Как сделать гоночную лодку на радиоуправлении своими руками. Радиоуправляемый катер своими руками: как устроен, как сделать и правильно использовать

Увертюра

Три года назад под влиянием друзей увлекся карповой ловлей. Ловить меня научили, рассказали все секреты. Пошли первые карпы. И вот, однажды на рыбалке, я завистливым глазом увидел рыбака с карповым корабликом. Кораблик этот мне очень понравился. Спросил сколько стоит - он мне очень разонравился (1000$ «на минуточку»). Погуглил - оказалось, можно взять за 100$, но не то. К тому же, в голове моей назревал план масштабной самоделки, чтоб себя позабавить и сына заинтересовать.

Принято первое решение: сделать кораблик для завоза прикормки своими руками. Пролистал форумы по RC моделированию, прикинул смету - почесал репу. Выходило по-бедному около 150$ на комплектующие. Да, и задача мне показалась слишком легкой (горе мне наивному).

Принято второе решение: сделать своими руками максимально бюджетный кораблик, а в идеале бесплатно. Честное слово, друзья, не от жадности, а из спортивного интереса.

Итак, выработалась концепция: Решил делать кораблик на DTMF управлении. Это, когда звонишь с одного мобильного телефона (передатчика) на другой (приемник), и при нажатии на клавиши раздается «пиканье» разного тона. На втором телефоне (приемнике) остается лишь запрограммировать преобразование этого «пиканья» в разные команды управления в зависимости от полученного тона (один сигнал мотор запускает, другой - останавливает, третий - поворачивает).

Видите, как все просто? Преобразовывать сигнал я решил с помощью платы Arduino Uno. Детально рассмотрим этот вопрос в разделе Электроника. А начнем с корпуса.

Корпус

Изначально я рассчитывал использовать корпус от старой игрушки. Сын (он, так сказать, был в доле) с легкостью презентовал старый пиратский фрегат на колесиках. Но при предварительном взвешивании предполагаемого оборудования (аккумулятор, мотор, электроника, и т.п.) оказалось, что фрегату не хватает грузоподъемности.

К сожалению, я не смог найти в магазинах подходящей по форме игрушки за адекватную цену. И решил делать корпус для своего рыболовного кораблика самостоятельно. Опять-таки, пролистав множество форумов и статей, решил, что материалом послужит стекловолокно и эпоксидная смола.

Изготовление корпуса для кораблика я начал с построения болванки, на которую потом планировал наносить материалы. Болванку делал так: из ДВП и картона сделал остов. Закрепил его просто горячим клеем к листу ДВП.

Потом отсеки остова начал заполнять гипсом (алебастр). Маленький лайфхак: добавьте в алебастр немного уксуса, и он будет медленнее застывать, но при этом идет интенсивное выделение газов, так что не забывайте проветривать помещение.

Когда болванка подсохла, я ее немного подправил и обклеил бумажным скетчем, чтоб потом было легче отделять ее от корпуса.

Стекловолокно, которое я использовал, еще называется стекломат. Продавец сказал, что для кривых форм лучше использовать его. Эпоксидка самая простая.

И снова минутка ТБ: Работать нужно в ХОРОШО проветриваемых помещениях. Не шучу. Это вам не в спичечном коробке мешать пару капель. Пару раз над корпусом рыболовного кораблика нагнулся во время нанесения слоя эпоксидки, и потом три дня отдышаться не мог и голова болела.

Нанес я таких 2-3-4 слоя. Раньше и я удивлялся самодельщикам: неужели нельзя посчитать два или три слоя ты нанес. Оказывается, во время работы иногда приходится класть слои внахлест, а иногда приходится накладывать латки. Поэтому лучше просто ориентироваться на толщину стенок корпуса. У моего рыболовного кораблика в среднем стенки корпуса имеют толщину около 3 мм.
На данном этапе кораблик для завоза прикормки в точку ловли получил название «Макаронный монстр», т.к. волокна стекломата торчали во все стороны.

А также очень много грубой наждачной бумаги. Дальше процесс понятный: трешь, шпатлюешь, трешь, шпатлюешь. И так, пока не поймешь, что это лучшее, что ты способен сделать своими руками.

Когда я снял корпус с болванки, его вес составлял 1 кг 200 гр. Что довольно-таки хорошо для такой жесткости и такой грузоподъемности.

Красил, когда водомет уже был на месте (в следующем разделе описывается). Покраску проводил в три этапа: грунт и два слоя краски «Яхтная эмаль ПФ-167».

Мотор. Муфта. Дейдвуд. Винт

В этой главе расскажу о том, что является самым пугающим в судостроительстве для начинающих - о самодельном дейдвуде (гидроизолированный вал) и о том, что находиться по обе стороны от него: о винте и о моторе. Ну и как все это соединить своими руками, чтоб оно надежно и безотказно работало на прикормочном кораблике.

Самодельный дейдвуд для кораблика состоит из таких составляющих:

• Корпус - представляет собой тонкостенную трубку от старого холодильника. Внешний диаметр 5мм, внутренний - 4,5мм. Края пришлось вручную раскатать, чтоб по обе стороны встали подшипники с внешним диаметром 6 мм.
• Вал - это прут из нержавеющей стали диаметром 3 мм. С одной стороны нарезал резьбу М3 для крепления гребного винта.
• Подшипники 3*6*2 мм. Подшипники заказывал у китайца. На фото были подшипники с пыльниками, а по прибытию оказалось, что вместо пыльника там лишь проволочка какая-то. Китаец деньги вернул, но я решил уже ставить те, что есть.
• Сальники. Их роль исполняют изоляционные втулки TO-220 (радиодетали, если что).

На фото выше и на видео ниже видно, как собирается дейдвуд.

При работе, масло около подшипников может нагреваться и становиться более жидким, поэтому я решил добавить еще сальники из простых резиновых колечек 3/5 мм. Вставляются они прямо перед подшипником.

В качестве густой смазки я использовал ЛИТОЛ-24. Есть несколько нюансов в заполнении дейдвуда. Нужно забить корпус дейдвуда смазкой так, чтоб внутри была только смазка, а не половина смазки, половина воды. Для этого у шприца отрезается носик, чтоб получилась прямая трубка. Вынимается поршень. И такая трубка просто вставляется в бочонок (или что там у вас) со смазкой по самый край. Потом вставляется поршень в шприц, и только тогда мы вынимаем шприц полностью забитый смазкой без воздуха.

Что касается муфты, то считаю своим долгом сообщить, что муфту нужно брать заводскую. Проверил множество самодельных резиновых и металлических вариантов, но пока не купил нормальную муфту и не выставил мотор в отвес, были постоянные проблемы с надежностью и биением.

При выборе мотора я был ошарашен ценами, поэтому начал искать альтернативы. Нашел самый мощный из дешевых - это электродвигатель 540-4065.

Думаю, что можно было даже взять немножко слабее моторчик, но не утверждаю, так как не проверял пока свой прикормочный кораблик с более слабыми моторами. Возможно, когда-то дойдет до этого дело, с целью увеличить запас хода от одного заряда АКБ.

Гребной винт делал самостоятельно из латуни толщиной 1 мм. Вырезал три одинаковых лопасти в форме поросячьего уха. И припаял их к бронзовой стойке с резьбой М3. Получилось хорошо, но советую купить, или придется делать приспособу для пропорциональной спайки лопастей.

