Как сделать подводную лодку из конструктора

Обновлено: 17.05.2024

Советы по сборке: снежный человек

В этом видеоролике мы покажем, как собрать собственного Снежного человека! Только представьте себе, что такое создание может бродить в окрестностях Домика на берегу озера!

Как собрать крокодила

Иногда так сложно найти нужный кубик. А ты знаешь, что, если рассортировать их по цвету, можно значительно облегчить процесс сборки?

Умеют ли волки-оборотни летать — Советы к конкурсам «Приключения в домике на дереве» и «Хэллоуин»

Сделаем волка-оборотня ещё более крутым? Как насчёт крыльев?

Самые крутые модели, которые ты видел! Взгляни на лучшие модели LEGO® этой весны!

Ты собрал модель, мы увидели ее, и вот она уже на Стене творцов! Взгляни на самые крутые, безумные и креативные модели, которые мы нашли в приложении LEGO® Life в этом месяце. Возвращайся, чтобы рассмотреть новые модели на Стене творцов. А пока построй из кубиков LEGO Creator свою невероятную модель, загрузи ее изображение в приложение LEGO Life и получи шанс попасть на Стену творцов!

Джакузи

Джакузи для расслабленного отдыха — идеальный аксессуар для современной семьи. Это стильно! И вода так весело бурлит.

Апрельские капели дарят новые идеи. Взгляни на лучшие модели мая

НОВЫЕ модели для совершенно новой Стены творцов! Мы очень впечатлены твоими последними потрясающими работами и крутыми моделями, изображения которых ты загрузил в приложение LEGO® Life! Молодец! В этом месяце обязательно рассмотри найденные нами креативные модели и будь готов построить что-то свое. Как только ты загрузишь изображение своей новой модели в приложение LEGO Life, у тебя появится шанс попасть на Стену творцов. Удачи!

Посмотри крутые декабрьские модели!

В этот праздничный сезон мы познакомились с замечательными конструкторами! Они создали крутые модели из своих кубиков LEGO®. Посмотри наше видео о них, а затем построй собственную модель и загрузи ее фотографию!

Взгляни на лучшие июльские модели LEGO®!

Взгляни на самые креативные модели, которые мы нашли в приложении LEGO® Life в этом месяце! Возвращайся скорее, чтобы рассмотреть новые модели на Стене творцов. А пока построй из кубиков LEGO Creator свою невероятную модель, загрузи ее изображение в приложение LEGO Life и получи шанс попасть на Стену творцов!

Ярмарка LEGO®

Модель, созданная фанатом rdane1. Эта модель выполнена из элементов набора «Колесо обозрения» LEGO® (10247). Оператор засыпает и случайно включает аттракцион на полную мощность. Колесо испорчено, но потом его перестраивают в огромные качели. Все звуки записаны мной. «Ярмарка» — одна из моделей, заявленных на конкурс перестройки моделей LEGO: «Стань экспертом по перестройке моделей».

Советы по сборке: Светофор

Научись собирать светофор из тех кубиков, что у тебя уже есть.

Ступени и салазки

Измени некоторые элементы Загородного дома, чтобы создать зимнее настроение. Это один из способов принести атмосферу праздника в свою модульную конструкцию.

На старт, внимание, марш создавать самые великолепные модели LEGO® этого месяца!

Мы снова ищем потрясающие модели, созданные такими талантливыми строителями LEGO®, как ты! Мы просмотрели все материалы приложения LEGO Life, чтобы рассказать тебе о лучших моделях LEGO Creator этого месяца. Посмотри на них, найди идеи для вдохновения, построй свою модель и загрузи ее фотографию в приложение LEGO Life.

Магазинчик на углу

Открой собственный магазин, где будет красно-белый полосатый тент, яркий цветной фасад и смешная вывеска в виде сэндвича. Готовь бутерброды в уютной кухне, затем открывай большие окошки и приглашай проголодавшихся посетителей, которые останавливаются перекусить на оживленном тротуаре с уличными фонарями и пожарным гидрантом. Когда придёт время для отдыха, поднимайся по лестнице в уютную квартиру на втором этаже, где есть удобное кресло, лампа и выход на балкон и террасу на крыше. Перестрой модель в небольшой таунхаус или цветочный магазин.

Хижина в глуши

Реактивный самолет

Переходи в сверхзвуковой режим на этом удивительном реактивном самолете, раскрашенном в темно-желтый, синий и белый цвета и имеющем двойные вертикальные стабилизаторы, большие воздухозаборники, навигационные огни и большие двигатели. Активируй подвижные крылья, оставь взлетную полосу внизу и взмывай в небо! Когда будешь готов к новому заданию по сборке, переделай его в футуристический самолет или в классический самолет.

