ИЗГОТОВЛЕНИЕ ГРЕБНОГО ВИНТА ДЛЯ СУДОМОДЕЛИ
Известно, что гребной винт для судомоделей имеет достаточно сложную технологию изготовления, связанную с тонкой механической обработкой и точной пайкой лопастей. Еще больше проблем у моделистов, выступающих в классах FSR, F3,— им приходится вытачивать винт из стальной болванки или отливать в специальной форме.
Разумеется, начинающим спортсменам такие операции оказываются не по силам. Поэтому мы предлагаем свою технологию выполнения гребных винтов и крыльчаток, опробованную и успешно испытанную в нашем кружке. Она предельно проста и в то же время позволяет очень точно выдержать геометрию винта при любых заданных параметрах.
Суть нашего предложения в следующем. Прежде всего, надо подобрать заготовки — толстостенные стальные или латунные трубки — такие, чтобы внутренний диаметр позволял нарезать резьбу под концевик гребного вала, а внешний соответствовал диаметру ступицы. Затем трубку размечают, исходя из заданных условий: числа лопастей, шага и т. п.
С торца выполняют продольные пазы — так, как это показано на рисунке. Лопасти обрабатывают после их отгиба. Продольные пропилы могут быть выполнены не параллельно оси трубки, а под углом — тогда винту придается «саблевидность». Если потребность в гребных винтах будет довольно большой, то можно ускорить процесс их изготовления благодаря применению специальных кондукторов. Последние представляют собой своеобразные матрицу и пуансон.
Упорный кондуктор («матрица») надеваются на трубку-заготовку, а подвижный («пуансон») производит отгиб лопастей по заранее обработанной поверхности. Последнюю можно подготовить таким образом, чтобы при необходимости придать лопастям крутку — вручную это будет сделать непросто.
Кстати, изготовление винтов с помощью кондукторов можно рекомендовать и промышленным предприятиям. Аналогичным образом изготавливают и крыльчатки — например, для вентиляторов. Следует отметить, что оснастка для их выпуска весьма проста и может быть налажена параллельно с производством винтов.
(Автор: Ю. БЕЛОШЕНКО, преподаватель кружка, г. Антрацит, Луганская обл.)
Рис. 1. Заготовка гребного винта.
Р и с. 2. Развертка трубы с разметкой трехлопастного винта. Угол а выбирается исходя из заданного шага винта.
Рис. 3. Варианты формы лопастей винтов.
Рис. 4. Изготовление винтов с помощью кондукторов: 1 — кондуктор-пуансон, 2 — заготовка винта, 3 — упорный кондуктор-матрица.
Рис. 5. Отформованная заготовка десятилопастной крыльчатки перед началом придания лопастям требуемого профиля.
Р и с. 6. Фрагмент развертки трубы с разметкой крыльчатки.
Источник
Технология изготовления гребных винтов для модели корабля
Простейший способ изготовления гребного винта для модели корабля с резиномотором заключается в следующем: на листе жести или латуни толщиной 0,5—0,6 мм циркулем-измерителем вычерчиваем окружность нужного диаметра.
Затем, не меняя раствор циркуля, делим ее на три равные части (если винт трехлопастный), а точки деления соединяем с центром окружности прямыми линиями.
Вырезав заготовку лопастей по окружности ножницами, по размеченным линиям (радиусам) делаем прорезы, не доводя их до центра окружности на 3— 4 мм. Края лопастей закругляем небольшими радиусами (рис. 145, А).
Далее из куска стальной проволоки, гвоздя или велосипедной спицы диаметром 1,5— 2,0 мм изготавливаем гребной вал, один конец которого (длиной 3—4 мм) загибаем под прямым углом. В центре заготовки пробиваем отверстие, вставляем туда гребной вал и его отогнутый конец припаиваем к заготовке. Место пайки и концы лопастей винта необходимо зачистить напильником и наждачной бумагой.
Чтобы винт отбрасывал в корму воду и тем самым создавал упор для продвижения модели, лопасти его развертываем на 30—35° в одну сторону от плоскости винта. Для большей эффективности работы винта лопасти нужно немного изогнуть, придав поперечным сечениям очертание дуги. Выпуклость дуг должна быть направлена в сторону носа модели, а вогнутость в корму.
Теперь, продев свободный конец гребного вала в кронштейн с помощью круглогубцев, делаем крючок в виде знака вопроса. На этот крючок будет надета петля резиномотора (рис. 145, Б).
Такие гребные винты для модели корабля изготовить очень просто, но качество их невелико. Поэтому их рекомендуют для небольших моделей с резиновым двигателем, какие обычно строят начинающие моделисты.
Рис. 145. Простейший способ изготовления гребного винта.
Наиболее распространенный способ изготовления гребных винтов заключается в следующем: из латуни или стали толщиной 0,5—2,0 мм (в зависимости от размера и необходимой прочности винта) вырезают лопасти, вставляют их в специально пропиленные прорези на ступице (рис. 146) и пропаивают оловом, серебряным или медным припоями.
