书城教材教辅培养学生动手能力小丛书:教你制作舰船模型
47696400000023

第23章 橡筋动力舰船模型(1)

舰船模型上用的最简单的动力装置就是橡筋发动机。橡筋动力是利用橡筋束在拉伸和扭转过程中储存的能量,在它回复原来状态的过程中带动螺旋桨来驱动舰船模型航行。橡筋动力优点是使用方便,制作简单,重量轻;缺点是续航力差,一般用在初级自航模型上。

舰船模型的橡筋,可以安装在船体外面,也可以安装在船体里面。如果橡筋安装在船体外,结构简单,制作容易,但橡筋使用寿命短、弹性差;装在船体内,结构比较复杂,制作难度增大,但使用寿命长。

体外橡筋动力舰船模型,可利用前面制作的实体舰船模型,只要在船底装上动力装置就行了。动力装置由螺旋桨、橡筋来组成。用白铁皮制作螺旋桨和轴架,用自行车辐条制作桨轴和弯钩,弯钩也可以用羊角圈代替。

一、橡筋束的性能

橡筋动力舰船模型是动力模型中最简单的品种。当把橡筋旋绕上紧的时候,橡筋发生扭曲和拉伸形变,储存弹性势能。一旦弹性势能释放,就能驱动舰船模型航行。

舰船模型的橡筋束可以安装在船体外面,也可以安装在船体里面,如图4-1-1所示。

图4-1-1橡筋束安装在船体外的模型,结构简单,制作容易,但由于橡筋直接浸泡在水中,质量容易下降。橡筋束安装在船体内的模型,结构比较复杂,制作比较困难,但可以延长橡筋束的使用寿命。

1.橡筋束的最大可绕转数

正确地确定橡筋束的最大可绕转数,对于保证模型有最大的航行距离和防止橡筋断裂是十分重要的。橡筋束的最大可绕转数同橡筋束的横截面积、橡筋的伸长倍数、橡筋的预先拉伸程度以及橡筋束的长度都有关系。

(1)橡筋束的横截面积。橡筋束的横截面积取决于橡筋的根数和每根橡筋的横截面积。常用橡筋的横截面积有1×1平方毫米、1×2平方毫米、1×5平方毫米。

长度500毫米以下的模型,可以用2~4根1×5平方毫米的橡筋做橡筋束,这种橡筋束的横截面积就是10~20平方毫米。

(2)橡筋束的伸长倍数。橡筋束的伸长倍数可以通过试验得到。找一段长100~200毫米的橡筋,把它拉长,直到不能再拉长为止。橡筋最大伸长后的长度同原来长度的比就是橡筋的伸长倍数。舰船模型用的橡筋一般伸长倍数为4~5倍比较好。伸长倍数太小,可绕转数少;伸长倍数太大,弹力不足,这两种情况都不适宜用在舰船模型中。

(3)橡筋束的预先拉伸程度。在旋绕橡筋束之前,预先把橡筋束拉伸到原长的几倍,能够增加橡筋束可绕转数。因为伸长后橡筋束的长度增加而直径减小了。

表4-1-1给出不同横截面积、不同伸长倍数、不同预先拉伸程度的1米长橡筋束的最大可绕转数。

表4-1-11米长的橡筋束最大可绕转数

预先拉伸倍数横截面积

(mm2)伸长倍数34567没有预先拉伸16

610预先拉伸到2倍16

(4)任意长橡筋束的最大可绕转数。橡筋束最大可绕转数同橡筋束的长度成正比。知道1米长橡筋束最大可绕转数n0,就能计算出长度是l的橡筋束的最大可绕转数n:

