Поршневая балластная цистерна своими руками

Добавил пользователь Alex
Обновлено: 18.09.2024

Китайский фермер Чжан Шэну построил подводную лодку собственной конструкции и получил на неё патент, сообщает Лента.ру. Одноместная шестиметровая субмарина способна погружаться на метровую глубину. Снабжение воздухом осуществляется через трубку, конец которой поднимается над поверхностью воды. Впрочем, это далеко не самая совершенная подлодка-самоделка. О самых интересных проектах пишет MASTEROK .

Подводная лодка UC3 Nautilus датчанина Питера Mедсона, Frumperino, 2008 год

В Копенгагене живет удивительный человек. Этот мастер самоучка создает полнофункциональные самодельные подводные лодки.

В портовом городе, дышащем историей, Копенгагене живет отважный датчанин, который хочет вписать в историю Дании собственную страницу. Питер Медсон бывший студент машиностроитель забросил учебу и с помощью друзей и небольшой суммы спонсорских денег создал три самодельные подводные лодки. Но последняя из них не идет в сравнение с двумя предыдущими. Это самая большая самодельная подводная лодка из всех когда-либо созданных конструкторами-любителями.

Вот что было далее…

Важным моментом в этих конструкциях является не сами подлодки, а цели, которые были достигнуты благодаря единственному энтузиазму.

Основные характеристики подводной лодки Кит

Водоизмещение: подводное 3000 кг., надводное 2750 кг.
Длина наибольшая: 5400 мм.
Ширина наибольшая: 1150 мм.
Высота: 1300 мм.
Осадка: 660 мм.
Перископ: 2000 мм.
Мощность двигателя: 8 л. с.
Экипаж: 2 чел., ( капитан + пассажир)
Глубина погружения: расчетная максимальная – 50 метров, рабочая – до 30 метров, испытанная – 20 метров.
Запас хода: ~285 км пути при скорости 3-4 узла (Топл. бак 200 литров АИ-76 бензина)
Скорость: до 4 узлов
Вес: 3000 кг.
Основа: Стеклоткань + эпоксидная смола, свинец (~1000кг.), нержавейка, цветные металлы и прочее.
Движение: Бензо-мотор 8л\с (ветерок), электро-мотор 0.75 кВт, подруливающее устройство электро-мотор 300 Вт.
Аккумуляторы: 4 шт. (12в. −375Ач каждый)
Бензо-генератор: Бензо-мотор 8 л\с (ветерок) + генератор 24в. 150А
Устройства навигации: Эхолот глубины, GPS навигатор, компас магнитный с подсветкой, перископ с двумя видеокамерами, монитор.

В прошлом году он продавал свою подлодку и у вас есть все шансы стать её новым владельцем. Вот ссылка на аукцион.

Скриншот сайта PS Onlineauktioner AB

Livet Ombord

Всему своё время. Настало время для нового проекта, – говорит Эрик шведскому телевидению SVT.

Livet Ombord

Первое погружение состоялось в гавани города Сикео (Sikeå), лен Вестерботтен, в 2007 году.

Скриншот видео SVT

Несмотря на ошибку капитана, всё завершилось благополучно.

Скриншот видео SVT

По итогам Интернет-торгов этой недели лодка оценена в 255 000 крон (1,3 млн рублей).

А теперь перенесёмся в Колумбию

В начале 1990-х наркоперевозчики пытались стать самыми быстрыми на воде. Они устанавливали на сигарообразные рыбацкие лодки по четыре двигателя V8 в надежде уйти от полиции ходом. Разумеется, успех был очень недолгим: у властей всегда найдется мотор побольше. Мало того, даже не будучи пойманными, добрая половина таких лодок шла ко дну вместе с несколькими тоннами кокаина: открытая рыбацкая шлюпка не способна выдержать океанский шторм. И пираты стали уходить под воду.

За основу берётся все та же скоростная рыбацкая лодка – такие лодки широко распространены в Колумбии. Борта надстраивают, чтобы увеличить осадку, а сверху строят палубу на деревянном каркасе. Всю конструкцию полностью покрывают стеклопластиком. На палубе смолу кладут грубыми мазками, чтобы по ней было удобно ходить при разгрузке. Во время движения окрашенная в серый цвет палуба практически не видна на горизонте. Заметить можно лишь слегка выступающую рубку с парой окон (в ней помещается голова капитана) и трубы для дыхания экипажа, подачи воздуха в двигатель и выхлопа.