Времена года

Пиратский корабль

Рррррр! Подними паруса этого фантастического Пиратского корабля и снимайся с якоря! Ищи новые сокровища: трюм почти опустел. Агаааа, слева по курсу корабль! Выкатывай пушки и приготовься стрелять. Кажется, на этом корабле есть, чем поживиться! Когда это приключение закончится, перестрой корабль в Пиратскую гостиницу или таинственный Остров Черепа. В этом наборе 3 в 1 никогда не бывает полного штиля!

Домик в горах

Очутись в удаленном домике в горах с альпинистом, готовым к новым приключениям. Открой створчатый домик и посмотри на крутой интерьер, включающий камин, стол и стулья. Затем выходи наружу и взбирайся на гору, заходи в пещеру в поисках спрятанных сокровищ или просто езжай на прогулку на классном квадроцикле. Эта очень подробная модель трансформируется в наблюдательный пункт, находящийся на вершине горы, или фантастический небольшой домик – возможности игры безграничны! В набор входит минифигурка исследователя.

Плавучий дом

Все на борт Плавучего дома! Мы готовы к весёлому приключению! Эта красочная модель из набора LEGO® Creator 3 в1 оснащена разнообразными полезными функциями и включает в себя уютную кабину со съёмной стеной, чтобы легко попасть внутрь помещения, где есть кресло, кровать, телевизор, светильник и кухня. С кормы лодки можно порыбачить, сидя на удобном вращающемся стуле или поснимать на камеру экзотических птиц, пеликанов и страшных крокодилов! Переделай эту модель в классический гидросамолёт или живописную прибрежную рыбацкую деревню с пирсом, кафе и рыбацкой лодкой.

Путешествие по воздуху

Испытай этот классический самолёт, раскрашенный в красный, белый и черный цвета и оснащённый вращающимися винтами и открывающейся кабиной с местом для минифигурки (не входит в комплект). Прыгай в кабину, оставь взлётную полосу внизу и взлетай под облака. А когда полёт закончится, выпускай шасси, чтобы совершить идеальную посадку! Перестрой модель в высокотехнологичный гидроплан или вертолёт.

Приключения в глуши

Отправляйся навстречу захватывающим приключениям в глуши в стороне от больших дорог! Загрузи инструменты в старый добрый внедорожник с пятнами ржавчины на крыше, каркасом безопасности, сверхширокими дисками и объёмными шинами. Помоги милой собачке забраться в кабину. Прокатись по труднопроходимой местности и убери упавшее на дорогу дерево с помощью лебёдки. Когда прибудешь в место назначения, перестрой внедорожник в лагерь с шалашом, костром для шашлыка и шлюпкой, чтобы сплавляться по горной речке, или выполняй опасные спасательные операции с помощью вертолёта с лебёдкой.

Морские приключения

Наслаждайся солнечными каникулами на борту роскошной яхты с набором «Морские приключения» (31083) от LEGO® Creator 3 в 1. На этом корабле есть все удобства, включая комфортную каюту и туалет. Отправляйся в солнечную бухту, садись на водный мотоцикл и поезжай к пляжу. Собери песчаный замок, устрой пикник, покатайся на сёрфе или посмотри на милых морских созданий и возвращайся обратно, чтобы порыбачить. Затем перестрой набор для новых приключений в уютном пляжном домике с доком и лодкой или собериулётный вертолёт с посадочной площадкой и диспетчерской вышкой.

Внедорожник

Наслаждайся приключениями на земле, в воздухе и на воде с удивительным набором 3-в-1 LEGO® Creator «Внедорожник»! Получи удовольствие от сборки крутого внедорожника в зелёно-бело-чёрной цветовой гамме, включающего крутой, действующий механизм лебёдки и крюка, открывающиеся двери, широкие шины с глубоким рисунком протектора, ультравысокие крылья, жёсткую защитную решётку спереди и оранжевые предупреждающие маячки. Тут есть даже набор инструментов и огнетушитель. Ты также можешь снять крышу и двери, чтобы создать более суровое впечатление! Садись за руль и проверь этот автомобиль на прочность, проведи его через камни и грязь! После поездки по бездорожью перестрой машину — собери удивительный корабль на воздушной подушке или высокоскоростной вертолёт и соверши ещё более увлекательные приключения!

