Геррис УСВ - хидродрон од нуле!

Данас је „У радионици” реч о мало већем пројекту – односно о беспилотном пловилу који се користи, на пример, за батиметријска мерења. О нашем првом катамарану, прилагођеном радио-управљаној верзији, прочитајте у 6. броју „Младог техничара“ за 2015. годину. Овог пута, МОДЕЛманиак тим (група искусних моделара повезаних са Коперник Модел Ворксхопс Гроуп у Вроцлаву) суочио се са пријатељским изазовом дизајна од нуле плутајуће мерне платформе још боље прилагођене условима шљунка. каменолом, проширив на самосталну верзију, пружајући оператеру више простора за дисање.

Почело са прилагођавањем...

Први пут смо се сусрели са овим проблемом када су нас пре неколико година питали о могућности увођења актуатора и адаптација на радио контролу вучена батиметрија (тј. мерна платформа која се користи за мерење дубине водених тела).

1. Прва верзија мерне платформе, само прилагођена РЦ верзији

2. Погони првог хидродрона су били мало модификовани акваријумски претварачи - и радили су прилично добро, иако дефинитивно нису имали „конструкцијски отпор“.

Задатак симулације је био да се дизајнирају и произведу актуатори за префабриковане ПЕ пловке обликоване растезљивом дувањем (РСБМ – слично ПЕТ боцама). Након анализе услова рада и доступних опција, изабрали смо прилично необично решење - и, не ометајући трупове испод водене линије, уградили смо акваријумске циркулаторе-инверторе као погоне са додатном могућношћу ротације за 360° и подизања (нпр. , када наиђе на препреку или током транспорта) ). Ово решење, додатно подржано посебним системом управљања и напајања, омогућило је контролу и повратак оператеру чак и у случају квара једне од секција (десне или леве). Решења су била толико успешна да је катамаран и даље у функцији.

3. Приликом припреме сопственог пројекта, детаљно смо анализирали (често лично!) Многа слична решења - на овој илустрацији немачки ...

4.…ево Американца (и још неколико десетина). Одбацили смо појединачне трупове као мање свестране, а погоне који стрше испод дна као потенцијално проблематичне у раду и транспорту.

Међутим, осетљивост дискова на загађење воде испоставила се као недостатак. Иако можете брзо уклонити песак са ротора након хитног пливања до обале, морате бити пажљиви са овим аспектом када се поринете и пливате близу дна. Зато што, међутим, укључује проширење мерних могућности, а такође се проширио током овог времена. обим хидродрона (на рекама) наш пријатељ је показао интересовање за нову развојну верзију платформе специјално дизајниране за ову сврху. Прихватили смо овај изазов – у складу са дидактичким профилом наших студија и уједно дајући могућност да развијена решења тестирамо у пракси!

5. Модуларне кутије које се брзо склапају биле су веома инспиративне својом разноврсношћу и лакоћом транспорта 3 (фотографија: материјали произвођача)

Геррис УСВ - технички подаци:

• Дужина/ширина/висина 1200/1000/320 мм

• Конструкција: композит од епоксидног стакла, алуминијумски спојни оквир.

• Запремина: 30 кг, укључујући носивост: не мање од 15 кг

• Погон: 4 БЛДЦ мотора (водено хлађени)

• Напон напајања: 9,0 В… 12,6 В

• Брзина: радна: 1 м/с; максимално: 2 м/с

• Време рада са једним пуњењем: до 8 сати (са две батерије од 70 Ах)

• Веб сајт пројекта: хттпс://ввв.фацебоок.цом/ГеррисУСВ/

Настављене су вежбе – односно претпоставке за нови пројекат

Водећи принципи које смо поставили за себе када смо развијали сопствену верзију били су следећи:

• двотрупни (као у првој верзији, који гарантује највећу стабилност неопходну за добијање тачних мерења са ехо сондом);
• редундантни системи погона, напајања и управљања;
• депласман, омогућавајући уградњу опреме на броду тежине мин. 15 кг;
• лака демонтажа за транспорт и додатна возила;
• димензије које омогућавају транспорт у обичном путничком аутомобилу, чак и када су склопљени;
• заштићени од оштећења и контаминације, дуплирани погони у обилазници тела;
• универзалност платформе (могућност коришћења у другим апликацијама);
• могућност надоградње на самосталну верзију.