После первых тестов стало ясно, что все работает хорошо, но при одном условии: если дейдвуд имеет точку опоры не далеко от винта. В моем случае винт находится на солидном отдалении от выхода дейдвуда из корпуса. Решил сделать фиксацию относительно корпуса водомета, припаяв три гайки МЗ к дейдвуду и соединив винтами водомет и дейдвуд.

Водомет и поворотный механизм

При проектировании своего прикормочного кораблика я одновременно соотносил размер гребного винта, баллона для водомета и поворотного механизма. В результате перебора множества вариантов, остановил свой выбор на баллоне от дезодоранта. Внешний диаметр баллона составляет около 42 мм., что на 4 мм больше окружности винта, и на 3 мм. меньше диаметра поворотного механизма, который будет описан ниже.

После 153-х замеров я дрожащими руками вырезал отверстие в только что законченном корпусе своего кораблика.

Водомет вклеил на горячий клей. Сделал выемку для забора воды. Решил добавить кусочек алюминиевой перфорации для дополнительной жесткости баллона, так как метал в нем совсем тонкий и легко прогибался при небольших усилиях.

Далее я прикрепил к корпусу прикормочного кораблика крепление двигателя. Делал это таким образом: на дейдвуд прикрепил винт и жесткую муфту. К муфте - мотор, зафиксированный в креплении. После этого я выставил кораблик в таком положении, чтоб дейдвуд занял максимально вертикальное положение, при этом мотор оказывается в свободном подвешивании.

Осталось нанести немного клея, чтоб зафиксировать правильное положение крепления, а после его остывания, нанести уже количество клея необходимое для надежной фиксации.

Для «руля» в своем рыбацком корабле я использовал пластиковую баночку от корма для аквариумных рыб. Эта баночка, кстати, оказалась разделена перемычками на четыре части. Мне осталось все аккуратно вырезать и разметить для подсоединения к баллону водомета.

Рычаг для поворота сделан из стеклотекстолита толщиной 3 мм. Вырезал приблизительную форму, а потом вытесал напильником и наждачной бумагой выемку по форме баночки от корма.

Взял спицу от зонтика (толщина 2 мм.) и продел ее во влагозащитный пыльник для тяг (33х12мм).

Конец спицы загнул под углом 90 градусов и завел в сервопривод SG-90.

Электрическая схема

Все остаются на местах и никто никуда не убегает. Боятся нечего. Ниже приведена полная электрическая схема рыболовного катера. Схема большая, потому что детальная, но сейчас все станет понятно.

Пунктирными линиями выделены отдельные блоки. Некоторые из них вы можете вообще не использовать, а некоторые заменить недорогим купленным аналогом. Лишь одна схема может показаться вам сложной, но вам даже не нужно ее понимать, а спаять при желании можно и то, чего не понимаешь.

Загрузить и скачать схему в большом формате можно

Итак, управление будет реализовано с клавиатуры таким образом:

А в таблице ниже вы можете видеть какой пин на Ардуино Уно отвечает за какую команду. Слов пин, ардуино, скэтч тоже боятся не стоит дальше все детально расcкажу. В столбце «Через:» указаны реле которые срабатывают при нажатии на определенную клавишу телефона.

Схема ДТМФ декодера проста в реализации всего 3 резистора и 1 конденсатор. Я смог все это поместить в штекер мини-джек.

Дальше немного сложнее. Речь пойдет о схеме Ардуино Уно, Ардуино Нано и реле для плат Ардуино. Но все же, схема нарисована детально. И большинство связей однотипны. К примеру, реле К1а-К6а - это реле для Ардуино с питанием 5 В. К каждому реле подходит три провода: +5В, GND (2 провода для питания) и сигнальный.

Когда телефон принимает ДТМФ сигнал (допустим, нажатие клавиши «3»), он передает его через входной пин А0 на плату Ардуино Уно. Там происходит мгновенное превращение этого сигнала в сигнал управления, который подаетя на нужный исходящий пин, например, пин 6, и реле К3а срабатывает, запуская тем самым схему для включения режима «Малый вперед».

Вторая плата - это Ардуино Нано. Она используетя исключительно для поворотов. Входящими сигналами для Ардуино Нано служат исходящие сигналы с 7,8,9 пинов Ардуино Уно. Но перед входом на плату Ардуино Нано, эти сигналы инвертируются посредством оптореле OR1-OR3 с логической единици на ноль с соответственно с ноля на единицу.

Эта сложность обусловлена тем, что скетч для поворотов работает без сбоев только в таком порядке. Вот и все; разбор этой схемы закончен.

В наличии были оптореле КР293КП9А. Блок из оптореле выглядит вот так:

В этом блоке их три. Самый маленький и простой - это стабилизатор на 9 В. Он называется LM7809. Он дает на выходе ровно 9 вольт, которыми запитываются Ардуино Уно и Ардуино Нано.

Два регулятора используются для того, чтоб выставить комфортную скорость «Полный ход» и «Малый ход». Во-первых, для режима «Полный ход» можно обойтись без регулятора и просто запитать мотор в этом режиме напряжением от аккумулятора. Так даже повысится надежность системы. Во-вторых, такие регуляторы можно попросить спаять кого-то, кто не боится паяльника, если у вас такая фобия имеется. Или, в конце концов, объяснить в магазине радиотоваров, какой мощности мотор, каким напряжением вы хотите запитать, и вам подберут регулятор.

Схема управления мотором:

Схему управления мотором решил делать на реле. Связано это в первую очередь с тем, что они у меня были в наличии.

Лукавить не стану. Для неподготовленных людей эта схема сложная. Но я вам расскажу хотя бы для чего она создана. Возможно, многим станет понятно и то, как она работает.

Далее, одна и та же схема представлена в двух видах: первый - более удобен для монтажа, а второй - для анализа, как работают блокировки. Блокировки сделаны таким образом, что когда включен задний ход, невозможно включить ни малый, ни полный вперед.

Когда кораблик плывет вперед невозможно включить задний ход. Для смены направления необходимо остановить кораблик нажатием на клавишу «0». Главная идея этих блокировок: не создавать перегрузов электрической цепи. При этом, на ходу можно без проблем переключать малый и полный вперед.

На плату поместил реле и клемники. Так выглядит монтаж релейной схемы:

К клемникам припаял выходы с контактов и катушек реле. Обязательно на катушки реле устанавливать диоды. Синие варисторы (2 кружочка) ставить не обязательно.

Согласно схемы соединил контакты реле и питания между собой. Весь этот процесс абсолютно авторский. Я гнался за миниатюризацией. Сделал так. Вы можете сделать более громоздко, но более аккуратно.

Схема выгрузки

Принцип выгрузки прост: даем сигнал на ардуино, срабатывает электрозамок, освобождается бункер с прикормкой и оснасткой. Электрозамком является простой соленоид на 24В от подачи бумаги в лазерном принтере.

Чтоб сила втягивания была больше, я решил повысить напряжение с аккумулятора до 30 В.. Делается это с помощью простого китайского девайса МТ3608, купленного на AliExpress.

Тумблеры, вольтметры и габариты.

Тут схемы радуют глаз своей простотой и дотупностью. Габариты можно реализоввать просто прикрепив на ручку рыболовного кораблика велосипедный фонарь.

Закончу рассказ об электронике такой вот схемой аварийной остановки :

Создана она для того, чтоб при случайном пропадании мобильной связи на рыбалке рыболовный катер не уплыл за горизонт или в камыши.

