Как сделать из бумаги пароход в технике оригами: пошаговая инструкция

На хабре всё чаще проскакивают различные интересные посты о том, как кто-то собрал очередной паровой двигатель, либо какое-то устройство работающее на паре. Оно и понятно, каждому какой-то момент надоедает гипнотизировать монитор, и душа просит моря, приключений и романтики, но с инженерным подходом. Что может быть романтичнее парового двигателя, да ещё и установленного на корабле? Поскольку в асфальтовых джунглях нет возможности развернуть полноценную судоверфь, то можно поразвлечься на столе. Здесь расскажу о некоторых своих экспериментах, а так же то что удалось откопать на просторах сети.

Паропульсирующий двигатель

Конструкций таких двигателей море, есть даже напечатанные на 3d-принтере. У меня такая вот точно есть, только цвета другие. Но работать её не удалось заставить.
Модель для печати
Видео наглядно демонстрирует как работает данный двигатель. И почему он называется pop-pop (издаёт характерный звук).

Мне вот такой вариант не очень понравился, поэтому я начал собственные эксперименты по данной теме. И начал эксперименты, для начала изготовил прототип из трубки с внутренним диаметром 1 мм, а в качестве плавсредства использовал обрезок доски.

Что удивительно, эта конструленция внезапно поплыла! Я был в шоке, и не верил что такое возможно.

В результате я понял, что идея рабочая и решил сделать нормальную конструкцию. Весь гайд приводить не буду, его продробно описал тут и тут.

Но если кратко, то я купил в магазине игрушку — пластиковый кораблик, а на строительным рынке медные кондиционерные трубки (лучше всё же использовать алюминиевые, того же диаметра — легче). Трубки гнул достаточно просто: замораживал воду внутри, и гнул по черенку от лопаты.

Первая плавающая модель.
Для него сделал спиртовку.

Спиртовка оказалась мировой, и использовалась ещё в очень многих моделях. Ну и пора провести первые ходовые испытания. Проверил различные типы горючего и трубок.

После удачных испытаний, была сделана центровка, развесовка и одета верхняя палуба. Так же сделал руль, и защиту печки (чтобы палуба не плавилась).

Ну и видео окончательных испытаний.

Если вы думаете, что паропульсирующие двигатели используются в детских поделках, то нет. Это мощнейшая индустрия, лично я встречал даже могучие математические выкладки с формами, объёмами, длиной трубок и прочее, по постройке наиболее быстрых и эффективных моделей. Только посмотрите на видео возможных конструкций таких двигателей. Всяко рекомендую этот канал, если тема вам показалась интересной. У него очень много подобных конструкций и идей, есть чем заняться с вашими детьми вечером ;). По интернету гуляют целые чертежи, математические выкладки наиболее удачных конструкций. Ищите, тема невероятно интересная и необычная.

Существуют совершено невероятные модели, работающие на этом принципе. Эти фотографии с известного интернет аукциона.

Может показаться очень странным, но это тоже модель кораблика с паропульсирующим двигателем.

Две трубки сзади

Вот сам двигатель (справа), а слева зелёное — это спиртовая горелка. Так, что не стоит думать, что это игрушка только для детей.

Основные разновидности

Конструкция всех колес проста и состоит преимущетвено из площадки, стойки и колеса. Площадка крепится к транцу лодки, стойки с колесами фиксируются к ней. Исключение составляют шасси на струбцинах и на шпильках — у них нет площадок.

Принцип работы механизма также прост и позволяет использовать колеса в 2 режимах — рабочем и походном.

Есть несколько модификаций креплений — каждое со своими плюсами и недостатками. Подробнее про них можно почитать в нашей статье Транцевые колеса для лодки пвх: как выбрать и установить, там найдете много полезного про заводские варианты.

В кратце, про основные модификации и принцип их работы.

• Быстросъемные — площадка жестко крепится к транцу, но сами стойки с колесами можно легко и быстро снять, оставив их в машине (в лагере) или положив в лодку.

