеить полоски пенопласта из нутри, на верхнюю корку корпуса или в рубку.
Еще, по теме можно почитать тут. www.rc-club.by/forum/threads/5611/
Большое спасибо, Владимир, за ответ.
Второй вопрос на который я не смог найти однозначный ответ также по БЦ
Из всех типов представленных в сети БЦ мне более всего пришлась по душе, скорее всего по возможности реализации, замкнутая БЦ с использованием насоса. Жесткая или мягкая пока не определился. Более склоняюсь жесткой спаянной из меди, несмотря на то, что ее объем надо делать раза в 1.5 больше и ставить перегородки. Вижу ее преимущество, что не будет меняться давление в WTC и меньше требований к заглушкам
Разные авторы пишут разные цифры возможности ее заполнения, одни половина, другие 2/3.
Сколько же на самом деле, может есть у кого нибудь практический опыт? Или требуются эксперименты с реальным насосом ?
Теперь по насосам.
Использовать перистальтический не хочется из за малой производительности
Однако по видео Ивана если использовать 2 штуки, можно набирать 100 мл за 10 сек, 300 мл за 30 сек, что уже не плохо
Мне кажется предпочтительнее использовать микро помпы и электроклапан
На Алиэкспрессе их огромное множество с довольно большой производительностью 240 л/ч , 66 мл в сек, это уже много.
Помпы например такие
Огромное количество клапанов, как только они держат ?
По виду насосы, теоретически должны работать в обе стороны, с вертушкой, в обратную сторону, наверное из за изогнутости лопаток будет послабее.
Не применял ли кто нибудь такие девайсы ?
Плавать на поверхности НЕ проблема, а вот погрузиться вы сможете, только если объем деталей над водой МЕНЬШЕ объема БЦ. Всё упирается в БЦ - маленькую проще разместить в корпусе, и быстрее заполнить (дольше 30сек уже скучно).
Теперь примерные расчеты:
Легкий корпус внутри заполняется водой, и считается только честное водоизмещение деталей над ватерлинией. Объем корок для длины 1м, ширины 10см и толщины 1мм получается ~100мл. А еще рубка, перископы и т.п. Т.е. цистерны в 150мл едва хватает. Это мы поднимаем из воды “полезную нагрузку” - красивые борта повыше над водой, всякие пушки копийные, антены. Если поднять WTC выше ватерлинии, то прийдется еще учитывать и этот объем, гонять больше воды, а дополнительной красоты никакой.
Второе - масса выступающих деталей не критична, важен только объем. Скорее всего, объем WTC будет больше массы этой WTC (у меня объем 3литра, а масса всего 1кг). По-любому прийдется догружать баласт.
Частая проблема, лодка плавает едва выступая над поверхностью. Это все из-за того, что объема БЦ не хватает, чтобы утопить выступающую часть лодки.
Правило - WTC должен быть всегда утоплен (ниже ватерлинии), т.е. стремиться прижать его как можно ниже к килю/низу. Тогда
- выше борта над водой
- меньше БЦ
- быстрее погружение.
Иван, большое спасибо за ответ.
Ваш проект с которым я случайно ознакомился на Паркфлаере меня очень вдохновил.
Буду строить к лету PERMIT но перед постройкой хочу хорошо разобраться с теорией подводного плавания.
WTC должен быть всегда утоплен - тогда что же будет держать лодку на плаву ? Может выталкивающая сила находящихся под водой корок?
Мне представляется, что оптимальное расположение WTC , когда он минимально торчит над водой.
Другое дело, что на практике WTC зачастую упирается в верхнюю часть корок и получается высоко над WL и следующие за этим проблемы которые вы описали .
В предполагаемом проекте видимо так и получится, ПЛ отмасштабирована в 92 см диаметр 10 см, трубу планирую 8 - 9 см. Сейчас просматриваю на Алиэкспресс оборудование. Лучше было бы все уместить в 75 мм и WTC разместить по уровню WL. В указанном размере очень примерный объем надводной части более 300 мл. Уже не мало
Вся суть БЦ что бы лодка красиво смотрелась именно на поверхности, если удовлетворяет вид одной рубки, с БЦ можно не заморачиваться.
Какую ПЛ вы планируете, Иван ?
[QUOTE=Евгений 15;6758006]
Второй вопрос на который я не смог найти однозначный ответ также по БЦ
Из всех типов представленных в сети БЦ мне более всего пришлась по душе, скорее всего по возможности реализации, замкнутая БЦ с использованием насоса. /QUOTE]
Не совсем понял какой тип БЦ вам нравится. БЦ заполняемую водой с помощью помпы, или воздушная замкнутая система? Насосом планируете закачивать воду или воздух.?
Применение шестеренчатых насосов потребует использование клапанов иначе избыточное давление обязательно стравится через них. Шестеренчатый насос качает в обе стороны.
Перистальтический насосы не требует дополнительного запорного клапана. Производительность насоса должна позволять заполнять БЦ не более чем за 20-30 сек., иначе погружение/всплытие будет надоедать.
БЦ заполняется водой на 1/2 или 2/3 объема, как позволит насос или конструкция самой БЦ. Нужно учитывать что внутри создается избыточное давление. Шестеренчатый насос с трудом позволит заполнить БЦ на половину. Он не создает большого давления, см. тех. параметры.
Давайте сначала чистую теорию, а потом разберемся как на практике это в работает.
Пусть,
V1 - объем надводной части
V2 - объем подводной части
М - масса всей лодки.
R - плотность воды
Vb - объем БЦ (входит в объем V2)
Тогда, во время плавания на поверхности из закона Архимеда следует, что
R * V2 = M - масса лодки равна объему вытесненной воды (погруженной части) умноженной на плотность воды.
В погруженном сила Архимеда, должна быть меньше либо равна массе лодки и воды в БЦ.
R (V1 + V2) < M + (Vb * R)
Подставляем М из первого уравнения
RV1 + RV2 < RV2 + RVb
RV1 < RVb
V1 < Vb - объем НАДводной части должен быть меньше объема БЦ.
Если вы поднимаете из воды 300 мл WTC, то прийдется увеличить на столько же объем БЦ (и время заполнения). Лучше попробуйте уменьшить диаметр WTC на 1-2 см, и сможете ниже посадить его.
Еще я отказался об щеточного 550го мотора в пользу БК с замененным длинным валом, уменьшил длину корпуса на 7 см из 60ти. Позже фотку прикреплю.
Во как , Иван, никогда бы не подумал, математика великое дело, большое спасибо !
Теперь я понимаю почему везде пишут, что примерно объем БЦ д. б. немного больше надводной части без объяснения причин правда.
Все таки не зря решил заняться теорией перед постройкой, иначе наломал бы дров. Трубу придется подбирать 75 мм, объем БЦ по предварительным прикидкам итак немалый, не хочется топить ПЛ ниже WL.
Никогда не интересовался есть ли для БК двигателей регули с ходом вперед назад, как на машинках ?
Спасибо, Владимир, за подсказку.
Надо будет почитать по насосам, обратить внимание не только на производительность но и на давление.
БЦ планирую заполняемую водой.
Для выбранного прототипа БЦ получается сравнительно большой, более 300 мл.
Если предположить что жесткую БЦ уверенно можно набрать только половину, получается 600-700 мл, если 2/3, пол литровая бутылка.
Лучший вариант мягкая емкость в прочном боксе, надо будет посмотреть в магазинах медтехники или аптеках мешки для физрастворов или может быть есть резиновые емкости от нарукавных манжетов измерения давления. Ко всему прочему надо прикинуть как это все разместить в трубе.
Еще вопрос
Многие применяют редукторы на вал винта. Можно ли обойтись без него применив обычный регулятор оборотов для БК и щеточного двигателя ?
Для КБ-моторов есть регуляторы с реверсом (самый дешевый на 25А на Али 900руб).
Редукторы применяют скорее для копийности. Есть БК-моторы на 750kv (умножаем на 12вольт = 9000 об/мин). Немного великовато, но зато без хлопот.
Еще нашел моторы под гим-под (держатель для камеры) на 80kv!!!, но кажется они оч слабенькие (еще не тестил).
Жесткая БЦ.
Сжимая воздух в цистерне в два раза, вы увеличиваете давление в два раза, т.е. там 2 Атм (как в шинах автомобиля). Нужно уже быть внимательным и осторожным.
Мягкая БЦ.
При диаметре 70мм, потребуется длина всего 8см. Для диаметра 50мм, уже 15см. Можно поискать:
- резиновую гофру, или грушу
- пластиковую емкость или трубу (и изготовить торец с поршнем под нужный размер). Силы мотора хватит чтобы двигать поршень без проблем.
При этом воздух внутри wtc сжимается незначительно, буквально на 10% (300мл бц / 3000мл wtc).
Однако много подводных камней у этих подводных лодок.
Не все так просто, как мне казалось.
Оказывается у сигарообразных субмарин, если делать копийно, выше ватерлинии довольно приличный объем.
При оценке на глазок у PERMIT, я ошибся почти в 2 раза. Посчитав по формулам с линейкой объем надводной части при длине 92 см оказался 630 мл. А если делать атомный ракетоносец с горбом для пусковых установок, получится еще больше. Лодки второй мировой войны со своими узкими палубами и пузырями БЦ под водой пожалуй в этом плане выигрывают.
Если притопить лодку на 5 мм объем надводной части уменьшается до примерно 450 мл, что уже приемлимо. Жаль что не получится копийно, в двухмоторных копиях самолетов, которые я строил так же приходится идти на определенные компромиссы, в угоду летным качествам. Вообще к выбору прототипа надо подходить творчески исходя из своих возможностей .
Исходя из большого объема БЦ буду искать мягкую оболочку на 0.5 литра и думать как упаковать ее в трубе, может уменьшу размер и посмотрю что получится над водой.
Если оставить как есть объем WTC получится примерно 2.5 литра. Примерно литр уйдет на оборудование. Остается 1.5 л. При наполнении 0.5 л, БЦ давление подымется на 30 %. Много это или нет , не по вылетают заглушки ?