Способы изготовления корпусов ко

Способы постройки корпусов моделей кораблей

Одной из главных операций при постройке модели корабля является изготовление корпуса. Его можно сделать из различных материалов: целого куска дерева, склеенных досок, папье-маше, жести и стеклопластика.

Приступая к работе, юный корабел должен помнить, что правильно выполненные обводы корпуса обеспечивают хорошие мореходные качества модели.

Поэтому при постройке корпуса модели надо строго придерживаться теоретического чертежа и соблюдать последовательность операций выбранного способа.

Долбленый корпус моделей кораблей из целого бруска дерева

Для настольных и небольших самоходных моделей корабля корпус можно сделать из целого бруска дерева, который должен быть прямослойным без трещин и сквозных сучков. Если древесина сырая, ее необходимо просушить (выдержать) при комнатной температуре, но не у печки и не на солнце. Иначе ее может «повести» и даже «порвать».

Размеры бруска должны соответствовать наибольшим габаритам корпуса модели: длине, ширине и высоте борта. На одной из сторон бруска карандашом по линейке проводится линия диаметральной плоскости (плоскость, делящая корпус пополам по длине).

Потом брусок разбивается на шпации (расстояние между шпангоутами) и вычерчивается контур палубы (рис. 57). Обработав брусок топором и рубанком (по вычерченному контуру), надо вычертить форштевень и ахтерштевень модели и также обработать.

Рис. 57. Разметка бруска дерева.

Теперь по теоретическому чертежу на фанере надо вычертить транец, выпилить его лобзиком, помазать клеем и прибить гвоздиками к кормовой части болванки. На бортах болванки карандашом нанести линии расположения шпангоутов. Затем по шаблонам шпангоутов (рис. 58), вычерченным и вырезанным из фанеры, корпус доводится до нужных размеров с помощью напильника и шкурки.

После этого его выдалбливают изнутри. Сначала надо насверлить ряд отверстий по палубе и с помощью стамесок выбрать древесину (рис. 59). Толщину бортов следует оставить не менее 6—8 мм.

Рис. 58. Обработка корпуса по шаблонам шпангоутов.

Изготовление корпуса из склеенных досок. Для более крупных корпусов моделей, чтобы их не «повело», брусок лучше делать наборным. Можно предложить два варианта. Первый — корпус из горизонтально склеенных досок. Толщина их должна соответствовать расстоянию между ватерлиниями на теоретическом чертеже.

На каждой доске проводятся диаметральная линия, шпации, и вычерчивается соответствующий контур ватерлинии (рис. 60, А). Обработав доску по контуру ватерлинии снаружи, надо выпилить древесину изнутри, оставив край шириной 6— 8 мм (рис. 60, Б). Последняя доска (днищевая) изнутри не выпиливается. Обработанные доски склеиваются в пакет (рис. 61). Теперь достаточно будет срезать выступающие углы и довести обработку корпуса, применяя шаблоны (рис. 62), до нужных размеров.

Рис. 59. Выдалбливание корпуса модели.

Второй вариант — постройка корпуса из вертикально-склеенных досок (рис. 63). В этом случае на обработанных досках вычерчиваются батоксы с проекции теоретического чертежа «бок». Здесь также сначала обрабатывается каждая доска по внешнему контуру батокса и выпиливается внутренняя часть. Две крайние доски оставляются сплошными. Склеенные и просушенные доски обрабатываются, как и в предыдущем случае.

Применяя эти методы, можно намного упростить постройку корпусов модели, при этом получаются они более симметричными.

Рис. 60. Подготовка досок для корпуса модели: А — разметка досок; Б — обработка снаружи и выпиливание изнутри.

Наборный корпус корабля

Для изготовления наборного корпуса можно было бы предложить несколько вариантов, но мы остановимся на более распространенном и рациональном — постройке корпуса на палубном настиле.

Рис. 61. Склеивание досок в пакет.

Сначала надо изготовить доску — стапель. Она должна быть хорошо отфугована. На доске необходимо провести диаметральную линию и разбить ее на шпации согласно теоретическому чертежу. Затем с чертежа проекции «полуширота» надо перечертить палубу на 2—3-мм фанеру и выпилить ее.

На палубе также следует наметить диаметральную линию и места установки шпангоутов, а затем сделать вырезы по бортам для закрепления в них шпангоутов. Палуба устанавливается на стапельной доске. Чтобы придать ей продольный прогиб, под нее подкладываются деревянные брусочки (рис. 64, А).

Рис. 62. Обработка корпуса по шаблонам шпангоутов.

Высота каждого брусочка берется с теоретического чертежа «вид сбоку» (рис. 64, Б). Для этого надо соединить прямой линией носовую оконечность корпуса с кормовой. Тогда расстояние между бортом палубы и проведенной линией на каждой шпации и будет высотой каждого брусочка. Брусочки надо прибить на стапельную доску, положить на них палубу и закрепить ее концы гвоздиками.

