Система погружения лодки (Страница 1 из 2)

Чтобы понять, как погружаются модели, вы должны иметь общее представление о том, как погружается оригинал ...

Субмарины имеют сложные системы погружения, состоящие из ряда балластных цистерн: основной, уравнительной, вспомогательной и т.д.  Дополнительные серии управляемых клапанов, которые связаны с цистернами сжатым воздухом. Судно  плавающее на поверхности имеет положительную плавучесть, так как в цистернах находится воздух. При погружении вентиляционные отверстия открыты и балластные цистерны залиты водой, которая течет в них через нижние отверстия. При нейтральной  или отрицательный плавучести лодка погружается и может плыть под поверхностью воды. Если нужно подняться на поверхность, вода выталкивается из балластных цистерн сжатым воздухом, и она вновь обретает положительную плавучесть.

Рули глубины:
Субмарины имеют  рули глубины. Они расположены горизонтально  на корме и носу. Когда подлодка имеет  приблизительно нейтральную плавучесть,  глубину погружения во время движения можно регулироваться с помощью соответствующего отклонения угла руля.
Передние рули управления могут быть установлены на носовой части судна или на рубке. Монтаж переднего руля направления на носу имеет свои преимущества и недостатки, так же, как и в случае, их установки на рубке - разнообразие применения не типичных конструкций рулей, не полезно в наших моделях. Единственным фактором, который может моделист рассмотреть- классическое расположение рулевого управления. В этом отношении, тем лучше управления расположены на носу, поскольку они расположены дальше от центра тяжести судна, так что их производительность максимальная. Различия достаточно велики, что реализуется путем построения двух версий моделей, одного из элементов управления на носу , второй из элементов управления на рубке . Реальные подводные лодки кормовой и носовой рули управляются независимо друг от друга. После превышения определенной скорости (в проекте)  передние рули были установлены в нейтральное положение, в таких случаях целесообразным является использование  только кормовых рулей.
Кормовые рули могут также отличаться по своей позиции . В их состав входят и рули направления (Х-образный вид) . При этом, однако, разница в маневренности не большая, но все-таки ощутима. Правило таково, что чем дальше от центра тяжести- тем лучше управляемость. Руль направления, как правило, короче в нижней части, чем в верхней части, это необходимо, чтобы подлодка могла сесть на дно. В случае управления Х-типа, мы не можем различать рули направления и глубины, так как эти маневры используют все четыре руля. С помощью руля направления X, как оригиналы и модели, вам нужен компьютер для надлежащего функционирования органов управления. Традиционнае кормовое расположение рулей  можно управлять вручную.

Типы моделей подводных лодок - статические и динамические:

Есть два основных типа моделей подводных лодок, модели которые погружаются динамически (динамические ) и модели которые погружаются статически (статические).

Первый тип - динамическая модель, является самым простым. Он состоит в том, что судно погружают на  скорости рулями глубины. Это выглядит немного как "погружение" - пока мотор  работает, и органы управления расположены в положении погружения, модель находиться под водой, но как только модель замедляется или останавливается, выскакивает из-под воды почти как пластиковая бутылка. Эти модели характеризуются более крупными и более мощными двигателями и некоторой большей площадью элементов управления.

Второй тип модели со статической системой погружения . Название указывает на способность модели оставаться под водой при полной остановке - когда приводные двигатели выключаются. Такие модели имеют активную систему балласта, которая позволяет им погрузиться в манере, более похожим на оригинал. Они гораздо сложнее, чем динамичесого погружения. Они должны быть гораздо более жёсткими т.е. выдерживать давление, как на поверхности, так и под водой. Статические системы бывают нескольких типов, я буду обсуждать сейчас наиболее популярные.

    -система, основанная на водяных насосах
    -система, основанная на компрессорах
    -система, основанная на газе (cжиженного или сжатого)
    -поршневая система

Система на основе водяного насоса:

Один из самых простых балластных систем, которые могут быть установлены в модели. Ее большим преимуществом является простота и легкость сбора необходимых деталей. Для того, чтобы погрузить модель необходимо открыть запорный клапан и включить водяной насос, который качает воду в бак. Воздух выходит из резервуара очень тонким (не более 2 мм в диаметре), часто воздушная трубка распологается высоко над рубкой. Когда резервуар заполнен, закройте клапан и выключите насос. Модель должна теперь иметь минимальную положительную плавучесть и располагаться в верхних слоях воды под поверхностью. Для того, чтобы модель всплыла на поверхность, мы должны плыть к поверхности так, чтобы вентиляционное отверстие было над поверхностью воды, а затем открыть клапан и включить насос на откачку воды. Недостатком этой системы является необходимость плавать на поверхности, чтобы выйти полностью, и неспособность погружения на дно . В случае потери сигнала, также может случиться ситуация, что модель не вернется на поверхность. Система монтируется в простых и небольших (водоизмещением 3 кг) моделей.

Может быть использован  любой типа насоса - двунаправленный шестеренчатый и перистальтический (тогда вам не нужно устанавливать клапан, насос выключен в качестве непроницаемого для воды). Вы можете также использовать однонаправленный насос, например, ротор, а затем использовать его только для опорожнения резервуара, так как большинство насосов однонаправленных водопроницаемое, когда он выключен - затопление резервуара происходит автоматически при открытии клапана, но немного медленнее. На пути входа воды хорошо бы закрепить фильтр (например, топливный фильтр моделей внутреннего сгорания), который предотвратит  повреждение насоса.

