Проектирование и изготовление технических моделей

В решении комплексной проблемы развития технического творчества учащихся важную роль играет производственное и спортивное моделирование.

Создание производственно-технической модели — необ­ходимый этап проектирования будущей машины, средств проверки новой технической идеи. Одно из основных требо­ваний, предъявляемых к модели,— многоплановое подобие оригиналу.

Спортивные модели строят для участия в соревнованиях. Побеждает, как правило, тот, чья модель имеет лучшие технические параметры: быстрее проходит дистанцию, даль­ше летает и т. д. Чтобы достигнуть высоких результатов в спортивном моделизме, необходимо иметь конструкторские способности, технический опыт, хорошую трудовую подготов­ку. У нас в стране особенно популярны авиа- , судо- и ракетно-космический моделизм.

Обучение школьников различным видам моделирования способоствует развитию их технического творчества, кон­структорских способностей, а также совершенствованию тру­довых умений и навыков. Важно, чтобы в учебных ма­стерских, в кружках и на факультативных занятиях школь­ники строили разнообразные оригинальные модели, а не копи­ровали уже существующие конструкции.

Проектирование моделей



style="display:block"
data-ad-client="ca-pub-1317009966067164"
data-ad-slot="7741248530"
data-ad-format="auto"
data-full-width-responsive="true">

Опыт работы по моделированию в ряде школьных техни­ческих кружков показал, что при создании различных техни­ческих игрушек, спортивных моделей целесообразно при­менять эскизно-графический и объемный методы художест­венного проектирования. Последовательность разработки из­делия может быть такой:

  1. предпроектное исследование: осознание конструктор­ской задачи; изучение аналогов, литературы, проектных материалов; определение функциональных, эргономических, технологических, экономических и эстетических требований;
  2. художественно-конструкторский поиск (предварительное эскизное проектирование): разработка, форэскизов; поиско­вое макетирование; конструкторские расчеты;
  3. разработка эскизного проекта: выполнение эскизов на планшетах (ортогональных видов изделия и наглядного изображения в перспективе); плазовая увязка; составление объяснительной записки к проекту;
  4. составление проектно-конструкторской документации: выполнение рабочих чертежей и шаблонов, технологических карт.

Рассмотрим процесс проектирования более подробно на примере одной из моделей самолета.

Предпроектное исследование.



style="display:block"
data-ad-client="ca-pub-1317009966067164"
data-ad-slot="7741248530"
data-ad-format="auto"
data-full-width-responsive="true">

Перед группой старшеклас­сников, ранее занимавшихся авиамоделизмом, была постав­лена задача: спроектировать, а затем изготовить в круж­ке из доступных материалов простую по конструкции радиоуправляемую модель самолета, имеющую полетную скорость порядка 80—100 км/ч, устойчивую в воздухе и легкую в управлении. Модель должна иметь хорошие взлет­но-посадочные характеристики (взлетать со скошенного поля или с грунтовой площадки).

Анализ литературы, проектных материалов и аналогов по­казал, что наиболее приемлема схема самолета-моноплана с верхним расположением крыла. Модель должна быть осна­щена двигателем внутреннего сгорания с объемом цилиндра, равным 5—7 см³, и иметь трехколесное шасси. Радиоаппа­ратуру лучше всего установить многоканальную, пропорцио­нальную. Крыло к фюзеляжу целесообразно крепить рези­новыми кольцами: при резком ударе о землю (грубой посадке) кольца порвутся, а крыло останется целым.

Изучение образцов имеющихся материалов показало, что для изготовления боковых панелей фюзеляжа, нервюр крыла лучше всего подходит миллиметровая фанера, а для сило­вых элементов, например лонжеронов,— сосна. В отдельных элементах конструкции можно применить пенопласт раз­личных сортов. Ней лучший материал для обтяжки крыла данной модели — лавсановая пленка, поскольку она имеет малый вес и обладает достаточной прочностью.

