"Простейшая модель яхты" (МК, 1962,2) на новый лад...
В этой теме попробую представить проектирование и постройку набольшой модели яхты на основе описания, взятого из журнала Моделист-Конструктор" 1962, 2.
Исторический ракурс.
Собственно, это попытка N°2, сделанная через 65 лет, в 1962-63 гг. Увидел эту модель в журнале МК взятом в районной б. и загорелся её построить. Активно занимался уже авиа и ракетным моделизмом, но и моделями судов также не пренебрегал. В этой яхте подкупили технология изготовления корпуса из папье-маше и очень подробное и доступное даже 11 летнему пацану из сибирского посёлка описание работы. В части п-м имел к тому времени опыт изготовления кукол для школьного театра, поэтому представлял как изготовить модель, приготовить клей, подготовить бумагу. Остальные материалы имелись от авиамодельной практики. Не было только пропиточных составов, что в конце концов сильно ограничило эксплуатационные свойства модели. В конце 62 года приступил, а в мае 1963 г испытал на школьном пруду, построенную в масшатабе 1/2 от рекомендуемой, “простейшую модель яхты”. Яхта поплыла, сделала полкруга радиусом 10 м и ушла под воду. Пропитка олифой и окраска масляной краской не дали корпусу нужной гидрофобности. Пришлось лезть в воду и спасать изделие.
Актуальная ситуация.
Долго занимался ракетами и движками, потом аэромоделями, освоив цифровое проектирование в SW и 3Д print. Аддитивные технологии позволяют сокращать время на заготовительные операции и сборку, а цифровое моделирование даёт возможность вариативности. Живём в Патагонии, Аргентина в горно-озёрном краю. S.Carlos de Bariloche является центром международного экстремального туризма, в том числе водных видов спорта: windsurf, kitesurf, rufting, fishing etc. То есть много воды, ветра и чаек. И вода эта “обчественная”, в отличие от земли вокруг, которая в частном владении. Поэтому все типы воздушного моделизма сильно затруднены в связи с отсутствием условий для лётных испытаний.
В связи с этим решил попробовать вернуться к своему детскому опыту постройки яхты, но уже на современном уровне как собственных знаний и навыков, так и элементной и технологической базы. И выбор для начального проекта естественно пал на эту самую “простейшую модель”.
Решил спроектировать её цифровую модель в Solid Works, перевести её в порционные куски для 3D печати, изготовить корпус в аддитиве и использовать его в качестве technology demonstrator для овладения принципами RC управления и постройки первой парусной модели для водных испытаний.
Для модели был выбран более крупный масштаб, чем приведённый в журнале: 500 мм vs. 400 mm.
Это сделано со следующей целью: в процессе обычного информационного поиска обнаружил в Инете исторический аналог советского журнального варианта. Им оказалась известная модель яхты Canterbury “J” Class
Originally designed in New Zealand. Сейчас KIT этой RC яхты размера 1.2 м производится в Новой Зеландии, Австралии, Англии и США. (на фото). Поэтому показалось очевидным в будущем попытаться изготовить эту яхту в её оригинальном размере.
Для реализации этого проекта имеются software SW 2018 (oficial version), 3D printers, CNC routers, композитные материалы, деревянные профили, клеи, пропиточные средства и краски. Опыт проектирования и построики изделий “для воды” также имеется. Поэтому пока никаких вопросов не возникает. На этом чсть “много букв” обьявляется закрытой. Далее будет более наглядная информация и короткие комментарии.
По виду очень близка к набору Гренада\Фламинго
То что на фото ещё ближе,
Вы посмотрите соотв. темы на форуме
По виду очень близка к набору Гренада\Фламинго
То что на фото ещё ближе, Вы посмотрите соотв. темы на форуме
СССР, конечно, был родиной слонов… Но в части яхт приоритет всё-таки у англо-саксов. Предпочитаю всегда черпать из оригинального колодца. Я посмотрел “соответствующие” … и кое-чего нашёл. За что авторам и участникам - спасибо.