Рас. 63. Изготовление корпуса по батоксам.

Теперь можно приступить к изготовлению шпангоутов. Для этого с теоретического чертежа (проекции «корпус») с помощью кальки или копировальной бумаги шпангоуты переносятся на фанеру толщиной 6—8 мм, затем выпиливаются лобзиком.

Края выпиленных шпангоутов надо хорошо обработать напильниками и шкуркой. В верхней части шпангоутов (по бортам) оставляются шипы, которые будут вставляться в палубные вырезы (рис. 65). В нижней части шпангоутов вырезаются пазы для установки килевой рамы, которая вычерчивается по теоретическому чертежу проекции «бок» и выпиливается из 6—8-мм фанеры (рис. 66).

Рис. 64. Установка палубы на стапельной доске.

В носу и корме набора корпуса на величину одной или двух шпаций устанавливаются бобышки из досок мягких пород дерева (липа, ольха, тополь) (рис. 67). Бобышки обрабатываются по профилю корпуса рашпилем и наждачной бумагой.

Рис. 65. Шпангоут, подготовленный к установке на палубе.

Теперь соберем временно весь набор, для чего все шпангоуты вставим шипами в палубные пазы и скрепим все килевой рамой (рис. 68). Накладывая на шпангоуты стрингеры, можно разметить места установки. Их количество зависит от величины модели. Чем модель больше, тем больше стрингеров.

Рис. 66. Килевая рама и шпангоут.

Закончив разметку, весь набор надо разобрать и выпилить в шпангоутах и бобышках пазы для укладки стрингеров (рис. 69). Перед окончательной сборкой набора в палубе выпиливаются окна для доступа в модель, а все места стыков промазываются два-три раза нитроклеем и просушиваются.

Далее с помощью гзоздиков и клея, закрепляем все стрингеры. Сняв просохший набор корпуса со стапельной доски, обрабатываем его драчевым напильником и промазываем снаружи два-три раза нитроклеем. Теперь можно приступать к обшивке корпуса 1—1,5-мм фанерой или плотным картоном.

Рис. 67. Установка бобышки на килевой раме.

Листы обшивки приклеивают и прибивают гвоздиками. Когда корпус хорошо просохнет, гвоздики можно вынуть или притопить керном. Обработав корпус напильником и наждачной бумагой, его надо промазать 2—3 раза нитроклеем, чтобы в дальнейшем к нему прочнее пристала нитрошпаклевка. Для лучшей прочности его можно оклеить одним слоем стеклоткани, применяя смолу ПН-1 или ЭД-5.

Рис. 68. Часть собранного корпуса на стапеле.

Корпус модели корабля из папье-маше

Очень просто построить корпус модели корабля из папье-маше. Он выклеивается из газетной бумаги по болванке, изготовленной одним из предыдущих методов.

Чтобы первые слои бумаги не приклеились к болванке корпуса, ее обмазывают тавотом или вазелином. Бумагу рвут на куски, примерно 60X80 мм. Резать ее ножницами не рекомендуется. Первые два-три слоя накладываются на болванку без клея, прямо на жировой слой. Клей лучше всего применять из картофельного крахмала. Кусочки бумаги накладываются внакрой, чтобы каждый следующий перекрывал предыдущий.

Для корпусов небольших размеров 700— 900 мм достаточно наклеить 9—11 слоев бумаги, чтобы получить толщину борта 2,5 — 3 мм. Клеить надо в несколько приемов. Наложив 3—4 слоя, следует дать им просохнуть. Затем, слегка зачистив наждачной бумагой, наклеить еще столько же. Этот процесс повторить несколько раз.

Сняв готовый корпус с болванки, в него необходимо вклеить 2—3 шпангоута и накрыть палубой. Потом все зашкурить и, применяя нитроклей, оклеить марлей или капроновым чулком. Затем корпус можно прошпаклевать и покрасить.

Корпуса модели кораблей из жести

Самый простой способ изготовления металлического корпуса модели корабля — опаивание болванки небольшими кусочками луженой жести толщиной 0,3—0,4 мм. Для этого можно применить и железо (от консервных банок), а также тонкую латунь или медь. Кусочки могут быть различной величины в зависимости от сложности обводов корпуса. При всех случаях в носовой и кормовой частях модели они будут меньше, чем посредине, так как средняя часть корпуса имеет менее сложные обводы (рис. 70).

Рис. 69. Выпиливание пазов для укладки стрингеров.

Второй способ — опаивание корпуса по плоским шпангоутам, вырезанным из жести и уложенным на болванку (рис. 71). Лучше, если шпангоуты сделать тавровыми (Т-образными), так как они создают хорошую прочность корпусу. Изготавливаются такие шпангоуты следующим методом. На полоске жести шириной 20—24 мм (по ее середине) чертилкой проводится риска, и по ней полоска сгибается пополам.

Затем, отступя 5 мм от края согнутой части полоски, проводится вторая риска, по которой заготовка в тисках разгибается на две стороны и выравнивается киянкой (рис. 72). Перед установкой шпангоутов на болванку на ней необходимо сделать пропилы.