Двухроторный вертолёт

Собирай и управляй удивительными машинами с набором «Двухроторный вертолёт», включающим в себя впечатляющую модель вертолёта, выполненную в сине-оранжево-бело-чёрной цветовой гамме и оснащённую огромными синхронизированными винтами, кабиной с затемнёнными стёклами и двумя сиденьями, раздвижной дверью, открывающимся задним отсеком и рабочей лебёдкой. Погрузи на вертолёт телеуправляемую подводную лодку, раскрути массивные винты и отправляйся исследовать океан. Открой раздвижную дверь и с помощью лебёдки спусти лодку на воду. Когда ты выполнишь все миссии на этом вертолёте, перестрой его в супербыстрый Реактивный самолёт или скоростной Корабль на воздушной подушке, чтобы придумать ещё больше приключений в воздухе.

На воплощение своей мечты петербуржец Михаил Пучков потратил почти 25 лет жизни. Первый вариант своей персональной субмарины Михаил собрал после армии. Корпус склеил из стеклопластика (его в то время было не купить, поэтому приходилось доставать через знакомых эпоксидную смолу и стеклоткань и мастерить, что называется, вручную), к гребным винтам подвел простой педальный механизм. Крутишь педали - винты вращаются.

Подводная лодка своими руками Субмарина, Подводная лодка, Своими руками, Длиннопост

- Все это я делал втайне. Сначала работал на даче, потом уже наполовину склеенный корпус перевез домой и продолжил им заниматься на чердаке. Четыре года потратил. Точно так же втайне ото всех хотел погружаться: думал, буду оставлять лодку на дне, а потом вытягивать лебедкой, забираться внутрь и погружаться. Но оказалось, что это физически невозможно. Она хоть и была маленькой, весила около тонны. Попробуй, вытяни ее из воды руками!

Подводная лодка своими руками Субмарина, Подводная лодка, Своими руками, Длиннопост

Как бы то ни было, в 1988 году Пучков решился на большую экспедицию, чтобы пройти от Усть-Ижоры до Невы. Но на полпути лодка угодила в металлические сети, которыми ловили сплавляемые по реке бревна. Пока «капитан» выбирался, пока искал катер, пока вытягивал субмарину, собравшиеся на берегу зеваки донесли о «подозрительном водном объекте» в милицию, а оттуда информация ушла в КГБ. Трое суток, пока «безопасники» устанавливали его личность, Михаил провел в камере предварительного заключения. Все могло закончиться плохо, но, по счастью, в комитете оценили его конструкторский талант и предложили отучиться в Ленинградском мореходном училище.

Подводная лодка своими руками Субмарина, Подводная лодка, Своими руками, Длиннопост

- Подлодку, правда, изъяли и отправили на стоянку на Адмиралтейские верфи. Там она простояла четыре года - аккурат до развала СССР. Потом мне удалось ее вернуть - причем в довольно неплохом состоянии, только плафоны и ремкомплект с гаечными ключами из нержавейки куда-то делись. Сначала я хотел ее просто отремонтировать, но потом решил полностью перестроить.

Так появился «Кит», сделавший Пучкова знаменитым. После модернизации лодка стала длиннее, а педальную тягу сменили три двигателя: два бензиновых и один электрический. Кроме того, у нее появились видеокамера под днищем, прожектор, а заодно и официальная регистрация в ГИМС. Правда в реестре она проходит как «лодка гребная», безо всяких дополнений. Единственное, что осталось неизменным - система подачи кислорода. Через каждые полтора часа «Кит» должен всплывать и делать «вдох» при помощи выведенного наружу воздуховода. Поэтому во время погружений Михаил всегда внимательно следит за часами: ошибешься, прозеваешь момент - и можешь остаться под водой навсегда.

Подводная лодка своими руками Субмарина, Подводная лодка, Своими руками, Длиннопост

- Бывало, например, так, что во время испытаний отказывали двигатели. И я оставался один посреди моря. На помощь не позовешь, связи нет, спасения ждать неоткуда. Бывало, дрейфовал так сутки и даже больше. Хорошо, опыт приучил всегда брать с собой недельный запас провизии - даже если экспедиция планируется всего на несколько часов.

В другой раз Михаил на «Ките» попал в шторм. Подлодку вынесло на мель. Чтобы снова выйти в море, капитану пришлось руками перекидать с субмарины в экстренно арендованный катер почти весь балласт - шестьсот килограмм свинцовых брусков.

Подводная лодка своими руками Субмарина, Подводная лодка, Своими руками, Длиннопост

За несколько лет Пучков исследовал дно Финского залива и Ладоги, погружался в озерах неподалеку от Петербурга, в Неве и на городских карьерах. Подлодка способна погружаться на глубину в 10 метров. Хотя Пучков испытывал ее и на 20 метрах. Самого Михаила внимание журналистов не сильно радует: к известности он по-прежнему не стремится, работает главным инженером в компании, занимающей переработкой стекла, и своим удивительным хобби предпочитает заниматься тихо, без лишних свидетелей.

Автор популярного YouTube-канала Brick Experiment опубликовал процесс создания подводной лодки из конструктора LEGO. Кроме того, можно увидеть и несколько удачных испытаний, хотя в итоге всё закончилось плачевно.

Brick Experiment выводит детский конструктор LEGO на новый уровень. В состав подлодки вошли грузы на шарикоподшипниках, а также несколько электрических компонентов в сочетании с компрессором LEGO. Всё это плотно запечатывалось в стеклянной банке, а за движение под водой отвечал небольшой винт.

Корпусом послужила стеклянная банка из IKEA объёмом 1,7 л с пластиковой крышкой. Вес всей конструкции составил 2,35 кг, а максимальная глубина погружения — 6 метров. В состав подлодки также вошли:

  • Воздушный шарик из латекса
  • Двигатели: 2 x Lego PF L (88003-1), 1 x сервомотор Lego PF (88004-1)
  • Детали компрессора: малый пневмонасос Lego V2 (bb0875), пневматический переключатель Lego (bb0874), зубчатая муфта Lego Gear 24 (60c01), пневматический шланг Lego 4 мм (21825)
  • Магнитные муфты: неодимовый магнит K&J Magnetics D34-N52, лента UHMW TapeCase 423-5
  • Винт: Lego Propeller 3 Blade с редуктором 24t (2740c01)
  • Управление: контроллер 27 МГц, снятый с игрушечной подводной лодки (Zantec Mini RC U Boot), L298 H-образный мост для привода двигателей
  • Электропитание: батарейный блок LEGO на 9 В для моторов
  • Датчики давления: манометр LEGO (64065), высотомер Jolly Logic One

«Контроль глубины осуществляется с помощью баллона, наполненного воздухом, и компрессора LEGO. Управлять лодкой удалось благодаря гребному винту с помощью линейной магнитной муфты. Испытания проходили в бассейне и озере», — поясняет автор канала.

После сборки лодка продемонстрировала способность всплывать и погружаться, а после небольшой модернизации смогла перемещаться под водой. К сожалению, продукт ещё требует доработки, поскольку в самый последний момент управление подкачало.

Всех приветствую. Я Максим и хочу поделиться информацией о том, как собирал радиоуправляемую подводную лодку без каких-либо знаний об электронике в начале своего пути.


Сам я по образованию художник анимации и компьютерной графики — программированием или электроникой никогда не занимался. У меня имелся только небольшой запас знаний о пайке, которые передал мне мой дед, когда я еще был школьником начальных классов.

Всю жизнь меня интересовала тема подводных исследований, началось всё тогда же, в детстве, с Ж.И. Кусто, а закончилось разработкой игры про подледные океаны Европы. Но, впрочем, сейчас не об этом.

Решив, что пора увлечения перевести в плоскость практики — я отправился на Youtube. Получил горсть самых базовых знаний и дальше мой путь лежал уже на AliExpress, как и у многих. Закончилось всё покупкой 27-ми наименований различных модулей и прочих компонентов.


Сотрудник почтового отделения был очень недоволен когда искал 27 посылок…

Начало работ над подлодкой и первые неудачи

В конце представлен видеоролик с обзором проекта, а в самой статье я расскажу об интересных проблемах, с которыми я столкнулся и о которых не упомянул в видео.

Сначала я нашел человека, разбирающегося в подводных лодках не понаслышке, он помогал мне с теорией и тестами.

Далее я сразу приступил писать свой первый код для Arduino. Это был код для управления двумя двигателями подлодки. Два потенциометра: левый управляет общей мощностью двигателей, а правый поворотом подлодки (уменьшает мощность у одного из двигателей, в зависимости от положения потенциометра). Все это я выводил на недорогой дисплей, так как планировал делать отдельный пульт управления (в итоге подлодка управляется через смартфон).


Учитывая, что я еще неделю назад не знал как работают потенциометры, то восторг мой был неописуем. Не останавливаясь на достигнутом я пошел в строительный магазин и в аптеку. В строительном набрал разных полипропиленовых труб, муфт и хомутов, а в аптеке я взял несколько шприцев Жане.

Трубы, соответственно, пошли на корпус подводной лодки, а шприцы на модуль изменения плавучести. Как раз модуль изменения плавучести и оказался самой проблемной частью для меня.

Модуль изменения плавучести

Задачи у этого модуля достаточно простые, набирать воду и выдавливать её обратно по команде. И встал вопрос — как толкать поршень шприца, имея горсть сервоприводов, моторчиков и набор шестерней? Вот так точно толкать не стоит:


Это был первый опыт взаимодействия с шестернями и прочими мелочами. Кстати, я смог переделать сервопривод sg90 под вращение на 360°: сточил фиксатор на главной шестерне, который крутил потенциометр, а сам вал потенциометра приклеил в нулевом положении, чтобы случайно не вращался даже со стёсанным ограничителем.



Это всё равно не помогло решить задачу — я не смог надежно зафиксировать шестерню, взаимодействующую с зубчатой рейкой. Полученный инженерный опыт помог мне со второго раза осилить модуль изменения плавучести: я взял более мощную серву, толстую шпильку с резьбой и гайку, которую закрепил на поршне. В этот раз не стал возиться с модификацией сервопривода, решил, что проще использовать внешний драйвер и подключиться напрямую к мотору сервы.







На поршне был размещен лазерный дальномер, чтобы я мог определять в режиме реального времени — в каком он сейчас положении. Ну и опираясь на эти данные о расстоянии, я прописал блокировку поршня, когда он находится в крайних позициях. Возможно, есть и более простые методы определения положения поршня, но я случайно нашел у китайцев очень дешевый модуль — дальномер VL53L0X и решил использовать именно его. В итоге остался очень доволен, библиотека простая, работает как надо, советую. Точность в замкнутом пространстве шприца у него где-то 5мм, в принципе, мне этого было достаточно.


При тестировании возникла еще одна проблема — поршень сильно приклеивается к стенкам шприца. Не знаю с чем связано, но для старта движения поршня требуется прикладывать значительное усилие, после начального застревания дальше идет нормально. Перепробовали почти все виды смазок — многие из них сделали только хуже. Именно по этой причине пришлось добавлять алюминиевый каркас для модуля.

Моторы

С двигательной системой я остановился на самом простом решении и взял готовые подводные моторы. До этого опробовал вариант с мотором внутри корпуса. Заказал дейдвудную трубку в наборе с валом и винтами, но по мере изучения вопроса выяснилось, что для моих целей нужна целая система: сложный сальник, фланцы и т.д. Иначе будет протекать в любом случае. У меня в планах на будущее забросить подлодку куда-то на Ладогу и управлять ею через 3G сети, восседая дома на диване, а значит любые возможные протечки приведут к малой автономности аппарата.


В будущем планирую использовать только подводные моторы, скорее всего бесколлекторные. На данный момент используются вот такие, коллекторные:


Управляю ими используя ШИМ. Продавец говорит, что они на 8 метров глубины максимум, что, опять же, накладывает некоторые ограничения сразу.

Корпус

С корпусом была интересная задача — сделать герметичное соединение, которое бы легко разбиралось. Задачу не выполнил, пришлось всё заклеивать намертво. Когда шприц набирает воду — создается давление внутри корпуса и все наши крепления просто выдавливало. В итоге все важные провода вывели на герметичный разъем, через который можно и зарядить аппарат, и прошить бортовую Arduino, и подключить антенну.

Да, антенна у нас подключается при помощи кабеля и находится в надводном положении, гарантируя надежную связь. Но об антенне чуть позже.





Корпус состоит из полипропиленовых труб 50мм и муфт. Места соединений замазаны герметичной пастой, а сверху, для прочности, залиты термоклеем. В торец вывели носик шприца, герметичный разъем, тумблер включения и два провода для прожекторов. Прожекторы закреплены на носовой затопляемой части, такая конструкция позволила сместить центр тяжести ближе к центру подлодки.

Мозги подлодки

Это самая интересная для меня часть. Когда начинал прорабатывать схему, то еще не знал как работают, например, конденсаторы и для чего они нужны. Очень радовался, когда при выключении питания — светодиод на Arduino медленно тускнел за счет ёмкого конденсатора.
На деле же они в схеме пригодились для сглаживания пиков, возникающих в цепи из-за работы коллекторных моторов. Также они нужны для подключения стабилизатора напряжения.

Аккумулятор у нас из двух ячеек, соответственно 8.4 В напряжение идет на моторы, а 5 В после стабилизатора — на Arduino и прочие датчики. Полноразмерная схема (кликабельно):


Сначала многое не получалось только по той причине, что собирал всё на макетной плате. Никак не мог понять почему не работает та или иная часть схемы. В итоге всё начал паять и положительные результаты тестов не заставили себя ждать.