Принцип работы прост: пока снята трубка и телефон (приемник) в режиме разговора, то на микрофоне гарнитуры есть напряжение. Его можно использовать для управления оптореле, через нормальноразомкнутые контакты которого будет подаваться напряжение на мотор катера. Если закончить вызов или если пропала сеть, напряжение на микрофоне пропадает, оптореле размыкается и мотор останавливается.

Программирование микроконтроллеров Ардуино

Ардуино - это, если кто не знает, микроконтроллеры для широкой публики. Весьма доступно и просто. Грубо говоря: подключил через USB к компьютеру, загрузил на него скетч (программа, в которой написано, что микроконтроллер будет делать) и все готово. Процесс установки драйверов и программы для загрузки описывать не буду. Все можно взять на сайте A rduino .

Если будут вопросы, то в сети полно детальных описаний этого процесса.

В моем прикормочном катере используется две платы Ардуино: одна УНО и одна НАНО.

Для Уно, помимо скетча, вам понадобятся библиотеки.

Загрузить и скачать библиотеку можно

Папку DTMF нужно скопировать в папку C:\Program Files\Arduino\libraries.

В самих скетчах, после вот такой «//» метки есть комментарии.

А вот сами скетчи:

Для УНО:

#include
int sensorPin = A0;
float n = 128.0;
float sampling_rate = 8926.0;
DTMF dtmf = DTMF(n, sampling_rate);
float d_mags;
char thischar;
int ledPins = { // Массив для 10 PINS / реле.
2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 // 4-Pin, используется библиотекой!
};
void setup() {
for (int i = 0; i <= 9; i++) {
pinMode(ledPins[i], OUTPUT); // Весь массив ledPins делаем OUTPUT.
digitalWrite(ledPins[i], HIGH); // Весь массив ledPins делаем HIGH.
}
}
void loop() {
dtmf.sample(sensorPin);
dtmf.detect(d_mags, 506);
thischar = dtmf.button(d_mags, 1800.);
if (thischar) {
digitalWrite(ledPins, LOW);
delay(500);
digitalWrite(ledPins, HIGH);
}
}

Для Нано:
// добавляем библиотеку для работы с сервоприводами
#include
// для дальнейшей работы назовем 12 пин как servoPin
#define servoPin 12
// 544 это эталонная длина импульса при котором сервопривод должен принять положение 0°
#define servoMinImp 544
// 2400 это эталонная длина импульса при котором сервопривод должен принять положение 180°
#define servoMaxImp 2400
Servo myServo;
void setup()
{
myServo.attach(servoPin, servoMinImp, servoMaxImp);
// устанавливаем пин как вывод управления сервоприводом,
// а также для работы сервопривода непосредственно в диапазоне углов от 0 до 180° задаем мин и макс значения импульсов.
pinMode(5, INPUT);
pinMode(6, INPUT);
pinMode(7, INPUT);
myServo.write(1430);
}
void loop()
{
if(digitalRead(5) == HIGH) // Условие 1-й кнопки
{
myServo.write(1130); // Повернуть серво влево на 45 градусов
}
if(digitalRead(6) == HIGH) // Условие 2-й кнопки
{
myServo.write(1430); // Вернуть серво вцентр
}
if(digitalRead(7) == HIGH) // Условие 3-й кнопки
{
myServo.write(1730); // Повернуть серво вправо на 45 градусов
}
}

Крышка (палуба) катера и элементы управления на ней

Материалом для крышки послужил стеклотекстолит толщиной 2 мм.. Приложил корпус рыболовного кораблика к листу стеклотекстолита, обвел маркером контур, и вырезал электролобзиком нужную форму.

Вес крышки получился 590 грамм. Для такой жесткости вполне нормальный результат.

Регуляторы мощности и тумблер для фонаря поместил в емкость от пудры, которую посадил на клей «жидкие гвозди» для полной гидроизоляции.

Для телефона-приемника и вольтметров я использовал внешнюю распределительную коробку.
Также в ней помещаются контакты аккумулятора для заряда АКБ. На тыльной стороне вывел разъем для выгрузки.

Так выглядит прикормочный кораблик с установленной крышкой, но без выгрузки:

Выгрузка прикормки

Принцип выгруза прикормки такой: при подаче сигнала срабатывает соленоид, удерживающий при помощи защелки дно бункера, и оно свободно открывается под своим весом или весом прикормки.

Бункер для прикормки сделал из трех спаренных коробочек для мелких деталей. Дно из двухмиллиметрового текстолита подвесил на самую маленькую петлю, какую смог найти на хозяйственном рынке.

И все это прикрепил на одномиллиметровый уголок из нержавейки.

Кстати, бункеры сделал быстросъемными. Для этого я уголки креплю к катеру на гайки с «ушками», а кабель к соленоидом через разъем.

Вверху уголки (основы бункеров) скрепил ручкой катера, сделанной из алюминиевой трубки диаметром 10мм.. Вес выгрузки составил чуть больше килограмма . Это много, но для моего прикормочного кораблика вполне допустимо.

В последнее время большое развитие радиоуправляемых моделей и беспилотников привело к тому, что они внедрились в очень неожиданные сферы, включая рыбалку и охоту. Лодки на радиоуправлении приобретают для перемещения прикормки в труднодоступные и отдаленные участки водоема, при этом не распугивая рыбу веслами или лодочным мотором.

Тяжелые используются для ловли на блесну и троллинга даже больших хищников, к примеру, судака и щуки. Несколько дронов распределить можно по самым перспективным местам лова, при этом их контролировать удаленно при помощи планшета или смартфона. Радиоуправляемый с эхолотом быстро проведет разведку самых перспективных мест лова.

Солнечные батареи и автопилот позволяют игрушку превратить в полноценный беспилотник, который может помогать рыбаку в автономном режиме в течение всего дня.

Преимущества

Радиоуправляемый катер для рыбалки имеет прочный корпус. Он отличается хорошей устойчивостью на волнах. Им можно с легкостью управлять с помощью пульта, телефона или планшета, как уже говорилось выше. Наличие двух моторов кораблик делает очень маневренным, при этом позволяет ему перемещаться в любом направлении, при этом благодаря светодиодам, которые расположены на корпусе, вы хорошо сможете увидеть катер ночью и в сумерках даже на большом расстоянии.

Огромное количество рыболовов уже смогли оценить преимущества, которыми наделены радиоуправляемые модели катеров: приобрести его, значит обеспечить себе множество выловленных трофеев и комфортную рыбалку.

Возможности катеров

Катер радиоуправляемый может поворачивать во всех направлениях и плавать по прямой, бороздя водные просторы. Его очень прочный корпус обтекаемой формы, с легкостью скользит по глади воды, при этом уверенно выдерживает все случайные столкновения.

Стоит отметить, что радиоуправляемые модели катеров покорно слушаются хозяина, пока они находятся в поле действия. Покинув его, катер продолжает какое-то еще время выполнять полученную последней команду. Потом отключается и может запросто уплыть. Следовательно, следует с осторожностью отправлять его в длительное плавание.

Если вы захотели купить катер радиоуправляемый, и желаете, чтобы он был быстрым, мощным и вас слушался беспрекословно, то не следует экономить. Стоимость лодки зависит напрямую от его свойств: чем выше дальность действия и скорость, тем больше будет цена.

Виды

Катера отличаются расцветками, размерами, комплектациями, типом управления. Существует 2 вида пультов: инфракрасные и радиопульты. Катер радиоуправляемый с радиопультами будет стоить дороже, так как радиус действия имеет фиксированный, при этом инфракрасное управление подвержено освещению. У таких моделей радиус действия при ярком свете сокращается, при этом ночью показывает прекрасный результат.

