书城教材教辅教你制作舰船模型(培养学生动手能力小丛书)
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第26章 电动机动力舰船模型(1)

电动机动力装置把电能转变成机械能,它带动螺旋桨旋转,使模型能在水中航行。由于电动机动力具有体积小、功率大、效率高、使用方便、安全可靠等特点,在舰船模型中得到广泛应用。电动机动力装置,不仅应用在自航模型上,而且还应用在无线电遥控模型上。

一、电动机简介

无论是初级舰船模型或是较高级的舰船模型,电动机是应用最多的动力器材。其种类很多,质量、技术规格档次也大不相同,这就要根据条件和需要加以合理选择。

1.电动机的结构和原理

图4-3-1永磁式电动机的组成电动机由定子、转子和换向器3部分组成。定子是永久磁铁的电动机叫做永磁式电动机,它的结构如图4-3-1所示;定子是电磁线圈的电动机叫做电磁式电动机。定子的作用是产生磁场。转子装在定子中间,通电后能够转动,它由硅钢片叠成圆柱体,套在电动机轴上,在转子的纵向凹槽里嵌入由绝缘铜丝绕成的绕阻。

换向器也套在电动机轴上,它能及时改变流入绕组的电流方向。换向器包括电刷和换向片。电刷常用磷铜片或炭精块制成。换向片用铜片制成,几片换向片互相绝缘,组成圆筒形状。当电流通过电刷和换向片流入转子绕组的时候,在定子磁场的作用下,转子就转动起来。

2.电动机的选用和保养

制作舰船模型选择电动机,首先要考虑模型的大小,模型的种类和模型的速度要求,同时还要考虑到对电源的要求和船体安放电源的容量。船长在600毫米以下的舰船模型,可以采用玩具电动机,如D—202、WZY—151等,它们是永磁式的,使用电压1.5~4.5伏。如果船体内部容积允许,可以由几组电池组并联使用,使电动机能工作较长时间。由于玩具电动机的电刷是用磷铜片制成的,不能通较大电流,一般使用内阻较大的干电池做电源。

船长在600~1000毫米的舰船模型,可以选用817—A—1电动机,使用电压7.2伏。这种电动机的电刷是炭精块制成的,能允许较大的电流通过,电源可以用镍镉电池,能够提高模型的航速。

船长大于1000毫米的舰船模型,可以选用永磁式微型电动机,如302YW6、402YW5等,使用电压12~24V,也可以采用电磁式电动机。由于船体容积大,不仅可以采用多组镍镉电池做电源,还可以用照相闪光灯使用的铅蓄电池。

电动机在使用过程中要注意保养:电源电压不要超过电动机的额定工作电压;电动机不能受潮,模型在航行中,水会通过轴套管和船体缝隙渗入机舱,每次航行后要仔细检查,用注射器把舱内的水抽去,用棉花或软布擦干;轴承处要经常加油,保持润滑;要经常用脱脂棉蘸酒精清除换向片和电刷上的积炭和灰尘,以免换向片和电刷接触不良,使电动机转速下降,甚至停转而烧坏电动机;发现电动机负荷过大、转轴不灵活或水草缠住螺旋桨等,要及时切断电源,以免电流急剧上升,烧坏电动机。

3.电源的选用和保养

舰船模型电动机常用的电源有干电池、镍镉电池、碱性银锌蓄电池和酸性铅蓄电池等。

(1)干电池。干电池是普通手电筒用的电池,按体积大小分成1号、2号、5号、7号等数种规格,每节输出电压是1.5伏,新电池可以达到1.6伏,电池用旧了,输出电压就要下降,当下降到低于1.2伏的时候,电池就不能用了。干电池的优点是价格低、重量轻,缺点是输出电流小,用完不能充电。使用干电池要注意:新旧电池不能一起使用,因为旧电池的内电阻大,会额外消耗能量;不要受潮,否则干电池会加速失效;不要短路,以免干电池大电流放电而烧毁。

(2)镍镉电池。镍镉电池每节输出电压1.25伏,内阻小,短路电流超过10安,结构牢固,不怕振动,而且能够反复充电,但价格贵,每节输出电压比干电池小,重量比干电池大。这种电池可以用于船长1000毫米以下的舰船模型上。

(3)银锌蓄电池。银锌蓄电池每节输出电压1.5伏,电解液是碱性的,内阻小,输出电流大,能反复充电。比如XY—20银锌蓄电池,放电电流可以达到20安。如果按照放电电流1安计算可以放电近20小时。银锌蓄电池可以用在使用较大功率电动机的舰船模型上。这种蓄电池保养较难:充电时不能过载;不能受冲击;不能放在有酸雾气的房间内,以免吸收了空气中二氧化碳而变质。

(4)铅蓄电池。铅蓄电池每节输出电压2伏,它的电解液是酸性的。铅蓄电池可以用在船长1000毫米以上的模型上。蓄电池的容量通常以安培小时计算,比如容量20安培小时的蓄电池,如果以1安的电流放电,可以连续工作20小时;以2安的电流放电,可以连续工作10小时。不论使用哪种蓄电池,当输出电压下降到规定值时必须停止使用,并且立即充电,以免损坏蓄电池。

(5)锂电池。锂电池现在是电源的主流,是以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的非水电解质溶液的电池。锂电池每节输出电压4.2伏,没电时电压为3.6伏,常用在长1000毫米以上的模型上。和其他电池一样,锂电池的容量通常也是以安培小时来计算的。使用锂电池时应注意,锂电池没有充电记忆,不存在随着使用时间增加电容量减小的情况,并且过充和过放电都对锂电池的寿命有不良影响,所以,锂电池要在电量不足时及时充电,充电饱和后要及时断开充电器。

二、空气螺旋桨快艇模型

这里介绍一个用泡沫塑料做船体的空气螺旋桨快艇模型,所需的材料有:长方体泡沫塑料1块(40毫米×70毫米×200毫米),硬卡纸1张,导线300毫米,131电动机1个,电池盒及5号电池2节,桐木条1个(4毫米×4毫米×30毫米),大头针2个,三叶空气螺旋桨1个,薄铁皮舵1个,电机支架1个。所需的工具有:锉、刀、直尺、钢锯条、铅笔、乳胶、砂纸、剪子、斜口钳、锤子、电烙铁、焊锡与焊油。

图4-3-2

1.船体的制作

(1)参照图4-3-2将甲板与船底图拓在硬卡纸上,分别做出1/2个甲板与船底的模板。

(2)在泡沫长轴方向,即70毫米×200毫米方向的2个面上画出中心线。用模板分别在上、下2面上画出甲板和船体的轮廓线。

(3)利用刀、锯、锉将泡沫塑料切割成型,边削边参看图纸,加工时要沿外轮廓线稍大一点,留有一定余量地进行。(4)用砂纸对船体进行细加工,将余量磨去,打磨光洁整齐。

(5)利用剩余的泡沫塑料块制作出1个电动机底座,尺寸为30毫米×15毫米×6毫米,用乳胶黏接在船尾部的纵中线上,见图4-3-3。

图4-3-3模型装配图(6)在船体甲板上开挖出约30毫米×50毫米长方形能放置2节5号电池盒的舱室。

2.动力系统的安装

(1)电动机支架的制作:用薄铁皮根据131电动机直径大小弯制焊接出来,见图4-3-3,在电动机支架的纵向焊接1个长方铁片(两端各打1小孔)以在电动机和底座之间起固定作用。

(2)空气螺旋桨可以自制也可以用飞机模型上的螺旋桨来替代,安装到电动机轴上。

(3)参照图4-3-3装配图组装电动系统,其中一个电极可以作为开关使用。

(4)一切准备就绪,将空气螺旋桨动力系统安装在船尾电动机底座上,用2枚大头钉将底座固定在模型上。

(5)制作1个舵,安装在船尾底部中线上,见图4-3-3,为了保证航向,可加大舵面积。

3.试航

将2节5号电池正确安放在电池盒内,将电源接上后,先拿在手上观察螺旋桨的旋转是否把风吹向艉部,若风吹向艏部,则应对调电池2导线。

电源接通后即可将模型放在水中航行,根据模型的直线航向性能调整舵的角度。

三、电动快艇模型

快艇是突出以某种武器为主的高速艇,可以按上面配备的武器不同,分为炮艇、鱼雷艇和导弹艇。这里介绍一个用易拉罐制作的电动快艇,其模型图如图4-3-4所示。所需材料有:易拉罐若干,131小电动机1个,废圆珠笔芯(内径稍大于2毫米)1根,长72毫米的自行车钢条1根,长14毫米自行车气门芯1根(制作连接器),小型开关1个,导线若干,直径1毫米、长80毫米铁丝1根,少量吹塑纸、万能胶;需要的工具有:剪刀、笔、直尺、电烙铁、焊油与焊锡、钳子、夹子。图4-3-41.船体的制作(1)在易拉罐横面1/2处往上5毫米处做记号,如图4-3-5所示,用剪刀在虚线处剪开,保留底部和罐口的1/2。图4-3-5(2)用余下的材料做成螺旋桨1个,船舵1个,固定开关铁片1块,如图4-3-6所示,尺寸见图4-3-4。

图4-3-6(3)用钳子将易拉罐底部铁片1/2处往外弯90度,船身两边铁皮往外弯5毫米,角度为70度,再修剪船体边缘。

2.安装部件

(1)安装螺旋桨。取72毫米长自行车钢条作轴,圆珠笔芯作轴套管,把轴插进套管,在船尾(罐弯90度的一边)下部1/2处开一个圆形套管洞,洞应该尽量小,正好使轴穿过,然后用螺帽将螺旋桨前后两边按牢,使其不松脱。

(2)安装电动机。把自行车气门芯一头套在钢丝轴上5毫米,另一头套在电动机轴上5毫米,在电动机上引出2根各长100毫米的导线,接通1节5号电池试转,如电动机工作正常,再进行安装。安装前先在电动机下面焊接一块长铁皮以固定电动机,要求电动机与轴套管在同一直线上,螺旋桨不能碰到船底。

(3)舵的安装。先把舵的直角边卷成小孔,让铁丝穿过,再焊牢。取80毫米铁丝,在50毫米处弯成90度,然后剪1块小铁皮,一头卷成小孔,让铁丝穿过,一头焊接在船艉已弯成直角的铁皮上,这块铁皮可随时调整舵的方向。

(4)船体前方焊接小铁皮,安装小开关接上电池并固定。

(5)用吹塑纸剪成船首和船舱,形状如图4-3-7所示。用万能胶将船首黏在船舷两边5毫米处,用夹子夹紧,注意艏部上下交接处一定要黏牢,不要漏水,最后黏船舱。

图4-3-7吹塑纸剪制的船首和船尾示意图这样,一艘简易的电动快艇模型就完成了。制作完毕后可以到小水池放航,最好不要到自然水域去,以免不安全。

四、电动艇模型

本模型专为舰船模型普及活动设计,性能上只要求航速和航向,因此它的长宽比比较大,船体形状瘦长,类似军舰。所需的材料有:三合板、砂纸、大头针、橡筋、油漆、滑石粉、刷子、细钢丝、薄铁皮、电动机、电池盒、开关、电线、电池、幅条等。

1.船体的制作

(1)肋骨板的制作。肋骨板是按船体的横剖线型图制作的。它的上边缘长度与甲板对应位置上的宽度一致;下边缘则是船底板的宽度;肋骨板的高度是舷板的高度。制作方法是先将图4-3-8中0~4号肋骨图拓印在三合板上,用锯沿外框线锯下,再用砂纸板打磨到线上为止。5块肋骨板都做好后用三角板准确画出中心线(舷高度线)。最后用一段磨出刃的钢锯条将2号肋骨板中间凿空,以便穿过电源线。

图4-3-8(2)船底板的制作。船底板是模型的下底部。为了减少水的阻力,底板和甲板均呈流线型。

这里介绍一种不用曲线板简单画曲线的办法:取1块长550毫米、宽55毫米的三合板,顺长方向画出中心线。垂直于中心线画出0~4号肋骨板的站位线——0~1号之间为80毫米,其余依次间距都是130毫米,然后将每块肋骨板平行直立于各自的站位线上,注意肋骨板中心线要对准底板的中心线。一手扶着肋骨板,另一手用笔将肋骨板下边缘的宽度画在站位线上。全部画完后,底板上就有了5对点标。在一侧的5个点上钉5枚大头针,然后取1块长600毫米、宽20毫米的三合板,将它直立起来,紧靠每枚大头针窝成1条光顺的曲线,再用笔沿木条画线就可得到底板的一侧曲线,再用同样的方法将另一侧曲线画出,整个底板形状就画好了。底板画好后锯下毛坯,再用砂纸板细心打磨,边磨边观看曲线是否光顺、有无折线,如不符合要求要及时给予修正。

为了减小螺旋桨轴线与船体的安装角,应将船底尾部向上翘一个角度。具体作法是在船底板的尾部110毫米处画1垂直于中心线的虚线。再利用大功率电烙铁加热来弯曲底板,使底板尾部上翘10毫米,见图4-3-9a,注意加热时要将这段木片用水泡透。

同时将轴孔也打好,方法是用1个直径3.5毫米的钻头装入手摇钻,在距离底板尾端90毫米处的中心线上打1个倾斜孔,参看图4-3-9b。图4-3-9(3)船体肋骨板与底板的黏接。将0~4号肋骨板逐一按自己的站位黏在底板上,为防止肋骨板在胶未干时倒下,可以在肋骨板两侧钉大头针临时固定,并随时注意肋骨板上的中心线要与底板上的中心线对准,下边线要完全与底板重合。另外将事先做好的电机座用乳胶黏在底板上,它距离2号肋骨板10毫米。电机座的圆弧中线对准底板中心线,见图4-3-10。