Gerris USV - хидродрон од нула!

Денес, „Во работилницата“ се работи за малку поголем проект - односно за брод без екипаж што се користи, на пример, за батиметриски мерења. За нашиот прв катамаран, адаптиран на радио контролираната верзија, можете да прочитате во 6-то издание на „Млад техничар“ за 2015 година. Овој пат, тимот на MODELmaniak (група искусни моделари поврзани со Kopernik Model Workshops Group во Вроцлав) се соочи со пријателскиот предизвик да дизајнира од нула пловечка мерна платформа уште подобро прилагодена на условите за чакал. каменолом, што може да се прошири до самостојна верзија, давајќи му на операторот повеќе простор за дишење.

Започна со прилагодување...

За прв пат наидовме на овој проблем кога пред неколку години бевме прашани за можноста за воведување актуатори и адаптација на радио контрола заостанати батиметриски (т.е. мерна платформа која се користи за мерење на длабочината на водните тела).

1. Првата верзија на мерната платформа, прилагодена само на верзијата RC

2. Погоните на првиот хидродрон беа малку модифицирани аквариумски инвертери - и работеа доста добро, иако дефинитивно немаа „конструктивен отпор“.

Задачата за симулација беше дизајнирање и производство на актуатори за префабрикувани PE плови со обликување со истегнување (RSBM – слично на ПЕТ шишињата). Откако ги анализиравме работните услови и достапните опции, избравме прилично необично решение - и, без да се мешаме со трупот под водената линија, инсталиравме аквариумски циркулаторни инвертери како погони со дополнителна способност за ротирање 360 ° и подигање (на пример , кога ќе наиде пречка или за време на транспортот) ) . Ова решение, дополнително поддржано со посебна контрола и систем за напојување, овозможи контрола и враќање на операторот дури и во случај на дефект на еден од деловите (десно или лево). Решенијата беа толку успешни што катамаранот сè уште е во функција.

3. Кога подготвувавме сопствен проект, детално анализиравме (често лично!) многу слични решенија - во оваа илустрација германски ...

4.…еве еден Американец (и уште неколку десетици). Ние ги отфрливме единечните трупови како помалку разновидни, а погоните што се испакнати под дното како потенцијално проблематични во работењето и транспортот.

Сепак, недостаток беше чувствителноста на дисковите на загадување на водата. Иако можете брзо да го отстраните песокот од роторот по итно пливање до брегот, треба да бидете внимателни со овој аспект кога лансирате и пливате блиску до дното. Бидејќи, сепак, вклучува проширување на мерните способности, а исто така се прошири во ова време. опсегот на хидродрон (на реките) нашиот пријател покажа интерес за нова развојна верзија на платформата специјално дизајнирана за оваа намена. Го презедовме овој предизвик - во согласност со дидактичкиот профил на нашите студија и во исто време давајќи можност да ги тестираме развиените решенија во пракса!

5. Модуларни футроли со брзо преклопување беа многу инспиративни со нивната разновидност и леснотија на транспортирање 3 (фото: материјали на производителот)

Gerris USV - технички податоци:

• Должина/ширина/висина 1200/1000/320 mm

• Конструкција: композит од епоксидно стакло, алуминиумска рамка за поврзување.

• Поместување: 30 kg, со вклучен капацитет: не помалку од 15 kg

• Погон: 4 мотори BLDC (со водено ладење)

• Напојувачки напон: 9,0 V… 12,6 V

• Брзина: работна: 1 m/s; максимум: 2 m/s

• Време на работа со едно полнење: до 8 часа (со две батерии од 70 Ah)

• Веб-страница на проектот: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

Вежбите продолжија - односно претпоставки за нов проект

Водечките принципи што ги поставивме за себе при развивањето на нашата сопствена верзија беа како што следува:

• со два трупови (како во првата верзија, гарантирајќи ја најголемата стабилност неопходна за да се добијат точни мерења со ехо звучник);
• непотребни системи за погон, моќ и контрола;
• поместување, овозможувајќи инсталирање на вградена опрема со тежина од мин. 15 кг;
• лесно расклопување за транспорт и дополнителни возила;
• димензии кои овозможуваат превоз во обичен патнички автомобил, дури и кога е склопен;
• заштитени од оштетување и контаминација, дупликат погони во бајпасот на телото;
• универзалност на платформата (способност да се користи во други апликации);
• можност за надградба на самостојна верзија.

6. Оригиналната верзија на нашиот проект вклучуваше модуларна поделба на делови изградени со користење на различни технологии, кои, сепак, можеа да се склопат лесно како популарни блокови и да добијат различни намени: од модели за спасување со радио контролирање, преку платформи USV, до електрични педалинки

Дизајн наспроти технологија, односно учење од грешки (или до три пати повеќе од уметноста)

На почетокот имаше, се разбира, студии - многу време беше потрошено во пребарување на Интернет за слични дизајни, решенија и технологии. Не инспирираа толку многу хидродрониум различни апликации, како и модуларни кајаци и мали патнички чамци за самостојно склопување. Меѓу првите најдовме потврда за вредноста на распоредот на блокот со два трупови (но во скоро сите пропелерите се наоѓаа под морското дно - повеќето од нив беа дизајнирани да работат во почисти води). Модуларни решенија Индустриските кајаци не поттикнаа да размислиме за делење на трупот на моделот (и работата на работилницата) на помали парчиња. Така, беше создадена првата верзија на проектот.

7. Благодарение на уредникот Jakobsche, следните опции за 3D дизајн беа брзо креирани - неопходни за имплементација во технологијата за печатење со влакно (првите два и последните два сегменти од телото се резултат на ограничувањата на просторот за печатење на печатачите кои се во сопственост).

Првично, усвоивме мешана технологија. Во првиот прототип, деловите за лакот и крмата требаше да бидат направени од најцврстиот материјал што можевме да го најдеме (акрилонитрил-стирен-акрилат - скратено ASA).

8. Со очекуваната точност и повторливост на приклучоците на модулите, средните делови (долги половина метар, на крајот и еден метар) бараа соодветна опрема.

9. Нашиот врвен технолог за пластика направи серија модули за тестирање пред да се испечати првиот екстремен елемент ASA.

На крајот на краиштата, по докажувањето на концептот, со цел да се реализираат следните случаи побрзо, размислувавме и да користиме отпечатоци како копита за да создадеме калапи за ламиниране. Средните модули (долги 50 или 100 см) мораа да се залепат заедно од пластични плочи - за што нашиот вистински пилот и специјалист за пластична технологија - Кшиштоф Шмит (познат на читателите на „На работилницата“, вклучително и како коавтор ( MT 10 / 2007) или радио-контролирана машина-амфибија-чекан (MT 7/2008).

10. Печатењето на крајните модули траеше опасно долго, па почнавме да создаваме позитивни шаблони на телото - овде во класичната, намалена верзија.

11. Обвивката од иверица ќе бара малку кит и финално бојадисување - но, како што се испостави, ова беше добра заштита во случај на можен дефект на навигациската бригада ...

3D дизајн на новиот модел за печатење, уредена од Бартломиј Јакобше (серијата негови написи за 9Д електронски проекти може да се најдат во изданијата на „Młodego Technika“ од 2018–2 година). Наскоро почнавме да ги печатиме првите елементи од трупот - но потоа започнаа првите чекори ... Точното печатење траеше нејасно подолго отколку што очекувавме, а имаше скапи дефекти кои произлегуваат од употребата на многу поцврст од вообичаениот материјал ...

12. …кој направи слично копита од XPS пена тело и CNC технологија.

13. Јадрото од пена исто така мораше да се исчисти.

Со алармантно брзо приближување на датумот на прифаќање, решивме да се оддалечиме од модуларниот дизајн и 3D печатење за тврда и попозната технологија на ламинат - и почнавме да работиме во два тима паралелно на различни типови на позитивни обрасци (копита) корпус: традиционална (градежна и иверица) и пена (со користење на голем CNC рутер). Во оваа трка, „тимот на нови технологии“ предводен од Рафал Ковалчик (патем, мултимедијален плеер на национални и светски натпревари за конструктори на модели со радио контролирање - вклучувајќи го и коавторот на опишаната „На работилницата“ 6/ 2018) стекна предност.

14. ... да биде погодна за правење негативна матрица ...

15. …каде што набрзо беа направени првите стаклени епоксидни плови отпечатоци. Употребен е еден гел слој, кој јасно се гледа на водата (бидејќи веќе ги напуштивме модулите, немаше причина да се мешаме во работата со двобојни украси).

Затоа, понатамошната работа на работилницата го следеше третиот дизајнерски пат на Рафал: почнувајќи од создавањето позитивни форми, потоа негативните - преку отпечатоците на куќиштата од епоксидно стакло - до готови платформи IVDS (): прво, целосно опремен прототип , а потоа и следните, уште понапредни копии од првата серија. Овде, обликот и деталите на трупот беа прилагодени на оваа технологија - наскоро третата верзија на проектот доби уникатно име од својот лидер.

16. Претпоставката на овој едукативен проект беше користење на јавно достапна опрема за моделирање - но тоа не значи дека веднаш имавме идеја за секој елемент - напротив, денес е тешко да се изброи колку конфигурации се испробани - и подобрувањето на дизајнот не заврши тука.

17. Ова е најмалата од користените батерии - тие овозможуваат платформата да работи четири часа под оптоварување. Постои и опција за двојно зголемување на капацитетот - за среќа, сервисните отвори и поголемата пловност дозволуваат многу.

Герис УСВ е живо, работно дете (и со својот ум!)

Гарис ова е латинското генеричко име за коњи - веројатно добро познати инсекти, кои веројатно брзаат низ водата на широко распоредени екстремитети.

Целни трупови со хидродрони Произведено од повеќеслоен стаклен епоксиден ламинат – доволно цврст за суровите, песочни/чакални услови на предвидената работа. Тие беа поврзани со брзо демонтирана алуминиумска рамка со лизгачки (за да се олесни поставувањето на нацртот) греди за монтирање на мерни инструменти (ехо звучник, GPS, вграден компјутер итн.). Дополнителни погодности во транспортот и користењето се опфатени во контурите на случаите. дискови (два по плови). Двојните мотори значат и помали пропелери и поголема доверливост, а во исто време можат да користат уште повеќе симулации од индустриските мотори.

18. Поглед во салонот со мотори и електрична кутија. Видливата силиконска цевка е дел од системот за водено ладење.

19. За првите испитувања на вода, ги меривме трупот за да го натераме катамаранот да се однесува соодветно за условите на предвидената работа - но веќе знаевме дека платформата може да се справи со тоа!

Во следните верзии, тестиравме различни погонски системи, постепено зголемувајќи ја нивната ефикасност и моќ - затоа, следните верзии на платформата (за разлика од првиот катамаран од пред многу години) со безбедна маргина на брзина, исто така, се справуваат со протокот на секоја полска река.

20. Основен комплет - со еден (уште не е поврзан овде) сонар. Двата греди за монтирање нарачани од корисникот, исто така, овозможуваат дуплирање на мерните уреди и на тој начин ја зголемуваат веродостојноста на самите мерења.

21. Работната средина е обично чакал со многу матна вода.

Бидејќи единицата е дизајнирана да работи од 4 до 8 часа непрекинато, со капацитет од 34,8 Ah (или 70 Ah во следната верзија) - по еден во секој од случаите. Со толку долго време на работа, очигледно е дека трифазните мотори и нивните контролери треба да се ладат. Ова е направено со користење на типично коло за моделирање на вода земено од зад пропелерите (дополнителна пумпа за вода се покажа како непотребна). Друга заштита од можен дефект предизвикан од температурата во внатрешноста на пливачите е телеметриското читање на параметрите на контролната табла на операторот (т.е. предавател типичен за современите симулации). На редовна основа, особено се дијагностицираат брзините на моторот, нивната температура, температурата на регулаторите, напонот на батериите за напојување итн.

22. Ова не е место за елегантни исечени модели!

23. Следниот чекор во развојот на овој проект беше додавањето на автономни контролни системи. По следење на резервоар (на мапа на Google или рачно - според протокот околу контурната единица на измерениот резервоар), компјутерот повторно ја пресметува маршрутата според проценетите параметри и откако ќе го вклучи автопилотот со еден прекинувач, операторот може удобно седнете да ја набљудувате работата на уредот со безалкохолен пијалок во раката ...

Главната задача на целиот комплекс е да ги измери и зачува во посебна геодетска програма резултатите од мерењата на длабочината на водата, кои подоцна се користат за да се одреди интерполираниот вкупен капацитет на резервоарот (и на тој начин, на пример, да се провери количината на избраниот чакал бидејќи последното мерење). Овие мерења може да се направат или со рачна контрола на чамецот (идентично на конвенционалниот пловечки модел со далечински управувач) или со целосно автоматско работење на прекинувачот. Потоа тековните отчитувања на сонарот во однос на длабочината и брзината на движење, статусот на мисијата или локацијата на објектот (од исклучително прецизен RTK GPS приемник, позициониран со точност од 5 mm) се пренесуваат на операторот во тек врз основа на диспечерот и контролната апликација (може и да ги постави параметрите на планираната мисија).

Вежбајте верзии на испитот и развојот

опишан хидродрон Успешно помина голем број тестови во различни, типично работни услови и повеќе од една година му служи на крајниот корисник, макотрпно „орајќи“ нови резервоари.

Успехот на прототипот и акумулираното искуство доведоа до раѓање на нови, уште понапредни единици на оваа единица. Разновидноста на платформата овозможува да се користи не само во геодетски апликации, туку и, на пример, во студентски проекти и многу други задачи.

Верувам дека благодарение на успешните одлуки и трудољубивоста и талентот на менаџерот на проектот, наскоро ќе има чамци геррис, откако ќе бидат претворени во комерцијален проект, ќе се натпреваруваат со американските решенија кои се нудат во Полска, а кои се многукратно поскапи во однос на набавка и одржување.

Доколку ве интересираат детали кои не се опфатени овде и најновите информации за развојот на оваа интересна структура, посетете ја веб-локацијата на проектот: GerrisUSV на Facebook или традиционално: MODELmaniak.PL.

Ги охрабрувам сите читатели да ги здружат своите таленти за да создадат иновативни и наградувачки проекти заедно - без оглед на (познатото!) „Тука ништо не се исплати“. Самодоверба, оптимизам и добра соработка на сите нас!