Есть модели, которые могут на суше включаться, вторые снабжены специальными предохранителями, при этом лишь при попадании в воду начинают работать.

Места запуска

До того как купить катер радиоуправляемый, нужно определиться, где вы собираетесь его применять. Маленькие лодки отлично подходят для плавания в спокойных прудах, тихих речках и бассейнах. Их можно запускать при желании даже в ванной, но здесь они продемонстрировать свои возможности не смогут.

Мощные и крупные модели нужно использовать в открытых больших водоемах: озерах, прудах, реках, только желательно без настоящих плавсредств, сильного течения и волн.

Погони за водными птицами, крутые виражи и соревнования на скорость - это еще не все возможности таких моделей.

Недорогой радиоуправляемый катер

Подыскивая недорогую модель, обратите свое внимание на радиоуправляемый катер Speed Racing. Это дистанционно управляемая лодка, предназначенная для прикормки рыбки. Она обеспечивает завоз приводы или прикормки на расстояние до трехсот метров с маленьким уровнем шума. Низкая посадка и защита винтов дает возможность заплывать в самые густые заросли, в которые невозможно забраться, не распугав рыбу, даже на тихой резиновой лодке.

Такое беспилотное судно оснащается подсветкой сверху (это необходимо для визуального контроля), а также снизу (специально для дополнительного привлечения крупной рыбы, к примеру, сомов). Также стоит отметить, что камера с передачей картинки в реальном времени (FPV) способствует удобству управления. Расположенный на борту эхолот дает возможность проводить быстро разведку наличия рыбы в любых интересующих участках водоема.

Катер или катамаран с эхолотом

На сегодняшний момент имеется огромный выбор компактных недорогих эхолотов, которые позволяют получить представления об отдельных особях рыб и их косяках в любых интересующих местах. При этом на более дорогих лодках изображение с эхолота попадает напрямую на пульт, в то время как на более бюджетных версиях картина с экрана фиксируется камерой, расположенной на борту, после чего по видеоканалу передается хозяину.

Скоростной катер

Для рыбалки на блесну при помощи беспилотного катера судно должно быть обязательно достаточно тяжелым и мощным, чтобы большая рыба, такая как сом или щука, не смогли утащить лодку. В обратном случае за ней придется носиться по всему водоему, в большинстве случаев безуспешно.

Судно с автопилотом

Такой автопилот дает возможность без участия оператора в автономном режиме прочесывать реки при наличии автопилота. Кроме того, доставлять прикормку в заданные заранее точки в автоматическом режиме.

Катер на солнечных батареях

Стоит сразу сказать, что время плавания китайских недорогих корабликов не превышает двух часов при непостоянной работе мотора, далее его нужно заряжать, после чего возвращать для их замены. Солнечные батареи дают возможность бортовые аккумуляторы заряжать быстро и использовать беспилотное судно целые сутки.

Катера с радиоуправлением

Опытные рыбаки предпочитают иметь дело с лодками более продвинутыми и совершенными - скоростными с радиоуправлением. Такие модели имеют ДВС, а также в открытом водоёме могут развивать огромную скорость. В основном такие катера выполняются крупных размеров, что позволяет устанавливать достаточно мощный двигатель. Для производства любого элемента для подобного катера применяют только высокопрочные материалы.

Парусник с радиоуправлением

К следующему виду моделей подобных катеров относится простой Он отличается от остальных моделей тем, что не имеет вообще на борту двигателя.

Чтобы такая начала двигаться, ей необходим ветер, при этом дистанционное управление - исключительно для направления движения. Это уже достигается поворотом штурвала в необходимую сторону. Такой моделью может управлять и опытный человек, хотя в основном им отдают предпочтение профессионалы - в таком случае существует огромная зависимость от ветра и погодных условий в целом.

Модель на воздушной подушке

Данный транспорт невероятно популярен. Он относится к водному и наземному. Такая лодка на подушке из воздуха в состоянии двигаться по воде и по суше одинаково легко. По сути, это вездеход, для него не существует преград.

У модели на воздушной подушке имеется та же юбка из резины, как и у прототипа - имеется вентилятор, который под днище закачивает воздух, за счет чего лодка способна подняться над землёй или водой и перемещаться при помощи вентилятора, установленного у нее сзади. Для моделей с такими подушками в основном необходима вода или ровная поверхность.

Подводные лодки

Имеются и подобные модели с радиоуправлением. Здесь погружение происходит при помощи вентиляторов или балластной системы методом выкачивания и закачивания воды из отсеков.

Такая лодка с радиоуправлением в основном необходима, чтобы в каком-то маленьком водоёме производить погружение. Вода здесь должна быть прозрачная и чистая - в бассейне или аквариуме.

Радиоуправляемый катер своими руками

Для начала нужно отыскать источник питания. Аккумулятор подойдет для такой функции. Найдите модель с относительно небольшим весом и большой мощностью. Чтоб аккумулятор наше судно не потопил, необходимо установить надежные двигатели. При этом настройка удаленного управления требует навыков и специальных знаний.

Изготовить такую модель для завоза прикормки - задача не из простых, даже если у вас есть чертеж радиоуправляемого катера. Подобная идея финансово затратная, поскольку необходимо приобрести материал для корпуса, двигатель, аккумулятор, систему радиоуправления. Иногда приобретение игрушечного кораблика будет экономней в специализированном магазине, чем самостоятельная сборка. Кроме того, нужно учитывать, что в моделях от знаменитых производителей уже имеется навигация и подсветка.

В случае если вы решили своими руками соорудить конструкцию, позаботьтесь приобрести пятиканальную систему, необходимую для удаленного управления. Идеальный показатель дальности, необходимый для рыбалки, составляет пятьдесят метров.

Радиоуправляемые катера: отзывы

Читая отзывы о данных моделях можно узнать, что при необходимости каждый сможет подобрать катер для своих целей и под свои запросы. А вот те, кому интересно собрать такую смогут сделать это и самостоятельно, особенно если учитывать, что сегодня совсем несложно приобрести необходимые детали.

Для начала небольшая историческая справка о прототипе. История создания немецких торпедных катеров берет начало в годы Первой Мировой Войны. Впервые образец кораблей такого типа был построен в 1917г. Сразу можно сказать, что он был очень далек от совершенства. Но все же к концу войны флот Германия насчитывал 21 катер. После окончания войны многие страны потеряли интерес к этому типу оружия. По-другому обстояли дела в Германии, на которую было наложено множество ограничений по части вооружений, согласно Версальскому договору. Кстати, о торпедных катерах там ни чего не было сказано. Поэтому, немцы в 1923г. сначала приобрели несколько старых торпедных катеров для «Ганзейской школы яхтсменов» и «Германского спортивного общества открытого моря». Под прикрытием этих организаций начались работы по совершенствованию имеющихся катеров и созданию новых. К концу 30-х были выработаны требования тактико-технические требования к новым «москитам». Согласно немецкой морской доктрине, скоростные показатели, в отличие от проектов катеров других стран, были относительно невысокие - около 40 узлов. К тому времени разными фирмами были представлены три варианта катеров с разной компоновкой и различным количеством бензиновых двигателей. Но они не удовлетворили военных, поэтому, требовался совершенно новый проект. В 1928г. внимание специалистов привлекла моторная яхта Oheka II, построенная фирмой «Люрссен» для американского финансового магната. Корпус, по тем временам, имел передовую конструкцию, его силовой набор был выполнен из легких сплавов, а обшивка состояла из двух слоев древесины. Три бензиновых двигателя позволяли яхте развивать скорость 34 узла. По тем временам это были выдающиеся характеристики. В ноябре 1929г. фирма «Люрссен» получила заказ на разработку и постройку торпедного катера. За основу конструкторы взяли проект яхты Oheka II, почти вдвое увеличили водоизмещение чтобы компенсировать момент, создаваемый высокорасположенными торпедными аппаратами. Катер вступил в строй 7 агуста 1930г. и несколько раз менял свое название, в результате он получил обозначение S-1 (Schnellboot). Следует отметить, что даже увеличение мощности двигателей не помогло добиться проектной скорости 36,5 узда. На скоростях близких к максимальной нос катера выходил из воды происходил замыв бортов и возникало сильное брызговое сопротивление. Эту проблему удалось решить применив так называемый «Эффект Люрссена». Суть его заключалась в том, что в потоки крайних гребных винтов ставили небольшие вспомогательные рули, которые поворачивали 15-18 градусов в сторону борта. Это помогло добиться увеличения скорости до двух узлов. Впоследствии, вспомогательные рули стали обязательной частью конструкции всех шнельботов. S-1 и стал прородителем всей серии немецких торпедных катеров класса S. С 1943 начали производиться катера наиболее удачной модификации Schnellboot типа S-100. От кораблей предыдущих типов он отличался бронированной рубкой куполообразной формы. Катера класса S-100 имели почти вдвое большую длину, чем катера противника аналогичного класса. Они были оборудованы каютами, камбузом, гальюном и всем необходимым для длительных переходов, что позволяло использовать их на большом удалении от баз. На катерах этого типа стояли двигатели общей мощностью 7500 л.с., что позволяло им развивать скорость 43,5 узла.

Подготовка и сборка корпуса

Модель торпедного катера S-100 в масштабе 1:72 выпускает немецкая фирма Revell. О самой модели скажу немного, сейчас остались только такие фото литников.

При ближайшем рассмотрении видно, что все детали выполнены на высоком уровне, нет утяжин и смещений, совсем немного облоя. Порадовало большое количество деталей и качество их проработки. Данная модель сразу, еще до приобретения, планировалась под радиоуправление. Ее приличная длина — 500мм, позволяла сделать неплохую радиоуправляемую модель катера. Она так же задумывалась для выступления в классе F-4A на соревнованиях по судомодельному спорту. Работа над моделью началась еще до создания блога, но мысль о нем уже была, поэтому и делались некоторые фото процесса постройки. Постройка радиоуправляемой модели катера началась с подготовки и склейки корпуса. В принципе, стыкуемость деталей модели хорошая, но для удобства корпус, которой длинной почти 500мм, я клеил по частям.

Затем, для герметичности корпуса, очень хорошо пролил полистироловым весь шов.

Изготовление и установка дейдвудных и гельмпортовых труб

Следующий этап подготовка к изготовлению дейдвудных и гельмпортовых труб. Для этого на токарном станке выточил втулки. Для гребных валов и баллеров рулей буду использовать пруток диаметром 2мм. Внутренний диаметр втулок дейдвудных труб нужно выдерживать строго по диаметру гребных валов. Это необходимо для обеспечения герметичности. Сами трубы сделал из трубчатых колен антенн нужного диаметра. К сожалению, фото дейдвудных труб получились не удачными, но я думаю, суть понятна.

Процесс изготовления гельмпортовых труб такой же, а здесь фото хорошие и на них все видно. В куски трубок вставляем втулки и хорошо запаеваем их.

Теперь нужно вклеить дейдвудные трубы в корпус радиоуправляемого катера. Для этого сначала размечаем на нем места под трубы и кронштейны гребных валов. Делаем прорези и устанавливаем без клея дейдвудные трубы. Для облегчения монтажа можно сделать приспособление, как показано на фото, например, из куска корпуса дискеты.

Выставляем нужный угол гребных валов и приклеиваем к корпусу приспособление. Теперь необходимо сделать кронштейны гребных валов. На токарном станке точим латунные втулки, здесь внутренний диаметр можно сделать чуть больше. Если при изготовлении дейдвудных и гельмпортовых труб внутренний диаметр выдерживался строго 2мм, под имеющиеся валы, то в кронштейнах можно сделать 2,1мм. Так как выставить все три точки, на которые упирается гребной вал, на одной линии практически не возможно. А если будет хоть небольшой перекос, то гребной вал будет вращаться туго, что поведет к потере мощности моторов, возрастанию тока в цепи и лишнему расходу аккумулятора. На радиоуправляемой модели катера, небольшого размера, расход аккумулятора это очень важный параметр. Так как место и вес батареи ограничены, и мы не сможем разместить аккумулятор большой емкости. В каждой втулке, шлицовкой, делаем пазы-пропилы и туда припаиваем латунные полоски, получая V кронштейна, согласно чертежу. Можно использовать как шаблоны пластиковые детали модели. В части, которая будет вклеиваться в корпус делам несколько разрезов, чтобы потом деталь было легче загибать и приклеивать эпоксидной смолой к текстолитовым площадкам.

Теперь делаем в корпусе модели прорези под кронштейны и ставим их не вклеивая. Проверяем легкость кручения валов, если они вращаются очень легко сначала наживляем небольшим количеством циакрина дейдвудные трубы и опять проверяем легкость вращения валов. Если все в порядке, можно окончательно приклеить дейдвудные трубы. После затвердивания циакрина можно убрать приспособление. Теперь нужно вклеить кронштейны гребных валов. В принципе, некоторые коллеги вклеивают их в корпус и затем проливают жидко разведенным в клее полистиролом. Но после одной неудачной модели, возможно из-за качества пластика корпуса, где после высыхания этого состава детали сдвигались и зажимали гребные валы, неоднократная переклейка не помогла, этот узел я стал делать вот по такой схеме. Возможно это увеличивает временные затраты, зато после вклейки, точно ни что и ни куда не сдвинется от деформации. В небольших кусках стеклотекстолита прорезаются пазы под кронштейны и сверлятся по периметру отверстия диаметром примерно 2,5мм. Затем эти пластины устанавливаются внутрь корпуса так, чтобы их прорези совпали с прорезями в корпусе. После размечаются и высверливаются отверстия в корпусе катера, так чтобы они совпали с отверстиями в пластине. Теперь из кусков литника точатся детали, наподобие гвоздей. Их малый диаметр должен совпадать с диаметром отверстий, которые, насверлены в пластине и в корпусе. Этими деталями, вклеивая их модельным клеем, закрепляем пластины с внутренней стороны корпуса катера. Данная операция нужна для того чтобы иметь возможность приклеить кронштейны гребных валов к корпусу эпоксидной смолой. В процессе отвердевания эпоксидной смолы имеется возможность контролировать положение кронштейнов и при необходимости корректировать его. Так же после полимеризации смолы не произойдет деформации пластикового корпуса и смещения кронштейнов. Затем можно разметить и вклеить на циакрине гельмпортовые трубы. Затем для герметизации и укрепления клеевых соединений прокладываем их двухкомпанентной эпоксидной шпаклевкой Epoxy Putty фирмы Tamiya.

Теперь можно зашпаклевать места установки дейдвудных труб и пластин под кронштейны. Для этого я использую двухкомпанентную автомобильную шпатлевку BODY SOFT.

Автомобильная шпатлевка BODY SOFT застывает довольно быстро, уже через несколько часов можно обработать корпус. Я такие вещи делаю на ночь, чтобы к следующему вечеру все точно отвердело.