Более двух третей длины 20-метровой лодки занимает грузовой отсек. Один полупогружной аппарат может взять на борт от 5 до 12 т кокаина. Ближе к корме располагается жилой отсек. На некоторых моделях экипаж надежно отделен от груза. Видимо, конструкторы заботливо избавляют перевозчиков от искушения. У самой кормы находится двигательный отсек – как правило, с одним или двумя 250-сильными дизелями Cummins или Yamaha. Там же устанавливается аккумуляторная батарея и генератор для питания бортовых устройств: многодиапазонной судовой радиостанции, GPS-навигатора.

Экипаж полупогружной лодки – четыре человека. Капитан-штурман владеет навыками морской навигации и отвечает за выбор направления движения. Только он знает, где нужно принять и сдать груз. Помощник капитана содействует в навигации и управлении. Инженер отвечает за работоспособность двигателя и бортовых систем. Четвертый член экипажа постоянно следит за состоянием груза.

На пути в Мексику четверо смельчаков проводят в темном и душном отсеке более десяти дней кряду. Они спят на топливных баках, питаются консервами, пьют бутилированную воду, и лишь капитан имеет возможность большую часть времени стоять в полный рост. В рейс их провожают как героев, они приносят с собой все свое скромное имущество, молятся и готовятся к худшему: хрупкая лодка не способна выдержать серьезную непогоду, в океане легко заблудиться, а у континента – попасться береговой охране.

Постройка одной полупогружной лодки обходится картелю в сумму около миллиона долларов. Очевидно, что простая по сути машина не может стоить так дорого. Большая часть этих денег тратится на доставку необходимых материалов на тайные верфи в непроходимых джунглях заповедника Санкаланья. Каждый крохотный винтик привозится из Буэнавентуры или близлежащего Кали. Людям приходится платить и за работу, и за молчание. Вооруженное прикрытие секретных баз зачастую обеспечивает не кто иной, как бойцы леворадикальной повстанческой группировки ФАРК.

Подзаработать на информаторстве порой не прочь и сами картели. Этим можно объяснить тот факт, что, прибыв на место, военные часто обнаруживают пустую лодку со снятыми двигателями и оборудованием и заброшенную базу, на которой нет ни единого человека и, конечно же, ни грамма кокаина.

Субмарина из сантехники

Эта лодка приводилась в движение 346-сильным дизелем Yamaha и могла идти в подводном положении на небольшой глубине с выступающим из воды шноркелем. С остановленным же двигателем машина могла погружаться на глубину до 9 м, становясь абсолютно невидимой и с воды, и с воздуха.

Под рубкой, уже в самом корпусе лодки размещается член экипажа, отвечающий за дифферент. Рядом с ним можно увидеть воздушный компрессор и баллоны со сжатым воздухом, которым продуваются балластные емкости. В носовой и кормовой частях машины располагаются главные балластные цистерны. Лодка имеет 12 вспомогательных балластных цистерн для компенсации кренов.

Пройдя чуть вперед, попадаешь в главный грузовой отсек. Здесь, а также под полом вдоль всего корпуса лодки размещается до 8 т кокаина. Позади воздушных баллонов находится радиорубка. Здесь есть несколько судовых радиопередатчиков, GPS-навигатор, видеомонитор и пульт дистанционного управления видеокамерами на шноркеле. Для питания электрооборудования на лодке имеется не только обычный генератор двигателя и аккумуляторная батарея, но и автономный дизель-генератор – на случай, если придется долго пробыть под водой с заглушенным мотором. Для него на борту есть специальный запас воздуха.

На этот раз контрабандисты решили путешествовать с шиком. За радиорубкой располагается жилой отсек с четырьмя спальными местами длиной метра по полтора – не меньше, чем на военных подводных лодках. За койками- санузел с унитазом и умывальником. Конструкторы не поскупились даже на кондиционер.

Подводная лодка – сложнейший механизм, и трудно поверить, что ее можно построить кустарным способом из бытовой сантехники. Тем не менее известно, что данная субмарина, строительство которой обошлось картелю приблизительно в $2 млн, совершила четыре успешных рейса. Мастерство ее создателей заслуживает восхищения.

У нас уже была одна ванна, из неё мы делали лодку и реактивный автомобиль.

Для того чтобы сделать подводную лодку, нам понадобилась ещё одна старая ванна такого же размера.

У знакомых демонтировали старую ванну: они давно собирались установить новую.

Стекло для иллюминатора извлечено из дверцы от стиральной машины.

