在各种舰船模型中,遥控风动艇在造型和原理上是比较特殊的一种,它更像是一款只能在水面航行而不能升空飞行的模型飞机。遥控风动艇航行时不是靠装在水面下的船用螺旋桨划水产生推力,而是靠装在船体上方的发动机带动航模螺旋桨运转产生的风力推进。与传统的装有水冷系统的内燃机和水下螺旋桨的遥控竞速快艇相比,遥控风动艇的制作和调整相对简单,而速度和灵活性却并不差。
设计思想
笔者自家门前有条小河,非常适宜玩各种舰船模型。望着开阔的水面,笔者一直想做一艘遥控风动艇亲身体验。正好最近有时间,于是说干就干。由于风动艇的螺旋桨在水面之上,因此不必担心螺旋桨打到水中的水草杂物,更利于其在水情复杂的自然河流中安全航行。在此基础上,为适应浅水航行,笔者将船体设计为平底结构。这艘风动艇的船身长500mm、宽300mm,配15或21级活塞发动机。发动机架为敞开式结构,便于日常维护。因发动机安装位
置较高,为保证船体在转弯时不易侧翻,电子设备尽量置于较低处以降低重心。
笔者以往制作船模时经常使用玻璃钢做船体。这种船体虽然结实耐用、表面精度高、外观漂亮,但要先加工木质模具,再按顺序铺设多层玻璃布、涂树脂胶,然后加热定型及脱模,最后对成品进行加工修整才能完工。若按上述方法加工风动艇的船体,工序比较繁杂,最少也要花两三个月时间。为此,笔者决定改用泡沫板和环氧树脂绝缘薄板制作船体。这样不仅费用更低、工艺简单,而且能大大节约制作时间。
制作过程
1.船体
制作船体所需材料主要有:厚泡沫板、环氧树脂绝缘薄板、双面胶带、玻璃布、透明胶带、AB胶和白乳胶等。
首先取3块30mm的泡沫板,裁切成长、宽分别为500mm和300mm的长方体,再将它们叠合对齐后,用白乳胶粘接出船体毛坯。粘合前,在上层开出矩形槽,留出安装发动机架的位置(图1)。船头部分为流线形,用刀从侧面削出所需形状并打磨光滑。
泡沫船体做好后,在外表面蒙一层0.3mm厚的环氧树脂绝缘薄板。蒙板前,先用裁纸刀和直尺按船体各表面形状裁出合适尺寸的环氧树脂绝缘板。船头流线形部分为曲面,蒙板难度最大,因此先从此处开始。用透明胶带沿船前缘线把船底和甲板两块蒙板粘在一起,这样既方便蒙出船头的形状,也利于随后粘接。由于AB胶对泡沫有腐蚀作用,因此粘接船头蒙板前必须先在泡沫船体头部粘一层透明胶带,使泡沫免受AB胶的腐蚀。然后用AB胶和玻璃布将蒙板按船头形状分别粘在船底和甲板上。待船头蒙板干固定型后,再在泡沫船体上、下表面粘上双面胶带,将蒙板粘紧在船底和甲板上。之后用同样的方法将船尾及两个侧面蒙板分别粘在泡沫船体表面,并使各表面蒙板接缝对齐。最后用环氧树脂胶和玻璃布将各接缝处粘牢并密封。至此船体结构基本完成。外侧的环氧树脂绝缘薄板形成整体蒙板后,能有效增加船体的整体强度(图2)。最后,在船壳表面喷一层银灰金属漆。
2.发动机
为降低制作成本,笔者使用了一台价值仅50元的二手发动机。该发动机原是遥控车模上使用的,为加装航模用的螺旋桨,必须自制一个加长轴组件。该组件由加长轴、轴套和前、后桨垫组成(图3)。其中加长轴用直径10mm的铁棒车制,粗的一端较短,在其端面钻孔、
攻丝后可拧在发动机的原输出轴上(图4);细的一端较长,用板牙套扣加工出螺纹,用于安装螺旋桨。粗细结合处铣出一对台阶,用于固定后桨垫。轴套为一适当长度的空心圆柱体,内径稍大于发动机原输出轴但小于加长轴粗端,并在其一端面车出直径与加长轴粗端直径相同的下沉圆台。后桨垫为带凸台的圆柱体,中间钻一与加长轴细端相配的通孔。在凸台上铣出矩形槽,使其可与加长轴上的台阶相配。后桨垫另一面加工出滚花,增大与螺旋桨间的摩擦力。前桨垫直接用普通航模发动机的零件(若没有自己加工也非常容易)。装配时,先在发动机原输出轴外装上轴套(有下沉圆台端向外),再将加长轴拧紧在输出轴上,使其顶紧轴套并嵌入下沉圆台中(保证轴套与发动机输出轴同心,减小高速旋转时产生的震动);然后将后桨垫矩形槽与加长轴上的台阶配合压紧,最后依次装上螺旋桨、前桨垫,拧紧固定螺母,螺旋桨就固定好了(图5)。
因为发动机上的电热塞被发动机架上的提手阻挡,点火电的使用空间不足,为方便启动发动机,笔者在发动机架外壳上安装了自制的假电热塞。假电热塞用圆珠笔芯、M3长螺钉和螺母、M5螺母、垫片和导线等制作(图6)。将做好的假电热塞一端拧在发动机架上,另一端用M3螺母将导线固定在发动机电热塞顶端,这样连接点火电就非常方便了(图7)。
3.发动机架
发动机架前端装发动机,后端装方向舵,底部与船体甲板连接。在甲板连接位置,有2根260mm×20mm×5mm的加强木条,每根木条上分别钻了2个直径4mm的通孔。取2对长30mm的M4螺钉从木条底部分别穿过通孔后,将二者固定在船体甲板上(图8)。
发动机架为框架结构,由角铝和铝板加工组装而成(图9)。顶部用于安装发动机的2根角铝厚3mm,尺寸为250mm×15mm×10mm。先在安装发动机的位置锯出相应的缺口,再根据发动机安装孔位分别在其上钻2个直径4mm的孔。其中,2个前孔用锉刀修成长孔,以适应15~32级不同级别的发动机安装孔位。
用于与船体连接的底座也用2根相同尺寸的3mm厚角铝制作,底部用锉刀各加工2条4mm×40mm的长孔。安装时,将长孔对准图6所示船体甲板木条上的M4螺钉,再拧上铜螺母即可将发动机架与船体固定。其中长孔可快速调节发动机架的前后位置(图10)。这种可前后移动和拆卸的底座结构既利于随时调节船体重心位置,又便于快速拆装发动机,节省运输空间。
框架侧板用2片150mm×250mm×2mm铝合金板制作,按图切出相应的形状,并在内部挖出舵机安装孔及减重孔。在侧板上、下边缘,按框架组装位置分别与顶部及底部角铝配钻
出直径3mm的孔。另外,在侧板顶部前、后适当位置各钻1个直径2mm的孔,攻M3螺纹,用于安装提手和斜支架。
提手用于搬运风动艇、斜支架用于安装螺旋桨保护罩,两者均用直径8mm的铝管弯制。斜支架选用2根320mm长的铝管弯成“7”字形,每根铝管前端用于安装螺旋桨保护罩处钻2个直径3mm的孔,底端钻1个直径3mm的孔,通过螺钉、螺母与侧板上相应的孔连接。提手用1根420mm长的铝管弯成“门”字形,底部两端各钻1个直径3mm的孔,同样用螺钉、螺母与侧板连接;中部与斜支架交叉处配钻1对直径3mm的孔,用螺钉、螺母将两者固定(图11)。
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