基于纸模设计的油电四号坦歼（A）

LooksSoYaung

以前大学时就想整个油动坦克，目标T-50轻坦，不过那时候也是高估了自己的动手能力，最终除了部分外壳以外没啥实质进展。

一直以来的设想是使用内燃机就得有变速箱等一系列昂贵复杂的机械传动结构，即便是到了现在TB上有成品的卖了体积和价格也不是个小数，想塞进16比例的车体里困难程度也不小。而油电传动倒不失为一个解决的好办法，发动机动力接入发电机，将机械能转化为电能，再用以运转驱动电机，就能省去复杂且昂贵的变速箱机构。不过在这里就可能会有人会喷这种拿发电机组取代动力电池的意义何在，那你可以先去了解二战虎P和虎H的竞争。

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    本人入坑了一段时间的静改动圈，等加工设计能力又上了来，就难免再想着向当年的梦想发起新挑战。不过鉴于本人的设计建模能力还有限，因此不免还是要参考别人的设计，这里指的就是纸模型，因为有些纸模已经充分考虑了外壳的拼接制作问题，只不过通常纸模精度都有些不尽如人意，需要我们在二次创作的时候特别检查。
      对我而言，能采用的纸模战车设计应该要满足以下要求：
1，平板装甲为主，而且装甲之间最好还是拼插结构，这样才好造并且好定位安装；
2、空间要够大，通常最常见的15级甲醇发动机体积也不小，坦克内部空间得足够；
3、最好是带内构型，这样通常还会考虑各部装甲厚度，各种细节设计也不会含糊；
4、外行动装置要有成品可用，去造一副坦克履带代价可不低，而恒龙就有好几种现成履带，其实这也是我为啥比例被定死在16的原因。
带着这样的需求我在网上网罗了不少纸模扫图，而当中能满足以上要求的，出乎意料的全是德国车

本来还有个猎豹的，不过删掉了。共同特点就是没有炮塔，取而代之的是高大的战斗室，因为经过测算，绝大多数16比坦克的发动机舱高度都不足以容纳甲醇机，而像以上这种有高大战斗室的就可以将就着把发动机塞里面。而猎虎猎豹这种，因为预料到交错负重轮会是噩梦，遂排除掉了，那么就PANZER IV L70(A)最合适了。（A7V其实也有动工，会另外讲）
这里需要提两个落榜的
没错！就是这原本就是电传动的玩意！它俩卡死在了“没有合适现成的行动部件”上。不过它们的体量塞某些发动机是没问题的。
网上某些纸模扫图是PDF格式的，说实在这种利用起来是最不爽的，还是图片类格式的好使。

LooksSoYaung

在开始正文之前有必要插播另一个试验先驱，基于M5轻坦设计的试验坦克
其实本人更青睐轻型战斗车辆，而M5就是当中的翘楚哦不是翘臀，若是不拘泥于16比例的话，这玩意的发动机舱还是可以放进一个15级甲醇机的。


实物。整个底盘采用1mm厚铝板外加角型铝材螺接而成，行动部件全部采用恒龙谢尔曼坦克的零配件，包括外置悬挂组，诱导轮和主动轮，履带以及动力波箱。侧面乍看与其说是M5不如说更像M2轻坦，因为M5的兼具负重轮和诱导轮的那个大尾轮可不好搞。整个底盘通电后是可以开动的，剩下的就看那个专门凑合的发电机组是不是能凑合了。
发动机是15级小日本甲醇机，以前读大学时就引进的，价格史上最低竟然只要30！不过性能嘛还真就是一分钱一分货，可调节部分很少，因此熄火还是家常便饭。为了方便发动，摒弃了手拉器，整了个电启动套装 靠一个380电机和金属减速齿轮组和单向轴承实现通电启动，不过可惜这个启动电机在发动后就不于发动机联系了，就不能当发电机使用。发电机另外找的545马达，和发动机之间用皮带连接。发动机排气管乃不锈钢但找外面做防盗网的把进气口切割后重新改了个位置焊接，否则会干涉履带。发动机的散热用的是一个5X5cm的散热风扇，然而接下来的试验证实了这点散热功率还是远远不够，而发动机温度一过高更是会加剧熄火。不过最关键的还是这发电效能，哪怕是专门买了个升降压模块用来稳定输出也仍然不足以驱动行进电机。但是就在想要更进一步试验的时候发动机寿命告薪，无奈草草结束了试验，留下一堆经验教训。

abing112112

我以前尝试了一个方案，甲醇机作动力，通过中波给恒龙的个波箱传输动力，也跑起来了，但是转向始终没有解决。看你这个，有点意思，不过你要注意散热的问题。这个日本机器，发热量你测没，另外，铝板导热小心恒龙塑料件受不了

abing112112

abing112112

我改的虎一,问题是不好做转向机构,所以目前一直烂尾中.

LooksSoYaung

abing112112 发表于 2020-5-31 21:59
我改的虎一,问题是不好做转向机构,所以目前一直烂尾中.

单流转向的话刹车搞不好转弯速度就太鬼畜。

nmgzjb1234

围观强贴！

LooksSoYaung

针对油动M5轻坦出现的种种问题，提出了新的改进计划
车身框架构型显得假，那就参照纸模来建模制造，反正单位里同时拥有机械雕刻机和激光雕刻机可用（这也是搞自制坦克的最大底气），不过不想再用铝板做车身，反倒是想着某些复合材料还好粘接的，但也是因为最常用的激光雕刻机功率不足以切割铝板，只能对付木头塑料，姑且就先拿层板来凑合，确认无误后再上机械雕刻机。
发动机性能太坑，那就整更贵的；另外发动机风冷效果不好，得上水冷，然后就相中了这款

虽然本体还是本子货，但性能还是上了一个档次，不过不得不吐槽上面的散热风扇没啥用，而且虽然自带散热水泵，但是其转速会随着发动机转速增加而提高，结果就是冷却水管路水压暴增，处理不好车体里就经常喷泉，反正最后都拆掉了。
545直流电机发电机效能不行，那就换更强效的发电机：
这其实是个无刷电机，搭配专门的整流器以后能把它发出的三相交流电转化为更稳定的直流电输出。
新部件到货后专门找了块废木板搭了个试车台以测试发电机组效能，感觉效果很不错，发动机全速运行的时候甚至能输出50V直流电压，不过请注意，这是在空载状态下，一旦接上负载输出电压就会被急剧拉低，而且发电机的运转阻力会随负载的增大而增大。

LooksSoYaung

将纸模整成大车壳的过程其实简单粗暴，我把纸模图片导入CAD软件，修正好图纸大小（看原本这纸模默认是A4还是A3尺寸的，不过好的图大小直接就是准确的）
然后按着图样描线， 当然这样做会无法避免的产生误差，介意的需要后续深入建模精修。
像这个纸模默认用1mm厚的纸板做车壳，比例是1:25，放大到1:16比例只需要缩放1.5625倍，相应板材厚度也要变成1.5625mm，而市面上刚好有1.5mm的木板卖，偏差一点不打紧。于是我只需要把线条都描好，放大后交给激光雕刻机就等着玩拼图了

。
当然实际上有个步骤还是得搞，因为这个外壳现在仍是光板一块，上面通常都没有预留各种舱盖、固定孔，前者以贴图的形式存在于蒙皮之上，需要你通过其相对位置把它们也转移到外壳板上；后者需要精确测量发动机等设备的固定孔与轮廓，而得出合适的安装位置，当然其实可以设计长条形的安装孔，这样可以对发动机设备进行位置微调。

排版，绿色线表示不切穿，但会在外壳上留下零件粘贴位标记。

我先用502大概粘贴车壳，最后还会整体刷上环氧树脂以提高车体强度。

说明书有个坑爹之处，发动机舱盖板是左右颠倒的

LooksSoYaung

为了获取行动装置，甚至不惜购买了一辆恒龙四号空壳，用以杀肉

不得不说恒龙这四号悬挂结构设计得还有点意思

但恒龙空壳上能利用的除了悬挂、主动轮、诱导轮和履带以外也没啥别的了，很多结构还得自己设计，比如悬挂和诱导轮的基座（可调）


但当后来引进了3D打印机之后，又把这些肉基本都还回去了，采用的是自己设计的悬挂系统

新设计的负重轮和拖带轮都使用了这类带螺丝轴承：

不过将这类轴承引入负重轮现在感觉并不是什么好主意，因为它的螺丝轴会有一定偏摆，导致负重轮会呈外八字着地，只有内侧的负重轮触地。以后最好还是用双滚珠轴承设计来得稳定。


大量采用打印部件的新四歼车壳：

LooksSoYaung

这里必须鸣谢“开膛手KID”，他有共享了部分车辆建模，其中就包括四号坦克 ，我的车轮建模实际上就取自于此，顺带一提此建模乃早期田宫四号坦克的扫描，因此不少地方还是与实车有区别。
不过悬挂部分我参照了实车的设计

弹簧则来自发条卷簧，这东西展开后变成一条比较平直的钢带，可以轻松撅断，如果觉得单层不够力还可以实车那样多重叠加

LooksSoYaung

车底那两条突梁是两根木条切的
摇臂孔用丝锥攻螺纹后才能拧上那些个带螺纹轴承。吐槽一下这打印机打悬空件真是坑爹
早先的负重轮都打PLA材料，后来买了tpu软胶，就专门拿来打胶圈，不过这种材料感觉算是软化的塑料，摩擦力可不比橡胶

所有舱门铰链都是用成品，可开启。

预先把铰链销钉换成同一根长轴可保证安装时候在同一直线上

炮盾最早是用AB补土捏的，感觉不太靠谱，后来就换成打印件，建模颇费脑子

LooksSoYaung

静改动时代就尝试过这种基于差速器的单流传动
不过这种勒皮带刹车在这里却不好使，皮带和皮带轮之间的间隙保持不当的话，后者往某个特定方向旋转，若是蹭到一点皮带就立马被整个抱死。所以后来我改成了靠齿条怼齿轮的方式强行叫停其中一侧动力，不过缺点就是车辆只能以固定最小半径转向。


然后此次设计的四号坦歼转向机构也是沿用这种形式，只不过是放大增强版

全钢齿轮，外加钢齿条

加工金属老费劲了

战斗室里搭了个平台安放刹车用舵机（未来也兼做炮瞄舵机的安装平台），不过这种航模用9克塑料齿轮舵机在这里可不怎么耐用够力，建议最好还是用车模用标准舵机

然而这种只有固定转向半径的车预示着它只会有糟糕的遥控体验，因为转弯速度极其鬼畜，瞬间就能完成漂移掉头。另外，由于加工精度不佳，其中一侧刹车经常无法正常起效，倒车时候则干脆两侧都几乎不起效，这玩意居然还对齿轮旋转方向有一定选择。几经纠结，最终还是决定回炉重造，改用更简单实在的双电机驱动。
没错，其实我先后造了俩车壳，第一代使用不怎么靠谱的单流传动，第二代使用简化版的双电机传动，空间更充裕，顺带修正了一票在一代车上发现的bug（虽然还是有bug）

LooksSoYaung

动力上使用的是这种低减速比的370减速电机

这又是一个静改动时代N20减速电机的放大版，直驱状态下使用2S锂电就能满足设计时速50KM的履带车辆的行进速度，还很省空间。不过直驱的话还得专门加工用以和主动轮连接的联轴器。
最早把发电机接在这种有刷电调上加以驱动电机 ，结果发电机电压峰值超标，当场烧坏了电调，所以还是决定自己整顿调速控速装置

folige007

大佬厉害

LooksSoYaung

是时候发挥专业优势了。曾经在教科书上看到这种比较硬核的电机调速\转向电路，靠晶体管控制电流大小，双路继电器控制方向。

不过经过实际试验，我把上面的电路改进了一下，用MOS管代替达林顿管，而且单片机是直接驱动晶体管和继电器通断，更省事。晶体管我接在靠地端而不是书上的电源端，因为试验发现这样才更能保证驱动效果。D1二极管是用来形成继电器线圈断电时的放电回路以防对晶体管不测。

面包板电路实验：

电机驱动实物图：

万用板焊接电机驱动的时候才注意到一个新问题：两个继电器不能由同一个单片机I\O口同时控制开关，分开两路I\O口独立控制就没问题。
电路中的mos管是采用耐压和耐流都很强悍的型号，但短板在于这个继电器，纸面数据能通过的电流只有2安培，不过从实际来看目前还没发生问题。
同样利用单片机直接控制小继电器的形式我搞了个遥控启动发动机的电路，成品发动机启动电路上有个启动微动开关，我把继电器常开接在这个启动开关上，遥控控制继电器闭合就也能启动发动机
整个系统控制板我使用了arduino Nano单片机系统，接上sbus小型接收机，编程以后就摇身一变成为一个智能接收机。说实在编程方面让人颇为头大，好在有高人指点突破了SBUS信号的解读


系统装车在锂电测试下表现良好，除了双电机转向机构固有的容易跑偏问题以外达到理想的效果（其实可以软件纠偏），接下来只需要让发电机组能正常运作就阿弥陀佛了

LooksSoYaung

既然决定要水冷散热，那就得有各种相应的设备。
因为取消掉了发动机原配的那个不怎么好用的冷却水泵，得额外整外接的。买的这种小型离心水泵，但是它的外壳有漏水，所以拿704硅胶来密封。
散热器原本用两个这种铝合金散热管，但是觉得表面积不怎么给力。所以又自制了一根（吐槽一下他两头这个黑色特铁质零件特别容易生锈，搞的冷却水都染成了铁锈色。）

自制的散热器用一堆打孔的铜片，跟垫片交替穿在一段铝管上，增加表面积。

散热风扇用了两个这种5V涡轮风扇，朝上吹。

几乎整个车尾都用来安装散热器，还有一块启动用电池

冷却水箱在一号车上原本是一段PVC水管改造而来，嫌容量太小就改用打印水箱，但事实证明这玩意当水温上升到60度以上时候就会软化，虽然还没泄露，不过长期以往不知会变成啥样

在新燃油到货前抽热水来测试：

冷却水从水箱中被离心泵抽出，注入发动机水冷盖，随后分流到两根蓝铝合金散热管，靠的发动机舱侧面开口的自然对流稍微冷却，然后又汇集成一股，通过自制的散热管，靠下方的两个鼓风机强力吹走传导到鳍片上的热量，最后回到水箱。
散热系统的能源来自发电机组接的降压模块，或者干脆还是用启动模块的降压输出电源。不过现在感觉这套系统仍然效能不够，水箱开锅还是迟早的事

matishan

膜拜高人，很小的时候就对油电动力有想法，但一直没有实践

LooksSoYaung

matishan 发表于 2020-6-2 23:44
膜拜高人，很小的时候就对油电动力有想法，但一直没有实践

现在也是拜工作场所所赐，有条件有能力发起实践

飞行机器

个个都是人才