В верхней ванне по шаблону вырезали отверстие под иллюминатор. Ванна хорошо пилится болгаркой.

По окружности приварили восемь гаек. В них закручиваем болты, которые будут держать стекло.

С внешней стороны наносим герметик по периметру.

Теперь заделываем герметиком щель между ваннами.

В верхней ванне вырезаем овальное отверстие для рубки.

Рубка согнута из оцинковки толщиной 1 мм.

Верхний край рубки получился достаточно острый - на него будет неудобно облокачиваться, когда залезаешь внутрь. Надо сделать накладку. Для её изготовления сгодилось деревянное сиденье от унитаза. Не очень эстетично, зато практично.

Сиденье распилили посередине.

На двух шипах вклеили две деревянные вставки.

Расширенное сиденье установлено на рубку. Корпус закончен, люка пока нет. Можно ехать на озеро. Первое погружение необходимо для определения веса балласта, чтобы лодка получила нулевую плавучесть.

Лодка установлена на шасси – колёса от велосипеда. Шасси - из прошлой разработки, когда ванна была реактивным автомобилем.

Загружаем балласт – кирпичи и тротуарную плитку.

Погнали на глубину! К лодке привязана толстая страховочная верёвка, за которую конструкцию в случае чего можно оперативно вытащить на берег. Проверили герметичность корпуса: вроде всё нормально.

Как показал первый спуск на воду, вес балласта оказался недостаточным. Попробовали зачерпнуть воды, перевернув лодку набок.

Результат – разбитый иллюминатор. Всё по закону подлости: кирпич попал в стекло.

Открываем кингстоны – сливаем воду. Надо катить домой - искать ещё одну дверцу от стиралки.

Доделываем ПЛ

Из фанеры выпилили люк. По периметру к нему приклеили резиновую прокладку, которая будет обеспечивать герметичность.

Вырезали ещё два боковых иллюминатора.

Для лодки были куплены два навесных электрических мотора мощностью 0,63 кВт.

Питание на двигатели будет подано от большого автомобильного аккумулятора.

Установлена балластная цистерна, изготовленная из огнетушителя. При заполнении её водой лодка будет погружаться. Цистерна соединена с ножным автомобильным насосом. При заполнении ёмкости воздухом лодка будет всплывать.

Рули глубины сделаны всё из той же оцинковки.

Чтобы лодка погрузилась, нужен балласт значительно большего веса, чем был. В спортзале позаимствовали блины от штанги и повесили их по бокам. По нашим расчётам, нам нужно было ещё около 300 кг балласта.

Для подачи воздуха с поверхности установили ручной насос. Хочешь жить – качай воздух!

Чтобы лодка выглядела более презентабельно, её надо покрасить. И конечно, в жёлтый цвет. Все же знают песню Yellow submarine.

Лодка почти готова. Цилиндры снизу - это тоже балласт. На нашем канале запустили опрос, как назвать лодку. Больше всего понравилось название Tubmarine.

Первое погружение

Пришло время первых тестов. Перед нами опять встала задача определения точного веса балласта.

Воздух в лодку должен поступать по двум шлангам, которые прикреплены к поплавку на поверхности.

После заполнения балластной цистерны для погружения опять не хватило немного веса.

После загрузки в лодку небольшого мешка с песком она наконец-то погрузилась целиком. А после откачки воды из балластной цистерны удачно всплыла на поверхность. Первый тест прошёл успешно.

Второе погружение

Перед вторым погружением установили вторую балластную цистерну. Её прикрепили к передней части лодки. Из пластиковой трубы смастерили перископ.

В этот раз лодку повезли на дальнее озеро с прозрачной водой.

Переднее велосипедное колесо пришлось заменить на два колеса меньшего диаметра. Это улучшило проходимость лодки по песку на пляже.

Лодка готова к погружению, можно заполнять балластные цистерны.

Вода прозрачная, видимость под водой хорошая.

На всякий случай берём в плавание баллон со сжатым воздухом.

Лодка под своим весом опускается на небольшую глубину. После заполнения балластных цистерн плавно погружается и ложится на дно на глубине около 2,5 м.

На глубине Филиппа ждал неприятный сюрприз: открылась сильная течь. Экстренная откачка воды из цистерн не помогла - лодка не всплывала.

Течь открылась в месте соединения сиденья с рубкой. Вода начала заливать проводку. По рации Филипп успел связаться с друзьями на берегу, и лодку благополучно вытащили за страховочную верёвку. Щель заклеили скотчем и продолжили испытания. Лодка отлично погрузилась и прошла под водой метров сто на электродвигателях на глубине 3-4 м, после чего успешно всплыла.