Одна из интересных проблем возникла и с дальномером. Библиотека у него хорошая, но вот если установить режим точности на средний или высокий, то будет тормозиться весь скетч и управление выйдет с пингом в 2000 мс минимум. Из-за этого дальномер у нас в режиме FAST, но его точности все равно хватает для наших задач.

Следующее, с чем я столкнулся, это кабель-менеджмент. Диаметр корпуса 50 мм. Кажется, что этого много, пока не начинаешь пытаться разместить всё внутри. Я использовал прям чрезмерно жирные кабели, предназначенные для аудио, что меня сильно подвело. Хотелось именно медные, так как удобно их паять, и чтобы не переламывались, как, например, алюминиевые. В следующий раз на поиски хороших проводов уделю больше времени.



Далее сложности возникли только с антенной.

Антенна

В качестве антенны я решил использовать esp8266 и управлять подлодкой через смартфон по Wi-Fi. Только вот у китайцев есть большое разнообразие модулей на базе ESP8266, я приобрел три разных, но смог подключить и прошить только один из них — ESP-01.

В теории, если заказывать теперь, то они уже будут с нужной прошивкой. Управление осуществляется через RemoteXY, а ему нужна определенная версия прошивки для AT-команд. Проблему с поиском нужной прошивки для управления через АТ-команды удалось решить только при помощи гайда от RemoteXY. Кстати, не реклама, просто понравился интерфейс, а уже потом я нашел более удобные и проработанные конструкторы интерфейсов для всяческих IoT.


После успешной прошивки я обвешал модуль необходимыми компонентами для работы и припаял ему USB разъем для удобного присоединения. Интегрировал ответную часть USB в пробку из под обычной бутылки и получилась простая проводная антенна с возможностью смены корпуса (замена бутылки).


Были и еще проблемы, помимо прошивки.

Плата ESP-01 должна работать от 3.3 В, а не от 5 В. Причем как логика, так и питание. Если логику я настроил через преобразователь уровня, то вот с питанием уже было лень возиться и я просто приклеил маленького ребенка радиатора на чип. От пяти вольт нормально работает, но очень сильно греется. Радиаторчик в итоге помогает не спалить чип.


Еще из проблем — я подобрал идеальный кабель для герметичного разъема, но он всего на 2 пина с экранированием, тогда как для антенны нужно 4 (питание и RX и TX для связи между антенной и Arduino на борту).

Выяснилось, что просто отдельно запитать нашу антенну не получится, так как для работы ESP+Arduino нужно обязательно иметь общую землю. Пришлось использовать экранирование в качестве земли у кабеля, а в саму антенну добавлять отдельный аккумулятор. Неудобно, но работает. Проще, конечно, найти кабель на 4 жилы и питать антенну аккумуляторами с подлодки.


На фото удачное совпадение диаметров кабеля, силиконовой трубки и обжимного отверстия у герметичного разъема.

Управление и прошивка

Управление осуществляется через интерфейс со смартфона. Интерфейс составил из готовых модулей прямо на сайте, получил исходный код интерфейса, а дальше осталось просто привязать различные элементы интерфейса к действиям внутри прошивки.


Перед получением исходного кода интерфейса, нужно указать в настройках тип модуля беспроводной связи, с которым будет взаимодействовать Arduino. Прошиваем только саму Arduino — с Wi-Fi модулем дальше общение идет автоматическое через AT-команды. Создается точка доступа, подключаетесь к ней со смартфона и управляете через заранее установленное приложение. Интерфейс приходит от Arduino, он зашит в прошивку и распознается уже самим приложением в смартфоне.

Это был мой самый первый код, я прямо тут его оставлять не буду, поскольку там используются только базовые навыки программирования и базовая математика. Были и сложные для меня моменты — я никак не смог с первого раза сделать обычную логическую операцию — чтобы сервопривод шприца при определенных значениях блокировался на движение в одну сторону.

Например, когда доходит до максимального набора воды — поршень должен остановиться на движение назад, но не должен блокироваться на движение вперед. И наоборот, когда вся вода выдавлена, поршень должен не идти вперед, но без проблем выполнять команды на обратный ход.

Тестирование

Тестирование проводили на заброшенном карьере с относительно чистой водой. Для тестов нужно было закрепить камеру и настроить подлодке дифферент (вместе с базовой нейтральной плавучестью).

Первую задачу решили просто установкой нужного винта под крепление камеры. Чтобы избежать вращений камеры — добавили немного пластилина.


