Заблуждения и новые возможности
В среде юных автомоделистов, знакомых с основами конструирования, резиномоторные модели часто воспринимаются как нечто устаревшее и примитивное — «детский лепет». На фоне современных радиоуправляемых машин с мощными электродвигателями и ДВС, этот некогда популярный класс кажется анахронизмом, годным лишь для первого знакомства с миром моделизма.
Однако такое мнение часто основано на незнании реального потенциала этой техники. Большинство стандартных решений и конструкций для резиномоторных моделей были разработаны более десяти лет назад. За это время кардинально изменились не только технологии и материалы, но и сами подходы к проектированию. Попытка вдохнуть новую жизнь в этот, казалось бы, «вымерший» подкласс была предпринята ребятами из нашего кружка. Их первые же самостоятельные разработки в области машинок с резиномотором на растяжение вызвали живой интерес у сверстников. Мы надеемся, что этот энтузиазм передастся и вам, когда вы познакомитесь с представленным проектом. Юным конструкторам удалось не только применить новые дизайнерские и технические решения, но и добиться от простейшей модели удивительных ходовых качеств, которые могут удивить даже составителей спортивных правил.
На рисунке изображена резиномоторная модель переходного подкласса с кузовом, стилизованным под современный гоночный автомобиль. Основные элементы: 1 — имитатор носового воздухозаборника; 2 — переднее антикрыло; 3 — переднее колесо; 4 — кузов; 5 — прозрачный козырек; 6 — имитаторы боковых радиаторов; 7 — заголовник; 8 — имитатор выходного канала охлаждающего воздуха (опционально); 9 — «шайба» антикрыла; 10 — стойка антикрыла; 11 — ведущее колесо; 12 — антикрыло.
Секрет скорости: ходовая часть и материалы
Вопросу дизайна моделей класса РМ-1 (контурные модели с резиномотором на растяжение) мы уделим внимание позже. Начнем с главного — с ходовой части. Ее основа осталась классической: ролики для направления резинового жгута и система привода ведущей оси с помощью наматываемой нити. Революционных изменений здесь не произошло, однако значительный прирост эффективности был достигнут за счет применения современных материалов.
Ключевым улучшением стала замена стандартной капроновой нити на кевларовую (СВМ). Сегодня этот сверхпрочный материал стал гораздо доступнее. При диаметре около 0.1 мм кевларовая нить обладает фантастической прочностью на разрыв — примерно 70 кг! Это открыло новые горизонты для энергетики модели.
Рассмотрим конкретный пример. При длине трассы резиномотора около 600 мм и его исходной длине 100 мм (коэффициент растяжения 600%), на ведущую ось диаметром 2 мм можно намотать до 80 витков нити. Это обеспечивает теоретический путь модели в 12.5 метра за один завод, что соответствует требованиям соревнований для класса РМ-1.
Потенциал и ограничения: расчеты и решения
Учитывая прочность кевларовой нити, можно использовать резиновый жгут сечением до 70 мм², развивающий усилие до 70 кг. Однако ось диаметром 2 мм не выдержит такой поперечной нагрузки — она просто изогнется. Решением стало внедрение повышающего редуктора с передаточным отношением i=0.5. Это позволило снизить нагрузку на ось и увеличить расчетную дистанцию хода до 25 метров, что перекрывает требования даже для более сложного класса РМ-2 (объемные модели с резиномотором на скручивание).
Еще более впечатляющими выглядят расчеты стартового ускорения. При массе модели около 700 граммов и оптимальных параметрах привода, потенциальное ускорение может достигать 10 g! Для сравнения: современные истребители при выполнении сложных маневров испытывают перегрузки не более 8 g. Такая энергетика беспрецедентна как для моделей, так и для реальных автомобилей.