n=n0×l

l以米做单位。

例如有一束4根橡筋组成的橡筋束,橡筋束的长度是500毫米,单根橡筋的横截面积是2×2平方毫米,测得它的伸长倍数是4倍,预先拉伸到2倍,求这橡筋束的最大可绕转数。

由给出的条件可知,橡筋束的横截面积是16平方毫米。查表4-1-1,预先拉伸到2倍、横截面积16平方毫米、伸长倍数4倍的1米橡筋束最大可绕转数是485转,那么500毫米的橡筋束最大可绕转数是n=n0×l=485×0.5≈243(转)2.橡筋束的选择橡筋发动机往往是用十几根同截面的橡筋组成一束,一束多少根数为宜,可通过水上试验的方法来确定。首先要满足规定距离的续航力,然后再考虑提高航速。一般的规律是橡筋截面积小、根数少、转数多的橡筋发动机续航力长,航速慢:反之续航力短,航速快,这应在试航中找出合适的数据。选择橡筋时要求粗细一样、厚薄均匀,拉伸时没有毛刺、裂痕。

3.橡筋束的制作和安装

图4-1-2橡筋束的制作是在木板上钉2枚钉子,2钉之间的距离等于所需橡筋束的长度。沿2钉外围绕上成双数的橡筋,橡筋要稍放松些。橡筋的两端头要互相叠起来,并在橡筋束端部于拉伸状态下,中间扎上线或胶带。然后再做成钩环,这种钩环应比较牢固,如图4-1-2所示。有时,在橡筋束的两端,用直径为0.8毫米左右的钢丝做成2个小环,使橡筋发动机在弯曲的地方不易折断,如图4-1-3所示。

图4-1-3安装时,橡筋束的纵向中心线,必须与螺旋桨轴的中心线位于同一直线上,如图4-1-4所示。否则,橡筋发动机在快速转动时会敲打船体,使船摇晃。

图4-1-44.橡筋束的使用

为了发挥橡筋束的最大效能,在正式使用之前,要对橡筋束进行预绕:将橡筋束拉长2~3倍,在橡筋束拉长的情况下,先预绕最大可绕转数的50%,放松后再预绕70%和80%。预绕橡筋束要慢慢绕,并且注意观察,如果绕数不多就出现断裂或毛刺,表明橡筋质量不高,已经老化。如果出现少量毛刺,细心地把毛刺剪掉仍然可以使用。

预绕的橡筋束,需要在手摇钻钻头夹上1个铁钩,将橡筋束的一端挂上钩子;另一端固定在船模螺旋桨轴钩上,由另一人拿着。然后将橡筋束拉长,并转动手摇钻使橡筋扭转,这时要注意3个问题:

(1)转向要同螺旋桨推进方向相符。

(2)要知道手摇钻手把与钻头的转动比(即手把转1圈,钻头钩子转几圈),以便计算橡筋束的扭转数。

(3)随着橡筋束的扭转,橡筋束拉伸长度应逐渐缩短。当橡筋束扭转到满转数时,将小环从手摇钻的钩上取下装入模型里的挂钩上。

另外,橡筋在多次使用和长期处于扭转状态后,其储备弹性会显著减小。因此,橡筋束应在放航前扭转。

在较大的船模上采用橡筋发动机时,可用齿轮箱变速,或将2个或2个以上的橡筋束组合起来,这能保证橡筋发动机持续较长时间的工作,如图4-1-5所示。图4-1-55.橡筋束的贮藏橡筋应撒上滑石粉,贮藏在具有室温的玻璃缸内,用塞子盖紧。使用时抖掉滑石粉,放在温肥皂水中洗一下,抖掉水,吹干,涂上润滑用的甘油或蓖麻油,再装到船模上。橡筋长时间受甘油或蓖麻油的作用是有害的。因此,使用后必须及时从船中取出,并用肥皂水洗净,吹干,涂上滑石粉,贮藏起来。这样可延长橡筋束的使用寿命。

二、护卫舰模型

这里介绍一艘采用体外橡筋动力的护卫舰模型,如图4-1-6所示,它的船底是平的,很容易在船底上安装羊眼圈、铁片支架、螺旋桨和橡筋束。甲板上的上层建筑和各种设施用木料制作,切割成规则的几何形体,制作也不困难。

