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2012/02/25新規       001129-002-005
潜水艦 U-BOAT Type VII-C U-581



(株)堂友社より販売されているプラモデルをR/Cに改造しました。
製作過程を詳しく掲載しましたので、興味のある方は最後までご覧ください。
自作パーツの図面なども公開しています。(このページの最後です)

 サイズ:     長さ460mm x 高さ90mm x 幅50mm
 全備重量:    422g
 R/C装置:    4ch (前エレベータ、後エレベータ、ラダー、スロットル)
 バッテリー:    Li-Po 単セル 3.7V 1,100mAh 
     


 使用した部品・材料



(株)堂友社製プラモデル KIT NO.UB-3000

 
TAMIYA製プラ板 1.2mm厚と0.5mm厚。
サーボマウント他に使用。

    
NIFTEC製 SUSねじロッド
M2.3 ⇒φ2.0mm プロペラシャフトに使用。
M2.0 ⇒φ1.8mm ラダーに使用。

 
サーボDS3101 x 3個
サイズ: 19.2 x 19.3 x 8.2mm
重量: 4.4g (ケーブルコネクター含む)

   
リポバッテリー Hyperion G3
550mAh 25C単セル x 2個

 
Hyperion DH20シリーズのサーボ。
ESCとして使用。

   
K&S製 リチウムポリマー用
オンボードバッテリーチェッカー KSJ2295

 
QRP製 リンケージロッド0.8mm。 No.60520

 
2x5x2mmベアリングと8x5mmホルダー。
T-REX450S用Tail pulley assembly
プロペラシャフトの軸受けに使用しました。

 
MPXコネクター。オス2個、メス1個。
充電およびスイッチ(ジャンパー)として使用。

   
Deans マイクロプラグ 2個。
電池コネクターとして使用。

 

おもりに使った鉛。
(上)直径10mmの丸棒。(下)2mm厚の板
できれば、1mm厚がほしかった。

   
防水ブーツ 5個 (3袋)


CORONA RP4S1
4ch FM-PPM受信機

 
   【その他】
 20AWGシリコンコード
 0.1μF積層セラミックコンデンサ
 10μF16V無極性電解コンデンサ
 100μF16V電解コンデンサ
 2.4kΩチップ抵抗
 シュリンクチューブ37mm巾

【接着剤】
 タミヤセメント
 瞬間接着剤 OKボンドFX
 バスコーク
 両面テープ
 ホットボンド
     


 船体の加工・組み立て


モーター室


モーターは標準のRE-280を使用しました。
付属のモーターは異音がしたので、新規にマブチモーターを購入しました。

ノイズ防止のため、0.1μF積層セラミックコンデンサと10μF16V無極性電解コンデンサを付けました。青色のコードはF.G.(Frame Ground)です。モーターケースに接続しています。半端気休めです。




プロペラシャフトはφ2mmSUSを使いました。Oリングはグリスの飛散防止のためです。




ベアリングはホットボンドで固定しています。




黄色い部分にはグリス(TAMIYAセラミックグリスHG)を充填しています。プロペラシャフトを通す前にグリスを入れます。TAMIYAセラミックグリスHGのノズルの先端に瞬間接着剤用ノズルを付けると容易に挿入できます。
高粘度のシリコングリスを充填したら、摩擦が多すぎてダメでした。中粘度のシリコン系のグリスが適します。
部品B-5、B-6、B-7は、グリスが出ないよう、接着剤でしっかりふさぎます。





電池室(メカ室)の加工

電池室はサーボ・受信機などを搭載するメカ室となります。

まず、不要(邪魔)になる全ての凸部分をニッパー・カッターナイフ・リューター等で削除します。




(赤い部分)
MPXコネクタ(メス)を取り付けるための14x6mmの□穴をあけます。甲板C-1の同じ位置に、これより少し大きめ(15x7mm)の□穴をあけます。
(黄色い部分)
プラ板、プラパテ等で埋めます。
(青い部分)
ナットを埋め込む箇所はバスコークで充填し、カバーA5~A-8を接着します。
バスコークで充填する際、ねじ穴がつぶれないようボルトを通しておきます。




サーボマウントを1.2mmプラ板で自作します。
F.エレベーターとR.エレベーターは高さ10mm、ラダーは高さ3mmで製作します。
図面を参考にしてください。(図面はこのページの最後に掲載しています。)