Конструкция ходовой части (предварительный вариант): 1 — основание шасси (фанера, 4 слоя по 1 мм); 2 — обводной ролик; 3 — трасса для резиномотора и нити; 4 — прижимная плата (латунь, 1 мм); 5 — винт М2,5; 6 — передняя ось (стальная проволока ø2 мм); 7 — шайба (латунь, припаяна к оси); 8 — подшипник передней оси (бронзовая трубка ø3 мм); 9, 10, 11, 16 — переборки корпуса (фанера 2 мм); 12 — кронштейн задней оси (дюралюминиевый профиль); 13 — подшипник задней оси (бронза или бронзокерамика); 14 — задняя ось (стальная проволока ø2 мм); 15 — специальная шайба для крепления нити; 17 — дистанционная шайба (латунь); 18 — ступица заднего колеса (дюралюминий, крепится на резьбе с эпоксидной смолой); 19 — шина заднего колеса (микропористая резина); 20 — страховочная контргайка; 21 — стойка для крепления переднего конца резиномотора; 22 — ступица переднего колеса (дюралюминий, крепится эпоксидной смолой); 23 — шина переднего колеса (микропористая резина); 24 — ось обводного ролика (спецвинт М3); 25 — корпус (выклейка из ватмана и картона).
Шаблоны переборок корпуса (номера деталей соответствуют позициям на общем чертеже).
Привод ведущей оси (модернизированный окончательный вариант): 1 — правый кронштейн (стальной профиль); 2 — ведущая шестерня; 3 — ось-«барабан» (стальная проволока ø2 мм); 4 — ведомая шестерня; 5 — корпус; 6 — задняя ось (стальная проволока ø2 мм); 7 — корпус шарикоподшипника (латунь, припаян к детали 1); 8 — корпус правого шарикоподшипника (припаян к детали 9); 9 — левый кронштейн (стальной швеллер); 10 — обводной ролик; 11 — дистанционная шайба.
Конструкция обводного ролика: 1 — ролик (дюралюминий); 2 — втулка-подшипник (бронзокерамика, запрессована в ролик). Остальные размеры выбираются произвольно.
Дистанционная шайба (латунь).
Практическая реализация и дизайн
Столь высокое стартовое усилие ставит вопрос о сцеплении колес с дорогой. Чтобы избежать пробуксовки, пришлось бы увеличивать массу модели до нескольких килограммов, что непрактично. Более рациональный путь — увеличение передаточного отношения редуктора до трех и более. Это снизит коэффициент растяжения резины до 400%, уменьшит максимальное усилие до 2.5–3.5 кг и продлит срок службы резиномотора.
Таким образом, простая на первый взгляд модель вышла на новый уровень. Ее потенциал настолько велик, что его приходится искусственно ограничивать из-за физики сцепления. Альтернативный путь — реализация сверхдальнего хода (100+ метров) за счет высокого передаточного числа редуктора.
Конструктивно узлы модели остаются традиционными и знакомыми моделистам. Особое внимание стоит уделить использованию шарикоподшипников для вала «барабана», так как обычные подшипники при таких нагрузках быстро изнашиваются. Обводные ролики установлены на жестких осях в бронзокерамических вкладышах, что снижает потери на трение.
Создав столь перспективную ходовую часть, было решено отказаться от упрощенного плоского кузова. Модель получила имитационный кузов в стиле современного гоночного болида «Формулы». Он выклеивается из доступных материалов — картона и плотного ватмана, что делает процесс изготовления быстрым и увлекательным, хотя внешняя отделка и окраска требуют больше времени.
Заключение и перспективы
Сегодня мы проводим соревнования с такими моделями класса РМ-1 по правилам для РМ-2, включая замер максимальной скорости на 20-метровой базе. Старые, классические модели РМ-1 теперь для нас — «живая история», занимающая место на полках кружка. Мы верим, что подобные разработки помогут резиномоторным моделям выйти из рамок «простейших» и занять достойное место в современном автомодельном спорте, демонстрируя, что даже проверенные временем идеи могут раскрыться с новой силой благодаря современным материалам и смелому инженерному подходу.
В. ЗАВИТАЕВ,
руководитель кружка автомоделизма