Для этого надо сложить несколько ножовочных полотен в пакет, по толщине равной ширине шпангоутов, причем среднее полотно должно выступать на 5—6 мм. Пропилы должны быть такими, чтобы шпангоуты были вровень с болванкой, это обеспечивает плавность обводов корпуса. Верхние их края прибиваются к болванке мелкими гвоздиками (рис. 73).

Рис. 70. Корпус, опаянный кусками жести.

Установив все шпангоуты на свои места, можно приступить к опайке корпуса полосками жести. Для каждого листа обшивки делается выкройка из бумаги. Вырезав по ней лист из жести, его надо уложить на свое место и «прихватить» оловом в 3—4 местах к шпангоутам, причем края листа должны только наполовину перекрывать шпангоут (рис. 74).

Рис. 71. Плоский шпангоут

Установив первый лист обшивки, вырезаются поочередно все остальные и также «прихватываются» к шпангоутам. Таким образом набирается весь корпус модели. После этого его надо обколотить киянкой, а затем уже как следует пропаять все стыки.

Рис. 72. Способ изготовления тавровых шпангоутов.

Перед снятием с болванки корпус тщательно обрабатывается напильником и шкуркой.

Теперь можно пропаять форштевень и ахтерштевень, а также установить в корпусе необходимое количество переборок, дейдвудов и гельмпортов. Вырезав в палубе необходимое количество окон для доступа к механизмам модели, она устанавливается на место и припаивается. Закончив пайку, надо обязательно промыть корпус раствором питьевой соды или теплой мыльной воды, чтобы удалить остатки кислоты. Перед грунтованием корпуса его рекомендуется протереть ацетоном или растворителем.

Рис. 73. Установка тавровых шпангоутов.

Корпуса кораблей из стеклопластика

Для выклейки корпуса из стеклопластика применяются такие же болванки из дерева, сделанные одним из ранее описанных способов.

Готовую болванку надо тщательно обработать наждачной бумагой, зашпаклевать все ямки и трещины, а затем нанести на нее разделительный слой. Для этого можно использовать разогретый парафин, разжиженный керосином, или мастику для натирки паркетных полов.

Рис. 74. Опайка корпуса листами жести: А — тавровый шпангоут; Б — лист обшивки.

Надо проследить, чтобы поверхность болванки была хорошо покрыта разделительным слоем, иначе к ней может прилипнуть стеклоткань и снять ее будет невозможно. Выклеивают корпус полиэфирной смолой ПН-1 или эпоксидными смолами ЭД-5 и ЭД-6. Для смолы ПН-1 отвердительными компонентами являются нафтанат кобальта, которого добавляют к смоле 8%. и ускоритель (гипериз), его добавляют 3%. Нафтанат кобальта вводится в смолу первым. При пользовании эпоксидными смолами пластификатором является дибутилфтолат — 8 %, а утвердителен полиэтиленополиамин, его добавляют 10%.

Эпоксидные смолы немного гуще полиэфирных, и их рекомендуется разжижать толуолом или ацетоном, которых добавляется 8—10%. На болванку наклеивается 3—6слоев стеклоткани, в зависимости от ее толщины. Делается это следующим образом. Промазав болванку смолой, накладывается 1-й слой ткани и тщательно разравнивается. Затем промазывается снова и накладывается 2-й слой ткани.

Каждый слой надо хорошо прогладить, чтобы между ними не оставался воздух. Правильно разведенная смола затвердевает в течение 10—12 часов, так что на следующий день, не снимая корпуса с болванки, можно обработать его напильниками и шкуркой, а затем обработать шпаклевкой, изготовленной на основе той же смолы. Для этого в нее надо добавить наполнитель — тальк (детская присыпка). После обработки корпуса шкурками его снимают с болванки. А чтобы усилить прочность, вставляют 4—5 переборок. Затем той же смолой приклеивают палубу, предварительно сделав в ней вырезы для доступа к механизмам.

Источник

Полые конструкции корпуса судов

Судомоделисты обычно редко изготовляют цельные, монолитные корпуса. Даже при установке на модели резинового двигателя необходимо иметь в корпусе свободное пространство, чтобы расположить крючки, резиновый жгут и гребной вал. Поэтому моделисты строят главным образом полые корпуса.

Существуют самые разнообразные способы постройки таких корпусов. Здесь приводятся только наиболее распространенные.

Корпус из папье-маше

Постройка корпусов из папье-маше начинается с изготовления деревянной или иной болванки. Можно сделать иначе. По теоретическому чертежу или виду сбоку вырежьте из 3—5-мм фанеры диаметральную плоскость и шпангоуты. В шпангоутах и диаметральной плоскости выпилите пазы.

Затем поставьте шпангоуты в пазы диаметральной плоскости и заполните пространство между шпангоутами каким-либо пластичным материалом, например парафином. Сделав точно по размерам собранного фанерного каркаса ящичек или картонную коробку, опустите в него каркас и залейте расплавленным парафином. Если парафина не достанете, воспользуйтесь пластилином, глиной, гипсом. Когда материал затвердеет, обработайте наружную поверхность болванки. Сделать это нетрудно, так как шпангоуты (они должны быть выполнены точно) будут контролировать правильность формы корпуса. Изготовление болванки показано на рис. 20. После того, как болванка корпуса готова, приступают к оклейке ее бумагой, лучше всего газетной. Бумагу следует не резать, а разрывать, так как в этом случае кромка не имеет резкой грани, и при наклейке слои хорошо схватываются. Приготовленную бумагу заливают на несколько минут теплой водой. Болванку корпуса модели смазывают вазелином, маслом или каким-нибудь жиром и начинают оклеивать полосками бумаги. Для оклеивания бумаги применяют клейстер из картофельной муки или декстриновый клей. Первые два слоя бумаги выкладывают без клея, последующие — на клею. Кусочки бумаги нужно накладывать очень плотно, без пробелов так, чтобы края соседних слоев покрывались новым кусочком бумаги. Накладываемые слои бумаги должны образовать гладкую поверхность без выпуклостей и впадин. Для небольших корпусов достаточно 10 слоев бумаги (суммарная толщина 2,5—3 мм), для корпусов моделей длиной более 650—700 мм толщину обшивки следует увеличить до 4 мм.

Оклеив болванку корпуса 4—5 слоями, нужно дать бумаге просохнуть в течение 10—12 часов, затем наложить еще 4—5 слоев и вновь просушить.

Когда корпус модели судна будет сделан, рекомендуется вставить внутрь не менее 3 шпангоутов, килевую балку и несколько стрингеров. Это необходимо для крепления палубы и придания корпусу большей прочности.

Корпус модели из папье-маше можно сделать и другим способом (рис. 21): из дерева изготовляют болванку и по габаритным размерам, с небольшим припуском, делают ящик из фанеры. В ящик наливают разведенный гипс или алебастр. Затем, обильно смазав болванку вазелином или солидолом, опускают ее в гипс и дают гипсу застыть. После извлечения болванки из гипса образуется форма. Теперь остается выложить форму несколькими слоями бумаги, как было указано выше. При этом способе изготовления корпуса наружная поверхность, прилегающая непосредственно к гипсовой форме, получается очень гладкой.

Долбленый корпус

Болванка долбленого корпуса модели судна делается тем же способом, как и при изготовлении монолитного корпуса. Готовую болванку устанавливают на верстаке и затем приступают к выдалбливанию. Для облегчения и ускорения работы рекомендуется пользоваться коловоротом и перками. В этом случае необходимо строго контролировать работу, чтобы избежать просверливания корпуса насквозь. Для этого рекомендуется сделать шаблоны. Выдалбливание корпуса производите с помощью долота и полукруглой стамески. Схематически изготовление корпуса (1-й вариант) показано на рис. 22.

Есть еще один способ изготовления долбленого корпуса. Брус, из которого будут делать корпус, должен состоять из двух половин, склеенных по ДП; между половинами нужно проложить лист бумаги.

Разметку и первоначальную опиловку корпуса производят обычным способом. Затем нужно разъединить половины и сделать пропилы ножовкой с внутренней стороны.

Лишний материал выбирают с помощью стамески — сначала плоской, а потом полукруглой. Когда половины корпуса будут обработаны, их склеивают. В корпус врезают бимсы, на которых крепится палуба. Этот способ (2-й вариант) изображен на рис. 23.

Можно изготовить корпус и по-другому. Берут несколько досок, предварительно остругивают их и подготавливают для склейки. Затем с теоретического чертежа на доски переносят очертания нескольких ватерлиний (количество их зависит от толщины досок). Намечают, сколько нужно удалить дерева изнутри. После этого круговой ножовкой выпиливают сначала внутренний контур, а затем наружный по ватерлинии, обязательно с припуском 1—2 мм. Когда все доски выпилены, склеивают их и сжимают струбцинками. После высыхания клея обработку производят обычными столярными инструментами — стамесками, рубанками, рашпилем, напильниками, циклей. Схема изготовления корпуса (3-й вариант) показана на рис. 24.

Изготовление долбленых корпусов не сложно, но довольно трудоемко, корпуса получаются тяжеловатыми, однако точность изготовления может быть очень высокой. Для долбленых корпусов необходимо хорошо высушенное дерево, иначе уже готовый корпус может покоробиться.

Наборные корпуса

Наиболее распространенным и рациональным способом изготовления корпусов моделей судов следует считать наборный способ (рис. 25). Технология постройки корпуса по этому способу может быть рекомендована для всех типов моделей судов. Работа начинается с выпиливания шпангоутов и изготовления колобашек носовой и кормовой оконечностей. Затем набор устанавливают на размеченном бруске — своеобразном стапеле, — где будет собираться корпус модели судна. Установив оконечности и шпангоуты, связывают их килевой балкой — кильсоном и привальными брусьями. Затем прибивают заранее заготовленные рейки толщиной 3—4 мм. Под шляпки гвоздей подложите кусочки картона или фанеры, чтобы при вытаскивании гвоздей не повредить корпус модели. Сборка всех деталей наборного корпуса осуществляется на клею. Когда клей хорошенько высохнет и прихватит рейки к шпангоутам, гвозди вытаскивают клещами. При постройке наборных корпусов вместо реек можно применять в качестве обшивки тонкую авиационную фанеру или шпон (рис. 26). В этом случае рекомендуется помимо привального бруса установить один или два бортовых стрингера.

При постройке моделей, имеющих угловатые обводы шпангоутов, применяется так называемый композитный способ, показанный на рис. 27. Основание — нижняя часть корпуса делается из доски в точном соответствии с теоретическим чертежом, затем из фанеры выпиливают шпангоуты, ставят привальные брусья и к ним приклеивают обшивку — тонкую авиационную фанеру.

Для простых моделей, имеющих цилиндрическую вставку, ограничиваются изготовлением оконечностей и одного шпангоута; днище и борта делают из фанеры. Постройка такого корпуса совсем несложна (рис. 28).

Для обшивки можно применить и тонкий картон или плотную чертежную бумагу. Для некоторых корпусов быстроходных глиссирующих катеров применяют обтяжку корпуса материей на водоупорных клеях БФ-2, эмалите, рапиде или АК-20.

Металлические корпуса

Изготовление металлических корпусов (рис. 29) напоминает постройку настоящих кораблей. В качестве материала для постройки годится жесть от консервных банок или тонколистовая латунь. Начинать работу следует с изготовления по теоретическому чертежу болванки корпуса судна из дерева предпочтительно твердых пород — дуба, клена, ясеня, в крайнем случае березы. На болванке разметьте теоретические шпангоуты и прорежьте пазы для шпангоутов (из полосок жести). На листе жести шириной, равной длине контура шпангоута, чертилкой проводят риску на расстоянии 5 мм от края листа, затем еще через 5 мм следующую риску и через 10 мм новую. По последней риске производят сгибание жести, полученную полоску отрезают. Зажав полоску в тиски по отмеченной риске, выправляют согнутые края полки молотком. В заготовке в районе скулы делают треугольный выруб. Затем заготовку шпангоута закладывают в прорезь на болванке и с помощью киянки придают ей форму шпангоута. Шпангоут закрепляют скобкой, сделанной из гвоздя. Чтобы шпангоут не выступал на болванке, рекомендуется сделать на ней вырез на толщину жести, что обеспечит плавность обводов корпуса. Укрепив таким способом шпангоуты, заготовьте выкройки обшивки сначала из бумаги и по ним уже вырежьте части обшивки из жести. Длина каждого листа жести для обшивки должна быть такой, чтобы на днище листы правого борта на 1—1½ мм перекрывали листы левого борта; по высоте листы должны доходить до кромки палубы. Лист обшивки нужно обколотить по болванке, придав ему форму корпуса модели на данном участке, и закрепить тонкими обойными гвоздиками. Если сумеете, произведите пайку листов обшивки без предварительного крепления ее гвоздями — качество работы улучшится и времени на изготовление корпуса потребуется меньше.

После закрепления всех листов обшивки можно приступить к припаиванию листов, предварительно удалив гвозди, которыми прикреплен лист обшивки к шпангоутам. Если стык двух секций будет не очень точным — не беда, прибавьте немного олова и заполните паз между двумя соседними листами. Если же одна секция накрывает другую, подрежьте ту, которая еще не припаяна. Паять носовую и кормовую оконечности не рекомендуется, так как в этом случае затрудняется снятие корпуса с болванки. Для усиления носовой оконечности целесообразно впаять форштевень — металлическую пластинку толщиной 1—1,5 мм. Внутрь корпуса, когда он будет снят с болванки, нужно впаять несколько бимсов — поперечных связей такого же профиля, как и шпангоуты. Листы палубного настила следует стыковать на бимсах. В оконечностях палубные листы должны иметь загнутые кромки, которые заходят на борта с наружной стороны.

Корпус модели судна, сделанный из металла, может быть очень точным по форме, и он больше чем какой-либо другой приближается по конструкции к корпусам настоящих судов.

Корпус модели судна, построенный одним из приведенных выше способов, имеет определенные размеры. Однако определение этих размеров (длины, ширины, и высоты) не совсем обычно и требует пояснения.

Начнем с определения основных размеров. Длина корпуса модели измеряется в диаметральной плоскости. Наибольшая длина — это расстояние между двумя самыми отдаленными точками на носу и на корме. Длину по ватерлинии найдем по расстоянию между крайними точками в носу и корме в плоскости грузовой ватерлинии. Длину между перпендикулярами измеряют по грузовой ватерлинии от передней кромки форштевня до оси баллера руля. На рис. 30 эти размеры совпадают.

Ширина модели — наибольшая в самом широком месте, по грузовой ватерлинии на середине модели.

Осадка модели определяется в средней части от основной линии до грузовой ватерлинии. Если модель имеет одинаковую осадку носом и кормой, то говорят: «модель сидит на ровный киль». Если модель имеет большую осадку носом, говорят: «модель имеет дифферент на нос», а в случае большей осадки кормой — «дифферент на корму». Расчетная осадка получается, как среднее арифметическое из осадки носом и кормой. Так, если осадка носом 3 см, а кормой 5 см, то средняя осадка будет (3+5)/2=4 см.

В том случае, если модель имеет выступающие части, например киль у яхты, то осадку определяют по выступающим частям — от киля до грузовой ватерлинии.

Высота борта измеряется на средине миделя от основной линии до линии верхней палубы. Высотой надводного борта называют разность между высотой борта и осадкой.

Размеры модели судна и различные их соотношения оказывают существенное влияние на мореходные качества: плавучесть, остойчивость, качку, ходкость, управляемость и др.

Основные размеры модели судна по отношению к размерам настоящего судна должны соответствовать отношению:

Если модель построена в масштабе 1:100, то и все ее размеры должны составлять сотую часть соответствующих размеров настоящего судна.

Установив размеры модели судна — длину, ширину и осадку, нетрудно определить и водоизмещение.

Погрузившись в воду на определенную глубину — осадку, модель, по закону Архимеда, вытесняет определенное количество воды. Модель, погруженная в воду, испытывает со всех сторон давление. Равнодействующая всех сил давления воды составляет вертикальную силу, направленную снизу вверх, и называемую силой плавучести. Сила плавучести равна водоизмещению модели (рис. 31).

Взвесив модель на весах, определим ее водоизмещение с необходимой точностью. Зная основные размерения модели — длину, ширину и осадку, легко определить так называемый коэффициент полноты корпуса модели (рис. 32), обозначаемый греческой буквой 8 (дельта); этот коэффициент определяют по формуле

Здесь буквой V обозначено объемное водоизмещение модели в см 3 ; L — длина модели в см; В — ширина в см; Т — осадка в см. В зависимости от класса модели коэффициент полноты корпуса для различных типов судов колеблется в весьма широких пределах (от 0,13 до 0,90).

Водоизмещение модели судна должно соответствовать водоизмещению настоящего судна. Эта зависимость выражается следующим равенством:

где D_M — водоизмещение модели в кг;
D_С — водоизмещение судна в кг;
М — масштаб отношения линейных размеров модели к линейным размерам судна.

Допустим, нужно определить, каким должно быть водоизмещение модели грузового судна водоизмещением 5000 т, построенной в масштабе 1:100.

Подставив эти величины в формулу определения водоизмещения, получим:

Может случиться, что модель, спущенная на воду, перевернется. Кораблестроитель сказал бы: «модель перевернулась потому, что не имела положительной остойчивости, т. е. способности плавать в прямом положении». Что же привело к опрокидыванию модели? Строителю модели необходимо знать причины этого.

На рис. 33 показаны силы, действующие на накрененную модель судна.

Одной из них является сила веса. Равнодействующая сил веса всех частей модели считается приложенной в некоторой точке, называемой центром тяжести (ЦТ). Сила веса направлена вниз, и модель своим весом вытесняет вполне определенное количество воды, равное по весу самой модели. Вода давит на подводную часть модели, стремясь вытолкнуть ее из воды. Точка приложения равнодействующих всех сил, действующих на подводную часть модели, приложена в центре величины (ЦВ) или центре тяжести (ЦТ) подводного объема. Для плавания модели без крена нужно, чтобы ЦТ и ЦВ лежали на одной вертикали.

Зная эти две теоретические точки, имеющиеся в нашей модели, рассмотрим теперь, как действуют на модель, находящуюся в накрененном положении, сила веса и сила поддержания.

Если с модели не снимают и не передвигают грузов, то центр тяжести остается в прежнем положении, несмотря на крен. Что же касается центра тяжести подводной части (центра величины), то он перемещается. Если теперь из центра величины мы проведем прямую, пересекающую диаметральную плоскость, то в точке пересечения будем иметь так называемый метацентр — средний центр, характеризующий состояние остойчивости модели.

При малых углах крена (до 10—12°) можно считать, что метацентр находится на одном месте.

Расстояние от метацентра до центра величины называется метацентрическим радиусом. Это воображаемый рычаг, которым раскачивается модель. Расстояние от метацентра до центра тяжести называется метацентрической высотой. Мета-центрическая высота есть мера начальной остойчивости модели, кренящейся на небольшие углы.

Чтобы модель, плавая, всегда находилась в равновесии, метацентрическая высота должна быть положительной, т. е. метацентр должен лежать выше центра тяжести.

