船模设计理论及相关知识 文档

船模制作教程一、理论知识篇一、舰船的航海性能舰船的航海性能主要包括：1．能够装载规定数量的载重而浮在水面上；2．当受风浪冲击，以及旅客，货物在舰船上移动时，舰船只产生一定的倾侧而不致倾覆；当外力作用消失时，舰船有恢复到原来正浮状态的能力．3．舰船在海上发生触礁、碰撞或遭受敌人攻击而至损伤等事故时仍能保持不沉不翻的浮态．4．应有较高的航速和消耗较小的机器功率．5．有较好的航向稳定性和敏传性．6．在波涛汹涌的海面上航行时，不致有猛烈的摇摆，以免船员，旅客晕船和妨碍舰船机器设备的正常运转及武器的准确发射．（一）．浮性舰船在水中受到水压力的作用，左右两舷的压力相互平衡，船底的压力与船只本身的重量相平衡．舰船的平衡条件为：1．重力P与浮力D作用在同一垂直线上；2．排水量等于船的全部重量，P=D（二）．稳性若用外力使舰船倾斜，重力与浮力形成一个促使舰船回复到原来正浮位置的力矩，舰船是稳定平衡．怎么样才能使舰船具有良好的稳定性呢？1．应尽量降低舰船的重心；2．增加船宽；3．保持一定的干舷．但船宽过大、重心过低的舰船，重力与浮力作用线之间距离很大，因而形成的复原力矩也就很大，这样的舰船在波涛汹涌的海面上左右摇摆频率较高，对人员工作和设备运行不利．（三）快速性舰船航行时的水阻力通常分为以下几类：摩擦阻力：水是具有粘性的液体，舰船航行时就要克服由于水的粘性产生的阻力，这种阻力称为摩擦子阻力．摩擦阻力的大小和船体浸水的湿表面面积、船与水的相对速度、船壳表面粗糙度等因素有关．（1）兴波阻力：舰船行驶时，船首对水施加压力，把水劈开而前进，于是就激起了一组随船前进的波浪，这就是首波．船尾在前进时，水中留出了一个低压区，成为波谷，形成了一组由船尾引起的波浪，称为尾波．造成波浪也要消耗能量，叫做兴波阻力．因为它是由于水的压力变化而引起的，所以又叫做压力阻力．（2）兴波阻力与舰船的长度的速度有关．船速越高，兴波阻力越大．为了减小这种阻力，把船着水线以下做成球鼻状的流线型，利用球状部分所形成的低压，降低首波的高度，从而减小兴波阻力．这是一种既经济又有效的提高船速的方法．（3）涡旋阻力：舰船航行时，由于水经过船的尾部所形成的旋涡吸收了舰船的能量，阻碍了舰船的前进，这就是涡旋阻力．尽量将船体设计成流线型，特别注意后部及尾部体型的合理性，可以减小涡旋阻力．舰船在海上航行还会受到其他阻力，如空气阻力及汹涛阻力等．舰船所受总阻力为上述三种阻力之和，即：总阻力=摩擦阻力+兴波阻力+涡旋阻力模型试验求得的舰船总阻力和舰船所要求达到的速度的乘积就是克服水阻力所要化费的功率．如果知道舰船动力装置和推进器的效率，就可以确定舰船应该安装多大的主机了．（四）摇摆性舰船在外力作用下，产生左右横摇和前后摇摆的运动，称为摇摆性．减小舰船的摇摆，可采用减摇设备．（五）．抗沉性舰船的个别舱室因遭受敌人攻击或海损事故进水后，仍能漂浮海面并保持航海性能，称为舰船的抗沉性．现代舰船几乎都设有双层底和水密横舱壁，而将整个船体分成几个单独的水密舱室，并在水线以上留有足够的干舷高度，以保持一定的储备浮力．这样，当某些部分受损进水后，仍可保持一定的浮态和稳性．（六）回转性舰船的回转性包括敏转性和航向稳定性．航向稳定性，就是舰船在航行时保持稳定航向的能力．