Привет всем моделистам!
Сегодня я хочу поговорить о центре масс модели на примере паровоза Эр-797-41. Мне кажется, что большинство неудач при работе с данной моделью идет именно из-за неправильного размещения груза и соответственно расположения центра масс.
Немного "теории". Все понимают, что паровоз это очень тяжелая и громоздкая конструкция и расположение центра масс очень влияет на его устойчивость, особенно на поворотах. Масса паровоза способствует увеличенному тяговому усилию и т.д. и т.п. Я думаю, что найдется масса специалистов, которые много чего добавят на эту тему. Но мне хотелось поговорить именно о модели. Что можно сказать, если модель сделанная очень аккуратно, с хорошим двигателем, с колпарами с фрикционными резинками, но не имеющая достаточной массы, то она не сможет даже сдвинуться с места, потому что не будет хватать прижимной силы на колеса. Для этого мы устанавливаем в различных местах грузы и вот от мест установки зависит очень многое. Установи слишком высоко, локомотив будет раскачиваться на путях, даже при слабых искривлениях, сделай слишком тяжелый, будет двигаться, но сможет тащить только себя, на вагоны сил не хватить. Массу все равно бесконечно увеличивать не будешь. В тепловозах-электровозах это сделать довольно легко, корпус большой, места много и разместить можно как можно ниже тоже есть возможность. А вот паровоз, стендовая модель, которую надо переделать в ходовую, здесь мест для размещения грузов не так уж и много, тем более, если еще и двигатель устанавливать и соответственно шестеренки. Если двигатель в паровозе, то, я бы сказал, что оптимальным местом размещения груза это котел, который расположен высоко, что делает паровоз очень не устойчивым в пути, в некоторых случаях склонным к раскачиванию и к опрокидыванию на резких поворотах. Некоторые производители, ну хотя бы Marklin, делают корпуса целиком из металла, что сразу убивает двух зайцев это низкий центр масс, равномерное распределение и хорошая тяга на колесах. Но в нашем случае у нас готовый корпус из пластмассы и надо что то придумывать. Есть несколько вариантов. Давайте рассмотрим их.
Первый, как уже говорил, груз в котле. Можно заполнить весь котел, можно ограничиться небольшим кусочком.
Это применимо как при установке двигателя в паровозе, так и без. Вес в котле, чем больше, тем лучше идет паровоз, но устойчивость желает лучшего.
Второй вариант, размещение груза в раме. Этот способ имеет место при расположении двигателя в тендере или шестерни расположить рядом колесами, как делает это фирма Marklin.
Давайте обратимся к теории.
Сразу прошу извинение за несколько сумбурные рисунки.
Первое, груз в котле, центр масс высоко. Сила тяжести или прижимная сила давит вниз, прижимая паровоз к рельсам. Рельсы отталкивают его, разделяя нагрузку пополам. Прямо стоим, силы уравновешены. (Пока рассматриваем только в таком ракурсе. Продольные силы рассмотрим потом.)
При повороте на центр масс начинает действовать сила инерции, стремящаяся опрокинуть паровоз. Паровоз наклоняется, теряя одну опору и центр масс смещается вместе с паровозом. Если он выходит за точку опоры, то паровоз опрокидывается.
Если есть небольшой бой колес, то это превращается в раскачивание паровоза, что естественно нужно избегать. Передние колеса сходят с рельс.
Конечно, частично можно снизить ЦМ установив в дополнение к грузу в котле груз в цилиндрах. Это несколько будет уменьшать раскачивание.
Но этого недостаточно, что бы сгладить ход и уменьшить наклоны. Это просматривается как с двигателем в паровозе так и без него.
У меня сделаны два паровоза с грузами в котле. Все хорошо, но только на прямой, а как только в поворот тут и начинается интересное. Небольшой крен превращается в критичный, из-за центра тяжести. Нужно снижать скорость. В принципе и на прямой при плохой центровке колес, даже минимальной, паровоз раскачивается.
Теперь рассмотрим второй вариант, сделать раму массивнее, т.е. сместить центр масс вниз, но это только при отсутствии двигателя в паровозе пока (хотя двигатель не сыграет большой роли). Смотрите сами.
Немного затрону размещения грузов вдоль корпуса. Для лучшего распределения массы по колесам, груз лучше размещать так, чтобы его ЦМ был, в нашем случае в паровозе Эр с осевой формулой 0-5-0, над третьей осью. Это легко проверяется, если взяться за третью колпару и приподнять паровоз. Он должен висеть без сваливания ни вперед, ни назад. И это самое оптимальное решение получается для одинаковой продольной нагрузке на все колеса. Это уже о продольном ЦМ.
И вот исходя из выше сказанного, которое для многих является и так понятным, я решил сделать двигатель в тендере, а в паровозе центр масс сместить вниз, т.е. сделать тяжелой раму, а котел оставить пустым.
Что получиться, проверим на практике.
Делаем литую раму.
Сейчас покажу как делал. Первоначально сделал раму полностью как и всегда(см. ранние статьи), но середину заполнили пластилином. Залил ее в селекон и получил форму для отливки. Но только без передней части.
Когда форма готова, начинаю делать все тоже, что и в обычном варианте, только без передней и задней частей. Сделал заготовки боковин и разметил отверстия для колпар. Раздвинул боковины на нужное расстояние, для меня это 8мм, с помощью винтов и гаек, сделал распорки в нескольких местах, чтобы форма не вогнула боковины. Все это засунул в форму.
Здесь обязательно нужны распорки в средней части, иначе форма может заготовку деформировать. Для надежности я установил втулки под оси колпар, чтобы не сверлить отверстия. Кто то захочет их сверлить потом, его право, не возражаю.
Заливать не обязательно до самого верха, т.к. груз в цилиндрах никто не отменял и нам нужно место для подключения фонарей. Т.е. льем немного ниже первой оси. После остывания получилась вот такая штучка.
Естественно теперь нужна обработка и подгонка.
Проверяем как смотрится с колпарами, хотя бы с одной стороны. Колпары отлиты полностью с нуля.
Теперь устанавливаю переднюю часть с буферной балкой. Выпиливаю соответствующие места, чтобы посадить и заклеить.
Установил переднюю часть в сборе, правда без буферных фонарей. Я ее стараюсь не "травмировать", что бы остались все надписи.
Делаю токосьемы. Вот для чего делали боковины перед заливкой. Поскольку теперь у меня получилась единая короткозамкнутая рама, делаю проточки на фольге боковин и паяю к ним токосъемы. Обязательно все проверяю , чтобы ничего не замкнуло. Перед заливкой во внутрь я проложил трубку по всей длине, чтобы потом протянуть провода с носа в корму.
Готовим к покраске и красим.
Результат после покраски.
Теперь можно собирать и испытывать.
Конечно многовато получилось, но прости если что, просто хотелось поделиться наболевшем.
Здесь не показать испытания, но могу заверить, что паровоз с тяжелой рамой более крепко стоит на колесах, чем с "полным" котлом.
Видео с проверкой паровозов на устойчивость я выложил здесь. https://dzen.ru/b/aX4UTLUmBxQJBBA1
Вот так. Кому было интересно ставьте лайк. Жду ваших комментарием с критикой.