Изготовление моторамы

Следующий этап — изготовление моторамы и установка на ней электромоторов. Коллекторные электродвигатели я купил в нашем магазине «Хобби», по всей видимости они китайского производства. Установить их тип не представляется возможным, могу только сказать, что на ценнике было написано напряжение питание 3-12V.

По типоразмеру что-то подобное используется в CD-ROMах. Кстати, выбор двигателей очень ответственный момент при постройке радиоуправляемой модели катера. Нужно стараться подобрать электромоторы таким образом, чтобы при планируемом Вами напряжении питания и минимальном потребляемом токе они обеспечивали достаточный крутящий момент. На данном этапе также можно произвести компоновку модели. В корпусе расположить массо-габаритные макеты электромоторов, приемника, рулевых машинок и батареи питания. Эту операцию можно проводить в ванной. Нужно добиться того, чтобы модель располагалась в воде как можно ближе к ватерлинии. Так же надо избегать кренов и дифферентов. При этом, не забыть о доступности элементов аппаратуры и ходовой части после приклейки палубы. На этом этапе необходимо продумать съемные узлы для доступа к ним. Например, надстройки или еще каких-либо другие элементы конструкции. Так же необходимо заранее продумать о герметичности всей конструкции. Я выбрал схему со всей съемной основной палубой и фальшпалубой из оракала. Данная схема была уже неоднократно проверена и доказала свою жизнеспособность. Вернемся к мотораме, ее я изготовил из фольгированного стеклотекстолита. Были перпендикулярно припаяны две пластины и между ними, для прочности конструкции, припаян уголок-подкос. Двигатели к раме крепятся болтами M2.

Сначала из фольгировнного стеклотекстолита была вырезана основа, к которой будут крепиться двигатели. В ней просверлены четыре отверстия под болты М2 и два отверстия под круглую часть корпуса двигателей. Затем, из фольгированного стеклотекстолита, изготавливаем часть, которая будет крепиться к бобышкам, установленным на корпусе модели. В ней я просверлил два отверстия для крепления, но все же, лучше подумать, где расположить третье отверстие. Все-таки крепление на три точки более надежное. Затем припаиваем эти две детали под углом 90 градусов и устанавливаем между ними уголок для жесткости. Как показала практика, деталь к которой крепятся моторы лучше сделать из более толстого материала, для жесткости.

Вот так выглядит этот узел в сборе с электромоторами.

Сама рама крепится к корпусу радиоуправляемой модели катера на бобышки из оргстекла с резьбой М3.

Установка гребных валов и кронштейнов

Теперь нужно собрать узел дейдвуды — валы-кронштейны. Для своей радиоуправляемой модели катера Schnellboot S-100 я использовал валы диаметром 2 мм фирмы Gaupner. Чтобы их не погнуть и не повредить во время подготовитель работ, для установки и подгонки ходовой части модели, использовались спицы от велосипеда, диаметр которых тоже 2мм. Так как дейдвудные трубы уже вклеены в модель, сейчас предстоит зафиксировать кронштейны гребных валов. Для этого вставляем валы из велосипедных спиц в дейдвуды, устанавливаем кронштейны на место и загибаем их разрезанные части внутри корпуса.

Затем проверяем легкость вращения валов в этой системе. При необходимости выставляем и подгибаем кронштейны как нужно. В конечном итоге надо добиться, чтобы валы очень легко вращались во всей этой системе. После, небольшим количеством эпоксидной смолы, наживляем кронштейны гребных валов, приклеивая их к площадкам из текстолита. Во время отвердевания смолы постоянно контролируем легкость вращения гребных валов, при необходимости корректируем положение кронштейнов. Этот этап очень ответственный, так как правильная установка и фиксация системы дейдвуды — валы-кронштейны и легкость вращения валов, в дальнейшем, сильно скажется на ходовых характеристиках модели и повлияет на расход аккумуляторных батарей. После окончательного отвердевания эпоксидной смолы еще раз проверяем легкость вращения вылов, и если все в порядке, окончательно фиксируем кронштейны, хорошо проливая место склейки на текстолитовых площадках эпоксидной смолой. На этом фото показан узел с уже загнутыми и вклеенными на эпоксидную смолу кронштейнами.

Следующий этап, после фиксации кронштейнов, установка моторамы с двигателями. Для этого сначала, на токарном станке, точим бобышки и нарезаем в них резьбу под винты, которыми будет крепиться моторама. На фото выше видно, что бобышки уже установлены в корпус. Опишу несколько подробнее процесс их установки. Бобышки я сделал из оргстекла, а резьба нарезана под болты М3. Для упрощения процесса установки моторамы с двигателями делаем две простые приспособы. На токарном станке точим две втулки. Так как у нас гребные валы и валы электродвигателей имеют диаметр 2мм, делаем внутренний диаметр втулок 2мм. Их длина примерно 30мм, а внешний диаметр особого значения не имеет. Затем, при помощи этих втулок, будем соединять валы моторов и гребные валы в одно целое. Прикручиваем бобышки к мотораме, и подгоняя их, выставляем мотораму в корпусе, так чтобы гребные валы вращались с максимальной легкостью.

Соединение электромоторов с гребными валами

После установки гребных валов и моторов на радиоуправляемую модель катера, надо подумать об их соединении. Существует несколько различных схем. Можно соединять эти узлы с помощью гибкого соединения, например, пружины или при помощи карданного соединения. Мы будем использовать второй вариант. Для этого на токарном станке, сначала, из стали, выточим две втулки с шариком. Просверлим шарики для дальнейшей установки шпонок из проволоки.

Здесь фото уже установленной детали на валу со шпонкой.

Затем выточим, из стали, две чашки и сделаем пропилы для шпонок. После просверлим чашки, с двух сторон сверлом на 1,6мм, и нарежем резьбу М2 для фиксирующих винтов.

Собираем все детали вместе. На валы выточим ограничивающие втулки и запаяем их так чтобы при навинченных гребных винтах и установленных ограничительных втулках был небольшой люфт.

Далее, на один из концов вала, запаиваем втулки с шариками и вставляем в отверстия проволочные шпонки, так чтобы они легко двигались. Конечный результат Вы видели на фото выше. Чашки закрепим винтами на валах электромоторов. Теперь вставляем валы в дейдвуды, устанавливаем мотораму на место и собираем все вместе.

Следующий этап – изготовление гребных винтов. Как это сделать описано в статье .

Пока будем использовать не обработанные гребные винты.

Сейчас можно подать питание на двигатели и проверить как все работает.

Изготовление рулей для модели

Теперь на радиоуправляемую модель катера Schnellboot S100 надо изготовить рули. На эту модель их надо сделать 3 штуки. По правилам рули и винты можно сделать несколько больших размеров. Если центральный руль вполне достаточной площади, то боковые рули маловаты. Перо имеют форму трапеции, поэтому, сначала из бумаги, сделаем выкройку. За основу можно взять рули из набора и немного увеличить площадь. После примерки выкроек перенесем их на материал, из которого будем делать детали. Здесь лучше применить нержавеющий и хорошо паяющийся металл. Для этих целей я использую листовую латунь толщиной 0,2-0,3 мм. Баллер делаем из велосипедной спицы, ее диаметр 2мм. Одни конец, на длину пера, плющится и обтачивается на электроточиле. Вот такие получились детали, приготовленные к пайке.

Устанавливаем баллер по месту оси вращения и хорошо припаиваем его мощным паяльником к одной из стенок пера. Затем сгибаем перо и запаиваем заднюю кромку, после, припаиваем торцы.