航向稳定性与舰船的水下侧投影面积、舵面积、尾呆木面积几航行时海面风浪情况有关．舰船能够随时按照驾驶人员的意图迅速改变航向的性能，叫做舰船的敏转性．当舵面保持在满舵位置不动，舰船沿着一个圆圈轨迹航行，这个圆圈叫回转圈，回转圈的直径D的大小，表示舰船的敏转性．二、舰船的分类舰船的种类很多，分类的方法也各有不同．下面提供一些图片以供大家参考，设计时可以选择任意种类，以显出自己的特色．二、工具篇模型的制作、组装及维护都离不开工具．1、尺：用来测量和划线、常用刻度尺、直角尺．2、剪刀：用来剪割较薄的材料，如铁皮、纸张、木片等．3、刀：最普遍的是刻刀（美工刀或裁纸刀），亦可用钢锯条改制刀．4、钳：作用是坚固及切断，并可用于夹持折弯、切断各种金属件．5、锯：用工锯在制作模型时使用最多，可锯木材、塑料金属等多种材料．钢丝锯是锯曲线使用的主要工具．6、锉：使零件表面光洁并具备一定的尺寸和形状，需用锉来加工．7、钻：用于通孔的加工．8、镊子：夹持细小零件、接线头．9、电烙铁：模型上各种金属部件的结合加工．是电路接线等必不可少的工具．搭配焊油及锡焊使用．10、其它：螺丝刀、板子、砂纸、毛刷、锤子等等．三、材料篇1、木材；制作模型骨架等，是常用的材料．（1）桐木：以泡桐为主，有比重轻、相对硬度大变形小、易加工等特点．（2）松木：东北松的特点是纹理均匀，木质细密、比重较轻、不易变形、易于加工、有一定的弹性．（3）桦木：材质坚硬、纹理均匀紧密、比重较大，可用作发动机架等受力构件．（4）轻木：材质很硬、比重很轻、纹理均匀、不易变形易于加工，用来制作受力不大的零件．（5）胶合板材：较薄的胶合板材（3层）可用来制作船的龙骨，具有强度大、不易变形的特点．2、金属材料：有强度大柔韧性好、可塑性强等特点．（1）薄铁片：用作支架、固定电机等．（2）薄铜片：制作导电触片、开关、电池夹、调速器等理想材料常用0.3~0.5mm厚．（3）硬铝板（半硬铝板）；用作支架、机械转换装置、推拉杆等，可折性差．3、塑料：不同或分和工艺的塑料，其性质的差异可能很大，用途也非常不同．（1）聚苯乙烯泡沫板：一种硬原则泡沫塑料密度小、易切割、易打磨、用来制作船体省时省力．一般常用电热丝切割．（2）聚氢酯泡沫塑料板：质地轻软、是良好防震材料、颗粒较大．（3）有机玻璃：聚甲基丙酸甲酯塑料，高度透明，比重轻，不易碎．110摄氏度变软，可成型加工、可加工成才各类特殊形状的沟槽和零部件4、粘合剂：在连接模型的骨架外壳及各种零件时最常用到，胶合结构具有重量轻，强度大，应力分布均匀，外型光滑整齐，工艺简单等优点．应注意：（1）应对粘合面进行一定的预处理（使其光滑平整）（2）粘合时涂胶尽量均匀和足量（3）应采取一定措施对粘合面加压，根据粘合剂不同采取不同的加压时间（4）要满足粘合剂的固化时间（时间温度和湿度等）（5）注意通风5、修整设备舱、挖出电机安装孔、及电源座孔．技术篇 1.学会读懂并绘制设计图纸在制作模型前，首先接触的是模型图纸．图纸不仅可以告诉我们模型的种类、名称、外形尺寸，同时还可以了解到模型各部分的组成和零部件的情况．有的还有内部结构，零部件的制作、装配等图解．要看懂图纸，首先要熟悉图纸中各种线条的意义．__________ 粗实线：表示物体外一切看得见部分的轮廓线．