Дифферент правили мешочком, который оказалось удобно зацеплять за хомут, а уже хомут можно легко перемещать вдоль подлодки. Количеством гаек в мешочке мы настроили нейтральную плавучесть, а дальше уже быстро подобрали положения хомута, чтобы подлодка не клевала носом. Решение о таком варианте было принято уже перед самой поездкой на карьер, просто напросто не оставалось времени сделать автоматическую систему правки дифферента. Её, в теории, очень легко сделать перемещением груза по резьбовой шпильке. В следующей подлодке опробую именно такой вариант. Вот, пожалуй, и вся подлодка.

Я записал два видеоролика, где более подробно рассказываю о сборке и показываю кадры, которые удалось снять под водой. Приятного просмотра :


Надеюсь, что материал был интересным. Далее будут эксперименты над камерой давления (для проверки герметичности аппаратов) и тесты подводных вёсел. По ним так же подготовлю материал в виде статьи, но уже с графиками и сравнениями тех или иных решений.

Цель данной статьи - сделать простую подводную лодку на радиоуправлении. Не требуется изготовление деталей на сложных станках, всё покупается либо в хозяйственном магазине, либо в Китае. В конце статьи приведены ссылки для заказа зарубежом.

Теория

Модель подводной лодки строится по тем же принципам, что и настоящая. В центре находится "прочный" водоНЕпроницаемый корпус, внутри которого скрыты все органы управления и электроника. Снаружу он окружен "легким" проницаемым корпусом, служащим для обтекания и красивого внешнего вида. Наша модель будет состоять только из прочного корпуса.

На скорости подводная лодка может погружаться за счет рулей глубины, а в статическом положении только с помощью балластной цистерны. Как это работает? При плавании на поверхности масса лодки чуть меньше массы объема вытесненной воды (закон Архимеда). Т.е. если лодка имеет объем 3л, то ее масса должна быть чуть меньше 3кг. Затем лодка начинает набирать воду внутрь прочного корпуса. Объем корпуса остается тот же, а масса увеличивается - и лодка погружается. В этот момент внутри корпуса немного увеличивается воздушное давление, но не на столько, чтобы нарушить герметичность.

Теоретические расчеты погружения модели подводной лодки.

При строительстве есть 3 основные проблемы. Они вполне независимы и могут решаться отдельно.

  • радио-аппаратура (2.4 ГГц не работают под водой)
  • герметизация -- корпус, вал двигателя и тяги рулей
  • балластная цистерна

Начнем по порядку.

Радиоаппаратура

2.4 ГГц не проходят под водой. Самый простой способ найти старую аппаратуру в МГц-евом диапазоне (27МГц, 35МГц, 40МГц, 72МГц или даже 433МГц). Они еще остались у моделистов и можно найти объявления о продаже на форумах.

Моделисты, пожалуйста, не выбрасывайте старые аппаратуры! Подводники купят их у вас ;) Это был самый сложный вопрос, дальше все просто.

Герметизация

Нам нужно обеспечить герметичность 3 элементов:

  • прочный корпус
  • вал двигателя
  • тяги управления рулей

Прочный Корпус

часто называется ВПЦ (ВодоНеПроницаемыйЦилиндр) или WTC (WaterTightCilinder), представляет собой пластиковую трубу диаметром 75 мм длиной 600мм. С обоих торцов в нее вставляются цилиндрические заглушки с канавкой под уплотнительное кольцо. Труба покупается в сантехническом магазине, заглушки будем делать из нескольких слоев листового ПВХ толщиной 4-5мм, а кольца заказываем в Китае (о том как покупать на Алиэкспрессе написано в конце статьи).

Заглушка будет состоять из 6 слоев. Внутренний диаметр трубы равен 71 мм, толщина уплотнительного кольца 3,5мм. Тогда основные листы имеют диаметр 70мм, маленькие 65мм и внешний большой 75мм. Очень важно и очень сложно соблюсти соосность листов, чтобы кольца прижимались равномерно к трубе. Для центровки используется болт диаметром 6мм (или строительная шпилька). Сначала сверлим отверстие, затем чертим цилиндр нужного диаметра и вырезаем лобзиком с запасом. Доводим до нужного диаметра на оси зажатой в дрель. Я обтачивал наждачкой на бруске.

Склеиваем листы тоже на оси, стараясь соблюсти перпендикулярность. Самый лучший клей для ПВХ "Момент-Гель". Титан не берет, обычный "Момент" - тоже. Все, одеваем резиновые кольца и идем тестировать на герметичность.

Позже напечатал заглушку на 3d-принтере - очень понравилась точность. Сейчас планирую все детали напечатать. Об этом в отдельной статье.

