Top                        RC潜水艦に挑戦
 仰々しい表題となってしまいましたが、きっかけは船舶モデルのパーツ物色の際に、「WTC(ウォータータイトシリンダー)」なるものが目に止まり興味をそそられたものです、RC潜水艦用のメカ等を収納する防水処理したパイプのようです。もちろん潜水艦ですから水中での操作となり、そんな操縦が可能と思われる場所は思いつきませんが、魚のように水中を自由自在に操作できたら・・・・。私の場合空物は墜落のように水中物は沈没の危険が当然のように想定できます。しかし、航行は二の次でそのメカニカルな部分の虜になってしまいました。RC潜水艦の浮沈方法に一つにしてみても様々な方式があるようで、ダイナミカルダイブ方式、ガス・バラストダイブ方式、ボンプ・バラストダイブ方式、ピストン・バラストダイブの方式、ハイブリット・バラストダイブ方式、スラスターダイブ方式と数種の方式があり、なかでも実艦同様の構造を持たせたガスバラストタンク方式を選択することとしました。かなり難儀しそうで楽しみです。

次々と襲いかかる難題

その@

防水キャップ

シリンダーは大きくエアタンク室・メカ収納室・駆動室の3つに区分されるようで、その中でも中央に位置するメカ収納室は完全な防水処理が要求されます。WEB検索によると一般的にはシリンダーはアクリルパイプが使用され、そのキャップは樹脂板とパッキンの併用で防水としているようで、アクリルパイプに内接する精密な加工が要求されるようです、またこのキャップ部はシリンダー同士の結合の役目も持っていますのである程度の強度も必要なようです。
そのA

 

エアータンクの製作

浮上する場合のガスは様々なガスが利用されるようですが、今回は取り扱いが容易と思われる空気をボンベ内に貯めて浮上が必要な時に空気をシリンダー内に放出して水を排出する方法としました、いずれにしてもボンベの製作が必要となります。

そのB

メカベースの製作

制約を受けるスペースに各メカを搭載するためにしっかりとしたベースを製作する必要が出てきます。ましてや円形スペースに効率良く配置して、サーボ等の動きを妨げない配置としなければなりません、前方にボンベ操作に必要なサーボ2個・後方にラダー等の操作のサーボ2個に加えて駆動用のモーターも搭載することとなります。このスペースでメカ本体は何とかなるものの、その配線処理は妥協が許されず手を焼くところです。
そのC

ベント弁の製作

浮沈に大変重要な役割を持つ箇所です、動作不良で浮上不能となり、永遠に水底のモクズの可能性が・・・・。
そのD

 

チャンネル割り振り
手持ちの6EXHPのヘリ用送信機では、不都合が生じてチャンネルの割り振りが必要となりました。
そのE

駆動部・コントロール部
メカシリンダーと駆動シリンダー間において、モーターからスクリューへの動力の伝達とサーボから各舵へのリンケージが必要となりますが、スムーズな伝達を行うためには、キャップに取り付けるリンケージパイプの位置が大変重要になると思われます。
そのF

エアボンベ収納シリンダー

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

防水キャップの製作

あれこれWEB検索をしましたが、その構造が定まりません。なにせ初めての挑戦ですから様々な方法を試していくしかないでしょう! 比較的今まで取り扱ってきて身近なアクリル板を使用することにして次のような構造とすることとしました。

作業手順

@外径50mmアクリル丸板にゴムパッキンをゴム系接着剤で接着し完全に固着したら、次に外径30mmアクリル丸板を中央にアクリル接着剤で接着、更に外径40mmのアクリル丸板を乗せて接着し、これで構造体の完成。
A先端部で使用する外径50mm・長さ20mmのアクリルパイプを型枠として使用する、型枠パイプ内を清掃し構造体に乗せてゴムパッキンと密着するようにマスキングテープで固定して隙間からシリコンが漏れないようにする。
Bこれも初挑戦で、シリコンの流し込みです、シリコン材を保存している容器の中で良く混ぜ合わせる。時間の経過とともに沈殿物がありこれを良く混ぜ合わせることが必要なようです、次に必要量を、キャップ一個当たり約15g(シリコン材の厚みの目安をゴムパッキンから約10mmとしましたが、シリコン材の粘度が高く正確な必要量を取り出すのに苦労します)を専用カップに取りだして硬化剤(1滴)を加えてこれも1分以上よく混ぜ合わせる。
C良く混ぜ合わせたら型へ投入し、水平を保って養生する。一個目は硬化時間の目安がわからず、はたして本当に硬化するのか不安でしたが、今の季節で約6時間で完全に固まりました。
Dマスキングテープを剥がしてパイプを抜き取り、キャップの完成です。型の抜取りはシリコンが密着しているため苦労しますが地道に隙間に空気を入れながら抜き取ると綺麗に抜けます。抜き取った後はくれぐれもシリコンパイプと接する部分には触れないようにシリコン表面部を整形して終了、このキャップを2個接着することで完成です。強度的にパイプ同士のみの保持は可能なようですが、メカ等積載後の重量が掛かった場合の保持能力は不明です。密閉性は密着度が高くこの段階では完全に保たれるようですが、今後リンケージパイプ等の取り付けが必要ですので、また別の問題が発生してきそうです。

構     造

水色部 本体アクリルパイプ
外径50mm・内径46mm
長さ(先端部半球+20mm・エアタンク室150mm・メカ室150mm・駆動室70mm)
黄色部 アクリル丸板
外径50mm・厚さ3mm

外径30mm・厚さ5mm

外径40mm・厚さ3mm
黒色部 ゴムパッキン
外径51mm内径33mm・厚さ3mm
※ゴムパッキンは外径50mmがなかなか見つからず51mmサイズとしました。
緑色部 シリコン材
シリコンKE17(200g)・硬化剤
※硬めで流動性が良いという事で選択
完成画像

左から先端部 半球+20mm・ボンベ部150mm・メカ部150mm(変更200mm)・駆動部70mm

まだ接着していませんが、2個で1セットのキャップになります。

back

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

エアータンクの製作

これについても様々な初体験が含まれます。エアータンクの材料は真鍮としてスチームエンジン用のレギュレーターを微妙な空気放出操作に使用することとして、空気の充填は自転車の空気入れを使ってチューブバルブとしました。レギュレーターは外径20mmのボンベの上面に乗せるつもりでしたが、本体アクリル内径46mmに収まりきれず図面のようにパイプ内部まで落とす必要が出てしまい、増々加工が面倒となってしまいました。

図面

使用部

材料

寸法等

タンク本体 真鍮パイプ 径20mm・長さ100mm・厚さ1mm
厚さ1mm真鍮板
側面
レギュレーター取付部(M7のねじ切り加工しましたが、ピッチが合わないのか途中までしか入りませんでした)
エアー放出操作 レギュレーター
斎藤製作所 B2F
付属のゴムパッキン+さを出来るだけ落とすため薄型ナット装着
エアー充填バルブ 英式バルブ
本体長30mm
パイプ側面にバルブ径ぎりぎりの穴を開けゴムパッキンを挟んでナット締め

作業手順

@真鍮パイプを100mmにパイプカッターで切断、これは難なく終了、切り口も綺麗です。
Aパイプにレギュレーター取付部の加工、縦方向の切断は暇にまかせてレギュレーター取付に必要な幅25mmに鉄のこでゴリゴリと、おおよその寸法まで切り込みを入れる事ができましたが、横方向の切断は?これは悩みました、それでなくとも金属加工は不得意分野ですから・・・・、所有の加工器具でようやく思いついたのが横部分に2mmドリルで穴を開けて・・・・と思ってもクロスバイスの装備が付いていない私のボール盤ではなかなか一直線上に穴を開けるのは至難の業でしたが、何とか穴を開けてその穴をつないでようやく切断完了、不揃いの穴を繋いだ切断面をひたすらヤスリで整形して本体加工は終了。
Bレギュレーター取付板の加工ですが、折り曲げとねじ切りです。Aで本体に加工したレギュレーター取付部分に合わせて真鍮板を万力に挟んで折り曲げるのですが、これがなかなか手強くて寸法通りに曲がらず苦労します、余分な部分は接合後に切削整形するため大き目に加工しておきました。パイプ本体に溶接後にレギュレーターを装着するために初挑戦ですがねじ切りです、歪み等が無いように整形して中心部にレギュレーター取付ネジに合わせてM7のネジ穴を加工するために、ドリルで6mm穴を開けM7タップ(ピッチ1)でネジ切りしました。スチーム用レギュレーターですからおそらく0.5ピッチなんでしょうね。レギュレーターを支えるにはそれなりの厚みが必要なのでしょうが、大きな力が掛かるわけでは有りませんのでOKとします、レギュレーターをねじ込んでパッキンを挟んでナット止めします。
C側面板の加工ですが、一方は塞ぐだけの板ですので真鍮パイプ径を上回る25mm角板を切り出して完了。もう一方は空気充填のためのバルブを装着することとなりますが、ひとつ問題です。バルブ本体の溶接後の装着が不可能であることです、これは溶接順番で解決するしかないようですが、予定している銀ロウ溶接時の熱でバルブのゴムパッキン部分が損傷しないか不安ですが、とりあえずバルブが入る穴(バルブ径はミリ規格ではなさそうでした)サイズを加工しました。
Dまたまた初挑戦の作業です、各パーツをタンク本体に付けるための銀ロウ付け作業です。真鍮材に限らず金属同士の堅固な結合では良く用いられる溶接方法ですが、今まではパイプ同士の結合ぐらいですからハンダ付けで済ませてきましたが、これはそうは行かないようですので、まずはその作業方法をWEBで検索となりました。要点は接合する材料を固定し、溶接個所にフラックスを塗り、バーナーで熱して頃合いを見計らって銀ロウ棒を溶接個所に付けるとフラックス塗布部分に銀ロウが流れて溶接されるようです。銀ロウ溶接に必要なトーチ・銀ロウ材・専用フラックスを入手すべくホームセンターへ走りました。まずは真鍮パイプ同士で練習です、5mmパイプに3mmの穴を開けて3mmパイプを挿入して直角に溶接してみることとしました。材料を固定し、溶接個所にフラックスを塗り、バーナーで温めると言うより炙ると直ちにパイプ同士が真っ赤になってしまい、あわてて銀ロウ棒を溶接個所に付けると、自然にフラックスに沿って銀ロウが熔けて流れ溶接完了です、銀ロウが少し多めとなってしまいましたが、アッと言う間の出来事でその状況を観察する暇も有りませんでした。

D-2 試しで変な自信が付いてしまいさっそくボンベの銀ロウ付けに挑戦です。まずはチューブバルブを取り付ける側板の溶接です、庭から拝借してきた煉瓦(WEBでは耐火煉瓦となっていましたが、普通の煉瓦のようです)の上に側板を置き、ボンベ本体を立て溶接個所周囲にフラックスを塗り、バーナーで炙ります・・・・。しかし、一向に材料の溶接部が赤色しません、炙ること数十分炎の角度を変えて見たりしましたが状況が変化しません、熱がボンベ本体・側板を通して逃げてしまっているようです、作業中断! この大きさはやはり技術が必要なようです、ボンベ一本を空にして別な手立てを探すこととなりました。いつもの逃げ道、知り合いの溶接プロへの委託となってしまいました。しかし、今後小物であれば銀ロウ溶接は私の強い味方となるはずです。

完成画像

ボンベ本体はプロへの委託で綺麗に仕上がってきたのですが、レギュレーター取り付け部からのエアー漏れがあり、これも銀ロウ付けしてしまおうと余計な事を考えてしまい、ご覧の通りの痛々しい姿となってしまいました。レギュレーターの銀ロウ溶接の際の熱が取り付け部を熔解させてしまい、エアー漏れが生じてしまいました。今度は取り付け部の再度銀ロウ溶接としましたが、症状は悪化するばかり・・・・。その上銀ロウ付け時の火力コントロールが難しく、溶接時の熱でチューブバルブのゴムパッキンも損傷させてしまったようで、再起不能となりました。次の作戦を考慮中です。はやり本体は銀ロウ付けとして、空気充填バルブ・排気バルブはパッキン使用でのネジ取り付けが最良のようです。

back

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

メカベースの製作

メカ室に組み込むためにメカを効率的に配置しなければなりません。搭載するメカを調達しその寸法を計測して限られたスペースに配置することとなります、左から受信機・ベント弁用サーボ・エアーバルブ用サーボ・ラダーサーボ・エレベーターサーボ・その下にブラシモーターを配置します。配線・バッテリーは空きスペースに押し込むと言うずさんな計画でスタートです。

種類

寸法等

使用部分

備考

ミニサーボ TSS-11MGB・メタルギア・3.0Kg H29.6W23.1D12.0 エアー開閉・ベント弁開閉 TSS-11MGBサーボ4個としたかったのですが販売店在庫が2個のみでやむを得ずHKサーボ使用となりました、僅かなサイズの違いですが実際レイアウトしてみるとその大きさの差が大きく影響しました。
HK15148B・デジタルサーボ・2.5Kg H33.0W28.0D13.0 ラダー・エレベータ
LIPOバッテリー 3.7V・600mAh   2個直列使用 このシリンダー長150mm(ベース長130mm)では空きスペースが細長い箇所しか無く、ラダーサーボ上に1個、モーター下部に1個とバラバラに搭載するしかありませんでした。
FM受信機 GWS R-6N/H 72M     サーボコネクターが本体右端に縦に刺す形式で配線が集中するため処理が苦しいです。
モーター 130クラスブラシモーター     当初の搭載予定モーターでしたが、後にコンパクトな7.4V用モーター(ヘリテールモーターの流用です)に変更となりました。
スピードコントローラー KOG MC-13(10A)   BEC-5V・2A  
ベース材として最初に選択したのはABS板1mmで、上下2枚使用しスペーサーを入れてボルト止めすることで硬性を出したかったのですが、メカ自体は収納できるものの無理やり押し込んだバッテリー・配線で押されて歪みが発生してしまうためボツとなり、3mm厚航空べニアに変更しました。また、計画のスペース(150mm長)ではあまりにも搭載が窮屈でシリンダー長を200mm(ベース長180mm)に変更することとして配置を全面的に見直し、無駄な長さを取った配線も短くし配線全般も見直すこととなりました。

完成画像

表面 左が船首側です

裏面 全て仮置きです。

200mmシリンダー収納画像

メカシリンダー全体画像です

受信機、スピードコントローラー、バッテリー部分です

白がエレベーターとラダーサーボ、黒いのがベント弁、エアータンク用サーボです。 アクリルで反射してしまいピンボケとなってしまいました、後部横からの画像です。

back

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

ベント弁の製作

この浮沈方法にこだわりを持って挑んだからにはこの排気弁の製作は避けては通られません、確実な排気操作が可能で空気漏れ等の無い堅牢な構造が求められ、この条件を満たすものが必要となります。

操作部は1mmABS板を積層して製作しました。シリンダー本体にゴムパッキンを装着した排気口を設けて、スプリングを介したリンケージを引いてウレタンボールを押し付ける事によりシリンダー内を密閉し、リンケージを押すことにより排気となりますが、5ch割り当てを想定し開閉のみの操作となり、ボンベ上に設置することとなります。

完成画像

当初計画のベント弁の操作部ではリンケージの上で不都合が生じてしまう恐れがあるため、エアーボンベの固定法も含めて見直しをすることとしました。

back

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5

操作チャンネル割り振り

操作チャンネルは下記のような割振りとしました。通常スロットルは3chで使用しますが、ヘリ用で中立となっていないため(送信機の改造で可能なようですが・・・・)、スピードコントロールはエレベーターチャンネルを使用します、その他は以下の通りです。

送信機Futaba 6EXHP

受信機GWS FM6ch

Ch

標準

操作割り当て

制御操作

スティック操作  
1 Aileron エアーボンベ開閉 浮上時のエアー噴射 右スティック左右 Hobbyking3.0kgサーボ
2 Elebator スピードコントロール モーターの前進・停止・後退 左スティック上下 KOG MC-13 10A BEC:5V2A
3 Throttle エレベーター 前後進時の船体の上昇・下降 右スティック上下 Tunigy2.5kgサーボ
4 Rudder ラダー 前後進時の船体の左右 左スティック左右 Tunigy2.5kgサーボ
5 Gyro ベント弁開閉 潜水時の排気 レバースイッチON・OFF Hobbyking3.0kgサーボ
6 Pitch        
     

動力用リポバッテリー

3.7V600Amh×2直列使用

駆動部

7.4Vモーター 軸径1mm
スプリングジョイント 2mm-2mm
シャフト 2mm真鍮シャフト
ジョイント 2mm-3mm真鍮ジョイント
シャフト M3ネジステンレスシャフト
スキュードプロペラ 5枚羽・直径25mm・取付M3

back

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

駆動部リンケージ

動力部シリンダーは8mm穴・12箇所を開けてシリンダー内部に導水しますので、最初にシリンダー本体への穴開け作業です。位置決めした型紙をシリンダーに巻きつけて、最初は2mm、3mm、4mm、5mm、6mmのドリルで慎重に穴を広げて行きます。最後に8mm穴で仕上げ、円錐形ヤスリで成型しました。ラダー翼、エレベーター翼取付穴は2mmとしています。
RC潜水艦において防水が最重要課題と思われるメカシリンダーと駆動シリンダーのモーター軸のリンケージパイプの取り付けを行いました。モーターの位置が確定していますので、キャップにモーター軸が貫通する箇所をマーキングして穴を開けました。オイル充填パイプを装着したリンケージパイプを接着剤を十分に付けてキャップに固定してモーター軸を通したまま養生。乾燥後リンケージパイプも十分に固定されたところであらためてモーター軸にスプリングジョイントを付けて、2mm真鍮棒を通して、スクリューとの間に2mm-3mmジョイントを介してプロペラを取り付けた所、スクリューがシリンダーに接触してしまいました。2mmばかり計画位置にずれがあったようです。当初計画ではスクリューまでシリンダー内に収める予定でしたが、急遽変更してスクリュー位置を接触しない場所まで後へずらしシリンダーの外へ出すこととなりました。このためラダー翼もスクリュー部分を避けた形が必要となり再製作となりました。

モーターからスクリューへの動力軸のリンケージパイプ装着完了画像です。(クリックすると拡大し、クリックで戻ります。)

ラダー翼とエレベーター翼は前もって製作していましたのでそれぞれの取付箇所に取り付けました。リンケージパイプは現在のところ、メンテナンスのためのリンケージの取り外しをどうするか、エレベーターは何とか直線的にリンケージ可能としても、ラダーが・・・・。思案中で未施工です。

無計画性の製作で苦労しながらもリンケージの連結を終了しました、早速メカシリンダーと駆動シリンダーのみで風呂場に持ち込んで操作の確認としました。しばらく浮かせて置き、水漏れの確認です、駆動シリンダーを下にメカシリンダーの上部を残して浮いており、思いのほか後部が重いようです。幸いにもメカシリンダー内に水漏れは見られませんでしたので、電源オン、ラダー翼、エレベータ翼の動作確認、モーター前進、後進と一通りの操作をしてみました。前進は計画通り給水穴から給水され排水されるようでスムーズな水流が確認できました。しかし、後進となると駆動シリンダー内に水流が当ってしまいスムーズーな後進が出来ないようです。

後進時に支障が生じるため、駆動シリンダーのスクリュー廻り部分の下部を削りとりました。

back

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-7