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[基础知识] 遥控船模的比例速度

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发表于 2012-2-8 11:02:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
在以往的遥控舰船模型比赛中,我们可以看到有些选手为了获得较好的航速成绩,拼命提高遥控船模速度,致使有些商船模型在航行中船首掀起的波浪翻过船舷,冲上了甲板;船尾的水花活象公鸡的尾巴,高高翘起,比同样比例尺寸的军舰模型跑得还快。相反,有一些遥控导弹快艇的模型却速度太慢,被人称之为导弹慢艇。在银幕上,有时也会看到镜头中的军舰航行姿态十分别扭,使人一望便知是用模型拍摄的。以上这些现象,都是由于遥控船模的外形虽然是完全按比例缩制的,但航行速度的减小却没有符合必要的关系所造成,也就是说船模没有按照比例速度航行。
什么是遥控船模的比例速度
遥控船模的比例速度并不是简单地将速度也按与长度相同的比例缩小确定的。例如,一艘护卫舰实船总长75米,航速为28节(为舰船航行速度单位,1=1 海里/小时≈1.852公里/小时)。模型按1:50制作,总长为1.5米,模型的比例速度并不是28节/50≈0.288米/秒。

因为船模型按照这一速度航行,它掀起的波浪(在船舶原理中称之为兴波)的情况也和实船不同。经过对遥控舰船及其模型的长期研究后,一位名叫弗汝德的科学家终于首先找到了兴波情况与船的速度、长度之间的相互关系。指出两艘船型(船体的几何形状)完全一致的船,或者实船与它的模型之间,只有当它们的
VgL)值(V—航迹,g—重力加速度,L—船的长度)相同时,它们的兴波情况才相似。人们把VgL)称作弗汝德数,用符号Fr表示。

弗汝德的发现对于利用模型进行舰船研究有着极其重要的意义。因为现在几乎所有的大型新颖的商船或军舰在设计过程中,都得通过模型试验来检查它的性能,对设计进行验证和改进。一般船舶航行时所受的阻力中,兴波阻力是最主要的,因兴波而产生的各受力情况的变化又正是希望通过模型研究解决的主要问题。所有这些,都要求模型的兴波情况与实船十分相似,否则,模型试验就变成多余的了。

所谓比例速度,就是模型与实船的Fr值相同时的模型速度,此时两者才能有相似的兴波情况。

根据 Fr模型=Fr实船
          V模型/gL模型)=V实船/gL实船)
     V模型=V实船/L模型/L实船)= V实船/√M
式中 M称作模型比例,而V模型即为模型的比例速度
自航船模按比例速度竞赛的方法

现在,自遥控航舰船模型的竞赛将采用比例速度的竞赛办法。遥控船模型的航速成绩是根据它的速度是否符合比例速度来评定,而不是速度越快得分越高。

航速得分计算方法
以前面所举的护卫舰模型在40米距离中进行竞赛为例,它的航行时间与得分如下表:(t——在规定竞赛距离内按比例速度航行所需的时间:△t——船模实际航行与t的时间差)

M=1:50

真船航速 V=28=28x0.515=14.42/

模型速度 V1=V/√M=28x0.515/√50=2.04/

40米航行时间 t=l/V1=40/2.04=19.6秒(准确到0.1秒)

误差
误差值(秒)
范围(秒)
得分

△t/t 准确到0.01
准确到0.1
 

2% 0.39 19.2—19.9 10

4% 0.78 18.8—20.3 8

6% 1.17 18.4—20.7 6

8% 1.56 18.0—21.1 4

10% 1.96 17.6—21.5 2

20% 3.92 15.6—23.5 1

>20% >3.92 <15.6>23.5 0

如何将遥控船模的速度调整为比例速度

当遥控船模制成后先要进行试航来检查它的航速,如果遥控船模的航速与比例速度不相符,则应该以适当改变电池电压、电动机或更换螺旋桨来进行调整。考虑到整个竞赛过程中电能的消耗,电源电压下降会致使航速减慢,应当使蓄电池电压在略高于额定电压时,船模航速高于比例速度的10%左右。