图4-1-6体外橡筋动力护卫舰模型

1.船体的制作

用长210毫米、宽24毫米、厚8毫米的松木板,照图4-1-7制作船体。照图4-1-7C1削去船首尾虚线以外的部分。再用长28毫米、宽24毫米、厚3毫米的松木片做船首上甲板,照图4-1-7C2削去虚线以外的部分。

图4-1-7船体的制作用胶水把船首上甲板黏在船首上部。等胶水干透后,用铅笔照图4-1-7C3把甲板边缘线(图中实线)和船底边缘线(图中虚线)画在松木板上,用弓锯或刀子仔细把多余部分锯掉或削掉。成型后用木砂纸把整个船体打磨光滑。

2.动力装置的制作

这艘模型的动力装置由螺旋桨、螺旋桨支架、羊眼圈、橡筋束等组成。螺旋桨转动的时候,不断地把水向后推,被推开的水对螺旋桨产生反作用力,推动模型前进。

图4-1-8螺旋桨的制作螺旋桨用铁片制作,按照图4-1-8在铁片上画1个直径20毫米的圆,在中心线上对称地画2片桨叶,中间钻1个小孔,然后用剪刀把螺旋桨叶剪下来。找1根直径1毫米的钢丝做螺旋桨轴,一头敲扁,挤入螺旋桨叶的中央小孔中,用焊锡把螺旋桨叶片和螺旋桨轴焊牢,再用尖嘴钳把2片桨叶各弯30°,螺旋桨就制作好了。

螺旋桨支架也用铁片制作,按照图4-1-8剪一条铁片,画上4条虚线,在中间2条虚线处对折弯转,把1根1.2毫米的钢丝嵌在里面,用尖嘴钳把铁片弯转处轧成轴管形。再把铁片劈开,左右弯成直角,并钻上2个小孔,然后把1.2毫米的钢丝抽出。找1粒空心的玻璃珠,套入螺旋桨轴上,把螺旋桨轴穿入螺旋桨支架的轴管中,用尖嘴钳把螺旋桨轴的尾端弯成环形小钩。然后在离船尾20毫米处的中间,用2个小钉把螺旋桨支架固定在船底上。

在船底的正前方,离船头10毫米处安装1个羊角圈。把橡筋束的一头挂在羊角圈上,另一头挂在螺旋桨轴的环形小钩上。这样动力装置就制作好了。

3.船舵及舱面建筑的制作

在铁片上照图4-1-9a画上左右对称的舵面,沿中心线对折后,再把上方的2片撑脚分别向左右弯折,在撑脚上各钻1个小孔,然后用小钉把船舵固定在艇尾底部的中心线上,离螺旋桨约5毫米。

图4-1-9用松木板,照图4-1-9b制作舰桥、烟囱底座和前后主炮,用松木板照图4-1-9c制作救生平台,再用松木条照图4-1-9d、e、f制作桅、烟囱、火箭炮等。零件制作好后,照侧视图和俯视图把上层建筑和武器装置用胶水一一黏装在船体的甲板上。

5.试航

用3根普通的横截面1×1平方毫米的橡筋圈串接起来,一头挂在羊角圈上,一头挂在螺旋桨轴的环形小钩上。用手转动螺旋桨,直到橡筋旋紧为止。然后把模型轻轻放入水中,两手松开,螺旋桨转动,推动模型向前行驶。调节船舵的方向,可以使模型沿着直线或者圆周轨道航行。

三、导弹艇模型

这里介绍的是一艘以体内橡筋束为动力的折角型构架式导弹艇模型,它的图纸如图4-1-10所示。它的船体采用构架式结构。由龙骨、肋骨、龙筋、船首柱、船尾柱、船壳板、甲板、舭龙骨、护舷木等组成。由于它的船底和船舷交界处有明显的折角,所以叫做折角型构架式模型。

图4-1-10

1.船体的制作