6. Првобитна верзија нашег пројекта подразумевала је модуларну поделу на секције изграђене различитим технологијама, које су се, међутим, могле лако саставити као популарни блокови и добити различите намене: од радио-контролисаних спасилачких модела, преко УСВ платформи, до електричних педалина

Дизајн против технологије, тј. учење на грешкама (или до три пута више од уметности)

У почетку су, наравно, постојале студије - много времена је потрошено на тражење сличних дизајна, решења и технологија на Интернету. Толико су нас инспирисали хидродронија разне примене, као и модуларни кајаци и мали путнички чамци за самомонтажу. Међу првима смо нашли потврду вредности двотрупног распореда јединице (али у готово свим су пропелери били смештени испод морског дна – већина њих је била пројектована за рад у чистијим водама). Модуларна решења индустријски кајаци су нас подстакли да размислимо о раздвајању модела трупа (и рада у радионици) на мање делове. Тако је настала прва верзија пројекта.

7. Захваљујући Јакобсцхе едитору, брзо су креиране накнадне опције 3Д дизајна – неопходне за имплементацију у технологију штампе са филаментом (прва два и последња два сегмента тела су резултат ограничења простора за штампање штампача у власништву).

У почетку смо усвојили мешовиту технологију. У првом прототипу, прамчани и крмени делови су морали да буду направљени од најјачег материјала који смо могли да пронађемо (акрилонитрил-стирен-акрилат – скраћено АСА).

8. Уз очекивану тачност и поновљивост повезивања модула, средњи делови (дужине пола метра, евентуално и један метар) захтевали су одговарајућу опрему.

9. Наш врхунски технолог за пластику направио је серију тестних модула пре штампања првог екстремног АСА елемента.

На крају, након доказа концепта, да бисмо брже реализовали наредне случајеве, такође смо размотрили употребу отисака као копита за креирање калупа за ламинацију. Средњи модули (дужине 50 или 100 цм) морали су да буду залепљени од пластичних плоча – за шта је наш прави пилот и специјалиста за пластичну технологију – Кшиштоф Шмит (познат читаоцима „У радионици“, укључујући и као коаутор ( МТ 10 / 2007) или радио-управљана машина-амфибија-чекић (МТ 7/2008).

10. Штампање крајњих модула је трајало опасно дуго, тако да смо почели да креирамо позитивне шаблоне тела - овде у класичној верзији са рабатима.

11. Облога од шперплоче ће захтевати мало глетовања и завршног фарбања - али, како се испоставило, ово је била добра заштита у случају могућег квара навигационе бригаде ...

3Д дизајн новог модела за штампу, приредио Бартłомиеј Јакобсцхе (серија његових чланака о 9Д електронским пројектима налази се у бројевима „Мłодего Тецхника“ од 2018/2–2020/XNUMX). Убрзо смо почели да штампамо прве елементе трупа - али онда су почели први кораци... Прецизно тачно штампање је трајало двосмислено дуже него што смо очекивали, а било је и скупих недостатака који су резултат употребе много јачег од уобичајеног материјала...

12. …који је направио слично копито од кућишта КСПС пене и ЦНЦ технологије.

13. Пенасто језгро је такође морало да се очисти.

Пошто се датум прихватања приближава забрињавајуће брзо, одлучили смо да се одмакнемо од модуларног дизајна и 3Д штампа за тврду и познатију технологију ламината - и почели смо да радимо у два тима паралелно на различитим врстама позитивних образаца (копита) корпус: традиционални (конструкција и шперплоча) и пена (помоћу великог ЦНЦ глодала). У овој трци „тим нових технологија“ предвођен Рафалом Ковалчиком (узгред, мултимедијални плејер на националним и светским такмичењима за конструкторе радио-управљаних модела – укључујући и коаутора описане „На радионици“ 6/ 2018) стекли предност.

14. ... бити погодан за прављење негативне матрице ...

15. …где су убрзо направљени први отисци стакленог епоксида. Коришћен је један гел премаз, који се јасно види на води (пошто смо модуле већ напустили, није било разлога да ометамо рад са двобојним украсима).

Стога је даљи рад радионице пратио Рафалов трећи пут дизајна: почевши од стварања позитивних форми, затим негативних - преко отисака кућишта од епоксидног стакла - до готових ИВДС платформи (): прво, потпуно опремљен прототип , а затим и накнадне, још напредније копије прве серије. Овде су облик и детаљи трупа прилагођени овој технологији - ускоро је трећа верзија пројекта добила јединствено име од свог вође.

16. Претпоставка овог образовног пројекта била је коришћење јавно доступне опреме за моделирање – али то не значи да смо одмах имали идеју за сваки елемент – напротив, данас је тешко избројати колико је конфигурација испробано – и побољшању дизајна се није завршило.

17. Ово је најмања батерија која се користи – омогућавају платформи да ради четири сата под оптерећењем. Постоји и опција да се удвостручи капацитет – срећом, сервисни отвори и већа пловност дозвољавају много.

Геррис УСВ је живахно, радно дете (и са својим умом!)

Гаррис ово је латински генерички назив за коње - вероватно добро познате инсекте, који вероватно јуре кроз воду на широко размакнутим удовима.

Таргет Хидроне Хуллс Произведен од вишеслојног стакленог епоксидног ламината – довољно јак за оштре, песковите/шљунковите услове предвиђеног посла. Повезани су брзо демонтираним алуминијумским рамом са клизним (да би се олакшало подешавање пропуха) гредама за монтажу мерних инструмената (ехосонде, ГПС-а, компјутера на возилу, итд.). Додатне погодности у транспорту и употреби су покривене у обрисима кућишта. дискови (два по плутају). Двоструки мотори такође значе мање пропелере и већу поузданост, док у исто време могу да користе још више симулације од индустријских мотора.

18. Поглед на салон са моторима и електричном кутијом. Видљива силиконска цев је део система воденог хлађења.

19. За прве водене пробе смо измерили трупове како би се катамаран понашао адекватно за услове предвиђеног рада - али смо већ знали да платформа то може да издржи!

У наредним верзијама тестирали смо различите погонске системе, постепено повећавајући њихову ефикасност и снагу - стога, следеће верзије платформе (за разлику од првог катамарана пре много година) са сигурном маргином брзине такође се носе са током сваке пољске реке.

20. Основни сет - са једним (овде још није повезан) сонаром. Две монтажне греде које је наручио корисник такође омогућавају дуплирање мерних уређаја и на тај начин повећавају поузданост самих мерења.

21. Радно окружење је обично шљунак са веома мутном водом.

Пошто је јединица пројектована да ради од 4 до 8 сати непрекидно, са капацитетом од 34,8 Ах (или 70 Ах у следећој верзији) - по један у сваком од случајева. Са тако дугим временом рада, очигледно је да је потребно хлађење трофазних мотора и њихових контролера. Ово се ради помоћу типичног воденог круга за моделирање узетог иза пропелера (испоставило се да додатна пумпа за воду није потребна). Још једна заштита од могућег квара узрокованог температуром унутар пловака је телеметријско очитавање параметара на контролној табли оператера (тј. предајник типичан за модерне симулације). Редовно се дијагностикују, посебно, број обртаја мотора, њихова температура, температура регулатора, напон напојних батерија итд.

22. Ово није место за елегантне скраћене моделе!

23. Следећи корак у развоју овог пројекта био је додатак аутономних контролних система. Након праћења резервоара (на Гугл мапи или ручно – према протоку око контурне јединице мереног резервоара), рачунар поново израчунава руту према процењеним параметрима и након укључивања аутопилота једним прекидачем, оператер може удобно седите да посматрате рад уређаја са безалкохолним пићем у руци ...

Основни задатак читавог комплекса је да измери и сачува у посебном геодетском програму резултате мерења дубине воде, који се касније користе за одређивање интерполираног укупног капацитета резервоара (а самим тим, на пример, за проверу количине одабраног шљунка од последње мерење). Ова мерења се могу извршити или ручном контролом чамца (идентично конвенционалном плутајућем моделу са даљинским управљањем) или потпуно аутоматским радом прекидача. Затим се тренутна очитавања сонара у смислу дубине и брзине кретања, статуса мисије или локације објекта (са изузетно прецизног РТК ГПС пријемника, позиционираног са тачношћу од 5 мм) преносе оператеру у току основу од стране диспечера и контролне апликације (може подесити и параметре планиране мисије) .

Вежбајте верзије испита и развоја

описано хидродрон Успешно је прошао низ тестова у разним, типично радним условима, и служи крајњем кориснику више од годину дана, мукотрпно „орући“ нове резервоаре.

Успех прототипа и нагомилано искуство довели су до рађања нових, још напреднијих јединица ове јединице. Свестраност платформе омогућава јој да се користи не само у геодетским апликацијама, већ и, на пример, у студентским пројектима и многим другим задацима.

Верујем да ће захваљујући успешним одлукама и марљивости и таленту руководиоца пројекта ускоро бити геррис боатс, након што буду претворени у комерцијални пројекат, конкурисаће америчким решењима која се нуде у Пољској, која су вишеструко скупља у погледу куповине и одржавања.

Ако сте заинтересовани за детаље који овде нису обухваћени и најновије информације о развоју ове занимљиве структуре, посетите веб локацију пројекта: ГеррисУСВ на Фејсбуку или традиционално: МОДЕлманиак.ПЛ.

Подстичем све читаоце да удруже своје таленте како би заједно креирали иновативне и награђиване пројекте—без обзира на (познато!) „Овде се ништа не исплати“. Самопоуздање, оптимизам и добра сарадња свима нама!