• Полуавтоматические перекидные (откидные) — рабоотают в 2 положениях: рабочем и походном. Чтобы снять с лодки придется скручивать фиксировочный болт со стойки.

• На пальцах (шпильках) — в транце устанавливаются попарно 4 пальца на которые через отверстия надеваются стойки и фиксируются шпильками (шплинтами).

• На струбцинах — у стоек наверху присутсвуют струбцины с помощью которых конструкция фиксируется к транцу.

Модели с поршневыми паровыми двигателями

Паропульсирующие двигатели, хоть и очень романтичные и любопытные, но применимы только в моделизме (даже точнее, только в судомоделизме). И то, это будет скорее игрушкой, чем реальной моделью. Но мы же хотим получить модель, наиболее приближенную к настоящей, с настоящим поршневым паровым двигателем.
Если вы пойдёте на известный интернет аукцион, и начнёте там мониторить какие модели корабликов с поршневыми двигателями, а так же сами двигатели там бывают, то вы будете в шоке. Лично я хожу туда как в музей, и сохраняю наиболее интересные. У меня уже несколько гигабайт этих фоток для личного пользования. Но покажу наиболее интересные.

Однако, если вы узнаете стоимость таких моделей, то окажется, что она совершенно не детская. Обычно на них ценник начинается от 1000$. Скажу сразу, если вы думаете сделать модель парохода самостоятельно и сэкономить, то нет, самостоятельная сборка выйдет сильно дороже. Лично я, как-то чуть не купил шикарный вариант пароходика, за 60 000 рублей. И считаю, что это была бы очень выгодная покупка, но не успел.

Существуют уникальные модели паровых двигателей двойного действия. Где отбирается максимальная энергия пара, с двойным расширением. На видео видно, что цилиндры имеют разный диаметр. Маленький диаметр — это цилиндр высокого давления, большого — низкого.

Принцип действия показан на следующей гифке.

И подробнее можно прочитать об этом на википедии.

На самом деле, в последние лет пять всё реже и реже на аукционах встречаются модели паровых двигателей и пароходиков. А когда встречаются, цена их летит в неадекватные небеса, в действительности на эти деньги можно купить, без преувеличений, автомобиль.

Выбор подходящей конструкции

Помимо различных моделей есть еще варианты колес для пайольных (с жестким полом) лодок и лодок пвх с НДНД (с надувным дном высокого давления). Отличия заключаются в форме стоек (они изогнуты) и в их высоте (они длиннее). Это обусловлено тем, что высота фанеры на транце меньше на нднд лодках, а значит площадку под крепление колес приходится устанавливать на более высоком уровне. Кроме того, надувное дно может выступать за линию транца. В итоге, транцевые колеса для НДНД могут быть немного сложнее в изготовлении чем для пайольной пвх лодки.

Когда всё же решился купить двигатель

Проблема БУ двигателей в том, что они изношены, могут быть закисшими и прочее, прочее. Без навыка токарной обработки и без соответствующих инструментов починить их практически невозможно.
Но скажу сразу, что если вы захотите окунуться в мир паровых двигателей, то без токарного станка вам не обойтись.

Для начинающих любителей, на рынке существуют отличные наборы и двигатели фирмы Saito. Сайт, скорее всего, из России не открывается без прокси. С чем это связанно — не знаю. Но эти двигатели можно купить на аукционе, а мне довелось найти его даже в России вместе с бойлером.

Сам двигатель.
Я купил его немного БУ, бывший хозяин в спиртовку заливал масло и её пришлось ремонтировать после этого надругательства. Но, тем не менее, двигатель был рабочим, Запас хода воды в котле около 15 минут. Время горения спиртовки около 22 минут, что хватает точно на то, чтобы прогреть воду, всю её выпарить и погаснуть.

Горит спиртовка.
Крайне интересно посмотреть, как же работает данный двигатель. Специально для вас снял следующее кинцо.