Дейдвуд

Так называется узел, обеспечивающий герметичность вала двигателя. В торцы внешней трубы впаиваются подшипники. Вставляется вал и внутрь трубы забивается густая смазка (например литол). Ее надо иногда добавлять, т.к. вода постепенно вымывает.

Валы и подшипники купил на Али, медные трубки и смазку на строительном рынке. Я нашел подшипники 3мм внутренний и 6мм внешний диаметр. Соответственно покупаем валы из нержавейки на 3 мм, и медную трубку с внутренним на 6 мм (внешний получился 8мм). Валы обязательно покупать специальные, обычная проволока несиметрична, будут биения. Сначала припаиваем патрубок, затем просверливаем в нем отверстие. Для пайки понадобится кислота и 3-ья рука ;)

Тяги рулей

Тяги выводим через резиновые манжеты закрепленные на медных трубках диаметром 6мм. Диаметр самих тяг 1.5мм. Я использовал жесткий провод со снятой изоляцией.

Балластная цистерна

Обычно это самая сложная часть подводной лодки. Но мы сделаем ее просто - воспользуемся микронасосом. Точнее перистальтическим микронасосом - он сам держит давление и не требует дополнительных клапанов. Сам насос способен развивать давление в 1 атмосферу, это значит он сможет прокачать цистерну на глубине до 10 метров. Управляется насос так же как обычным электромотором - регулятор хода или серва с микро-переключателями.

Есть вариант наполнять резиновый шарик, но он может лопнуть. Воспользуемся шприцом на 150 мл, называется шприц-Жане. Насос сам двигает поршень. Позже можно повесить датчики и контролировать объем поступившей воды.

Оригинальная силиконовая трубка в насосе 2.54мм, поменял на 46мм. В итоге пропускная способность увеличилась в 1.5 раза. Мотор расчитан на 6 вольт, подаю 12. Мотор немного нагревается, но не критично. Итоговая скорость 100мл за 20 сек.

Компоновка

Лодка имеет размеры 60см длина и 7,5см диаметр. Внутренний диаметр 71мм. Заглушки заходят на 2.5см каждая.

Внутри корпус поделен на "отсеки".

  • 1 - аккумулятор и приемник
  • 2 - цистерна
  • 3 - насос
  • 4 - сервы и регуляторы хода
  • 5 - главный мотор

Цистерна должна находиться по середине, чтобы лодка погружалась горизонтально (не было дифферента).

Элеметны крепления изготовлены из листового пористого ПВХ толщиной 5мм. Затем они стягиваются на железных шпильках, расположенных вдоль корпуса. Заднюю заглушку тоже следует закрепить на шпильках, чтобы обеспечить жесткоть узла с мотором и тягами рулей.

Изначально для управления мотором и насосом использовались регуляторы хода. Но реверс у них на много медленнее прямого вращения, что не удобно для насоса. Во время испытания я не ставил отдельную схему питания UBEC и использовал встроенный BEC на 1 ампер. Т.к. мне пришла бракованная серва, которая заклинивала, в этот момент ток подскакивал и палил весь регулятор. Может и не весь, но он больше не работал как положено. Так я спалил 3 регулятора и решил сделать схему с микро-переключателями. Она очень простая и обеспечивает симметричное вращение вперед/назад. Но стабилизатор питания на 3 ампера все таки лучше поставить.

Мотор 550-ой серии избыточен для модели такого размера, можно поставить меньше. Крепится он шурупами на специальный кронштеин к задней заглушке. Соединение с валом через латунную муфту.

Так же стоит поставить модули Fail-safe на каналы насоса и двигателя. Двигатель настраивается на выключение, а насос на продувку цистерны.

Все чертежи на отдельной странице.

Балансировка

Объем корпуса приблизительно равен 2,8 литра. Масса всех деталей около 1кг, пришлось добавить еще 1,8 кг груза. Главный принцип прост:

Объем надводной части должен быть меньше объема цистерны

Он может быть любой массы, лишь бы общая оставалась 2.8 кг. Поэтому надводные элементы делают из меди или тонких пластиков.

Балансировка осуществлуяется в 2 положениях:

    Надводное - Двигая/добавляя грузы и приклеивая пенопласт в подводную часть, добиваемся нулевого дифферента. Важно на этом этапе крепить пенопласт только ниже ватерлинии.

Погруженное - добавляем пенопласт выше ватерлинии и добиваемся горизонта.

Купить на Алиэкспресе

Ссылки - ключевые слова для поиска. Так же выбирайте галочку "бесплатная доставка" и "сортировать по цене".

Читайте также: