Entre os diferentes tipos de embarcações de controle remoto, existe uma que sempre chama bastante atenção:
o aerobarco.
Ele possui uma característica muito particular. Podemos dizer que é uma espécie de encontro entre um barco e um avião.
É barco porque possui casco, desloca-se sobre a água e não voa.
Mas sua propulsão lembra bastante a de um aeromodelo, pois a hélice trabalha fora da água, movimentando o ar em vez de utilizar uma hélice submersa.
Essa configuração permite construir um modelo bastante diferente de uma lancha convencional e, ao mesmo tempo, aproveitar vários componentes que já conhecemos do aeromodelismo.
O que é um aerobarco?
Em uma embarcação convencional, normalmente temos uma hélice trabalhando dentro da água.
De maneira simplificada:
Motor → eixo → hélice na água
No aerobarco, a situação é diferente:
Motor → hélice no ar
A hélice produz empuxo e movimenta toda a embarcação.
Isso elimina a necessidade de utilizar um eixo atravessando o casco para transmitir o movimento até uma hélice submersa.
O funcionamento lembra bastante um avião
Se observarmos apenas o conjunto de propulsão, encontramos elementos muito familiares para quem trabalha com aeromodelismo:
motor elétrico;
ESC;
bateria;
hélice.
Mas existe uma diferença fundamental.
O empuxo não precisa vencer a gravidade e fazer o modelo voar.
Ele precisa deslocar o casco sobre a água.
É justamente essa mistura que torna o projeto tão interessante.
Construí a estrutura principal utilizando Depron
Nesse projeto, a estrutura principal do aerobarco foi construída com Depron.
O Depron é um material muito interessante para projetos desse tipo porque permite criar estruturas extremamente leves.
Ele pode ser:
cortado;
colado;
dobrado em determinadas situações;
reforçado;
revestido.
Além disso, possui uma característica obviamente interessante para uma embarcação:
é muito leve.
Depron não é exatamente o mesmo que o isopor comum
Visualmente os materiais podem parecer semelhantes para quem nunca trabalhou com eles.
Mas o Depron utilizado em modelismo apresenta características diferentes das placas comuns de isopor expandido encontradas em muitas papelarias.
No projeto, utilizei justamente esse material por ser mais resistente que o isopor tradicional que encontramos facilmente em placas.
Isso permite produzir uma estrutura leve sem abandonar completamente a resistência mecânica.
Também utilizei palitos de picolé e churrasco
Nem toda a estrutura foi feita apenas com Depron.
Utilizei também pequenos pedaços de madeira provenientes de:
palitos de picolé
e
palitos de churrasco.
Pode parecer uma solução extremamente simples.
E é.
Mas no modelismo não precisamos necessariamente comprar uma peça industrializada para cada função.
Muitas vezes um material barato consegue produzir exatamente o reforço estrutural de que precisamos.
O segredo é utilizar cada material onde ele funciona melhor
O Depron oferece:
baixo peso + facilidade de construção.
A madeira pode fornecer:
reforço localizado + maior resistência mecânica.
Portanto, podemos combinar os dois.
Em vez de fazer toda a embarcação pesada para conseguir resistência em alguns pontos, reforçamos apenas as regiões necessárias.
A região do motor merece atenção especial
Existe um ponto do aerobarco no qual não podemos depender apenas de uma estrutura extremamente delicada:
o suporte do motor.
No projeto original, destaco justamente a necessidade de fazer essa região bastante resistente para evitar que o motor possa se desprender.
Isso é muito importante.
Por que o suporte do motor sofre tanto?
Um motor brushless girando uma hélice produz:
empuxo;
vibração;
torque;
esforços durante aceleração e desaceleração.
Tudo isso precisa ser transmitido à estrutura.
O suporte não está simplesmente segurando o peso do motor.
Ele está recebendo continuamente forças produzidas pelo sistema de propulsão.
Imagine o que acontece se o suporte se soltar
Temos uma hélice girando em alta velocidade.
Se o motor se desprender de sua estrutura, podemos ter:
danos ao modelo;
rompimento dos fios;
destruição da hélice;
perda de controle;
risco para quem estiver próximo.
Por isso, a região precisa ser construída pensando em segurança.
Nunca faça testes com as mãos próximas da hélice
Essa recomendação é particularmente importante em um aerobarco.
A hélice fica completamente exposta.
Quando estiver realizando testes elétricos, mantenha:
dedos;
fios;
ferramentas;
roupas;
outros objetos
longe da região da hélice.
Sempre que possível, faça testes de configuração sem a hélice instalada.
Para colar a estrutura utilizei silicone
Outro material muito utilizado no projeto foi o silicone.
Ele serviu para unir diferentes partes da estrutura e apresentou uma segunda vantagem bastante importante:
ajudou na vedação contra a água.
Em uma embarcação, isso é extremamente conveniente.
Estamos colando e, ao mesmo tempo, ajudando a impedir a entrada de água em determinadas regiões.
Vedação é fundamental
Um pequeno vazamento talvez não pareça preocupante quando colocamos o barco inicialmente na água.
Mas pense no que acontece durante vários minutos.
Uma pequena quantidade de água entra.
Depois outra.
Depois outra.
Gradualmente podemos acumular água dentro do casco.
Isso aumenta o peso e pode alcançar a eletrônica.
Por isso, uma boa vedação deve fazer parte da construção desde o início.
Faça um teste do casco antes de instalar tudo
Antes de colocar todos os componentes eletrônicos, podemos fazer um teste simples.
Coloque o casco na água.
Observe.
Procure sinais de infiltração.
Retire o modelo.
Veja se apareceu umidade internamente.
É muito mais fácil corrigir uma pequena falha de vedação antes que o interior esteja cheio de equipamentos.
O acabamento foi feito sem pintura
Outra característica interessante desse aerobarco é o acabamento.
Como utilizei Depron, optei por não fazer uma pintura convencional.
Em vez disso, apliquei um adesivo que imita fibra de carbono.
Isso permitiu mudar completamente a aparência do modelo sem precisar fazer todo o processo de pintura.
O adesivo é do tipo Contact
O material utilizado pode ser comprado a metro e está disponível em diferentes padrões e estampas.
Portanto, não é necessário utilizar especificamente o desenho de fibra de carbono que escolhi.
Podemos encontrar diferentes possibilidades de acabamento.
Isso permite personalizar bastante o aerobarco.
O adesivo também pode esconder pequenas imperfeições
Em uma construção artesanal, nem sempre conseguimos deixar todas as superfícies visualmente perfeitas.
Um revestimento pode ajudar bastante no acabamento.
Mas existe um cuidado:
não devemos utilizar o adesivo para esconder problemas estruturais.
Primeiro construímos adequadamente.
Depois fazemos o acabamento.
A eletrônica é muito parecida com a de um aeromodelo
Essa é uma das características mais interessantes do projeto.
No aerobarco utilizei:
motor brushless;
bateria LiPo 3S de 2200 mAh;
servo de 9 gramas para o leme.
Quem já montou um pequeno aeromodelo provavelmente reconhece imediatamente essa configuração.
O conjunto básico pode ser visualizado assim
Temos:
Bateria LiPo 3S
↓
ESC
↓
Motor brushless
E, para o controle:
Transmissor
↓
Receptor
↙︎ ↘︎
ESC Servo
↓ ↓
Motor Leme
Essa é a base eletrônica do aerobarco.
O motor brushless movimenta a hélice
Diferentemente de um motor brushed convencional, o brushless trabalha com um controlador eletrônico apropriado.
Portanto:
Bateria → ESC → Motor brushless
O ESC recebe ainda o comando proveniente do receptor.
Quando movimentamos o acelerador no rádio:
rádio → receptor → ESC → motor → hélice.
Assim controlamos a propulsão.
A bateria utilizada foi uma 3S de 2200 mAh
Uma bateria LiPo 3S possui três células ligadas em série.
Sua tensão nominal é aproximadamente:
3 × 3,7 V = 11,1 V.
Os 2200 mAh estão relacionados à capacidade da bateria.
Essa é uma configuração muito comum em diversos modelos elétricos e foi justamente a utilizada neste aerobarco.
O conjunto precisa ser dimensionado corretamente
Não basta simplesmente saber que utilizei uma bateria 3S.
Precisamos verificar a compatibilidade entre:
motor;
ESC;
bateria;
hélice.
A hélice utilizada influencia bastante a corrente exigida pelo motor.
Portanto, se você construir outro aerobarco, não considere que qualquer motor brushless poderá trabalhar com qualquer hélice apenas porque está utilizando uma bateria 3S.
O leme também funciona no ar
Aqui encontramos outra diferença importante em relação a um barco convencional.
Normalmente imaginamos o leme dentro da água.
No aerobarco, o leme trabalha com o fluxo de ar produzido pela hélice.
Isso muda bastante seu comportamento.
O leme precisa receber o fluxo da hélice
Podemos imaginar:
Hélice → fluxo de ar → leme
Quando o leme muda de posição, ele desvia parte desse fluxo.
A embarcação recebe então uma força que ajuda a mudar sua direção.
Por isso a posição do leme em relação à hélice é importante.
Em baixa velocidade o comando pode ser menor
Essa é uma característica importante que observei no projeto.
Como o leme não está trabalhando dentro da água, sua ação melhora quando existe um fluxo de ar mais significativo.
Consequentemente, em baixas velocidades podemos sentir falta de comando.
Quando aumentamos a rotação da hélice, o fluxo de ar sobre o leme aumenta e a resposta tende a melhorar.
Isso muda a maneira de pilotar
Em uma embarcação com leme submerso, o comportamento pode ser diferente.
No aerobarco, precisamos lembrar:
pouco fluxo de ar → menor ação do leme
mais fluxo de ar → maior ação do leme
Depois de algum tempo pilotando, começamos a antecipar esse comportamento.
Um servo de apenas 9 gramas movimenta o leme
No modelo utilizei um pequeno servo de 9 g para controlar o leme.
Isso mostra novamente a semelhança com pequenos aeromodelos.
O servo recebe o comando do receptor e movimenta mecanicamente a superfície de controle.
Temos:
Stick do rádio
↓
Receptor
↓
Servo
↓
Leme
A linkagem precisa trabalhar livremente
Não adianta instalar um servo adequado se o mecanismo estiver travando.
Antes de ligar eletronicamente, movimente o leme manualmente.
Observe se:
ele gira livremente;
não existe atrito excessivo;
as hastes não estão prendendo;
não existe folga exagerada.
Depois conecte o servo.
Ajuste o curso do leme
Mais movimento nem sempre significa melhor controle.
Se o leme movimentar demais, o comportamento pode ficar muito agressivo ou produzir esforços desnecessários sobre o servo.
Comece com um curso razoável.
Faça testes.
Depois ajuste conforme o comportamento real do aerobarco.
A água é inimiga da eletrônica
Mesmo sendo óbvio, esse é um dos pontos mais importantes do projeto.
Dentro do aerobarco temos:
bateria;
ESC;
receptor;
servo;
conectores;
fiação.
E estamos colocando tudo isso sobre a água.
No projeto original destaco justamente a necessidade de fazer uma proteção adequada dos componentes eletrônicos para evitar que sejam molhados.
Não confie apenas no fato de o casco parecer fechado
Água consegue entrar por lugares surpreendentes.
Podemos ter:
respingos;
ondas;
pequenas frestas;
furos de passagem;
regiões mal vedadas.
Portanto, além da vedação do casco, pense também na disposição interna da eletrônica.
Evite colocar componentes diretamente no fundo
Se uma pequena quantidade de água entrar no casco, o primeiro lugar onde ela irá se acumular é justamente a parte inferior.
Se o receptor estiver apoiado diretamente ali, uma infiltração mínima pode ser suficiente para molhá-lo.
Sempre que o projeto permitir, deixe os componentes em uma posição mais protegida.
Organize também os fios
Um interior organizado facilita:
manutenção;
inspeção;
troca da bateria;
identificação de problemas.
Utilize conexões adequadas e proteja as soldas.
O termo retrátil é extremamente útil nessas situações.
Existe ainda espaço para FPV
No meu aerobarco coloquei uma cápsula do tipo utilizada em sistemas de segurança pensando justamente na possibilidade de instalar uma câmera de FPV.
A ideia é muito interessante.
Em vez de pilotar apenas observando o aerobarco da margem, podemos enxergar aquilo que uma câmera instalada nele está vendo.
FPV significa visão em primeira pessoa
FPV vem de:
First Person View.
O sistema básico funciona assim:
Câmera no aerobarco
↓
Transmissão de vídeo
↓
Tela ou óculos
↓
Operador
Passamos a enxergar a água praticamente da perspectiva da própria embarcação.
Um aerobarco pode produzir uma perspectiva muito interessante
Como o modelo navega rente à superfície, uma câmera baixa produz uma imagem completamente diferente daquela vista da margem.
Pequenas ondas parecem maiores.
A sensação de velocidade aumenta.
A margem ganha outra perspectiva.
Isso pode transformar bastante a experiência de navegação.
Mas primeiro teste o aerobarco sem depender do FPV
Antes de adicionar mais complexidade, faça o modelo básico funcionar corretamente.
Primeiro:
casco;
motor;
ESC;
bateria;
receptor;
servo;
leme.
Teste a navegação visual.
Depois acrescente câmera e outros recursos.
Essa abordagem facilita bastante a identificação de problemas.
O peso precisa ser bem distribuído
Em uma embarcação leve de Depron, a posição dos componentes faz diferença.
A bateria, por exemplo, representa uma parcela significativa da massa total.
Antes de fixá-la definitivamente, experimente diferentes posições.
Observe como o aerobarco fica na água.
O casco precisa permanecer adequadamente apoiado
Coloque todos os componentes que serão utilizados.
Depois coloque o modelo cuidadosamente na água.
Observe:
inclinação lateral;
posição da proa;
posição da popa;
linha d’água.
Se um lado estiver muito baixo, talvez seja necessário redistribuir os componentes.
A bateria pode ajudar no ajuste do equilíbrio
Como normalmente é um dos componentes mais pesados, deslocar a bateria alguns centímetros pode alterar bastante a distribuição de massa.
Isso permite utilizá-la como parte do ajuste.
Somente depois de encontrar uma boa posição vale fazer uma fixação mais definitiva.
Não deixe a bateria solta dentro do casco
Durante acelerações e curvas, uma bateria solta pode se movimentar.
Isso altera repentinamente o centro de massa.
Além disso, ela pode atingir:
receptor;
ESC;
servo;
fiação.
Utilize uma fixação adequada que permita remover a bateria para recarga, mas impeça seu movimento durante a navegação.
O centro de gravidade influencia o comportamento
Um aerobarco muito pesado na proa pode apresentar um comportamento.
Muito pesado na traseira, outro.
Muito alto, pode perder estabilidade.
Não existe apenas uma questão de “flutuar”.
Queremos que ele navegue adequadamente.
Por isso os primeiros testes devem ser progressivos.
Comece devagar
Depois de terminar a construção, a vontade natural é colocar o aerobarco na água e acelerar tudo.
É melhor não fazer isso.
Comece com pouca potência.
Observe:
se entra água;
se o leme funciona;
se o modelo tende a virar para algum lado;
se existe vibração;
se o motor permanece firme.
Retorne à margem e faça uma inspeção.
Depois aumente progressivamente a velocidade
Quando tudo estiver funcionando corretamente, aumente a potência gradualmente.
Observe o comportamento do casco.
Veja como responde às curvas.
Verifique se o leme continua adequado.
Depois do teste, examine também a temperatura do conjunto elétrico.
Verifique motor, ESC e bateria
Após a navegação, observe se existe aquecimento excessivo.
Um conjunto inadequadamente dimensionado pode provocar temperaturas elevadas em:
motor;
ESC;
bateria;
conectores.
Se alguma coisa estiver excessivamente quente, não continue simplesmente utilizando o modelo.
Investigue a causa.
A hélice merece muito cuidado
Em um barco convencional, a hélice está normalmente debaixo da água.
No aerobarco ela fica exposta.
Isso significa que precisamos tratar aquela região praticamente como tratamos a hélice de um aeromodelo.
Nunca aproxime as mãos quando o sistema estiver energizado.
Uma proteção para a hélice pode ser interessante
Dependendo do projeto, podemos construir uma estrutura ao redor da hélice.
Ela pode ajudar a impedir contato acidental com objetos.
Entretanto, qualquer proteção precisa ser bem projetada para não:
tocar na hélice;
se soltar;
interferir excessivamente no fluxo de ar;
aumentar desnecessariamente o peso.
A estrutura do motor também precisa resistir à vibração
Mesmo que pareça firme quando o motor está parado, faça inspeções depois dos testes.
Procure:
trincas;
cola soltando;
parafusos frouxos;
deformações;
folgas.
O suporte do motor é uma região crítica.
O aerobarco é um excelente projeto para aprender
Ele reúne conceitos de várias áreas.
Temos construção:
Depron + madeira + silicone.
Temos elétrica:
bateria + conectores + alimentação.
Temos eletrônica:
receptor + ESC + servo.
Temos mecânica:
suporte do motor + linkagem + leme.
E ainda podemos acrescentar:
FPV.
É praticamente um pequeno laboratório de modelismo.
Como montar um aerobarco semelhante
A sequência geral pode ser organizada assim:
- Planeje o formato do casco.
- Corte as partes principais em Depron.
- Monte e cole a estrutura.
- Utilize madeira para reforçar regiões necessárias.
- Faça uma boa vedação do casco.
- Construa um suporte resistente para o motor.
- Instale o motor brushless.
- Posicione a hélice com espaço suficiente para girar livremente.
- Construa e instale o leme.
- Ligue o leme ao servo.
- Instale receptor e ESC.
- Posicione a bateria.
- Organize e proteja a eletrônica contra água.
- Verifique o centro de gravidade e a distribuição do peso.
- Teste o casco na água.
- Faça testes de rádio e servo.
- Teste o motor com todos os cuidados de segurança.
- Faça a primeira navegação em baixa velocidade.
- Inspecione novamente o modelo.
- Aumente gradualmente a potência nos testes seguintes.
Foi essencialmente essa combinação de Depron, pequenos reforços de madeira, silicone, motor brushless, bateria 3S de 2200 mAh e servo de 9 g que utilizei na construção apresentada na página original.
Um barco que utiliza tecnologia de aeromodelo
Talvez essa seja a melhor maneira de explicar o aerobarco para quem nunca viu um.
Ele reúne dois mundos.
Do barco temos:
casco + água + navegação.
Do aeromodelo temos:
motor brushless + hélice aérea + ESC + leme atuando no fluxo de ar.
O resultado é uma embarcação muito particular.
E ainda podemos transformar o projeto
Depois que o modelo básico estiver funcionando, podemos pensar em diversas modificações:
iluminação com LEDs;
FPV;
câmera para gravação;
efeitos sonoros;
telemetria;
proteção da hélice;
acabamentos diferentes.
O projeto deixa bastante espaço para experimentação.
Veja o aerobarco em detalhes
Na página original mostro em vídeo o aerobarco ainda em fase de finalização e apresento os principais detalhes da construção.
A estrutura principal foi feita em Depron, com reforços utilizando materiais simples como palitos de picolé e churrasco. Para a união das partes utilizei bastante silicone, que também contribuiu para a vedação contra água. O acabamento recebeu adesivo imitando fibra de carbono.
Na parte eletrônica, a configuração ficou bastante próxima daquela utilizada em um aeromodelo: motor brushless, bateria 3S de 2200 mAh e um pequeno servo de 9 g controlando o leme.
Quer aprender elétrica e eletrônica construindo modelos como este?
Um aerobarco é um ótimo exemplo de como o modelismo pode ser utilizado para aprender na prática.
Quando começamos a montar o sistema aparecem perguntas como:
Como ligar o motor brushless?
Para que serve o ESC?
Como o receptor controla o servo?
O que significa uma bateria 3S?
Como alimentar os componentes?
Como proteger as conexões?
Como acrescentar LEDs ou uma câmera?
Em vez de estudar cada componente de maneira isolada, você começa a compreender como bateria, ESC, motor, receptor, servo e demais elementos trabalham juntos para transformar algumas placas de Depron em um modelo de controle remoto capaz de navegar de verdade.