Для создания цифровой болванки корпуса использовались шаблоны из журнала МК. Как и ожидалось сечения шаблонов в журнале имели довольно приблизительный характер. Ошибки в построении 3-х мерной модели достигали 3-5 мм. И если в аналоговом мире эти ошибки можно легко выправить пластилином “на глазок”, то в цифровом потребовалась длительная ручная коррекция скетчей до получения более-менее гладкого множества поверхностей, образующих болванку. На рисунках представлены как общий вид корпуса с такелажем, так и корпус яхты, как сумма технологических сегментов для печати. Их 11.
В этой теме попробую представить проектирование и постройку
Для примера несколько сегментов корпуса яхты, специально адаптированных для 3D печати. Сам корпус был спроектирован как монококк, образованный профилированными стенками корпуса и палубой. Сегменты между собой соединяются анаэробным клеем и промазываются изнутри герметиком. В них предусмотрены силовые элементы: поперечные шпангоуты и продольные гребни-форштевни. Это необходимо как для структурной прочности, так и для качественной печати. Все сегменты корпуса печатаются вертикально, а плоские элементы (палуба, дополнительные шпангоуты и руль, на столе принтера. Материал для FDM печати корпуса выбран PLA+. На фото представлены пробные макетные образцы печати и собранный макет корпуса.
Прикольно получается. А что за марка клея? Как ПЛА склеивает? Я тоже такую синюю малярку на стол клею
А можно фото корпуса вверх килем, а то кажется какой-то резкий переход между последними секциями
Скорее всего это получилось при построении поверхности по сечениям. Надо было сначала разделить корпус и киль. А потом стыковать
На фото представлены пробные макетные образцы печати и собранный макет корпуса.
A STL-ки для повторения будут выложены😒
А что за марка клея? Как ПЛА склеивает?
Предварительная сборка макета (mockup) сделана на клее UNIPOX. Это эластомер, который имеет адгезию практически ко всем термореактопластам, в том числе ABS и PLA. После 10 мин сушки клей позволяет сопостовлять и юстировать сборочные поверхности. После полного высыхания ещё остаётся минимальный диапазон для смещений. Тогда стыки проливаются цианакрилом (La Gotita) который имеет достаточно высокую адгезию к PLA и обеспечивают высокую прочность стыка. Конечно, такая прочность обеспечивается ещё и геометрией и площадью поверхности. На инженерной модели (EM- engineering model) или образце КДИ в советской транскрипции, кроме базовых (печатающихся на столе вместе с оболочкой) шпангоутов будут устанавливаться (вклеиваться в верхную полугорловину) отдельно напечатанные (на столе) добавочные ш., которые и дадут необходимую стыковочную площадь.
Вот, кстати, уже напечатанные сегменты EM в которых были сделаны необходимые изменения и дополнения после сборки макета. Огромное преимущество аддитивного метода это возможность быстрых изменений в конструкции или форме обьекта. Также для примера screen shot с SimpliFy slicer: это носовой ы кормовой терминальные сегменты. Виден ячеистый заполнитель, который обеспечит оболочке необходимую обьёмную прочность.
A STL-ки для повторения будут выложены?
После окончания сборки корпуса. Но только в персональном порядке. Напишите в личку, пожалуйста.
Кинематика принтера CoreXY? Стол двигается только вертикально?
Кинематика принтера CoreXY? Стол двигается только вертикально?
Да. “Ящик” печати: 260х260х350 мм3. Tach screen, autolevel. Сопло - 0.4 мм.
Я тоже думаю, как свою Prusa переделать на CoreXY. Наверное проще всего купить набор “летающего медведя”.
Я хотел использовать 3д печать для болванки корпуса, но отказался. Проще и точнее выфрезеровать из мдф и быстрее к тому же.
Да, конечно. У нас такой же подход. Для мелкосерийного производства. Но сначала digital prototyping до получения физической модели в печатном варианте. Тот же корпус яхты был за неделю напечатан в двух вариантах. В композите такой вариативности и скорости нет. Аддитивные технологии со временем вытеснят и классические композитные (US NAVY уже напечатали корпус небольшой субмарины, а NASA имеет опыт печати камеры ЖРД), но пока наилучшим является гибридный метод.