_._虚线：表示尺寸线和刨面图上的刨面线．点划线：由连续的电和划线组成，表示物体中心线，亦称中心线．折断线：大多数用在很长的物体等缩短画出，以节省画图时间和图纸．另外，M为比例符号．如M1:100表示图纸尺寸为实际尺寸的一百分之一．φ表示直径，R表示半径．图纸上所有的尺寸均以mm为单位．船体的形状很复杂，船体表面是一个具有纵向和横向双重曲度的表面．它的真实形状不能用正投影三视图来表示．为完整、精确地表示出船体的形状，需要从三个方向标高投影，即用三个相互垂直的基本投影面，并分别用三组平行于这三个基本投影面的平面与船体相截，得到三组曲线，投影到三个基本投影面上就得了表示船体曲面形状的图样——型线图．（一）型线图所选用的三个基本投影面分别为：1、中纵刨面：将船体分成左右对称部分的纵向垂直平面为中纵刨面．中纵刨面与船体表面的交线称为中纵刨线，也称船体中线．他由甲板线、龙骨线及艏艉轮廓线组成．甲板线分直线和舷线两种．所谓舷弧是船甲板首尾两端高，中部较底．这是为了使船在航行时波浪不易打上甲板，改善船舶航行性能．但有些内河船舶或小船为简化结构和便于施工，也采用平甲板．龙骨线分直线、曲线和断折曲线几种．船底龙骨线一般采用直线．与船底基线成倾斜角度的直线龙骨线，常用于拖轮、鱼船等船舶．曲线形龙骨和段折曲线形龙骨常用于帆船和滑行艇等特种船舶．2、设计水线面：通过船舶的设计水线作的一个水平面称为设计水线面（通常为船舶满载时的吃水线）．它与中纵刨面相垂直，并把船体分水上和水下两部分．设计水线面与船体表面的交线称为设计水线．3、舯横刨面：通过垂线间长中点与船横向（船宽方向）垂直平面称为舯横刨面．它与中纵刨面、设计水线面相垂直，并把船体分成艏艉两部分．中横刨面与船体的的交线称为舯横刨线．舯横刨面在图中以符号表示．型线图是船舶图样中最基本最重要的图样之一．它除了表示船体的形状和大小之外，还是绘制其他图样和放样的依据．模型制作中制作船体常用的图型为型线图中的舯横刨面图．图上的舯横刨线为曲线，纵刨面为垂直的直线，水线为水平的直线，总刨线与水线组成舯横刨面图中的格子线．甲板边线和舷艏顶线在图中为曲线．横刨线同样对称于纵刨线，所以横刨面图上只绘出横刨线的一半．为避免线条的相互重叠干扰，自舯横刨面图到船艏的各刨面线画在图右边，自舯横刨面到船尾的各则画在图左边．（二）船舶的尺度船舶的主要尺度表示物体的外形轮廓尺寸，通常有以下几个总长（LZ）——指自船首到船尾的最大水平距离．设计水线长（LL）——指设计水线与首尾轮廓线交点间的水平距离．型宽(B)——设计水线处船的最大宽度．型深（H）——在舯横刨面内，甲板边线至基线间的垂直距离．吃水（T）——在舯横刨面内，设计水线至基线间的距离．（三）船舶的总布置图总布置图是全船舱室划分和机械及设备布置的图样，是一副反映全船总体布置情况的图样．总布置图中的侧视图是从右舷正视得到的图．它是总布置图的主视图，鸟市船舶的侧面外形轮廓，上层建筑的建筑形式，全船的舱室、机械、设备的布置情况，以及在船长度和高度方向的具体位置．各层平台和甲板平面图是从个层平台、甲板上部俯视而得的视图（下层甲板是揭去了上层甲板以后在俯视）．这些视图按自上而下的次序排列，表示各层平台、甲板上的舱室、机械及设备在船长和船宽方向上的布置情况．