サーボマウントを接着し、リンケージを行います。リンケージ寸法は図面に掲載しています。
MPXコネクター(メス)を仮付けしました。位置合わせ用台紙は図面に掲載しています。



リンケージ





防水ブーツはOKボンドFXで接着しましたが、この時点では仮止めです。各ホーンのセンターが決まった時点で接着します。




F.エレベーター用ブーツは1+2/3本(2本を連結接着)、R.エレベーター用ブーツは2本を連結接着、ラダー用ブーツは1本です。

部分をOKボンドFXで接着しています。



リンケージを通す穴をあけます。



防水ブーツの径に合わせてカットします。
 






 

(写真右)
フロント側の防水ブーツはスペースの関係で、逆向き(空気室側)に取り付けました。

写真では、リンケージの両端をZ加工していますが、これは実際にサーボを取り付けてニュートラル位置を求めて、その後サーボを取り外して撮影したものです。
リンケージの長さは図面に記載しています。参考寸法としてください。



ラダーの加工

ラダーに1.8mm径の穴をあけ、φ1.8mmSUSロッドを25.6mm長に切断し、差し込み接着します。
ホーンの部分とラダーに差し込む先端の数mmをDカットしておくとよいでしょう。




     ラダーホーンには、サーボホーンを利用しました。
中心の白いカラーは適当なプラスチックパイプを使いました。
内径が少し大きかったですが、シャフトをDカットし、接着剤で固めたら、しっかりロックしました。


スリーブに使った半透明のパーツは、サーボホーンにリンケージを取り付けるパーツの一部で、詳細は不明です。材質はポリプロピレンのようです。
私の場合、このスリーブに合わせ、シャフト径を1.8mmにしたわけです。





後エレベーターの加工

赤線の部分に補強として、長さ8mm程のφ1mmのSUS棒を差し込んでいます。

 


この時点では、ラダーホーンは仮止めです。
ラダーホーンやリンケージが船体下部に接触する部分をリューターで削っておきます。船体上部についても同様です。

ラダーと後エレベーターを取り付けた様子




前エレベーターの加工


結構やっかいでした。断念しようとも思いました。




リューター+1mmキリで溝を掘ります。薄いので注意深く作業します。適度な溝ができたら、そのまま胴体を貫通します。
ロッド(左右連結シャフト)をコの字にするので、そのための溝も掘ります。
左右同じ位置になるよう、あらかじめ下書きしておきます。










前エレベーター部分を胴体から切り離します。
事前に、溝の部分が分離しないように、両面にセロテープを貼っておくとよいでしょう。


エレベーター左右のリンケージロッドを作ります。
φ1mmのSUS棒(キットに付属)を使いました。左右のスリーブ(白色)はQRP製リンケージのガイドパイプです。中央のホーンはサーボホーンを利用してしています。適当なパイプを差し込んで、内径を1mmにしています。ホーンが付くの位置のロッドはDカットしています。OKボンドFXで固めました。








左右のエレベータとサポーターを付けます。
サポーターには、φ1mmのSUS棒とQRP製リンケージのガイドパイプを使っています。



横から見ると




凹部分はプラスチックパテで埋めます。補強効果もあります。






空気室の加工

浸水してもいいように、発砲スチロールを詰めることにしました。





防水ブーツが接触しないように、発砲スチロールを多少大きめに刳りぬいています。



船体上下部の接着

接着剤にバスコークを使用しました。メンテナンスの時のことを考えました。
カッターナイフの刃を入れると、容易に剥離します。
強度的には大丈夫なようです。

防水ブーツを接着するとき、段差があるのでプラ板を入れました。






ラダーリンケージにホーンを取付後、ラダーシャフトにホーンを接着します。
ラダーシャフトは部品A-4を貫通する長さになっていますので、部品A-4にφ1.8mmの穴をあけておきます。







付属の電池室パッキンは使用せず、バスコークで行いました。

〔手順〕
  1. 電池室カバーB-2とB-1、B-3の電池室側にマスキングテープを貼ります。重ならないように注意する。

  2. 爪楊枝に、直径3mmになるまでマスキングテープを巻きつける。これを6本用意する。

  3. 1.13mm厚(0.5+0.5+0.13mm)のφ3mmシムを6枚作る。

  4. 船体上部A-3の電池室周囲にバスコークを盛るように付ける。

  5. 船体上部A-3のナット位置6箇所にシムを置き、爪楊枝を差し込む。

  6. 電池室カバーB-2を収める。

  7. 軽く圧力をかけ、ゴムバンドで固定する。

  8. 外にはみ出したバスコークを拭い取る。

  9. 半日~1日放置する。

  10. 慎重に電池室カバーB-2を外す。

  11. 6箇所のシムを取り外した後、凹部分にバスコークを塗り、平らにして、固まるまで待つ。

  12. 内側にはみ出したバスコークをカッターナイフで切り取る。
(注意)
  • バスコークを塗る部分はしっかりと脱脂しておく。

  • 電池室カバーB-2が外れにくい場合は、無理に力を入れず、マスキングテープを船体上部A-3側に残すように外し、後でマスキングテープを剥がすとよいでしょう。

  • もし気泡が入った場合、部分的にやり直す。



サーボの搭載


サーボは0.3mm厚両面テープで接着しました。



MPXコネクタ(メス)にリード線(シリコンコード)120mmを半田付けし、収縮チューブを被せます。
MPXコネクタ(メス)をOKボンドFXで固定し、周囲をバスコークで防水します。コネクタ周囲とコンタクトピン周囲をシールします。

MPXコネクタはこのように使いました。ルールはありませんが、ジャンパープラグや充電プラグを誤った向きに差し込んでも、短絡や逆接しない様に配置しただけです。


      
  1. 回路電源(+)
  2. バッテリー(+)
  3. バッテリー(-)
  4. 回路電源(-)
  5. N.C.
  6. N.C.
MPXコネクタはメスを裏(リード線側)から見た図です。 









(注意)
DUALSKY製DS3101のケースは、ビスではなく、テープで固定されています。このテープは剥がれやすいことに気が付きました。そこで、ケースをOKボンドFXで接着しました。



甲板・司令塔などを取り付ける

甲板はバスコークで貼り付けました。

司令塔に赤色LEDを取り付けます。
K&S製リチウムポリマー用オンボードバッテリーチェッカー用ですが、付属の5φLEDは使わずに、3φLED(Linkman製L3-EKR2530-12500)を使いました。




 

LEDのリード線を6mm残しカットし、リード線を半田付けします。B-18をLEDの両足で挟むように置き、バスコークを塗り、収縮チューブを被せます。はみ出したバスコークを拭います。
     
レーダーB-18の灰色部分を切り取ります。




甲板に穴をあけ、リード線を通します。バスコークでシールします。



作業台の製作

これから先、逆さにしての作業が続きます。図面あり。
組立にはホットボンドを使用しました。





ESCの製作

ESCの候補として、SIDE WINDER Micro というのがあります。
ブラシレスモーター、ブラシモーターどちらも使えます。PCで各種設定ができる優れものです。
電解コンデンサとリード線の引き出し方向を変えれば、スペース的には搭載可能です。
購入はしたものの、あまりに高性能のため、この潜水艦にはもったいない気がしました。



そこで、サーボの制御基板で代用することにしました。
電力的には十分です。ニュートラル(モーター停止)範囲が狭いのと、分解能が低く、滑らかなスピード制御はできませんが、使ってみたら、十分利用できました。

今回使ったサーボはHyperion製DH20シリーズです。




サーボの制御基板を取り外します。
ポテンショメータに5kΩ(B)VRが使われていたので、代わりに2.4kΩを2個付けました。(黄色の部分)




抵抗はこちらの面に付けても構いません。
黄色の右をカットします。積層基板なので注意してください。




K&S製オンボードバッテリーチェッカーと一体化しました。
シュリンクチューブを剥ぎ取り、リード線も取り外しました。






2つの基板はOKボンドFXで接着します。スズメッキ線(またはコンデンサのリード)で電源ラインを並列接続しています。100μF16Vのコンデンサは気休めです。




先にモーター側の配線を行う。そして、シュリンクチューブ37mm巾を通した後、電源とLEDの配線を行う。







Hyperion ATLAS デジタルサーボはUSBアダプター(HP-AT-PRGUSB)を介してPCで各種パラメーターをプログラムできます。
できるだけESC目的にあった設定を行いました。


HP-AT-PRGUSB


 [Right/Left Deflection]  最小値にする
 [Servo Center]  プロポに合わせる。 JRは1500μS
 [Speed]  1%~5%の範囲で好みにより設定すればよいでしょう。
 [Deadband Width]  0にする。





これで、1500±80μsecの範囲でモーターのスピードが可変できるようになりました。
正転・逆転ともに10ステップくらいで変化しました。

実際に走行させてみたところ、小さなパワーで十分でした。
この潜水艦プラモデルは単3乾電池3本仕様になっていますが、実際のところ2本でも十分速いです。

「ATLAS DIGITAL SERVO COMMANDER for WIN PC」 のダウンロード先
http://media.hyperion.hk/dn/pc/pcsoft.htm
 


現在、眠っている標準サーボや安価なアナログサーボなどを使ってみるのもよいでしょう。
古いサーボではスイッチング素子にFETではなくバイポーラ型トランジスタが使われているかもしれません。この場合、過電流で壊れるかもしれません。また、多くのサーボでは、過電流保護がされていますが、この値が低すぎる場合はパワーが出ません。
 

幾つかのサーボでテストしてみました。
 メーカー型番  制御できる範囲〔μsec〕 感  想 
 JR DS8455  1400~1600  滑らかさ△
 JR DS8201  1425~1575  滑らかさ△
 JR NES507  1200~1800  滑らかさ×(低回転でしゃくる。振動が大)
 JR NES901  1250~1750  N点で止まりにくい。低回転でかなりしゃくる。
 JR DS8401  1380~1620  滑らかさ○ まずまずのお気に入り。



ヘリカルアンテナの製作

短距離で操縦するので、小型のヘリカルアンテナを製作し、船内メカ室(電池室)に収めました。

使用する周波数を 72.5MHz として波長λを求めると

  λ= 300 / 72.5 ≒ 4.1379 m

インターネットで検索したところ、ヘリカルアンテナの短縮率は0.6~0.75と書かれていましたので、とりあえず0.75として計算すると

  λx 0.75 = 4.1379 x 0.75 ≒ 3.103 m

となるので、最初は3〔m〕から、共振周波数を見ながら短くしていきました。



約 2.7〔m〕で共振することがわかりました。
短縮率を算出すると

  2.7 / 4.1379 ≒ 0.65

となりました。
空用ですと、この長さで良いと思います。

周囲の影響を大きく受けるので、実際の位置に装着して再調整したところ、約 2.2mとなりました。
短縮率を算出すると

  2.2 / 4.1379 ≒ 053

となりました。かなり低い値です。近くに受信機、サーボ、リンケージなどがあるためです。

最終的に次図のようになりました。




送信が伴わないので、だいたいで良いです(笑)

40MHzも72MHzも受信機アンテナの長さが約1mです。40MHzの受信機には延長コイルが入れてあるのでしょうかね。だとしたら、このまま40MHzの受信機にも使えますね。


ESC+バッテリーアラームを搭載(両面テープで固定)




プラ板で受信機トレイを製作します。 図面あり。




受信機トレイは、4隅を両面テープで固定、受信機も両面テープで固定しました。
アンテナはホルダーを自作して固定しました。 アンテナホルダーの図面あり。

JRプロポを使用しました。とりあえず次のようにチャンネルを割り当てました。
左スティックの上下でエレベーターを、右スティックの左右でラダー操作をするようにしています。
左スティックのみでエレベーターとラダーを操作した方が良いかもしれません。

 CH-1     スロットル(ESC) 
 CH-2   ラダー
 CH-3   前エレベーター 
 CH-4   後エレベーター










おもりの製作

実際に水槽に浮かべて実験しました。ウエイトを船底(外部)に貼り付けて浮かべました。
実験の結果、甲板ぎりぎりの喫水線で、総重量420gになりました。

重心をできるだけ低くしたほうが安定が良いので、船底から鉛を詰めることにしました。


釣り具店で購入した直径10mmの鉛(上)、これをハンマーで叩いて、8x10mmの角棒(下)にします。






蓋B-2の底に収まるように加工します。




バスコークで固定します。水抜きの穴は不要だと思ったので、最終的には埋めました。




1mm厚の鉛板を次のような形状にします。写真右のVの字にカットしたものを最初に入れます。 図面あり。
私は厚さ2mmの鉛板を叩いて1mm厚にしました。(疲れました)




バスコークで固定します。




0.5mm厚のプラ板をバスコークで貼ります。 図面あり。





Li-Poバッテリーの改造

当初、Li-Po2セルでBEC仕様を考えていました。
しかし、2セルだとオーバーパワーとなり、1セルで、受信機やサーボなどの動作確認した結果、1セル仕様にしました。

1セル550mAhを2本並列にしました。

製作過程の写真がないのですが、概の手順を書きます。
  1. 黒いプラスチックを取り除きます。シリコンゴムで充填していました。

  2. 既存のリード線を外します。黒いスペーサーのようなものは後で1個使います。

  3. 電極の両面を半田メッキしておきます。

  4. 2個の電極が向かい合うように、左右の電池は裏と表にして、中央で、左右の同極同士を半田付けします。電極同士が合掌するような形にします。プラスとマイナスを間違えないように

  5. 深い側に黒いスペーサーを置き、電極を寝かせます。電極が長すぎる場合、切断します。

  6. 電極に20AWGシリコンワイヤーを半田付けします。

  7. 黒いスペーサーの裏面にプラ板を貼ります。

  8. 中央部分をホットボンドで固めます。

  9. グラステープを巻きます。

  10. シュリンクチューブ37mm巾(中央に穴をあけ)を被せます。




バッテリーは両面テープで固定します。重心位置の微調整はバッテリー位置で行えるでしょう。





ジャンパープラグと充電ケーブルの製作

MPXコネクタ(オス)のモールドを次のように切り離します。ノコで切ります。
持ちやすい(抜きやすい)ように左右に溝を付けます。
これを2個作ります。





1-2間と3-4間を半田付けします。





切り取った部分とプラ板を用いて次のようにします。半田付け部分が隠れる高さで良いでしょう。




バスコークを充填し、プラ板で覆います。バスコークが固まってから、形を整えます。
シルバー色で塗装しました。
充電ケーブルは2番が(+)、3番が(-)です。




 ジャンパープラグは紛失すると困るので、使用しないときは逆向きに差し込んでおきます


充電の様子





気密性と重心位置のテスト

お風呂で行いました。

メカ室内にティッシュペーパーを1枚折りたたんで入れておきました。浸水があった場合、このティッシュペーパーが吸い取ってくれます。

モーター室のドレーンに蓋をする付属の赤いゴムコックは使わず、ビニールテープでシールしました。

  • 手で沈めて気密性をチェックします。気泡がでる場所をマークし、修正していきます。

  • 浮いた状態で、甲板が1mm程度水面上になるくらいで良いと思います。恰好は悪いかもしれませんが、重い方が操縦が楽だと思います。

  • 沈んだ状態から、ゆっくり水平に浮いてくるように前後の重心位置を調整します。






送信機のセッティング

まだ航行させていないので、見込のセッティングです。
私はヘリコプターモードを使いました。
  • スロットルはFLIGHT MODEスイッチがNORMALおよびST1で、停止(50%)~全速前進(60%)、ST2で全速後進(40%)~停止(50%)~全速前進(60%)するようにスロットルカーブで設定しました。また、HOLDスイッチONで中速後進(45%)するようにしました。

  • 前後のエレベーターはミキシングし、FLIGHT MODEスイッチで

     NORMAL   down /  \ →     up \  / → (差動)
     ST1、ST2   down \  \ →     up /  / → (和動)

    を切り替えています。

まだ航行させていないので、どのようなセッティングが操縦しやすいのかわかりません。
良い結果がでたら、このページで報告させていただきます。



 謝 辞


堂友社の潜水艦プラモデルのR/C化の先駆者である「S.W.のN村さん」には製作に必要な貴重なデータをたくさん頂きました。
改良はしましたが、雛形があったから出来たのです。ありがとうございました。


 ダウンロード

 U-BOAT R/C 改造部品図面

   U-Boat_rc.jww (63.9KB)
   U-Boat_rc.pdf (24.9KB)

      U-BOAT R/C 電池室パッキン図面

   U-Boat_seal.jww (27.7KB)
   U-Boat_seal.pdf (12.5KB)

 U-BOAT R/C スタンド図面

   U-Boat_stand.jww (15.9KB)
   U-Boat_stand.pdf (8.08KB)

   U-BOAT 組立説明書




   
   U-Boat_manual.pdf (4.06MB)

     
   Jw_cadはフリーのCADソフトの中ではもっともポピュラーです。
 http://www.jwcad.net/
  


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