Вот такие получились необработанные детали.

Теперь их надо обработать и придать рулям нужную форму.

По такому же принципу делаем и центральный руль. Он несколько более сложной формы, но суть процесса подобна вышеописанной. Единственное отличие, здесь передняя кромка делается из медной трубки.

В конечном итоге получаются вот такие рули

Герметизация корпуса и обеспечение плавучести

Следующий этап - установка водонепроницаемых переборок в корпус. Это нужно для того чтобы обеспечить радиоуправляемому катеруплавучесть при попадании воды внутрь. Для небольшой модели это особенно критично, так как даже малое количество воды может привести к ее затоплению и возможно потере. Поэтому разобьем внутренний объем на четыре отсека и установим водонепроницаемые переборки из полистирола. Теперь можно провести испытание на плавучесть, для этого будем затоплять отсеки водой.

Затоплен один отсек.

Затоплено два отсека.

Затоплено три отсека.

Как видно на фото, даже при затоплении трех отсеков, часть радиоуправляемого катера осталась на плаву. Из этого следует, что и в такой ситуации возможно спасти модель. Таким образом, она получилась разбитой на четыре отсека: носовой,

второй – отсек электроники,

третий – моторный

и кормовой

с рулевой машинкой и приводами рулей. Но что бы не допускать попадания воды внутрь, необходимо, заранее, хорошо герметизировать корпус. Для обеспечения герметизации внутреннего объема, путем заклейки корпуса оракалом, к бортам приклеим бортик из полистирола. Для получения доступа к отсеку электроники, после приклейки носовой части палубы, в переборке делается люк, поднимающийся вверх. А для возможности съемки гребных валов в ней делаются отверстия, которые потом будут заклеиваться оракалом.

Установки рулевой машинки и электроники

Теперь наступило время установки рулевой машинки и электроники на радиоуправляемую модель катера Schnellboot S100. Для этого, сначала, продумаем как ее крепить серво привод. Я сделал три стойки-кронштейна из толстого литника и усилил их крепление уголками из полистирола. Саму раму сделал из пластиковой заглушки от компьютера. Она имеет форму уголка и получилось вполне удобное крепление.

В качестве сервопривода использовал китайскую рулевую машинку HXT-500, весом 8 грамм. Тягу сделал из проволоки диаметром 1мм с защелками из авиамодельной корды.

Устанавливаем все на место, раму крепим саморезами к стойкам из литников.

Во втором отсек отсеке размещаем электронику. Там будут располагаться приемник и регулятор хода.

Палуба с главной надстройкой пока не установлена, но в дальнейшем они будут вклеены и для возможности установки и снятия электроники, в переборке, сделан поднимающийся вверх люк.

Аккумуляторы для модели расположим в моторном отсеке. Чтобы батарея не мешала вращению гребных валов, сделаем подложку-перегородку, тоже из компьютерной заглушки. По бокам, чтобы аккумулятор не болтался, проложим полоски из пористого упаковочного материала.

Теперь радиоуправляемая модель катера Schnellboot S100 готова к ходовым испытаниям.

Видео ходовых испытаний

Продолжение следует…

Приветствую, мозгочины! Сегодня расскажу вам, как я своими руками создал Arduino-поделку — радиоуправляемый катер с опцией автопилота.

По сути, это мозгоруководство о создании автопилота на микроконтроллере Arduino, который можно установить в любую модель, тем самым превратив ее в радиоуправляемую поделку , даже не просто поделку, а автономного дрона. На сборку данной мозгоподелки меня вдохновили такие робо-катера как UBC Sailbot и Scout, который кстати, совершил успешный трансатлантический рейс.

Весь процесс создания катера с автопилотом занял у меня более года, и за это время я приобрел много знаний по теории автопилотирования и схемотехники, и думаю, что в один прекрасный день я применю их на настоящем катере моего отца.

Окончательная, завершенная версия катера с автопилотом основывается на решениях трех прототипов, первый из которых самый простой по схеме и коду, остальные более доработанные. Финальный катер представляет собой полнофункциональную радиоуправляемую модель, которая успешно плавает по глади пруда, что я постарался отобразить на фото. Эта версия хотя и окончательная, но может быть доработана и усовершенствована, как с точки зрения кода, лодку нужно научить следовать маршруту, а не просто от точки к точке, так и с точки зрения электроники, можно поставить акселерометр, чтобы он компенсировал наклон от компаса.

Шаг 1: Видеопрезентация

Небольшое видео обозначит направление этого мозгопроекта :

Шаг 2: Прототип 1

Первый катер, то есть прототип 1, был самый простой по исполнению и должен был уметь:

• считывать GPS-координаты своего положения
• считывать азимут с компаса
• управлять сервоприводом руля
• использовать руль для следования курсу

А так же на нем я тестировал формулы маневрирования для создания действующего автопилота. Основой прототипа 1 был микроконтроллер Arduino Uno, в финальной версии я использовал ATmega328.

Считывание GPS-координат

На первом прототипе я установил самый дешевый GPS-модуль который смог достать, это UBlox PCI-5. Для его монтажа нужно было лишь припаять четыре провода к задней стороне платы, подсоединить их к Arduino и прикрепить антенну. Для обработки поступающих данных я использовал библиотеку TinyGPS ++ , которая позволила мне получить координаты текущего положения, скорость, направление и много другого! Подробнее о установке этого модуля, который кстати я использовал и в прототипе 2, вот в этом моем мозгоруководстве .

Считывание азимута

Чтобы получать данные с компаса я использовал HMC5883L , который легко подключается к микроконтроллеру через I2C. Как именно он устанавливается и как с ним работать хорошо описано и

Управление сервоприводом руля

Контролировать сервопривод руля с помощью Arduino очень легко , но если только вы не используете библиотеку SoftwareSerial, которая нужна для TinyGPS ++, и которая конфликтует с одним таймеров Arduino! Запущенная SoftwareSerial мешает работе любого сервопривода использующего стандартную библиотеку, и решением данного мозгоконфликта является использование библиотеки PWM Servo library.

Формулы алгоритма автопилотирования

В прототипе 1 я применил несколько функций, которые позднее станут критичными. Эти функции используют формулу Хаверсина для расчета таких параметров как расстояние между двумя точками, направления от одной точки к следующей и реальный азимут по данным компаса. Более подробно об этих формулах в этой статье .

Сборка компонентов

Компоненты первого прототипа я разместил на деревянном каркасе (см. фото), и теперь, зная положение этого каркаса-автопилота и сравнивая с заданным, можно поворачивать руль и сохранять заданный маршрут. Это будет полезно в дальнейшем для навигации по GPS-координатам.

Шаг 3: Прототип 2

Довольный результатами первой поделки я решил создать прототип 2 с программными доработками автопилота. Целями для второй самоделки были:

• плавание по заданным GPS-кооддинатам
• работа автопилота от аккумулятора
• тестирование и запись данных автопилота

Конструкция автопилота также претерпела некоторые изменения — была добавлена макетная плата ProtoSheild, на которую я установил сам Arduino и компас. Все компоненты смонтировал на фанерное основание и “упаковал” в пластиковый контейнер.

В этот же контейнер я попытался добавить приемник дистанционного управления, но безуспешно из-за нехватки свободного места.