Величину начальной остойчивости модели судна нетрудно определить с помощью опыта, схема которого показана на рис. 34. В диаметральной плоскости модели поставьте мачту высотой 250—300 мм и прикрепите к самому верху нитку с привязанным грузиком. На палубе прикрепите рейку с миллиметровыми делениями. Затем по палубе прочертите карандашом линию диаметральной плоскости и на нее положите груз в 250 г. Переместив груз к борту на определенное расстояние, например на 50 мм, заметьте отсчет по рейке. Теперь, пользуясь формулой, вычислите метацентрическую высоту:

Здесь: Р — вес груза (в нашем случае в г); l — расстояние, на которое перемещен груз, в мм; d — отсчет по рейке в мм; D — водоизмещение модели в г; h — длина нитки отвеса в мм.

Метацентрическая высота для моделей во столько раз по своим размерам меньше, чем у настоящих судов, во сколько раз модель меньше судна. Так, если метацентрическая высота модели, построенная в масштабе 1:100, равна 12 мм, то для настоящего судна метацентрическая высота составит 1,2 м.

Чтобы улучшить остойчивость модели судна, надо понизить центр тяжести модели, положить на дно балласт — металлическую пластину.

С увеличением ширины и осадки модели судна остойчивость также улучшится.

Бортовая качка модели судна, т. е. колебания ее с борта на борт, либо с носа на корму (килевая качка) незначительно изменяются в зависимости от размеров модели и практически не влияют на ходовые качества. Непотопляемость модели судна — способность оставаться на плаву и сохранять мореходные качества — не переворачиваться и идти по заданному курсу при частичном затоплении корпуса модели — неотъемлемое качество плавающей модели судна. От размеров модели непотопляемость не зависит, главное в том, чтобы сделать водонепроницаемым корпус и на всякий случай поставить не менее двух водонепроницаемых переборок — одну в носу, другую в корме, разделив корпус примерно на три равные части (рис. 35).

Все описанные мореходные качества модели судна — плавучесть, остойчивость, качка, непотопляемость имеют весьма существенное значение для плавающей модели. Ходкость, т. е. способность модели судна идти с предельной скоростью, во многом зависит от главных элементов и их соотношений.

Изменение общего коэффициента полноты водоизмещения 8 при неизменных длине, ширине и осадке ведет либо к увеличению объема подводной части, либо к ее уменьшению. Соответственно увеличивается или уменьшается сопротивление воды движению модели. Следовательно, для того чтобы скорость модели была большей при одинаковых прочих условиях, надо стремиться к разумному уменьшению коэффициента общей полноты водоизмещения.

С уменьшением водоизмещения меньший объем воды, вытесняемый моделью судна, будет увлекаться ею при движении, и сопротивлении воды движению модели уменьшится, а скорость возрастет.

Другим фактором, влияющим на скорость модели, является ее длина, которую следует принимать наибольшей для данного класса или типа модели судна. Увеличение же ширины, наоборот, отрицательно влияет на ходкость модели, так как в этом случае увеличивается волнообразование, а с ним и сопротивление воды движению модели. Особенно это нужно учитывать при постройке моделей быстроходных судов; для тихоходных судов увеличение ширины сказывается на ходкости не так значительно.

Увеличение осадки модели судна создает благоприятные условия для работы гребных винтов, что обеспечивает более равномерный подток воды в винтам и повышение коэффициента полезного действия силовой установки — гребного винта и двигателя.

Форма корпуса модели судна, образования носа и кормы, очертание ватерлиний, батоксов и шпангоутов, определяемые теоретическим чертежом, существенно влияют на сопротивление воды движению модели и тем самым на получение высокой скорости.

Образование носовой оконечности модели должно быть острым; ватерлинии для быстроходных моделей делают прямыми или слегка выпуклыми, а для тихоходных — вогнутыми.

В зависимости от типа и назначения судна применяют различные образования носовой оконечности (рис. 36):

• а) вертикальный нос с закруглением в подводной части;
• б) наклоненный нос с подрезом в подводной части — формы, применяемые в гражданском флоте;
• в) наклоненный нос под углом 60—70° к горизонту;
• г) нос клиперского образования — применяется в военном кораблестроении;
• д) нос ледокольного образования — форштевень вначале идет вертикально, затем имеет уклон 20—25° к горизонту;
• е) клиперский нос с бушпритом — применяется на парусных судах.

Кормовой оконечности нужно придать такую форму, чтобы обеспечивались: плавный сход струй, обтекающих модель, отсутствие завихрений и хороший подток воды к гребным винтам.

Как показывают опыты, кормовая оконечность обтекается по направлению батоксов, следовательно, при выборе теоретического чертежа или при его построении нужно предпочесть такой чертеж, в котором батоксы были бы пологими, а не крутыми. Крутые батоксы в корме способствуют подъему воды и появлению вихреобразования. Форма шпангоутов не оказывает большого влияния на ходкость модели судна. Для тихоходных моделей рекомендуется применять V-образную форму шпангоутов в носу и корме.