Внимательные зрители, наверное заметили, что я заливаю масло не только в оси вращения двигателя, но и в специальную маслёнку. И как оказалось, не смотря на то что в моём кругу общения огромное количество инженеров, а так же то, что паровой двигатель просто устроен, никто толком мне не смог объяснить как же работает данная маслёнка. В ней пар смешивается с маслом, и такая паровая эмульсия попадает уже в двигатель, забрызгивая всё вокруг грязным маслом.

Маслёнка.
На самом деле устройство таких маслёнок элементарное, но неочевидное.

Обычно, после двигателя ставится маслоуловитель, чтобы не загрязнять окружающую среду. Сразу хочу показать очень любопытный проект на данном паровом двигателе.

Кораблик из бумаги

Всем известен обычный бумажный кораблик, который делается из тетрадного листа или газеты и отправляется в плавание по ручью.

Берем прямоугольный лист бумаги:

Затем слегка сгибаем еще пополам, чтобы наметить середину стороны сгиба, и заворачиваем углы вниз:

Поднимаем наверх нижнюю прямоугольную часть с одной стороны

И так же с другой.

Загибаем уголки в двух сторон:

Теперь раздвигаем полученный треугольник изнутри, поворачиваем длинными углами к себе и складываем таким ромбиком:

Затем поднимаем нижний угол наверх:

Так же с обратной стороны:

Теперь разворачиваем наш кораблик, раздвигая в стороны уголки:

Смотрите также: Зайчик на пальчик (облегченный вариант)

Сделать кораблик из бумаги под силу каждому ребенку.

А в этом видео красивый парусник получился:

Когда хочется своими руками

Паровой двигатель, не смотря на свою простоту, требует очень высокой точности изготовления деталей. И все эти самодельные двигатели из «Юный Техник» были практически недостижимыми в повторяемости для детей:

Но я нашёл очень толковую инструкцию, как повторить такой двигатель без токарного станка, имея минимальный набор инструментов и материалов с ближайшего строймага.

Обратите внимание, что это три полноценных видео, каждое по пол часа, и суммарно на 1,5 часа времени. Лично я не люблю конструкцию качающихся двигателей, так как это изначально игрушка, но они очень просты в повторении(ха-ха, трижды).

Радиоуправление на микроконтроллере

Многие хотели собрать простую схему радиоуправления, но чтоб была многофункциональна и на достаточно большое расстояние. Я все-таки эту схему собрал, потратив на неё почти месяц.

На платах дорожки рисовал от руки, так как принтер не пропечатывает такие тонкие. На фотографии приемника светодиоды с не подрезанными выводами — припаял их только для демонстрации работы радиоуправления.

В дальнейшем их отпаяю и соберу радиоуправляемый самолет.

Схема аппаратуры радиоуправления состоит всего из двух микросхем: трансивера MRF49XA и микроконтроллера PIC16F628A. Детали в принципе доступные, но для меня проблемой был трансивер, пришлось через интернет заказывать. Архив с прошивкой и платой качайте здесь.

Подробнеее об устройстве: MRF49XA — малогабаритный трансивер, имеющий возможность работать в трех частотных диапазонах. — Низкочастотный диапазон: 430,24 — 439,75 Mгц (шаг 2,5 кГц). — Высокочастотный диапазон А : 860,48 — 879,51 МГц (шаг 5 кГц). — Высокочастотный диапазон Б : 900,72 — 929,27 МГц (шаг 7,5 кГц).

Границы диапазонов указаны при условии применения опорного кварца частотой 10 МГц.

Принципиальная схема передатчика:

В схеме TX довольно мало деталей. И она очень стабильная, более того даже не требует настройки, работает сразу после сборки. Дистанция (согласно источнику) около 200 метров.

Теперь к приемнику. Блок RX выполнен по аналогичной схеме, различия только в светодиодах, прошивках и кнопках. Параметры 10-ти командного блока радиоуправления:

• Передатчик:
• Приемник:
• Помехоустойчивое кодирование, подсчет контрольной суммы при приеме.

Мощность — 10 мВт Напряжение питания 2,2 — 3,8 В (согласно даташиту на м/с, на практике нормально работает до 5 вольт). Ток, потребляемый в режиме передачи — 25 мА. Ток покоя — 25 мкА. Скорость данных — 1кбит/сек. Всегда передается целое количество пакетов данных. Модуляция — FSK. Помехоустойчивое кодирование, передача контрольной суммы.