除上述视图外，有些视图还有中纵刨面图，艏、尾视图或横刨面图（以军用和客船为多），表示舱室机械及设备在船体内部和横向的布置情况．这样就能更详细的表示出全船的布置情况．2.船体的制作通常可以采用的两种船体制作方法如下：一、用整块泡沫削制，这种方法比较简单，在这里不再单独讲解；二、构架式船体制作方法，这种方法的优点是型线准确，减少木料制成的船体重量轻内部空间大，需要的工具少．下面主要介绍构架式船体的制作方法：一、平甲板型构架式船体制作方法．将船体的肋骨型线一块块的描绘在白纸上，注明每一块肋板的好码，并扣去外板厚度，如外板选用2mm厚的木片为外板，则每块肋板边上均扣2mm的边宽．沿中心线对折后剪下，粘到三甲板或五甲板上，用锯锯出（或用刀刻出）外形，再用细木挫或砂纸仔细修整．在每块肋板的底部中央要开一个缺口，供安装龙骨用．缺口的大小以龙骨的粗细来决定．在肋板的两边还要刻出龙筋能通过的缺口，这主要是为了加强肋板的强度．龙骨是连接首尾柱和各个肋板的纵向重要构件．龙骨的截面大小以船体长度来决定，长度在600mm以内的模型龙骨用3mm×8mm的木条，龙筋用2mm×3mm或3mm×3mm的木条；长度在1m左右的模型，龙骨用5mm×10mm 的木条，龙筋用4mm×4mm或5mm×5mm的木条．将图纸平摊在桌上，按侧视图将首·尾柱的形状描下，用硬纸制成样板，然后覆在三夹板或五夹板上锯出．在龙骨上开出每块肋板所在站位的缺口，缺口深度约3mm，全部完成后就可以上工作板，进行拼装和包板．工作板应选用厚度大于20mm的木板，长度和宽度应比模型略大．具体的方法是:在工作板上按甲板平面画出主甲板弧形，并画出每一肋板的站位．将龙筋沿甲板进行弯曲，并用大头针进行固定．将制好的肋板按编号底朝天放到各自底站位上（要与龙筋紧密接触），并用胶水胶合．再将龙筋和龙骨，先后胶到肋板底缺口上，这样船体的构架就完成了．在蒙外板前要作一下检查：1、龙骨是否准直．2、船体两边是否对称．3、龙筋安装是否正确，弧度是否相同．船首部分弯曲较大，可以将肋板边缘部分削成斜面，这样蒙板时外板才能平整船体蒙板的材料时厚度为1.5mm或2mm底木片，按船体外形的尺寸画好后刻下，在肋板上涂好胶水，使外板与龙筋·肋板紧密的粘合，并用大头针固定．船体平顺的地方可用整块木片进行蒙板．船首尾部分因弯曲较大，要一小块一小块地进行，在胶合前用电烙铁或在火上将木片稍作弯曲加工火再进行胶合．船体蒙板除了用木片外，也可用纸板来蒙，粘合方法与胶合木片相同．只是纸板蒙好后，应在船体内外涂上几遍油漆·防止水渗入．船首尾两端除了因为弯曲特别大，木片无法胶合，可用两块木块削出大约的轮廓，涂上胶水后胶再首尾的最前端．待胶水干后，用刀或木挫进行修饰加工．当全部工作完成，且胶水干后，取掉固定用的大头针，用粗细砂纸将船体砂磨光滑从工作板上取下船体，用2mm或3mm厚的木片作甲板．甲板上应开出舱口，供安装电动机和电池盒用．甲板与肋板连接处涂上胶水，再用大头针固定在肋板龙筋的边缘上．经过以上步骤，一般平甲板快艇的船体就完成了．二、有甲板舷弧和首尾楼的模型构架式船体制作方法：在实船中，排水量稍大一些的船舰均有主甲板舷弧，这主要是在风浪中船的首尾不易上浪，增加船的安全性．制作此类模型的构架式船体有两种方法：第一种：在图纸的首楼甲板最高处A点，并量取A点到基线的垂直距离，在船尾处按A点的垂直距离作B 点，连接A、B．尺量取每一块肋板到A、B连线的距离，这称为“船台高度”．量出高度后，用木板按每块肋板所需的添加高度，胶在画有肋板间距的工作板上．另一种方法是把船台秆同肋板连在一起，作出样板，覆绘在三夹板或五夹板上，再按肋板形状锯割．要注意的是船台秆宽度应为肋板宽度的一半．船台秆与肋板连接处，在胶合前应在正反两面用小刀刻上一条刀痕．这样做是为了在船体完工后，容易将它取下．首尾柱与龙骨：将首尾柱图样描下，用硬纸板制成样板，并用三夹板或五夹按样制出首尾柱．用5mm×10mm 或10mm×10mm的木条制作龙骨．在龙骨的顶面按助板站位锯出安装助板的凹槽．制作单螺旋桨的模型是，应在尾柱上留出螺旋桨轴套管通过的位置．胶合龙骨与首尾柱时，要在平坦的工作上胶合，要特别细心，结合处要求无缝隙为了正确地在助板开出龙筋槽，可在型线图的最外边的一块和最里边的一块上均匀地进行等份，然后对每个对应的等分点进行连线．型线图上每一肋板线与连接线的交点就是该龙骨槽的位置．确定好龙筋槽位置后就可以制作肋板纸样，剪出后应仔细核对，主甲板高度是否正确，船台杆高度有无误差．为了在船体内安装电动机和电源，需把船体中部和尾部的肋板掏空，留出8～10mm的边，最后将纸样覆绘在三夹板和五夹板上，制成肋板．以上工作完成后，可将肋板粘到工作板上，将龙骨、龙筋分别胶上，并用大头针固定．在胶水未干和大头针固定．在胶水未干和大头针固定前要进行检查，龙筋龙骨安装是否准确，龙骨是否准直，两边是否对称，发现问题应及时纠正．由于有甲板舷弧的船型弯曲变化较大，蒙板最好用木条（2mm×5mm或2mm×8mm）来做，这样蒙出的船体相当光顺．如找不到木条，也可用马粪纸来蒙，但马粪纸容易渗水，在用马粪纸蒙好后，船体应用写过字的毛边纸或绵纸再糊上2～3层．糊时应将纸撕成大小不同的碎片，用糨糊粘贴，并随时抹平，不要让气泡留在纸层中间．每糊一层都需干透后在糊第二层，待干透之后，在船体内外涂上2～3成清漆进行防水处理．首尾部分应用大小合适的木块削成毛坯后胶上，干透后用刀和木挫整形，这样船体便告完成．甲板建筑请同学们自行设计制作，在模型评比中，甲板建筑制作得是否精细、美观，对整个模型的工艺水平关系重大．3.发动机与传动装置的制作与安装发动机是模型的动力源，如果安装不当，不仅会影响模型的正常航行，有时还会使模型受到严重的损坏．发动机的安装，在模型船体制作前就应有所考虑，特别使以内燃机为动力的模型更为必要．开始，可在船模图纸中的侧视图和半宽图上，根据推进器轴线（即轴的中心线）的位置、机座（或机台）的尺寸和机座台面的倾斜度等．推进器轴线往往在图纸上就以标出，应尽量使机轴在一条直线上．如两轴之间使用某些连接部件，也允许有一定的夹角．发动机太靠前，会增加推进轴的长度，影响船内其他设备的安装，同时还会使模型的重心靠前．发动机太靠后，因船尾比较窄小会影响它的安装．机座固定发动机的方法很多．一般，为了便于固定都要制作一个木制或金属的机座（或机台）．机座应与模型的肋板或船底板固定．一般的电动机可采取紧固的办法固定．也可采用先埋设螺杆的方法固定．传动轴传动轴要有一定的强度并十分平直．较小模型可用不同型号的自行车车轮辐条代替．如使用的发动机功率较大，可根据其功率大小和强度要求，分别选择直径为3～6毫米的钢棍做轴．有的模型爱好者选用焊条芯、废擦枪通条等做轴，效果也很好．轴套管为了使传动轴顺利地伸出船壳外，需要在船壳伸出轴的地方固定一段水密的轴套管．简易或初级的模型，可用一段内径略比传动轴粗一点的金属管，也可用废圆珠笔芯的空塑料管代替．为了不使水通过轴套管进入船内，可选用较长的（或设法加长的）轴套管，使他伸到吃水线以上了；或者，也可在轴套管里注入一些黄油．一般模型的轴套管，可选择一段内径为轴直径3～4倍的金属管，也可用金属片自行焊制．管的前部要垂直焊上一段较细的金属注油管，并和轴套关相通．轴套管两端可分别潜入用铜丝弯制的“轴瓦”，有条件的可用铜料进行车制．“轴瓦”要与轴套管焊牢．待轴套管与船壳粘牢后，将传动轴从套管内穿过，再由注油管向轴套管内挤入黄油．连接部件轴与轴之间的连接部件，将发动机轴的动能传递给动力轴，或通过齿轮箱转动的扭力来传递的，有时又由于安装上的某中需要，发动机轴与传动轴的轴线（轴的中心线）往往不在一条直线上．这就要求轴的连接部件必须有一定的强度，并具有可稍微改变传导方向的特点．最常见的是弹簧连接．这种方法简单易行，很合适在较小的模型上使用．制作时可选择一段有一定强度的、内径与机轴和传动轴相近的弹簧（最好是弹簧刚好套入轴的端部）．弹簧的两端要用锉刀或细纱纸处理干净，再分别与发动机轴和传动轴焊牢．因焊接处在传动时受力很大，容易开焊，会影响模型的正常试航或比赛，着可用增加焊接面积的办法来解决．4.模型的上层建筑模型的上层建筑，一般是船舶主甲板以上的船楼和甲板室部分．在舰船模型的制作中，上层建筑制作得是否精细、美观，对于模型整体的工艺水平来说关系很大．这一部分由同学自行设计建造，这里不作介绍．5实例——“雨星”号无线电遥控模型游艇的制作“雨星”号模型游艇形体流线、造型美观，最大特点是打破了传统的结构，船体几乎全部采用聚苯乙烯材料，而且制作简单，省时省力省钱．该船所用材料可谓信手拈来，成本仅为几十元．“雨星”号模型游艇，全长800毫米，全宽240毫米，全高240毫米．船身采用聚苯乙烯硬质泡沫；甲板采用普通三层胶合板；上层建筑采用聚苯乙烯吹塑板．设备为两通道比例遥控设备：一个通道控制方向舵；另一个通道控制调速机构，使之实现左右转弯、加速减速、前进后退．下面介绍制作方法：一、船身制作1、首先按照线型图用图格法放大，用硬卡片纸做出分段线型标准样板．2、该船模有上下两块甲板．其中下甲板为满尺寸甲板，中间挖空作为设备舱口；上甲板用于粘贴上层建筑，中间也挖一个方孔，以保证总装时不顶撞甲板．上甲板尺寸较下甲板周边小10毫米，用以在下甲板上安装栏杆，也方便随时拆下上层建筑检查更换舱内设备．3、取聚苯乙烯泡沫板，裁出823×250毫米三块．其中下面一块切成楔形，一端厚40毫米，另一端厚5毫米．将三块板用4115建筑胶叠粘在一起，画出基准线，把制作好的下甲板粘在上面，上甲板用大头钉固定在下面，然后用电热丝或钢锯照上甲板尺寸切割（见图一）．4、用壁纸刀修整雏形，边修边用线型板测量，使之左右对称，前后形体均匀；用砂纸打磨光滑流线（见图二）．5、用刀在船艏切挖一个3毫米的槽，镶一条10毫米三合板作为艏龙骨，以免航行时碰撞磕破船艏（见图三）．。