Системы на основе микро компрессоров:

RCABS (Recirculating Air Ballast System). Система состоит из компрессора, воздушного шара, воздушного клапана. В качестве балластной цистерны, предпочтительно двух воздушных шаров- один кормовой, другой носовой. Компрессор откачивает воздух из сухой части ВПЦ в воздушные шары, в результате чего модель остаётся на плаву. Поскольку воздух берётся из сухой части ВПЦ, то там создаётся вакуум, иногда довольно большой. Для этого требуется идеальное уплотнение крышек ВПЦ. При погружении открывается воздушный клапан, воздух переходит обратно в ВПЦ, давление сбалансировано - воздушные шары сокращаются, и модель погружается. Эта система имеет два недостатка, первый из которых в ВПЦ создаётся вакуум, - есть возможность всасывания воды, второй недостаток заключается в том, что модель изначально имеет отрицательную плавучесть, и в случае аварии она просто потонет.
Тем не менее, система при сохранении высокой точности постройки модели это очень хороший вариант - вы можете, например: отрегулировать осадку до линии воды. Система имеет своих недоброжелателей и сторонников.
подсказка:
Пневматические электромагнитные клапаны являются гораздо более доступными, чем гидравлические. Следует применить соленоид, который потребляет ток только во время открытия - сохраняя ёмкость батарей. Компрессор выбирается без утечки воздуха когда он остановлен. Затем от клапана необходим отдельный кабель к воздушному шару.

RCABS - R (Reverse-Recirculating Air Ballast System). Система практически идентична RCABS, но здесь воздух берётся из цистерны, а не из ВПЦ. Компрессор нагнетает воздух в шарики берёт воздух из цистерны, создавая  в ней вакуум. Когда воздушный клапан открывается воздух из шаров переходит обратно в цистерну. Модель погружена. Дополнительным преимуществом этой системы является постоянное повышенное давление в ВПЦ, что также обеспечивает защиту от проникновения воды в сухие секции.
подсказка:
Можно использовать дешевые компрессоры, они используют мало энергии и занимают очень мало места. Некоторые моделисты используют эту систему в качестве дублирующей.

Поршневая система:

До сих пор лучшая из систем погружения, которая была создана для моделей. Она работает похоже как большой шприц с электрическим приводом, чья ёмкость достигает до 1 литра. Вода втягивается или выталкивается. Поршень внутри цилиндра приводится в движение электродвигателем через большую шестерню. Система преодолевает спокойно давление, которое превалирует до 10 метров. Это требует очень большого объёма сухой части ВПЦ. Система обеспечивает невероятные возможности регулировки глубины. Все зависит от того, какой модуль управления будет использоваться. Простейший работает только по принципу затопления и опорожнения резервуара - только ручное управление. Более сложный может поддерживать заданную глубину даже с остановленными двигателями - стоп / дрейф.

Есть, конечно, ещё более продвинутая система, которая автоматически выравнивает модель - так, например, после выстрела торпеды, по-прежнему сохраняется уровень на поверхности и под водой. Эти сенсационные системы, которые являются тайной мечтой любого моделиста-подводника. Недостатком является то, что цена, если вы решили купить набор (например: модуль управления и два 0,5-литровых емкости по 6 вольт) будет стоить  около 450 евро, более сложные и большие емкости- цена составляет около 530 евро.  Одну только поршневую цистерну можно сделать самостоятельно, но 3/4 из возможностей этой системы заключается именно в блоках управления.
Ёмкость (вместимость) балластной цистерны:
"Емкость балластной цистерны должна быть достаточной, чтобы компенсировать выталкивающую силу" - это сухая фраза из учебника ... но я постараюсь немного облегчить понимание этой концепции.
Размер балластной цистерны зависит от многих переменных, но если присмотреться, всегда приходишь к выводу, что всё зависит от размера ВПЦ. Только ВПЦ, а не вся модель!
Истина заключается в том, что единственный способ защитить себя от неприятных сюрпризов, связанных с неправильным размером балластной цистерны, чтобы определить, насколько ВПЦ будет над поверхностью воды, когда модель будет плавать на поверхности. Это должно быть сделано  уже на стадии проектирования. После того, как вы сделаете это, вы подсчитайте объем выступающий над поверхностью сухой части.

На рисунке показан контур модели корабля с ВПЦ в середине. Синий цвет, конечно вода, и его уровень показывает правильно погружённый данный аппарат, когда он находится на поверхности. Красный является часть ВПЦ, которая всегда погружёна, желтая часть, выступающая над поверхностью. Объём жёлтого сектора  эквивалентен объему необходимой балластной ёмкости. Так, если объем ВПЦ, который выступает над поверхностью воды, например. 500мл, нам нужна балластная цистерна с такой же ёмкостью.
Глядя на рисунок не трудно догадаться, что чем меньше ВПЦ выступает над поверхностью, тем меньше по ёмкости балластная цистерна  нам нужна. Поэтому, хорошая идея заключается в том, чтобы использовать трубы ВПЦ в качестве наименьшего диаметра удобного для нас. Всегда меньшая по диаметру труба может быть установлена выше или ниже ватерлинии, и, таким образом есть возможность контролировать осадку модели.