У меня этот принтер (аргентинская сборка) всего несколько месяцев. Раньше был мостовой схемы (реплика Makerbot) и аналогового типа. Так первые три месяца частенько получались отказы из-за неправильной логистики. А когда привык, то проблемы исчезли и станок работает безотказно, бесшумно и с удовлетворительным качеством всех типов печати. Правда мы его используем только для PLA (PLA+).
Для ABS есть другой принтер. Практика показывает, что лучше всего 1 материал - 1 принтер.
Кстати, толщина стенки корпуса выбрана - 0.5 мм. Это позволяет оптимизировать процесс печати во всех возможных вариантах (1 или 2 периметра, с заполнением). Техника была отработана на аэромоделях.
Наверное проще всего купить набор “летающего медведя”.
Не, не вариант. Там мозги 16-битные. А за окном - середина 2019 года. Может, клон Ультимейкера типа этого?
Только что закончил печатать палубу. Такой она выглядит на макете корпуса. Отдельно показаны замки в соединениях сегментов, которые позволяют точно их позиционировать. Собственно идея сборной палубы была продиктована не только особенностями технологии печати, но ещё и необходимостью “радиофикации” модели. А это лучше делать имея независимый доступ к отсекам корпуса, где нужно будет разместить сервы, приемник и батарею. Скорее всего в дизайн центрального и кормового сегментов будут внесени соответствующие изменения. Реальная средняя толщина стенки в режиме печати “perimeters only” с 40% “налапыванием” (overlap) получается около 0.85 мм. Этого достаточно для конструктивной прочности и не сильно удлиняет время печати (3 - 4 часа на сегмент корпуса, 1 час на сегмент дека). Вообще время печати комплекта деталей на яхту составляет около15 часов машинного времени.
Очень познавательно. А каковы веса палубы и корпуса? Интересно сравнить с МикроМэджиком, где корпус - цельнотянутый на вакууме ABS.
Да, пожалуйста, сравнивайте. Вес напечатанных сегментов корпуса яхты составляет 170 г. Палуба -70 г. Итого - 240 г. Думаю, что ещё грамм 10-15 набежит на клею, шпаклёвке, покраске. Можно ориентироваться на 250 г. Учитывая, что PLA потяжелее ABS. На фотo: сборочные элементы корпуса яхты (12 единиц). Уже вклеил добавочные шпангоуты и после этого можно будет начинать сборку корпуса. Добавлю, что отверстия под вантпутенсы, вал руля нужно проходить сверлами подгоняя под диаметры проволоки. Скорее всего будут использованы калиброванные электроды TIG/MIG.
После склейки сегментов клеем UNIPOX швы формировались в течение недели. После были пролиты цианакрилом, Следующая операция - обдирка и шлифовка боковой поверхности. Понятно, что после печати, основания всегда выходят расширенными на 2-3 десятки. Поэтому сгладить профиль помогает мокрая шлифовка. Наждачка от 60 до 180 единиц накладывается на абразивные губки Bosh. Такя губка идеально работает по поверхностям второго порядка, образующим корпус яхты этого типа. PLA+ при этом хорошо срабатывается, без образования котяшков, известным всем, кто пыталя так же шлифовать обычный PLA. После мокрой шлифовки швы и некоторые неровности печати были промазаны автошпаклёвкой (двухкомпонентная эпокси) при помощи шпателя. Через сутки мокрая шлифовка была повторена с завершением операции самими абразивными губками. Критерий завершения шлифовки как обычный визуальный, (в отражённом свете) так и по звуку: тон от свистящего уходит вниз, поскольку дискретная поверхность (стопка “блинов”) образованная при печати превращается в достаточно гомогенную структуру. Следующей технологической операцией были первые покрытия. Использовались аэрозольные краски марки Rast-Oleum. Изнутри корпус яхты был покрыт 3 слоями прозрачного лака с хорошими гидрофобными свойствами, а снаружи специальным серым фоном (3 слоя) позволяющим после высыхания такую же мокрую шлифовку уже тонким образивом под основной пигмент. В классике корпуса яхт Canterbury “J” окрашивают в красные или тёмно-вишнёвые тона. Что-то похожее имеется в гамме того же Rust-Oleum. А вот палубу решил оставить белой, для лучшей видности. Скорее всего будет достаточным прозрачное покрытие полиуретановым лаком. Между делом заготовил такелаж: мачту, гик и краспицы. Из соснового круглого профиля 5-4 мм. Верхушка мачты, сход гика и терминалы краспиц прошлифованы на станке на конус. На фотках иллюстрации к написанному.
Пока корпус сохнет после шлифовки и фонового покрытия, сделал концептуальный дизайн системы управления яхтой. Была выбрана схема двухканального управления рулём и гротом при помощи сервоприводов. На screen shots показаны как сервы, тяги, так и примерное положение батареи и приёмника. Конструкция палубного покрытия (3 независимых сегмента) предполагает их независимую фиксацию на герметик по отбортовкам корпуса. Центральный сегмент палубы пришлось доработать в части гермолюка для доступа к батерее и приёмнику. Защита от влаги сделана при помощи о-ринга (1.6 мм) проложенного в канавке на боковой поверхности его горловины. Крышка пока садится на трении. Придётся доработать по месту дейвудную трубу в кормовом отсеке для установки кабанчика внутри отсека. Понятно, что оригинальный румпель образца 1953 года при этом отменяется. Полезные замечания по схеме и алгоритму управления (особенно) будут учтены, Эта часть для меня пока terra incognita.
Придётся доработать по месту дейвудную трубу в кормовом отсеке для установки кабанчика внутри отсека.
Планируется вспомогательный двигатель ?
Планируется вспомогательный двигатель ?
Читать “Гельмпортовую” из иллюстрации видно - она там одна.
Интересно какой балласт планируется.
Балласт указан на оригинальном эскизе (в начале текста) - 285 г. Но это для размера 400 мм. Поскольку обьект увеличен до 500 мм, предполагаемая масса баласта должна быть около 350 г. Заказал 1 кг дроби. Надеюсь, хватит.
Двигательная установка пока не планируется. Разве что пропеллер. Да и то, в качестве эксперимента. У нас направление ветра достаточно постоянно и всегда дует к нашему берегу. В случае чего - прибьёт.
Вопрос к знатокам: пока сам не сделал систему контроля грота сервой, не очень понимаю как будет обеспечиваться постоянный натяг шкота привода. Только за счёт отклонения паруса ветром? Или нужен какой-то механизм контрафорса?
При рычажном приводе - нужно по-возможности исключить возможные зацепы, вот вариант реализации
Или нужен какой-то механизм контрафорса?
Зачем вы его так обозвали? 😃 Контрфорс на судне это распорка в звене якорной цепи.
Натяжение шкота в рычажной системе обычно отсутствует, если прямой зацеп к гикам (как в Micro Magic).
Если шкоты от грота и стакселя цепляются за общий шкот от рычага, то к общему шкоту привязывают оттяжку в виде резинки, как на DragonForce (правда там не рычаг, а барабан, но суть одинаковая).
Спасибо за разьяснения и поправки в лексике (физическая калька - “противосила”) Пока, блуждаем, Sorry!. И тогда вопрос к Вам, Владимир. В силу малых размеров этой экспериментальной модели, стоит ли включать в управление стаксель? Пока я решил не трогать оригинальный способ (на эскизе из МК) ограничения поворота стакселя стаксель-шкотом в виде петли. Как я понимаю, при измененении курса рулём и гротом, стаксель сам поймает ветер, вытравит шкот (по часовой/против часовой) и повернётся в нужном направлении?
по-возможности исключить возможные зацепы
Пока не всё понял, но увидел, что тяга проходит через направляющее колечко на растяжках. Это и есть суть идеи?
направляющее колечко на растяжках. Это и есть суть идеи?
Нет, это один из вариантов реализации вывода грота-шкота в контролируемой точке. На более серьёзных яхтах (от 800 мм длины) - ставят жёсткий столбик на палубу, чтобы гик при выборке шкота приходил практически в диаметральную плоскость. На мелком флоте (до RG-65 включительно) - предпочитают вариант колечко на растяжках, либо выводят шкоты из отверстия в палубе, как в ММ).
Суть идеи - выбирать слабину резинкой от резиномотора диаметром 0,5-1 мм (я покупаю в рыболовном магазине). На видео видно, что ходовые снасти всё время внатяг - всё время выбирается излишек за счёт преднатянутой резины.