Плавание по заданным GPS-кооддинатам

Код для Arduino я написал таким образом, чтобы он поворачивал руль по направлению к следующей точке заданного маршрута: используя GPS-координаты для вычисления соотношений последующих точек и сравнивая их с компасом, вычисляется поворот руля. Если вычисленное значение правее, на 90 градусов, то руль повернется на 60 градусов. Если вычисленное значение левее, на 270 градусов, то руль повернется на 120 градусов. Если же значение находится между 330 и 30 градусами, то руль будет поворачиваться экспоненциально сохраняя положение прямо.

Все это будет происходить в цикле, примерно так (этот код обобщенный):

While(distanceInMeters(gpslat, gpslong, waypointlat, waypointlong) < 5) { int bearing = GetBearing(); int heading = GetHeading(gpslat, gpslong, waypointlat, waypointlong); bearing = RealBearing(gpslat, gpslong, bearing); RudderTurn(RudderAngle(bearing, heading)); }

Пояснение кода таково: если расстояние между катером и следующей точкой более 5 метров, то складывая азимут катера и азимут следующей точки, получается действительный азимут, оба азимута посылаются функции the RudderTurn function, которая вычисляет нужный угол поворота и соответственно поворачивает мозгоруль .

Установка аккумулятора

Запитать Arduino от аккумулятора довольно просто. Для этого на микроконтроллере есть контакт Vin, и на него можно подать до 20В постоянного тока. У меня была литиевая батарея на 12.6В, к которой я припаял разъем и подключил ее к контакту Vin на Arduino.

Шаг 4: Тестирование прототипа 2

Для того чтобы проверить прототип в действии я установил два светодиода, первый из которых будет светиться когда зафиксируется GPS-координата, а второй, когда будет достигнута эта точка.

Испытание прототипа

Пробы своего автопилота я проводил на местном поле. К своему ноутбуку я подключил автопилот и запустил последовательный монитор (часть программного обеспечения Arduino), который записывал GPS-координаты все время следования по заданным точкам. Я пользовался рулем который направлял меня к следующей точке, и я поворачивал, словно это был мозгокатер.

На представленных фото обозначен маршрут тестов. Если я оказывался ближе чем 5 метров к нужной точке, то автопилот переключался и начинал навигацию к следующей точке. В процессе этих тестов код поделки претерпел довольно много незначительных изменений.

Для конвертации последовательного текста в путь Google Earth, я импортировал текст в Excel, сохранив файл и далее следуя указаниям Earthpoint , преобразовывал файл в формат KML.

Шаг 5: Первое судно

Судно, которое я сделал первым для этого проекта, было больше экспериментом, чем действующим прототипом. Просто я хотел посмотреть, смогу ли я создать функционирующий аэроглиссер самостоятельно или придется покупать.

Почти все детали судна, включая палубу, вырезаны из пеноматериала. Для тяги мотор сначала я взял щеточный, но потом заменил его двигателем без щеток с пропеллером 5х3. Этот 9-ти граммовый сервомотор я смонтировал на задней панели, а для проводов идущих к нему в контейнере высверлил отверстие. Но в конце концов, эта самоделка не отправилась в плавание… Дело в том, что система ESC, которую я планировал использовать сгорела во время инцидента другого мозгопроекта , да еще GPS модуль наотрез отказался работать на поверхности пруда.

Шаг 6: Модифицированный катер

А теперь снова вернемся к чертежам катера! На известном онлайн-ресурсе я купил новый катер. В комплект к нему входили никель-металл-гидридный (Ni-MH) аккумулятор на 7.4В, зарядное устройство, передатчик и плата приемника. С передатчиком возникли небольшие проблемы — нужно было найти 12 батареек АА, и я остался разочарованным не работающим катером. Но, для проекта это не критично и я продолжил.

Я выпаял два Н-канальных MOSFET-транзистора из цепи приемника, они пригодятся позднее. После этого обрезал все провода и загерметизировал горячим клеем все щели и трещинки, которые нашел в корпусе катера.

Два двигателя катера имели сложную систему охлаждения — очень шумный пропеллер, который нагнетал воздух на двигатели, еще на моторах стояли шунтирующие конденсаторы, и оба этих момента работали в мою пользу. А вот для маленького переключателя на верхней стороне мозгокатера я не нашел более достойного применения.

Далее встал вопрос безопасного размещения прототипа и для его решения я использовал небольшую досочку к низу которой, в районе двигателей, приклеил деревянную палочку, а еще к доске и к корпусу катера приклеил застежку-липучку, удерживающей силы которой хватит для “спасения” автопилота при переворачивании катера.

Шаг 7: Прототип 3

Одним из недостатков двух предыдущих прототипов была медленная скорость обновления, то есть скорости реакции. Руль недостаточно быстро реагировал на изменение маршрута и этот момент был включен в список целей и задач нового прототипа:

• увеличение скорости реакции автопилота
• добавление контроллеров моторов
• программирование совместной работы двигателей
• установка приемника

Увеличение скорости реакции

Единственный минус библиотеки TinyGPS ++ это медленность. Проблема в том, что Arduino Uno не может выполнять две вещи одновременно (в принципе может, на деле — нет). Простым решением может стать еще один микроконтроллер Arduino, который с помощью библиотеки TinyGPS ++ будет обрабатывать данные GPS, а затем отправлять параметры на первый микроконтроллер автопилота. Но у меня не было еще одного Arduino.

Arduino Uno это, по существу, чип ATmega328 и еще несколько дополнительных компонентов. Зная это можно создать свой собственный Arduino на макетной плате. И для этого есть хорошее мозгоруководство .

К собранному самостоятельно Arduino, так же как и “старый” модуль, я подключил новый GPS-модуль Ublox NEO-6M. Для программинга самодельного Arduino использовал библиотеку Bill Porter’s Easy Transfer library , а “связал” оба микроконтроллера одиночным проводом, то есть односторонним последовательным соединением. Этот самодельный Arduino повысил скорость реакции автопилота с 4 Гц до 50 Гц!

Добавление контроллеров двигателей

Мне очень понравилась плата ProtoSheild для Arduino Uno, которую я использовал, но оказалось, что она не имеет достаточного пространства для крепления двух контроллеров двигателей. Поэтому я убрал эту мини-плату, и поставил другую, больших размеров.

Электроцепь контроллеров двигателей проста: МОП-транзистор (MOSFET), с помощью ШИМ, контролирует среднее напряжение, идущее к двигателю. Резистор 1кОм ограничивает силу тока чтобы не перегорел Arduino, а резистор 10кОм удерживает MOSFET закрытым, когда отсутствует входящий сигнал.

Программирование взаимодействия моторов

У данного катера отсутствует штурвал, то есть руль, и вместо него для управления используется два мотора. Их то я и решил задействовать, а не устанавливать сервомотор для управления. Контроллеры моторов я уже собрал, осталось только запрограммировать Arduino для управления этими контроллерами.

Программирование я начал с написания макета программы в начал с Visual Studio. По мере написания я отладил код, и в конце концов добился взаимодействия двигателей. Оставалось только переделать код с VS на Arduino, но это не трудно, так как языки C # и C ++ очень близки.

Установка приемника радиоуправления

На прототип я смонтировал приемник ДУ для ручного управления самоделкой . Это тоже довольно просто сделать, нужно лишь считывать входящие значения функцией pulseIn и “научить” реагировать автопилот на эти значения.

Испытание прототипа

Прототип автопилота я установил внутри катера, подключил двигатели к контроллерам и запрограммировал маршрут плавания по местном пруду. После прохождения трех точек, поделка перестала работать и “сгасла”. Оказалось, что высокое напряжение от аккумулятора (12 В) “спалило” регуляторы напряжения 5 В.