Форма модели должна быть динамичной и выразитель­ной. Для окраски целесообразно использовать яркие цвета, редко встречающиеся в природе. Это делает модель хорошо видимой на большом расстоянии в любом ракурсе на фоне неба или деревьев.

Художественно-конструкторский поиск.



style="display:block"
data-ad-client="ca-pub-1317009966067164"
data-ad-slot="7741248530"
data-ad-format="auto"
data-full-width-responsive="true">

На этой стадии про­ектирования сначала были определены основные параметры модели (вес, площадь несущих поверхностей, общие про­порции, профиль крыла). В расчетах исходили из того, что на 1 см³ объема двигателя должно приходиться не более 400 г веса конструкции, а нагрузка на 1 дм² площади крыла не превысит 50 г. Таким образом, полетный вес модели будет равен 400X7=2800 г, а площадь крыла — 2800:50— =56 дм². Площади стабилизатора и киля рассчитывались по существующей в авиамоделизме методике. Профиль кры­ла решили выбрать с относительной толщиной 14%. Предполагалось, что он обеспечит высокую прочность и не позволит модели развивать излишнюю скорость.

Уточнив аэродинамическую схему модели и ее основные геометрические параметры, кружковцы приступили к поиску наиболее гармоничных пропорций фюзеляжа, крыла, киля и стабилизатора. Эскизы выполнялись в произвольном масшта­бе карандашом, фломастером, акварелью и темперой. Для отработки конструкции отдельных сложных узлов изготов­лялись их макеты из бумаги, пластилина, пенопласта, про­волоки. Одновременно на миллиметровой бумаге выполнял­ся компоновочный эскиз. Новые варианты компоновки рисовались на кальке.

Разработка эскизного проекта.

На данном этапе необходимо полностью определить все основные характеристики модели. Для этого выполняется плазовая увязка. Плаз — это чертеж модели в натуральную величину. Его делают на листе фанеры или картона с предварительно нанесенной координатной сеткой. При этом основные узлы, органы управления моделью (например, двигатель, бак, приемник, рулевые ма­шинки, батареи) выделяются цветом или толстой линией. Кроме того, выполняются эскиз ортогональных видов мо­дели (три вида в цвете с простановкой габаритных раз­меров) и эскиз с наглядным изображением (перспектива в цвете). Все эскизы выполнялись акварелью в технике аэрографии на планшетах. При определении величины план­шетов в качестве модуля брался формат 300X200 мм. Для эскизов использовались планшеты с размерами 800X600 мм.

К проекту прилагалась объяснительная записка, выполнен­ная в виде альбома, содержащая описание функциональ­ного назначения модели, ее конструктивных особенностей, использованных материалов, технологии изготовления и от­делки.

Составление проектно-конструкторской документации. На данной стадии были разработаны рабочие чертежи узлов и деталей. Плаз использовался при изготовлении шаблонов, нервюр, шпангоутов, плоских элементов фюзеляжа.

Работа над проектом завершилась составлением техно­логических карт на изготовление отдельных сложных деталей и узлов. После утверждения проекта руководителем кружка школьники приступили к изготовлению модели.

Технология изготовления моделей

Уже на первой стадии проектирования необходимо одновременно решать вопросы технологии изготовления модели. Технологическим требованиям должна удовлетворять прежде всего сама конструкция — она должна быть простой и экономичной. Например, крылья авиамоделей можно делать не суживающимися к концам, а прямыми, тогда все нер­вюры будут одинаковыми, что облегчит изготовление пло­скостей. В конструкции фюзеляжа целесообразно использо­вать плоские боковые панели.

Очень часто появление новых материалов приводит к созда­нию новых технологий, которые, в свою очередь, открыва­ют широкие возможности в формообразовании моделей. Так, корпуса и фюзеляжи в последнее время стали выклеи­вать из стеклопластика, а также штамповать из полистирола, целлулоида и других термопластичных пластмасс. Эти моде­ли имеют выразительные формы и простую конструкцию.

Зарубежные фирмы выпускают наборы для изготовления авиамоделей, многие детали которых (крылья, стабилиза­торы и др.) выполнены из пенопласта. У нас в стране неко­торые авиамоделисты также используют этот материал. Для изучения технологических возможностей пенопласта в авиа­моделизме членами нашего кружка была разработана и из­готовлена радиоуправляемая модель самолета Ее крылья, стабилизатор, киль и многие детали фюзеляжа вырезались по шаблонам из пенопласта нагретой электрическим током струной. Для силовых элементов конструкции применялись древесина (граб, сосна, фанера) и мягкие металлы. Де­тали соединялись клеями БФ-2, ПВА или эпоксидной смолой. Носовая часть фюзеляжа и передняя кромка крыла были склеены тонкой стеклотканью, а вся остальная поверхность модели — газетной бумагой на казеиновом клее.

Сравнение экспериментальной модели с аналогичной, но изготовленной традиционными способами показало, что при­менение Пенопласта дает определенные выгоды: конструкция получается очень простой в исполнении и прочной.

Многие Моделисты для обтяжки крыльев и стабилизато­ров радиоуправляемых моделей планеров и самолетов, кордовых пилотажных моделей применяют лавсановую плен­ку. Она наклеивается на каркас крыла клеем БФ-2 или БФ-6, а затем натягивается горячим утюгом. Такая технология проста, экономична, безвредна для юных авиамоделистов.

В последние годы опытные авиамоделисты при изготов­лении крыльев таймерных моделей используют дюралюми­ниевую фольгу. Ее наклеивают на бальзовую обшивку пло­скостей, в результате чего они приобретают высокую проч­ность и имеют приятный внешний вид.

Новые технологии вызывают особый интерес у школьни­ков, так как процесс образования формы модели проис­ходит буквально на глазах.

Окраска.

От ее качества в большой степени зависит внеш­ний вид модели, а иногда и эксплуатационные качества. Рассмотрим некоторые способы технологии окраски моде­лей, недостаточно полно отраженные в литературе.

Отделка и окраска деталей авиамоделей, выполненных из пенопласта. Перед окраской поверхность крыла или стаби­лизатора предварительно шпаклюют для устранения мелких выбоин и царапин на пенопласте. Шпаклевка должна иметь твердость, примерно равную основному материалу. Ее мож­но приготовить, замешав тальк на воде с добавлением не­скольких капель столярного клея. Густая шпаклевка наносится на поверхность куском упругой резины толщиной 6—8 мм. Затем деталь следует оклеить слоем газетной бумаги на жидком столярном или казеиновом клее. Волокна ее должны располагаться вдоль размаха крыла, которое надо поме­стить в стапель во избежании перекосов после высыхания клея.

Оклеивать подобным образом тонкие детали (например, стабилизаторы и крылья планеров) не следует, так как они могут деформироваться. Их лучше просто зашпаклевать, а затем покрыть тонким слоем клея БФ-2 или БФ-6. В тех случаях, когда вес модели не ограничен жесткими требова­ниями, хорошую поверхность можно получить с помощью эпоксидной шпаклевки. После чего детали шлифуют мелкими шкурками (№ 48—280).

Окраску нитроэмалями можно производить краскораспы­лителями марок КР, С-511, С-21 или, в крайнем случае, простейшим пульверизатором. Достаточно хорошее качество ее достигается также с помощью колонковых кистей. При окраске моделей сначала наносят светлые тона, а уже на них — более темные и интенсивные. Если же надо посту­пить наоборот, то целесообразно сделать промежуточное покрытие алюминиевой краской.

Крылья авиамоделей, обтянутые прозрачной лавсановой пленкой, можно окрашивать нитроэмалями из краскораспы­лителей. Перед этим пленку необходимо сначала обез­жирить растворителем. Краску следует разводить довольно жидко и наносить тонким слоем последовательными па­раллельными полосами. При этом каждая полоса должна пе­рекрывать соседнюю на 10—20 мм. Окраска производится с расстояния 250—300 мм равномерно передвигаемым распы­лителем.

Похожие статьи:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Школа и труд © 2014