Ми вже розповідали про будівництво парусника та судна, оснащеного резиномотором, з використанням ПЕТ-пляшок із-під газованої води (див. «М-К» № 5 і 8 за 2024 рік). Пропонуємо поповнити «пляшкову флотилію» моделлю катамарана з роторним вітровим рушієм.
Давно помічено, що якщо в повітряний потік помістити циліндр, що обертається, то на нього діятиме сила, перпендикулярна до напрямку потоку. Справа в тому, що під час обертання циліндра напрямок руху однієї з частин його поверхні збігається з напрямком течії повітря, а обертання протилежної частини — йому назустріч. Відповідно до закону Бернуллі, який встановлює відповідність між швидкістю течії повітря та тиском у ньому, при збільшенні швидкості потоку тиск у ньому зменшується. Під час обдування обертового циліндра в зоні зустрічного руху циліндричної поверхні та потоку тиск виявляється меншим, ніж у зоні зі спільним рухом циліндричної поверхні та повітря. Поява різниці тисків викликає утворення сили, спрямованої перпендикулярно до руху повітряного потоку — від зони більшого тиску до зони меншого.
1 — поперечина мостика (фанера s15 мм, 2 шт.); 2 — платформа (сосна, рейка 60×15 мм); 3 — корпуси роторів; 4 — передня частина корпуса моделі; 5 — кіль; 6 — задня частина корпуса моделі; 7 — кермовий пристрій; 8 — шайби; 9 — болт М5; 10 — дистанційна шайба (гума); 11 — гайка М5; 12, 17, 21, 22 — широкі шайби (сталь); 13 — гайка вентиля (2 шт.); 14 — вентиль із золотником (від велокамери); 15 — різьбова пробка; 16 — ущільнювальна шайба (гума); 18 — розпірна втулка (duralumin); 19 — підшипник (2 шт.); 20 — вал ротора (сталь); 23 — гайка М6; 24 — корпус підшипника (duralumin)
У запропонованій моделі ротори розкручуються потоком повітря. Кожен із них є пластиковою пляшкою, на поверхні якої є безліч лопаток — під час обдування вона, встановлена вертикально на підшипниках, отримує осьове обертання.
Виготовлення катамарана почнемо з корпусів — для кожного знадобляться дві пляшки об’ємом півтора або два літри. Пластикові посудини в єдиний корпус з’єднують днами та з’єднують болтом М5, гайкою та шайбами — двома сталевими й однією гумовою. Для такого з’єднання потрібні спеціальні інструменти: викрутка з подовженим жалом і довгий торцевий ключ. У пробки всіх чотирьох пляшок вставляють вентилі від велосипедних камер, через які всередині корпусів насосом створюють надлишковий тиск, що суттєво підвищує їхню жорсткість.
Підготовлені корпуси монтують в єдиний катамаран за допомогою мостика, що складається з платформи (соснова дошечка перерізом 60×15 мм) і двох поперечин (фанера товщиною 15 мм). Деталі мостика з’єднують довгими шурупами діаметром 4 мм. У поперечинах свердлять отвори під вентилі. Готовий мостик шліфують, фарбують і покривають двома-трьома шарами паркетного лаку.
Кіль катамарана вирізають із фанери товщиною 5 мм, у верхній його частині епоксидною смолою приклеюють два березові брускочки. Передня частина кіля має заокруглення, задня зіштовхується на клин. Кіль шліфують і покривають двома шарами паркетного лаку. На кінець кіля можна навісити свинцевий бульб. Кріплення кіля до платформи мостика здійснюють чотирма шурупами діаметром 4 мм.
Кермовий пристрій моделі складається з фанерного кермового пера та осі-румпеля. Останній вигинають із 4-мм сталевого дроту, на одному його кінці нарізають різьбу М4. Кермове перо має симетричний профіль із заокругленою передньою та загостреною задньою кромками. Оздоблення пера стандартне: шліфування, фарбування та покриття паркетним лаком. З’єднання пера з віссю-румпелем — нероз’ємне на епоксидному клеї.
1 — накладка (береза, рейка 12×10 мм, 2 шт.); 2 — пластина (фанера s5 мм)
Тепер займемося виготовленням роторного рушія. Кожен із роторів є шарнірно закріпленою на платформі пляшкою об’ємом півтора або два літри з безліччю відігнутих лопаток на поверхні. Під час обдування повітряним потоком такий ротор починає обертатися. Щоб лопатки вийшли однаковими й акуратними, для прорізання стінки пляшки бажано використовувати електровипалювач або саморобний терморізак.
Контури лопаток на поверхні розмічують за шаблоном — жорсткою пластиною з вікном за розмірами лопатки. Перед вирізанням потрібно проплавити у вікні пару отворів, а вже потім робити прорізи по контуру лопатки. Увага: працювати терморізаком необхідно в добре провітрюваному приміщенні або біля відкритого вікна! На підготовленому таким чином роторі лопатки відгинають приблизно на 35°.
Шарнірні вузли роторів мають забезпечувати їхнє максимально легке обертання — буквально від найменшого вітру. Зробити це можна лише за допомогою кулькопідшипників. Для дволітрових пляшок підійдуть підшипники із зовнішнім діаметром 18 мм, внутрішнім — 6 мм і шириною 6 мм.
1 — вісь-румпель (сталь, дріт Ø4 мм); 2 — платформа мостика; 3 — гайки М4; 4 — кермове перо (фанера s6 мм); 5 — шайби
Для кріплення підшипників знадобляться корпуси з duralumin. У горловині роторів вони фіксуються штатними пляшковими пробками з отворами діаметром 8 мм. Ступінчастий валик, на якому обертаються підшипники і, відповідно, ротор, — сталевий, на платформі мостика він кріпиться гайкою М6. Перед установкою підшипників у корпуси з них слід видалити консистентне мастило (промити в гасі) і нанести масло, призначене для швейних машин.
У правильно відрегульованого катамарана роторний рушій легко розкручується, і судно, орієнтоване боком до вітру, швидко набирає швидкість, автоматично утримуючи курс відносно напрямку вітру. Якщо модель приводить або кренить, то необхідно змістити центр бокового опору перестановкою кіля вперед або назад.
Слід зазначити, що роторний катамаран може ходити не лише галфвіндом, коли вітер дме точно в борт, а й більш повними або гострішими курсами. Хоча, звісно, катамаран із класичним парусом здатен іти проти вітру дещо гостріше.
«Моделіст-конструктор» № 8’2025, Ігор ТЕРЕХОВСЬКИЙ