遥控船模使用的电动机,还必须能够随时调整它的转速。对于不同的模型用直流电动机,调整转速的方法也不相同。
小型直流电动机,如航空电机、汽车刮水器电机等常采用串励式励磁方式,为串励电动机。这种电动机的特点是起动扭矩和过载能力较大,但负荷变化或电压变化时,转速变化也较大。它们的调速方法,常用的有两种:一是在励磁电路中并联一只可变电阻(图中a)。当可变电阻阻值增大时,励磁线圈电流增大,电动机的转速便加快。反之,电动机转速降低。可变电阻应选用阻值为励磁线圈阻值的10%左右的。可变电阻的阻值过大,在调整时,可能会造成电动机电流。过大而烧坏。第二种方法既适用于有励磁绕阻的直流电动机,也适用于永磁直流电动机(用永久磁铁励磁的)如微型电机、玩具电机等。它只需要在电源和电动机间串联一只可变电阻(图中b)。它的优点是装置简单,不需将电机内线路引出改装。缺点是电能消耗较大。各种直流电动机配用的可变电阻一般如下:MY100MY150航空电机采用150w 5Ω BC1型瓷盘可变电阻。汽车刮水器或暖凤机电机采用50W 3.5Ω BC1型瓷盘可变电阻。6伏警报器直流电机采用100w 3.5Ω BC1型瓷盘可变电阻。永磁直流微型电机采用50W 3Ω ZG11-A型管式线绕可变电阻。玩具电动机可根据使用数量不同而选配。例如上述护卫舰模型,电源为闪光灯蓄电池6伏两组并联供电,电动机为D202-1 型玩具电机4台(电机换向器及电刷进行改装,每轴两台电动机。总电流约3A,串联25w 2Ω ZG11-A管形线绕可变电阻。

采用上述第二种方法在外电路上串联一只可变电阻时应注意:这种方法只能减速不能增速,因此要求当蓄电池组电压下降至极限时(如闪光灯蓄电池组部分红色浮子已降下时),可变电阻调至阻值为0船模航速还应能接近比例速度。蓄电池充足电,电压开高,则可加大阻值,使电动机维持在所需的转速上。至于多大的电压应采用多大的阻值,则应通过多次试航,认真记录数据,从而掌握规律。试航中记录的数据:(1)蓄电池电压(电机不工作时),(2)电动机带负荷工作时的端电压。方法是将船模放在水中,抓住不放,接通电源,测量电动机输入电压;
3)测量可变电阻阻值;
4)航行时间及航向。将多次试航记录整理对比,就可找出在各种不同电压时应采用电阻的相应阻值。

对于有比例速度要求的模型在选择实船船型时必须考虑到实船的航速。例如导弹驱逐舰实船航速一般在3338节,我们不能选用20节来进行计算。合理的航速应当取实船额定功率时的最高航速。此外,选择船模合适的比例也很重要。例如我们制作一艘1:25, 实船长26米,航速40节的鱼雷快艇。它的比例速度是4.12米/秒。这样高的速度对于电动机自航船模是难以达到的
资料:
海里
计量海上距离的一种单位。原来指地球子午线上纬度分的长度。由于地球略呈椭球状,所以在不同纬度处其1分的长度略有差异。也有用地球平均大圆(与地球同体积的圆球大圆)角度分的弧长(1853.25米)的。现在通用以1852米或6080英尺(约合1853米)为一海里。
兴波阻力
船舶航行时使水面产生波浪,在船首和船尾附近各发生一组波系。每组波系包括横波和散波。横波大致垂直于航向,散波同航向斜交,船波起伏的能量由船体供给,消耗了一部分推进船舶的功率。对船来说相当于克服一定的阻力,这种阻力叫兴波阻力。
  
来源于:一线模型[url]http://www.1xmx.com[/url]
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