Чувствительность — 0,7 мкВ. Напряжение питания 2,2 — 3,8 В (согласно даташиту на микросхему, на практике нормально работает до 5 вольт). Постоянный потребляемый ток — 12 мА. Скорость данных до 2 кбит/сек. Ограничена программно. Модуляция — FSK.

Преимущества данной схемы

— Возможность нажатия в любой комбинации любого количества кнопок передатчика одновременно. Приемник при этом отобразит светодиодами нажатые кнопки в реальном режиме. Говоря проще, пока нажата кнопка (или комбинация кнопок) на передающей части, на приемной части горит, соответствующий светодиод (или комбинация светодиодов).

— Во время подачи питания на приемник и передатчик, они уходят в тест режим на 3 секунды. В это время ничего не работает, по истечению 3-х секунд обе схемы готовы к работе.

— Кнопка (или комбинация кнопок) отпускается — соответсвующие светодиоды сразу же гаснут. Идеально подходит для радиоуправления различными игрушками — катерами, самолётами, автомобилями. Либо можно использовать, как блок дистанционного управления различными исполнительными устройствами на производстве.

На печатной плате передатчика кнопки расположены в один ряд, но я решил собрать что-то наподобии пульта на отдельной плате.

1. Питаются оба модуля от аккумуляторов 3,7В. У приемника, который потребляет заметно меньше тока, аккумулятор от электронной сигареты, у передатчика — от моего любимого телефона)) Схему, найденную на сайте вртп, собрал и испытал: [)еНиС
2. Форум по радиоуправлению
3. Обсудить статью Радиоуправление на микроконтроллере

Источник: https://radioskot.ru/publ/peredatchiki/radioupravlenie_na_mikrokontrollere/11-1-0-473

Выводы

Мне кажется, что сейчас начался какой-то ренессанс моделей паровых двигателей, и к ним есть реальный интерес. Даже Китай берёт читает советские книги и делает по ним модели двигателей. Например, берём книгу Ю. Емельянов «Морской моделизм» 1955 г. Открываем на странице 273 и видим замечательную картинку.

P.S.

Для тех, кто решиться заняться моделями паровых двигателей, хочу сказать. Вы должны помнить, что КПД большого парового двигателя и без того не велико, то КПД модели будет ничтожно мало. Слишком большие потери на нагрев металла и трубок. Часто бывает, что всё прекрасно работает на сжатом воздухе, а на паре того же давления не работает совершенно и ничего невозможно сделать. Поэтому, если есть возможность делайте модели крупнее, утепляйте трубки и цилиндры, а так же не ленитесь, сходите в библиотеку, там невероятный клад технической литературы по теме. Лично я просидел в Ленинской библиотеке недели три, просто читая литературу по проектированию корабельных паровых двигателей. Но это совсем другая история.

Необходимые материалы и инструменты

Из материалов потребуется:

1. Колеса от садовых тачек (тележек) с диаметров до 40 см и шириной колеса около 140 мм. От ширины протектора и диаметра колеса будет зависть проходимость по различному грунту и возможность преодолевать небольшие препятствия. Наличие или отсутствие камеры роли не играет. Подшипник тоже не нужен, достаточной металлической втулки, которую можно сделать самостоятельно.
2. Для стоек потребуется стальная труба или металлический профиль с диаметром/шириной 25-30 мм и толщиной стенки 2-3 мм. Труба будет выглядеть эстетичней, но с профилем будет легче работать.
3. Площадку можно сделать из того же профиля, что и стойки усилив ее листовой сталью. Многие делают без усиления, но в долгосрочной перспективе это рискованно. Именно на стык площадки с транцем приходится основная нагрузка.
4. Комплект болтов и гаек.
5. Герметик при монтаже.

Из инструментов:

• болгарка с диском по металлу;
• сварочный аппарат;
• шуруповерт;
• набор ключей;
• измерительные инструменты.