Рис. 146. Изготовление паяного гребного винта.
Прежде чем вырезать лопасть винта, из тонкой жести или латуни изготавливают шаблон контура лопасти с обозначенной на нем осевой линией. С помощью чертилки контур лопасти переносят на листовую сталь или латунь.
Затем, с небольшим припуском к размеченному контуру, ножницами по металлу вырезают заготовку лопасти и выравнивают ее деревянным молотком (киянкой) на ровной плоскости. А чтобы все лопасти были одинакового размера, их складывают вместе в пакет и обрабатывают напильником в тисках. На лопастях чертилкой необходимо провести осевые линии. Затем на токарном станке вытачивают ступицу необходимого диаметра и длины с внутренним отверстием под предполагаемую резьбу.
Рис. 147. Пропиливание пазов для лопастей в тисках.
Прежде чем пропилить в ступице пазы для установки в них лопастей, ступицу необходимо разметить на равные доли (углы). Делают это так: ступицу примерно на 1/3 длины слегка зажимают в тиски (если ее надо разделить на две части) или в патрон дрели (если ее надо разделить на три части), после чего по ней ударяют деревянным молотком до тех пор, пока свободный конец ее не сравняется с губками тисков или дрели.
Когда ступица будет освобождена, то на ней (от трения по губкам тисков или дрели) будут профрезерованы две или три бороздки, разделяющие ее на равные части. Потом, зажимая ступицу в тиски (каждый раз профрезерованной бороздкой кверху), на ней по первому шаговому угольнику ножовкой по металлу запиливают пазы для крепления в них лопастей винта (рис. 147). Для пропилки пазов в ступице можно изготовить несложное приспособление (рис. 148).
Ножовочное полотно для пропилки пазов надо подобрать такой толщины или заточить его на наждаке так, чтобы лопасти в пропиленные пазы входили плотно с помощью молотка. Перед пайкой винта необходимо проверить правильность углов установки лопастей на ступице по отношению друг к другу. Для этого на листе бумаги вычерчивается две окружности с одного центра. Одну по диаметру винта, а другую по диаметру ступицы, которые затем делят на несколько частей, в зависимости от количества лопастей гребного винта (рис. 149).
Рис. 148. Пропиливание пазов в приспособлении: 1—основание; 2 — стойка; 3 — подвижной упор; 4— стопорный винт; 5 — упор с делительной головкой; 6 — фиксатор; 7 — сменный шаговый угольник; 8 — крепежные винты.
Если теперь на этот рисунок наложить гребной винт, то по осевым линиям, начерченным на лопастях и намеченным радиусом на окружности, будет видно, под одинаковыми ли углами одна по отношению к другой установлены лопасти. Если разница углов установки лопастей гребного винта будет незначительной, то ее можно исправить путем небольшого передвижения лопастей в пазах или подрезкой пазов. Если эта разница будет значительной, то ступицу необходимо заменить. Пазы ступицы запиливают под нужным углом по металлическому шаблону первого шагового угольника, построенного либо по величине шагового угла, либо графическим способом.
После пропайки гребного винта лопасти необходимо закрутить до нужных шаговых углов на соответствующих радиусах. На сколько же градусов надо производить закрутку лопастей гребного винта?
Для каждого радиуса углы θ можно найти по формуле, приведенной в начале этой главы.
Гребной винт к скоростной управляемой модели с электродвигателем МУ-100 имеет постоянный шаг h = 64 мм, диаметр винта d = 52 мм (радиус r = 26 мм), диаметр ступицы dс = 10 мм. Требуется определить: под каким шаговым углом надо произвести закрутку лопасти на радиусе, равном 0,7r ?
Величина радиуса на 0,7r будет равна 26 · 0,7 = 18 мм. Тогда тангенс шагового угла θ на радиусе 0,7r будет равным:
Величина угла в градусах для данного тангенса по таблице школьного справочника равна 27°. Таким образом, на радиусе, равном 0,7r, лопасть нужно закрутить на угол 27° по отношению к поперечному сечению ступицы. Для гребного винта хорошего качества углы закрутки лопастей необходимо проверить по крайней мере на 3 радиусах, например на 0,4r; 0,6r и 0,8r. По этой же формуле можно определить, под каким шаговым углом необходимо запилить пазы в ступице для лопастей. Величина радиуса ступицы
rст = 5 мм, тогда
что соответствует углу θ = 64°. С таким углом и делают первый шаговый угольник.
Величину шаговых углов при закрутке лопастей можно контролировать и с помощью шаговых угольников на специальном приспособлении (рис. 150). Гребной винт навинчивают на болт в центре приспособления. В пазы приспособления под лопасти винта поочередно вставляются шаговые угольники и плоскогубцами подгибают лопасти так, чтобы они нагнетающей стороной плотно прилегали к каждому шаговому угольнику.
Рис. 149. Проверка правильности установки лопастей.
Шаговые угольники графически можно построить так. На листке бумаги вычерчивают лопасть винта и две взаимно перпендикулярные линии (рис. 151). На горизонтальной оси от точки О до точки F в любую сторону откладывают так называемое фокусное расстояние, равное
а по вертикальной оси вверх от точки О откладывают величину радиуса ступицы и несколько радиусов. Например, такими радиусами выбрали 0,4; 0,6 и 0,82 от величины r. Соединив отмеченные на вертикальной оси точки с точкой фокусного расстояния F на горизонтальной оси, мы получаем шаговые угольники, с необходимыми шаговыми углами θ для каждого из этих радиусов. По первому θ запиливают на ступице пазы для лопастей винта, по остальным закручивают лопасти гребного винта.
Надо помнить, что при закрутке лопастей у гребных винтов, паянных оловом, лопасти почти всегда выламываются из пазов ступицы. Чтобы этого не случилось, их нужно закручивать в тисках заранее, до их установки, причем на величину, несколько большую, чем необходимо. Уменьшить углы закручивания на собранном винте значительно легче. Для этого лопасть винта достаточно осторожно промять губками плоскогубцев, отчего она начнет раскручиваться в обратную сторону, увеличивая шаговые углы.
Рис. 150. Приспособление для контроля величины шаговых углов при закрутке лопастей.
После того как лопасти гребного винта будут закручены на соответствующие шаговые углы, винт окончательно обрабатывают с помощью различных напильников. У гребных винтов постоянного и радиально-переменного шага нагнетающая сторона лопасти по всей длине должна быть плоской, засасывающая — выпуклой. Толщина лопасти по своей длине должна равномерно уменьшаться от корня лопасти к ее концу.
После обработки гребного винта напильниками его необходимо отбалансировать на простом приспособлении из ножей безопасной бритвы, закрепленных на бруске дерева (рис. 152).
Рис. 152. Приспособление для балансировки гребных винтов.
Если либо сторона винта окажется тяжелее и перевешивает, то с нее удаляют часть металла, не нарушая контура лопасти и симметрии винта. После балансировки гребной винт шлифуют мелкозернистыми наждачными бумагами и полируют пастой, что значительно повышает его к.п.д.
Третий способ изготовления гребных винтов заключается в отливке их из металла (дюралюминия, цинка) или из какой-либо твердой пластмассы, например эпоксидной смолы или расплавленного капрона. Прежде чем отлить гребной винт, необходимо из твердой породы дерева (бук, ясень, граб) изготовить модель и литейную форму. Литейная форма представляет собой два ящичка одинакового размера, необходимой длины и ширины, изготовленные из 4—6-мм фанеры или тонких дощечек (рис. 153). Верхний ящичек не имеет дна.
Для точного положения ящичков относительно друг друга они фиксируются шпильками. Сначала в нижний ящичек заливается разведенный водой гипс и в него до половины погружают модель гребного винта, предварительно смазанную жиром или маслом. После затвердения гипса модель винта вынимают и проверяют правильность полученной формы. Лишний гипс удаляют, и модель винта снова укладывают на свое место.
Смазав маслом или жиром верхнюю плоскость формы, на нее устанавливают вторую половину ящика (без дна) и тоже заливают жидким гипсом. Сразу же после заливки, пока гипс еще не затвердел, в него вставляют две деревянные круглые палочки диаметром 6 и 10 мм, также смазанные жиром. С помощью этих палочек получаются два отверстия, одно А по центру винта для заливки металла, другое Б над концами лопастей для выхода воздуха при заливке металла. После затвердения раствора оба ящика осторожно разнимают, модель винта и деревянные палочки вынимают, а залитому гипсу дают хорошо просохнуть. Заливать металл в сырую форму ни в коем случае нельзя.
Рис. 151. Графический способ построения шаговых угольников.
После полного высыхания гипса обе половины формы соединяют вместе и заливают расплавленным металлом (температура плавления цинка 419°, дюралюминия 630—680°). Заливать металл необходимо тонкой струйкой в один прием. Разнимать форму и вынимать отливку можно только после полного остывания залитого металла.
Вынутый из формы отлитый винт обрабатывается напильниками. В ступице просверливается отверстие и нарезается соответствующая резьба. После балансировки гребной винт шлифуют мелкой шкуркой и полируют пастой ГОИ.
Рис. 153. Литейная форма для отливки винтов.
Такой способ изготовления гребных винтов пригоден к любым моделям, кроме скоростных. Дело в том, что гребные винты, изготовленные таким способом для создания необходимой прочности, получаются (помимо нашего желания) толсто-лопастными, что значительно снижает их к.п.д. Для повышения коэффициента полезного действия гребные винты к скоростным кордовым моделям делают из целого куска стали с последующей их термической обработкой (закалкой).
Источник