Вот что было далее …

Фото 2.

Фото 4.

Фото 5.

Фото 7.

Фото 8.

Фото 9.

Фото 10.

На фото самодельная подводная лодка Пучкова Михаила,- механика из Петербурга…

Автор в 1995 году окончил Санкт-Петербургский Морской Технический Университет. Но лодку построил в 1988.

А это плоды знаний, желания и труда Михаила.

Основные характеристики подводной лодки Кит

Водоизмещение: подводное 3000 кг., надводное 2750 кг.

Длинна наибольшая: 5400 мм.

Ширина наибольшая: 1150 мм.

Высота: 1300 мм.

Осадка: 660 мм.

Перископ: 2000 мм.

Мощность двигателя: 8 л.с.

Экипаж: 2 чел., ( капитан + пассажир)

Глубина погружения: расчетная максимальная 50 метров, рабочая до 30 метров, испытанная 20 метров.

Запас хода: ~285 км пути при скорости 3-4 узла (Топл.бак 200 литров АИ-76 бензина)

Скорость: до 4 узлов

Вес: 3000 кг.

Основа: Стеклоткань + эпоксидная смола, свинец (~1000кг.), нержавейка, цветные металлы и прочее.

Движение: Бензо-мотор 8л\с (ветерок), электро-мотор 0.75 кВт, подруливающее устройство электро-мотор 300 Вт.

Аккумуляторы: 4 шт. (12в. -375Ач каждый)

Бензо-генератор: Бензо-мотор 8 л\с (ветерок) + генератор 24в. 150А

Устройства навигации: Эхолот глубины, GPS навигатор, компас магнитный с подсветкой, перископ с двумя видеокамерами, монитор.

Теперь Швеция

Скриншот сайта PS Onlineauktioner AB

- Всему своё время. Настало время для нового проекта, - говорит Эрик шведскому телевидению SVT.

Первое погружение состоялось в гавани города Сикео (Sikeå), лен Вестерботтен, в 2007 году.

Несмотря на ошибку капитана, всё завершилось благополучно.

По итогам Интернет-торгов этой недели лодка оценена в 255 000 крон (1,3 млн рублей).

А теперь перенесемся в Колумбию.

За основу берется все та же скоростная рыбацкая лодка- такие лодки широко распространены в Колумбии. Борта надстраивают, чтобы увеличить осадку, а сверху строят палубу на деревянном каркасе. Всю конструкцию полностью покрывают стеклопластиком. На палубе смолу кладут грубыми мазками, чтобы по ней было удобно ходить при разгрузке. Во время движения окрашенная в серый цвет палуба практически не видна на горизонте. Заметить можно лишь слегка выступающую рубку с парой окон (в ней помещается голова капитана) и трубы для дыхания экипажа, подачи воздуха в двигатель и выхлопа.

Более двух третей длины 20-метровой лодки занимает грузовой отсек. Один полупогружной аппарат может взять на борт от 5 до 12 т кокаина. Ближе к корме располагается жилой отсек. На некоторых моделях экипаж надежно отделен от груза. Видимо, конструкторы заботливо избавляют перевозчиков от искушения. У самой кормы находится двигательный отсек — как правило, с одним или двумя 250-сильными дизелями Cummins или Yamaha. Там же устанавливается аккумуляторная батарея и генератор для питания бортовых устройств: многодиапазонной судовой радиостанции, GPS-навигатора.

Экипаж полупогружной лодки — четыре человека. Капитан-штурман владеет навыками морской навигации и отвечает за выбор направления движения. Только он знает, где нужно принять и сдать груз. Помощник капитана содействует в навигации и управлении. Инженер отвечает за работоспособность двигателя и бортовых систем. Четвертый член экипажа постоянно следит за состоянием груза.

На пути в Мексику четверо смельчаков проводят в темном и душном отсеке более десяти дней кряду. Они спят на топливных баках, питаются консервами, пьют бутилированную воду, и лишь капитан имеет возможность большую часть времени стоять в полный рост. В рейс их провожают как героев, они приносят с собой все свое скромное имущество, молятся и готовятся к худшему: хрупкая лодка не способна выдержать серьезную непогоду, в океане легко заблудиться, а у континента — попасться береговой охране.

