Gerris USV – hüdrodroon nullist!

Täna on "Töökojas" tegemist veidi suurema projektiga – ehk siis mehitamata alusega, mida kasutatakse näiteks batümeetrilisteks mõõtmisteks. Meie esimesest, raadio teel juhitavale versioonile kohandatud katamaraanist saab lugeda 6. aasta "Noore tehniku" 2015. numbrist. Seekord seisis MODELmaniaki meeskond (kogenud modelleerijate rühm, kes on seotud Wrocławis asuva Koperniku mudelitöökodade rühmaga) silmitsi sõbraliku väljakutsega kujundada nullist üles ujuv mõõteplatvorm, mis oleks veelgi paremini kohandatud kruusatingimustega. karjäär, laiendatav eraldiseisvaks versiooniks, mis annab operaatorile rohkem hingamisruumi.

Alustati kohandamisega...

Esimest korda puutusime selle probleemiga kokku, kui meilt küsiti mõni aasta tagasi draivide kasutuselevõtu võimaluse kohta ja kohandamine raadiojuhtimisega järelveetava batümeetriga (ehk veekogude sügavuse mõõtmiseks kasutatav mõõteplatvorm).

1. Mõõteplatvormi esimene versioon, kohandatud ainult RC versioonile

2. Esimese hüdrodrooni ajamid olid veidi muudetud akvaariumi inverterid - ja need töötasid üsna hästi, kuigi neil ei olnud kindlasti "ehitustakistust".

Simulatsiooniülesandeks oli monteeritavate PE venitus-puhumisvormitud ujukite (RSBM – sarnaselt PET-pudelitega) täiturmehhanismide kavandamine ja valmistamine. Pärast töötingimuste ja saadaolevate valikute analüüsimist valisime üsna ebatavalise lahenduse – ilma veepiirist allapoole jäävaid kereid segamata, paigaldasime ajamitena akvaariumi tsirkulatsioonipump-inverterid, millele lisandus 360° pööramise ja tõstmise võimalus (näiteks takistuse tabamisel või transpordi ajal) ). See lahendus, mida täiendavalt toetas eraldi juhtimis- ja toitesüsteem, võimaldas juhtimist ja naasmist operaatorile isegi ühe sektsiooni (parem või vasak) rikke korral. Lahendused olid nii edukad, et katamaraan on siiani töös.

3. Oma projekti koostamisel analüüsisime üksikasjalikult (sageli isiklikult!) Paljusid sarnaseid lahendusi - sellel illustratsioonil saksa ...

4....siin on ameeriklane (ja veel paarkümmend). Lükkasime tagasi üksikkered kui vähem mitmekülgsed ja põhjast välja ulatuvad ajamid, mis võivad töös ja transportimisel probleeme tekitada.

Miinuseks oli aga ketaste tundlikkus veereostuse suhtes. Kuigi pärast hädaujumist kaldale saate liiva rootorilt kiiresti eemaldada, peate veeskamisel ja põhja lähedal ujumisel selle aspektiga ettevaatlik olema. Sest see hõlmab aga mõõtmisvõimaluste laiendamist ja selle aja jooksul on see ka laienenud. hüdrodrooni ulatus (jõgedel) tundis meie sõber huvi spetsiaalselt selleks otstarbeks loodud platvormi uue arendusversiooni vastu. Võtsime selle väljakutse vastu – kooskõlas meie stuudiote didaktilise profiiliga ja andes samas võimaluse väljatöötatud lahendusi praktikas testida!

5. Kiiresti kokkupandavad moodulümbrised olid väga inspireerivad oma mitmekülgsuse ja transpordilihtsusega 3 (foto: tootja materjalid)

Gerris USV - tehnilised andmed:

• Pikkus/laius/kõrgus 1200/1000/320 mm

• Konstruktsioon: epoksiidklaasist komposiit, alumiiniumist ühendusraam.

• Veeväljasurve: 30 kg, sh kandevõime: mitte vähem kui 15 kg

• Ajam: 4 BLDC mootorit (vesijahutusega)

• Toitepinge: 9,0 V… 12,6 V

• Kiirus: tööaeg: 1 m/s; maksimaalne: 2 m/s

• Tööaeg ühe laadimisega: kuni 8 tundi (kahe 70 Ah akuga)

• Projekti veebisait: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

Harjutused jätkusid – ehk siis eeldused uue projekti jaoks

Juhtpõhimõtted, mille me oma versiooni välja töötades seadsime, olid järgmised:

• topeltkest (nagu esimeses versioonis, tagades suurima stabiilsuse, mis on vajalik kajaloodiga täpsete mõõtmiste saamiseks);
• koondatud ajami-, toite- ja juhtimissüsteemid;
• veeväljasurve, mis võimaldab paigaldada pardaseadmeid kaaluga min. 15 kg;
• lihtne lahtivõtmine transportimiseks ja lisasõidukiteks;
• mõõtmed, mis võimaldavad transportida tavalises sõiduautos, isegi kokkupanduna;
• kaitstud kahjustuste ja saastumise eest, dubleeritud ajamid kere ümbersõidul;
• platvormi universaalsus (võimalus seda kasutada teistes rakendustes);
• võimalus minna üle eraldiseisvale versioonile.

6. Meie projekti esialgne versioon hõlmas modulaarset jagamist erinevate tehnoloogiate abil ehitatud sektsioonideks, mida sai aga kokku panna sama lihtsalt kui populaarseid plokke ja kasutada erinevaid kasutusvõimalusi: raadio teel juhitavatest päästemudelitest, USV platvormide ja elektriliste vesijalgrattadeni.

Disain vs tehnoloogia, st vigadest õppimine (või kuni kolm korda rohkem kui kunst)

Algul olid muidugi õpingud – palju aega kulus internetist sarnaste disainide, lahenduste ja tehnoloogiate otsimisele. Nad inspireerisid meid nii palju hüdrodroon erinevaid rakendusi, aga ka moodulsüstasid ja väikeseid reisipaate isemonteerimiseks. Esimeste seas leidsime kinnitust üksuse topeltkerega paigutuse väärtusele (kuid peaaegu kõigis neist asusid sõukruvid merepõhja all - enamik neist olid mõeldud töötama puhtamates vetes). Moodullahendused tööstuslikud süstad ajendasid meid kaaluma mudeli kere (ja töökoja töö) väiksemateks tükkideks jagamist. Nii loodi projekti esimene versioon.

7. Tänu Jakobsche toimetajale loodi kiiresti järgnevad 3D-disaini võimalused – vajalikud filamenttrükkimise tehnoloogias juurutamiseks (esimesed kaks ja kaks viimast korpuse segmenti tulenevad omanduses olevate printerite trükiruumi piirangutest).

Algselt võtsime kasutusele segatehnoloogia. Esimeses prototüübis pidi vööri- ja ahtriosa olema valmistatud kõige tugevamast materjalist, mis meil võimalik oli (akrüülnitriil-stüreen-akrülaat – lühidalt ASA).

8. Mooduliühenduste eeldatava täpsuse ja korratavusega nõudsid keskmised osad (pool meetrit pikad, lõpuks ka meeter) vastavat varustust.

9. Meie tippplastitehnoloog tegi enne esimese ekstreemse ASA elemendi trükkimist testmoodulite seeria.

Lõppkokkuvõttes kaalusime pärast kontseptsiooni tõestamist, et hilisemaid juhtumeid kiiremini realiseerida, kabjade kasutamist lamineerimiseks vormide loomiseks. Keskmised moodulid (pikkusega 50 või 100 cm) tuli plastplaatidest kokku liimida – selleks oli meie tõeline piloot ja plastitehnoloogia spetsialist – Krzysztof Schmit ("Töökojas" lugejatele teada, sh kaasautorina ( MT 10 / 2007) või raadio teel juhitav masin-kahepaikne-vasar (MT 7/2008).

10. Otsamoodulite trükkimine võttis ohtlikult kaua aega, nii et hakkasime looma positiivseid kehamalle – siin klassikalises, allahindlusega versioonis.

11. Vineerist ümbris nõuab pisut pahteldamist ja lõplikku värvimist - kuid nagu selgus, oli see hea kaitse navigatsioonibrigaadi võimaliku rikke korral ...

Uue mudeli 3D-disain trükiks, toimetaja Bartłomiej Jakobsche (tema artiklite sarja 9D-elektroonikaprojektide kohta leiate "Młodego Technika" numbritest 2018/2–2020/XNUMX). Peagi alustasime kere esimeste elementide trükkimisega - aga siis algasid esimesed sammud... Täpselt täpne trükkimine võttis oodatust kahemõtteliselt kauem aega ning tavapärasest palju tugevama materjali kasutamisest tulenevaid kulukaid defekte...

12. …kes valmistas XPS-vahust korpusest ja CNC-tehnoloogiast sarnase kabja.

13. Vahtplastist südamik tuli ka puhastada.

Kuna vastuvõtmise tähtaeg lähenes murettekitavalt kiiresti, otsustasime loobuda modulaarsest disainist ja 3D-printimine kõva ja paremini tuntud laminaaditehnoloogia jaoks - ja hakkasime paralleelselt töötama kahes meeskonnas erinevat tüüpi positiivsete mustrite (kabjad) kallal корпус: traditsiooniline (ehitus ja vineer) ja vahtplast (kasutades suurt CNC ruuterit). Sellel võistlusel osales Rafal Kowalczyki juhitud "uute tehnoloogiate meeskond" (muide, multimeediamängija riiklikel ja ülemaailmsetel raadio teel juhitavate mudelite konstruktorite võistlustel - sealhulgas kirjeldatud "Töökojas") kaasautor 6/ 2018) sai eelise.

14. ... sobima negatiivse maatriksi tegemiseks ...

15. …kus peagi tehti esimesed klaasist epoksiidist ujukitrükid. Kasutatud oli üks geellakk, mis on vee peal hästi näha (kuna olime moodulitest juba loobunud, siis polnud põhjust kahevärviliste kaunistustega tööd segada).

Seetõttu kulges töökoja edasine töö Rafali kolmandat disainiteed: alustades positiivsete vormide loomisest, seejärel negatiivsete vormide loomisest - läbi epoksüklaasist korpuste jäljendite - valmis IVDS-platvormideni (): esiteks täielikult varustatud prototüüp. , ja seejärel esimese seeria järgnevad, veelgi täiustatud koopiad. Siin kohandati selle tehnoloogiaga kere kuju ja detailid - peagi sai projekti kolmas versioon oma juhilt ainulaadse nime.

16. Selle õppeprojekti eelduseks oli avalikult kättesaadavate modelleerimisseadmete kasutamine – aga see ei tähenda, et meil oleks iga elemendi kohta kohe idee olemas – vastupidi, täna on raske kokku lugeda, mitut konfiguratsiooni prooviti – ja disaini täiustamine sellega ei lõppenud.

17. See on kasutatud akudest väikseim – need võimaldavad platvormil töökoormuse all neli tundi töötada. Võimalus on ka võimsust kahekordistada – õnneks võimaldavad hooldusluugid ja suurem ujuvus palju.

Gerris USV on elav, töötav laps (ja mõistusega!)

Garris see on hobuste ladinakeelne üldnimetus - tõenäoliselt tuntud putukad, kes tormavad tõenäoliselt laiaulatuslike jäsemetega läbi vee.

Sihthüdrooni kered Valmistatud mitmekihilisest klaasepoksiidlaminaadist – piisavalt tugev kavandatud töö karmides liiva-/kruusatingimustes. Neid ühendas kiiresti demonteeritav alumiiniumraam koos libisevate (tõmbe seadmise hõlbustamiseks) taladega mõõteriistade (kajaloodi, GPS, pardaarvuti jne) paigaldamiseks. Täiendavad mugavused transportimisel ja kasutamisel on toodud juhtumite kirjeldustes. kettad (kaks ujuki kohta). Topeltmootorid tähendavad ka väiksemaid sõukruve ja suuremat töökindlust, võimaldades samal ajal kasutada veelgi rohkem simulatsiooni kui tööstuslikud mootorid.

18. Pilk mootorite ja elektrikarbiga salongi. Nähtav silikoontoru on osa vesijahutussüsteemist.

19. Esimestel veekatsetel kaalusime kered, et katamaraan käituks ettenähtud töötingimustes adekvaatselt – aga teadsime juba ette, et platvorm saab sellega hakkama!

Järgmistes versioonides katsetasime erinevaid jõuseadmeid, suurendades järk-järgult nende tõhusust ja võimsust - seetõttu tulevad platvormi järgnevad versioonid (erinevalt paljude aastate tagusest esimesest katamaraanist) turvalise kiirusevaruga toime ka iga Poola jõe vooluga.

20. Põhikomplekt - ühe (siin pole veel ühendatud) kajaloodiga. Kaks kasutaja tellitud kinnitustala võimaldavad ka mõõteseadmeid dubleerida ja seeläbi suurendada mõõtmiste endi usaldusväärsust.

21. Töökeskkonnaks on tavaliselt väga hägune vesi kruus.

Kuna seade on ette nähtud töötama 4–8 tundi pidevalt, võimsusega 34,8 Ah (või järgmises versioonis 70 Ah) – igal juhul üks. Nii pika tööaja juures on ilmne, et kolmefaasilised mootorid ja nende kontrollerid vajavad jahutamist. Seda tehakse tüüpilise sõukruvide tagant võetud modelleeriva veeringi abil (täiendav veepump osutus mittevajalikuks). Teiseks kaitseks ujukite sees olevast temperatuurist põhjustatud võimaliku rikke eest on parameetrite telemeetriline näit operaatori juhtpaneelil (ehk tänapäevastele simulatsioonidele omane saatja). Regulaarselt diagnoositakse eelkõige mootori pöördeid, nende temperatuuri, regulaatorite temperatuuri, toiteakude pinget jne.

22. See pole koht siledate kärbitud modellide jaoks!

23. Selle projekti arendamise järgmine samm oli autonoomsete juhtimissüsteemide lisamine. Pärast veehoidla jälgimist (Google kaardil või käsitsi - vastavalt voolule ümber mõõdetud reservuaari kontuuriühiku) arvutab arvuti marsruudi ümber vastavalt hinnangulistele parameetritele ja pärast autopiloodi ühe lülitiga sisselülitamist saab operaator mugavalt istuge, karastusjook käes, seadme tööd jälgima ...

Kogu kompleksi põhiülesanne on mõõta ja salvestada eraldi geodeetilises programmis vee sügavuse mõõtmise tulemused, mida hiljem kasutatakse interpoleeritud kogumahutise mahutavuse määramiseks (ja seeläbi näiteks valitud kruusa koguse kontrollimiseks alates aastast viimane mõõtmine). Neid mõõtmisi saab teha kas paadi käsitsi juhtimisega (identne tavalise kaugjuhitava ujuvmudeliga) või lüliti täisautomaatse juhtimisega. Seejärel edastatakse jooksvalt operaatorile sonari hetkenäidud liikumissügavuse ja -kiiruse, missiooni oleku või objekti asukoha kohta (ülitäpsest RTK GPS-vastuvõtjast, mis on paigutatud 5 mm täpsusega). dispetšeri ja juhtimisrakenduse alusel (saab määrata ka kavandatava missiooni parameetrid) .

Eksami ja arenduse praktikaversioonid

kirjeldatud hüdrodron See on edukalt läbinud mitmed katsed erinevates, tavaliselt töötingimustes, ja on lõppkasutajat teenindanud juba üle aasta, püüdes uusi veehoidlaid hoolikalt “kündda”.

Prototüübi edu ja kogutud kogemused viisid selle üksuse uute, veelgi arenenumate üksuste sünnini. Platvormi mitmekülgsus võimaldab seda kasutada mitte ainult geodeetilistes rakendustes, vaid ka näiteks õpilaste projektides ja paljudes muudes ülesannetes.

Usun, et tänu edukatele otsustele ning projektijuhi töökusele ja andekusele varsti on gerrise paadid, pärast kommertsprojektiks ümberkujundamist hakkavad nad konkureerima Poolas pakutavate Ameerika lahendustega, mis on ostu ja hoolduse poolest kordades kallimad.

Kui olete huvitatud üksikasjadest, mida siin ei käsitleta, ja uusimat teavet selle huvitava struktuuri arendamise kohta, külastage projekti veebisaiti: GerrisUSV Facebookis või traditsiooniliselt: MODElmaniak.PL.

Julgustan kõiki lugejaid koondama oma andeid, et luua koos uuenduslikke ja rahuldust pakkuvaid projekte – olenemata (kui tuttav!) "Siin ei maksa midagi." Enesekindlust, optimismi ja head koostööd meile kõigile!