Для быстроходных судов применяют в носу U-образные шпангоуты, которые обеспечивают получение острых ватерлиний и уменьшение сопротивления воды. Кормовая оконечность в зависимости от типа и назначения судна может иметь различные формы (рис. 37):

• а) корма с подзором применяется на гражданских судах;
• б) крейсерская корма (подзор утоплен в воду) применяется как на гражданских, так и на военных судах;
• в) транцевая корма — подзор срезан поперечной плоскостью, образующей так называемый транец, откуда и проистекает название кормы этого типа. Применяется на быстроходных катерах, военных кораблях.

Правильный выбор формы образования носа, кормы и обводов корпуса модели имеет существенное значение для ходкости модели. Бывает так, что две одинаковые модели с одинаковыми двигателями имеют разную скорость; происходит это потому, что модель с более высокими ходовыми показателями имеет лучшую форму корпуса и оконечностей, обеспечивающую хорошую обтекаемость и меньшее сопротивление при движении модели в воде, и, следовательно, большую скорость хода.

Скорость хода современного океанского пассажирского судна 30 морских миль в час, или, как говорят моряки, 30 узлов, что немного более 55 км/час. Для достижения такой скорости требуются механизмы мощностью в сотни тысяч лошадиных сил. Модели судов, в соответствии с правилами, должны ходить с определенной масштабной скоростью. Расчет такой скорости делается следующим образом.

Предположим, что модель сделана в масштабе 1:100, следовательно, все ее размеры в сто раз меньше настоящего судна, но, как показывают опыты, скорость будет меньше не в 100 раз, а в 10 раз и будет равна 3 милям в час.

Если это выражение представить в виде формулы, получим

где v_M — искомая скорость модели;
v_С — известная скорость судна;
М — отношение длины модели к длине корабля.

Так как моделисты измеряют скорость хода моделей в метрах в секунду, то для этого следует в первую часть формулы добавить постоянный множитель 0,514. Тогда в окончательном виде формула для подсчета скорости хода модели будет выглядеть так:

Другим, очень важным качеством модели судна, которое оценивается на соревнованиях морских моделистов, является устойчивость на курсе, т. е. способность модели судна сохранять на заданной дистанции направление своего движения. Модель должна, не отклоняясь от принятого курса, пройти створные знаки. Устойчивость модели зависит от относительной длины модели: чем больше отношение длины модели к ее ширине, чем большая часть диаметральной плоскости модели судна находится под водой, тем устойчивее модель при ее движении по заданному направлению. Небольшой дифферент модели на корму также улучшает ее устойчивость на курсе.

Поворотливость модели судна, т. е. способность изменять курс, — также одно из важных мореходных качеств модели, особенно радиоуправляемой. Поворот модели осуществляется с помощью рулей. В зависимости от класса и типа судна применяются различные типы рулей: обыкновенные рули, площадь пера которых расположена в корму от оси вращения баллера; балансирные, площадь пера которых разделяется осью вращения на две неравные части (большая располагается в корму, меньшая — внос); полубалансирные рули — отличаются от балансирных тем, что балансирная площадь пера руля идет не по всей высоте руля; подвесные рули, не имеющие опоры на ахтерштевне (рис. 38). В зависимости от типа и длины судна площадь пера руля 5 составляет определенную долю от погруженной площади диаметральной плоскости, определяемой произведением длины судна по грузовой ватерлинии на осадку по формуле

где S — площадь пера руля; L — длина судна; Т — осадка; k — коэффициент.

Значения коэффициента k для различных типов судов приведены в табл. 2.

По условиям соревнований плавающих моделей разрешается увеличивать площадь рулей до 1/25 LТ см 2 , где Т — осадка, L — длина модели по грузовой ватерлинии.

Кривая, описываемая движущейся моделью судна при повороте под действием руля, называется циркуляцией (рис. 39). Когда движение модели установится, то циркуляция образует окружность, диаметр которой D есть диаметр циркуляции.

Мерой поворотливости модели судна является отношение диаметра циркуляции к длине модели.

В зависимости от типа и назначения судна отношение диаметра циркуляции к длине лежит в сравнительно широких пределах: морской двухвинтовой буксир с гребными винтами, работающими враздрай (один гребной винт работает вперед, другой — назад), разворачивается почти на месте, и диаметр циркуляции почти равен длине буксира.

Для крупных грузовых судов диаметр циркуляции составляет 7—8 длин судна.

В табл. 3 приведены некоторые данные по основным типам судов.

Диаметр циркуляции зависит от формы руля, угла перекладки и скорости хода. Чем больше площадь руля и угол перекладки, тем меньше диаметр циркуляции. Повышение скорости ведет к увеличению диаметра циркуляции.

Устойчивость и поворотливость находятся как бы в противоречии: чем лучше устойчивость, тем хуже поворотливость, и наоборот. Задача моделиста — найти такое соотношение между этими двумя качествами, чтобы управляемость модели была наилучшей.

Источник