Двойной агент

Торпедная атака

Субмарина из сантехники

Пройдя чуть вперед, попадаешь в главный грузовой отсек. Здесь, а также под полом вдоль всего корпуса лодки размещается до 8 т кокаина. Позади воздушных баллонов находится радиорубка. Здесь есть несколько судовых радиопередатчиков, GPS-навигатор, видеомонитор и пульт дистанционного управления видеокамерами на шноркеле. Для питания электрооборудования на лодке имеется не только обычный генератор двигателя и аккумуляторная батарея, но и автономный дизель-генератор — на случай, если придется долго пробыть под водой с заглушенным мотором. Для него на борту есть специальный запас воздуха.

На этот раз контрабандисты решили путешествовать с шиком. За радиорубкой располагается жилой отсек с четырьмя спальными местами длиной метра по полтора — не меньше, чем на военных подводных лодках. За койками- санузел с унитазом и умывальником. Конструкторы не поскупились даже на кондиционер.

Подводная лодка — сложнейший механизм, и трудно поверить, что ее можно построить кустарным способом из бытовой сантехники. Тем не менее известно, что данная субмарина, строительство которой обошлось картелю приблизительно в $2 млн, совершила четыре успешных рейса. Мастерство ее создателей заслуживает восхищения.

Актуальность

Цель

Задачи

Разработать этапы моделирования подлодки.
Определить механизм её работы (погружения, всплытия, движения).
Создать декоративную модель судна. Смоделировать макет функционального модуля подводной лодки.
Провести опыты с моделью.
Придать функциональному модулю исторический облик.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

Плата Arduino Nano,
Источник питания Li-ion
3 двигателя насоса
Балластная цистерна
Персональный компьютер с установленным ПО: Arduino IDE, Autodesk Inventor
3D-принтер

Описание

Этапы работы над проектом

1 этап. Подготовка к созданию модели

Подбор материалов для изготовления модели: пластиковый корпус с крышкой, шприц, грузики, клей. Дополнительные компоненты: программный модуль управления Arduino, источник питания, 3 двигателя, сервопривод.

Инструменты: ножовка, дрель, линейка, отвёртка, наждачная бумага, напильник, клеевой пистолет, шуруповёрт.

2 этап. Основной. Создание модели

Состав и схема размещения внутренних компонентов модели:

в дне проделать отверстие, равное диаметру трубки шприца, вставить трубку, сделать отверстия под выход проводов для двигателей. Подключить все компоненты к источнику питания и сделать герметичным место между крышкой отсека и внешним пространством.

Ко дну корпуса с помощью изоленты прикрепить груз, он будет при погружении подводной лодки тянуть её ко дну. Механизация работы движения подводной лодки с использованием электродвигателя и сервоприводов.

Источником питания (ИП) модели служит литий-полимерный аккумулятор, соединённый с программным модулем управления Arduinо, управляющим всеми компонентами.

Погружение и всплытие подлодки осуществляется с помощью забора воды в балластную цистерну (БЦ). По закону Архимеда, чтобы тело полностью погрузилось в воду, его вес должен равняться весу вытесненной им воды. Для погружения подлодка принимает балласт – воду – в цистерну. Для всплытия балласт продувается: вода вытесняется из цистерны сжатым воздухом. Мотор управляет шпилькой, которая накручивает на себя гайку, прикреплённую к поршню. Направление движения шпильки задаёт соответствующее направление поршню.

Программный модуль, источник питания и балластная цистерна заключены в герметичный корпус. Из корпуса выходят только провода к двигателю и штуцер БЦ. Такой корпус можно сделать из пластиковой банки с закручивающейся крышкой.

Подводный ход лодки (поступательное и вращательное движение в горизонтальной плоскости) реализуется за счёт работы миниатюрных насосов.

Внутренняя часть корпуса подводный лодки с механизмом, обеспечивающим её движение.

3 этап. Испытание модели

Результаты работы/выводы

Реализована система погружения и всплытия подводной лодки, основанная на балластной цистерне.
Напечатан внешний корпус модели v.1.0.
Корпус сбалансирован с помощью грузов.
Алгоритм движения подлодки реализован на базе модуля управления Arduino.
Движение подлодки в горизонтальной плоскости создаётся за счёт миниатюрных насосов.
Концепция устройства подлодки в целом работоспособна. Выявлена проблема герметизации модели.

Перспективы использования результатов работы

Модель является выставочным объектом и будет экспонатом в музее.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

Награды/достижения (в каких конкурсах и с какими результатами выставлялась ранее эта работа

Читайте также: