Gerris USV - hydrodrone frá grunni!

Í dag snýst "Í verkstæðinu" um aðeins stærra verkefni - það er að segja um mannlaust skip sem notað er til dæmis til baðmælinga. Þú getur lesið um fyrstu katamaran okkar, aðlagað að útvarpsstýrðri útgáfu, í 6. tölublaði "Ung tæknimaður" fyrir 2015. Að þessu sinni stóð MODELmaniak-teymið (hópur reyndra módelgerðarmanna í tengslum við Kopernik Model Workshops Group í Wrocław) frammi fyrir þeirri vinalegu áskorun að hanna frá grunni fljótandi mælipallur sem er enn betur lagaður að mölaðstæðum. grjótnáma, stækkanlegt í sjálfstæða útgáfu, sem gefur stjórnandanum meira öndunarrými.

Byrjaði á sérstillingu...

Við lentum fyrst í þessu vandamáli þegar við vorum spurð fyrir nokkrum árum um möguleikann á að kynna drif og aðlögun að útvarpsstýringu slóð batymetri (þ.e. mælipallur notaður til að mæla dýpt vatnshlota).

1. Fyrsta útgáfan af mælipallinum, aðeins aðlöguð að RC útgáfunni

2. Drif fyrsta vatnsdróna voru örlítið breyttir fiskabúrsbreytir - og þeir virkuðu nokkuð vel, þó þeir hafi örugglega ekki "byggingarviðnám".

Hermiverkefnið var að hanna og framleiða stýribúnað fyrir forsmíðaðar PE teygjublástursmótaðar flot (RSBM – svipað og PET-flöskur). Eftir að hafa greint rekstrarskilyrði og tiltæka valkosti völdum við frekar óvenjulega lausn - og án þess að trufla skrokkinn fyrir neðan vatnslínuna, settum við upp fiskabúrshringrásar-invertera sem drif með aukinni getu til að snúa 360° og lyfta (td. , þegar hindrun rekst á eða við flutning) ) . Þessi lausn, að auki studd af sérstöku stjórn- og aflgjafakerfi, gerði kleift að stjórna og fara aftur til rekstraraðilans, jafnvel ef bilun yrði í einum hluta (hægri eða vinstri). Lausnirnar heppnuðust svo vel að katamaran er enn í gangi.

3. Þegar við undirbúum okkar eigið verkefni greindum við ítarlega (oft persónulega!) Margar svipaðar lausnir - í þessari mynd, þýska ...

4.…hér er Bandaríkjamaður (og nokkra tugi í viðbót). Við höfnuðum einstökum skrokkum sem ekki eins fjölhæfum og drifum sem skaga út fyrir neðan botninn sem hugsanlega vandamál í rekstri og flutningi.

Hins vegar reyndist viðkvæmni diskanna fyrir vatnsmengun vera ókostur. Þó að þú getir fljótt fjarlægt sandinn úr snúningnum eftir neyðarsund í land, þá þarftu að gæta varúðar við þennan þátt þegar sjósett er og synt nálægt botninum. Vegna þess að það felur hins vegar í sér stækkun mæligetu og hefur einnig stækkað á þessum tíma. umfang hydrodrone (á ánum) vinur okkar sýndi áhuga á nýrri þróunarútgáfu af pallinum sem er sérstaklega hannaður í þessu skyni. Við tókum þessa áskorun - í samræmi við kennslufræðilega prófíl vinnustofunnar okkar og gafst um leið tækifæri til að prófa þróaðar lausnir í reynd!

5. Fljótfellanleg máthylki voru mjög hvetjandi með fjölhæfni þeirra og auðveldum flutningum 3 (mynd: efni framleiðanda)

Gerris USV - tæknigögn:

• Lengd/breidd/hæð 1200/1000/320 mm

• Smíði: epoxýgler samsett, ál tengigrind.

• Slagrými: 30 kg, að meðtöldum burðargetu: ekki minna en 15 kg

• Drif: 4 BLDC mótorar (vatnskældir)

• Framboðsspenna: 9,0 V… 12,6 V

• Hraði: vinna: 1 m/s; hámark: 2 m/s

• Notkunartími á einni hleðslu: allt að 8 klukkustundir (með tveimur 70 Ah rafhlöðum)

• Heimasíða verkefnisins: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

Æfingarnar héldu áfram - það er að segja forsendur fyrir nýju verkefni

Leiðarljósin sem við settum okkur við þróun okkar eigin útgáfu voru eftirfarandi:

• tvískipa (eins og í fyrstu útgáfunni, tryggir mesta stöðugleika sem nauðsynlegur er til að ná nákvæmum mælingum með bergmálsmæli);
• óþarfi drif-, afl- og stjórnkerfi;
• tilfærslu, sem gerir kleift að setja upp búnað um borð sem vegur mín. 15 kg;
• auðvelt að taka í sundur fyrir flutninga og fleiri ökutæki;
• stærðir sem leyfa flutning í venjulegum fólksbíl, jafnvel þegar hann er samsettur;
• varið gegn skemmdum og mengun, afritað drif í framhjáhlaupi líkamans;
• alhliða vettvangurinn (getan til að nota hann í öðrum forritum);
• getu til að uppfæra í sjálfstæða útgáfu.

6. Upprunalega útgáfan af verkefninu okkar fól í sér máta skiptingu í hluta sem byggðir voru með mismunandi tækni, sem þó var hægt að setja saman eins auðveldlega og vinsælar kubba og fá margvíslega notkun: allt frá útvarpsstýrðum björgunarlíkönum, í gegnum USV palla, til rafknúinna pedalbáta

Hönnun vs tækni þ.e.a.s. læra af mistökum (eða allt að þrisvar sinnum meira en list)

Í fyrstu voru auðvitað rannsóknir - mikill tími fór í að leita á netinu að svipaðri hönnun, lausnum og tækni. Þeir veittu okkur svo mikinn innblástur vatnsdróni ýmis forrit, auk mátkajaka og lítilla farþegabáta til sjálfsamsetningar. Meðal þeirra fyrstu fundum við staðfestingu á verðmæti tvöfalds bols skipulags einingarinnar (en í næstum öllum þeirra voru skrúfurnar staðsettar undir hafsbotni - flestar voru hannaðar til að vinna í hreinni sjó). Mátlausnir iðnaðarkajakar fengu okkur til að íhuga að skipta skrokknum (og verkstæðisvinnu) í smærri hluta. Þannig var fyrsta útgáfan af verkefninu búin til.

7. Þökk sé Jakobsche ritstjóranum voru síðari þrívíddarhönnunarmöguleikar fljótt búnir til - nauðsynlegir fyrir innleiðingu í þráðaprentunartækni (fyrstu tveir og tveir síðustu hlutar líkamans eru afleiðing af prentrýmistakmörkunum prentara í eigu).

Upphaflega tókum við upp blandaða tækni. Í fyrstu frumgerðinni þurftu boga- og skuthlutar að vera úr sterkasta efni sem við gátum fundið (akrýlonítríl-stýren-akrýlat - ASA í stuttu máli).

8. Með væntanlegri nákvæmni og endurtekningarhæfni einingatenginga, kröfðust miðhlutar (hálfur metri á lengd, að lokum líka einn metri) viðeigandi búnað.

9. Helsti plasttæknifræðingurinn okkar bjó til röð af prófunareiningum áður en fyrsti öfga ASA þátturinn var prentaður.

Að lokum, eftir sönnun á hugmyndinni, til að átta okkur á síðari tilfellum hraðar, íhuguðum við einnig að nota birtingar sem hófa til að búa til mót fyrir lagskipt. Miðeiningarnar (50 eða 100 cm langar) urðu að líma saman úr plastplötum - sem raunverulegur flugmaður okkar og sérfræðingur í plasttækni - Krzysztof Schmit (þekktur lesendum "At the Workshop", þar á meðal sem meðhöfundur ( MT 10 / 2007) eða útvarpsstýrður vél-froskdýr-hamar (MT 7/2008).

10. Það tók hættulega langan tíma að prenta lokaeiningarnar, svo við byrjuðum að búa til jákvæð sniðmát fyrir líkama - hér í klassískri, endurgreiddri útgáfu.

11. Krossviðurslíður mun krefjast nokkurrar kíttis og lokamálunar - en eins og kom í ljós var þetta góð vörn ef hugsanleg bilun gæti orðið í siglingasveitinni ...

3D hönnun nýju líkansins til prentunar, ritstýrt af Bartłomiej Jakobsche (röð greina hans um þrívíddar rafræn verkefni er að finna í tölublöðum "Młodego Technika" dagsett 9/2018–2/2020). Fljótlega byrjuðum við að prenta fyrstu þætti skrokksins - en þá hófust fyrstu skrefin ... Nákvæmlega nákvæm prentun tók óljósan lengri tíma en við bjuggumst við, og það voru kostnaðarsamir gallar vegna notkunar á miklu sterkara en venjulega efni ...

12. …sem bjó til svipaðan klaufi úr XPS froðuhlíf og CNC tækni.

13. Einnig þurfti að þrífa froðukjarnann.

Þar sem staðfestingardagur nálgast ógnvekjandi hratt, ákváðum við að hverfa frá mát hönnun og 3D prentun fyrir harða og þekktari lagskiptum tækni - og við byrjuðum að vinna í tveimur teymum samhliða að mismunandi tegundum af jákvæðum mynstrum (klaufum) корпус: hefðbundið (smíði og krossviður) og froðu (með því að nota stóra CNC leið). Í þessari keppni, "teymi nýrrar tækni" undir forystu Rafal Kowalczyk (við the vegur, margmiðlunarspilari í innlendum og alþjóðlegum keppnum fyrir útvarpsstýrða módel smiðir - þar á meðal meðhöfundur lýst "On the Workshop" 6/ 2018) náð forskoti.

14. ... henta til að búa til neikvætt fylki ...

15. …þar sem fyrstu gler epoxý flotprentin voru fljótlega gerð. Notuð var ein gelhúð sem sést vel á vatninu (þar sem við höfðum þegar yfirgefið einingarnar var engin ástæða til að trufla vinnuna með tvílita skreytingum).

Þess vegna fylgdi frekari vinna verkstæðisins þriðju hönnunarleið Rafal: frá sköpun jákvæðra forma, síðan neikvæðra - í gegnum áletrun epoxýglerhylkja - til tilbúinna IVDS palla (): fyrst, fullbúin frumgerð , og síðan síðari, enn fullkomnari eintök af fyrstu seríu. Hér var lögun og smáatriði skrokksins laguð að þessari tækni - fljótlega fékk þriðja útgáfan af verkefninu einstakt nafn frá leiðtoga sínum.

16. Forsenda þessa fræðsluverkefnis var notkun á almenningi tiltækum líkanabúnaði - en það þýðir ekki að við höfum strax haft hugmynd um hvern þátt - þvert á móti, í dag er erfitt að telja hversu margar stillingar voru prófaðar - og hönnunarbótunum lauk ekki þar.

17. Þetta er minnsta rafhlöðurnar sem notaðar eru - þær leyfa pallinum að ganga í fjórar klukkustundir undir vinnuálagi. Einnig er möguleiki á að tvöfalda afkastagetu - sem betur fer leyfa þjónustulúgur og meira flot mikið.

Gerris USV er líflegur, vinnandi krakki (og með hugann!)

Gerris þetta er latneska samheitið yfir hesta - sennilega vel þekkt skordýr, líklega þjóta í gegnum vatnið á útlimum sem liggja víða.

Target Hydrodrone Hulls Framleitt úr marglaga epoxýlagskiptum úr gleri – nógu sterkt fyrir erfiðar sand-/malaraðstæður fyrirhugaðrar vinnu. Þeir voru tengdir saman með fljótlega sundurliðuðum álgrind með rennandi (til að auðvelda stillingu á djúpristu) geislum til að festa mælitæki (ómmæli, GPS, aksturstölva osfrv.). Fjallað er um frekari þægindi í flutningi og notkun í megindráttum mála. diskar (tveir á floti). Tvöfaldur mótorar þýða einnig minni skrúfur og meiri áreiðanleika, á sama tíma og þeir geta notað enn meiri uppgerð en iðnaðarmótorar.

18. Skoðað er á stofuna með mótorum og rafmagnskassa. Sýnilegt sílikonrör er hluti af vatnskælikerfinu.

19. Í fyrstu vatnsprófunum þyngdum við skrokkana til að láta katamaran hegða sér á fullnægjandi hátt miðað við aðstæður fyrirhugaðrar vinnu - en við vissum þegar að pallurinn þoldi það!

Í síðari útgáfum prófuðum við ýmis framdrifskerfi, auknum smám saman skilvirkni þeirra og afl - þess vegna taka síðari útgáfur af pallinum (ólíkt fyrstu katamaran fyrir mörgum árum) með öruggum hraðamörkum einnig við rennsli sérhverrar pólskrar á.

20. Grunnsett - með einum (ekki enn tengdur hér) sónar. Tveir notendapöntuðu uppsetningarbitarnir gera einnig kleift að afrita mælitækin og auka þannig áreiðanleika mælinga sjálfra.

21. Vinnuumhverfið er yfirleitt möl með mjög gruggugu vatni.

Þar sem einingin er hönnuð til að starfa frá 4 til 8 klukkustundum samfellt, með afkastagetu upp á 34,8 Ah (eða 70 Ah í næstu útgáfu) - einn í hverju tilviki. Með svo langan gangtíma er augljóst að þrífasa mótorar og stýringar þeirra þarf að kæla. Þetta er gert með því að nota dæmigerða vatnsrás sem tekin er aftan við skrúfurnar (viðbótarvatnsdæla reyndist óþörf). Önnur vörn gegn hugsanlegri bilun af völdum hitastigs inni í flotunum er fjarmæling á breytum á stjórnborði stjórnanda (þ.e. sendir sem er dæmigerður fyrir nútíma eftirlíkingar). Reglulega greinast einkum snúningshraði hreyfilsins, hitastig þeirra, hitastig þrýstijafnara, spenna rafgeyma osfrv.

22. Þetta er ekki staðurinn fyrir flottar klipptar módel!

23. Næsta skref í þróun þessa verkefnis var að bæta við sjálfstýrð stjórnkerfi. Eftir að hafa rakið lón (á Google korti eða handvirkt - í samræmi við flæði um útlínueiningu mælda lónsins) endurreikur tölvan leiðina í samræmi við áætlaðar breytur og eftir að kveikt hefur verið á sjálfstýringunni með einum rofa getur stjórnandinn þægilega setjast niður til að fylgjast með virkni tækisins með gosdrykk í hendi ...

Meginverkefni alls samstæðunnar er að mæla og vista í sérstöku landmælingaforriti niðurstöður vatnsdýptarmælinga, sem eru notaðar síðar til að ákvarða innskot heildarmagn lónsins (og þar með td til að athuga magn valinnar möl síðan síðasta mæling). Þessar mælingar geta annaðhvort verið gerðar með handstýringu á bátnum (sama og hefðbundin fjarstýrð fljótandi gerð) eða með fullsjálfvirkri notkun rofa. Þá eru núverandi sónarlestur með tilliti til dýptar og hreyfingarhraða, stöðu verkefnisins eða staðsetningu hlutar (frá mjög nákvæmum RTK GPS móttakara, staðsettum með 5 mm nákvæmni) sendar til stjórnandans á áframhaldandi á grundvelli sendandans og stjórnunarforritsins (það getur líka stillt færibreytur fyrirhugaðs verkefnis).

Æfðu útgáfur af prófinu og þróun

lýst vatnsdróni Það hefur staðist fjölda prófana með góðum árangri við ýmsar, venjulega vinnuaðstæður, og hefur þjónað endanotandanum í meira en ár og vandlega „plægt“ ný lón.

Árangur frumgerðarinnar og uppsöfnuð reynsla leiddi til fæðingar nýrra, enn fullkomnari eininga þessarar einingar. Fjölhæfni vettvangsins gerir það að verkum að hægt er að nota það ekki aðeins í landmælingarforritum heldur einnig, til dæmis, í verkefnum nemenda og mörgum öðrum verkefnum.

Ég tel að þökk sé farsælum ákvörðunum og dugnaði og hæfileikum verkefnastjórans verði það fljótt gerris báta, eftir að hafa verið breytt í atvinnuverkefni munu þeir keppa við bandarískar lausnir sem boðið er upp á í Póllandi, sem eru margfalt dýrari hvað varðar innkaup og viðhald.

Ef þú hefur áhuga á upplýsingum sem ekki er fjallað um hér og nýjustu upplýsingar um þróun þessa áhugaverða mannvirkis, vinsamlegast farðu á vefsíðu verkefnisins: GerrisUSV á Facebook eða venjulega: MODElmaniak.PL.

Ég hvet alla lesendur til að sameina hæfileika sína til að búa til nýstárleg og gefandi verkefni saman - burtséð frá (kunnuglega!) "Ekkert borgar sig hér." Sjálfstraust, bjartsýni og gott samstarf til okkar allra!