Gerris USV - hidrodrone van nuuts af!

Vandag gaan “In the Workshop” oor ’n effens groter projek – dit wil sê oor ’n onbemande vaartuig wat byvoorbeeld vir batimetriese metings gebruik word. Jy kan lees oor ons eerste katamaran, aangepas vir die radiobeheerde weergawe, in die 6de uitgawe van "Jong Tegnikus" vir 2015. Hierdie keer het die MODELmaniak-span ('n groep ervare modelleerders verbonde aan die Kopernik Model Workshops Group in Wrocław) voor die vriendelike uitdaging te staan ​​gekom om van nuuts af 'n drywende meetplatform te ontwerp wat selfs beter by gruistoestande aangepas is. steengroef, uitbreibaar na 'n alleenstaande weergawe, wat die operateur meer asemhalingsruimte gee.

Het begin met pasmaak...

Ons het hierdie probleem die eerste keer teëgekom toe ons 'n paar jaar gelede gevra is oor die moontlikheid om aktuators en aanpassing by radiobeheer gesleep batimetries (m.a.w. 'n meetplatform wat gebruik word om die diepte van waterliggame te meet).

1. Die eerste weergawe van die meetplatform, slegs aangepas by die RC-weergawe

2. Die aandrywers van die eerste hidrodrone was effens aangepaste akwarium-omskakelaars - en hulle het redelik goed gewerk, hoewel hulle beslis nie "konstruksieweerstand" gehad het nie.

Die simulasietaak was om aandrywers te ontwerp en te vervaardig vir voorafvervaardigde PE-rekblaas-gevormde vlotte (RSBM – soortgelyk aan PET-bottels). Nadat ons die bedryfstoestande en beskikbare opsies ontleed het, het ons 'n taamlik ongewone oplossing gekies - en sonder om in te meng met die rompe onder die waterlyn, het ons akwariumsirkulator-omskakelaars geïnstalleer as aandrywers met die bykomende vermoë om 360 ​​° te draai en op te lig (byvoorbeeld , wanneer 'n hindernis tref of tydens vervoer) ) . Hierdie oplossing, bykomend ondersteun deur 'n afsonderlike beheer- en kragtoevoerstelsel, het beheer en terugkeer na die operateur toegelaat, selfs in die geval van mislukking van een van die afdelings (regs of links). Die oplossings was so suksesvol dat die katamaran steeds in werking is.

3. Toe ons ons eie projek voorberei het, het ons in detail (dikwels persoonlik!) Baie soortgelyke oplossings ontleed - in hierdie illustrasie, Duits ...

4.…hier is 'n Amerikaner (en nog 'n paar dosyn). Ons het enkelrompe as minder veelsydig verwerp, en aandrywings wat onder die bodem uitsteek as potensieel problematies in bedryf en vervoer.

Die nadeel was egter die sensitiwiteit van die skywe vir waterbesoedeling. Alhoewel jy vinnig die sand van die rotor kan verwyder na 'n noodswem na die wal, moet jy versigtig wees met hierdie aspek wanneer jy na aan die bodem lanseer en swem. Omdat dit egter die uitbreiding van meetvermoëns insluit, en dit het ook oor hierdie tyd uitgebrei. omvang van hidrodrone (op die riviere) het ons vriend belangstelling getoon in 'n nuwe ontwikkelingsweergawe van die platform wat spesiaal vir hierdie doel ontwerp is. Ons het hierdie uitdaging aangepak - in ooreenstemming met die didaktiese profiel van ons ateljees en terselfdertyd die geleentheid gegee om die ontwikkelde oplossings in die praktyk te toets!

5. Vinnigvoubare modulêre koffers was baie inspirerend met hul veelsydigheid en gemak van vervoer 3 (foto: vervaardiger se materiaal)

Gerris USV - tegniese data:

• Lengte/breedte/hoogte 1200/1000/320 mm

• Konstruksie: epoksieglas saamgestelde, aluminium verbindingsraam.

• Verplasing: 30 kg, drakrag ingesluit: nie minder nie as 15 kg

• Aandrywing: 4 BLDC-motors (waterverkoel)

• Toevoerspanning: 9,0 V… 12,6 V

• Spoed: werk: 1 m/s; maksimum: 2 m/s

• Werktyd op 'n enkele lading: tot 8 uur (met twee batterye van 70 Ah)

• Projekwebwerf: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

Die oefeninge het voortgegaan - dit wil sê, aannames vir 'n nuwe projek

Die riglyne wat ons vir onsself gestel het toe ons ons eie weergawe ontwikkel het, was soos volg:

• tweeromp (soos in die eerste weergawe, wat die grootste stabiliteit waarborg wat nodig is om akkurate metings met 'n eggolood te verkry);
• oortollige dryf-, krag- en beheerstelsels;
• verplasing, wat die installering van aan boord toerusting toelaat wat min. 15 kg;
• maklike demontage vir vervoer en bykomende voertuie;
• afmetings wat vervoer in 'n gewone passasiersmotor moontlik maak, selfs wanneer dit saamgestel is;
• beskerm teen skade en besoedeling, gedupliseerde dryf in die omleiding van die liggaam;
• universaliteit van die platform (die vermoë om dit in ander toepassings te gebruik);
• die vermoë om op te gradeer na 'n selfstandige weergawe.

6. Die oorspronklike weergawe van ons projek behels modulêre verdeling in afdelings wat met verskillende tegnologieë gebou is, wat egter so maklik soos gewilde blokke saamgestel kon word en verskeie gebruike kan kry: van radiobeheerde reddingsmodelle, deur USV-platforms, tot elektriese trapbote

Ontwerp vs tegnologie, dws leer uit foute (of tot drie keer meer as kuns)

Aanvanklik was daar natuurlik studies – baie tyd is spandeer om op die internet te soek vir soortgelyke ontwerpe, oplossings en tegnologieë. Hulle het ons so baie geïnspireer hidrodronium verskeie toepassings, asook modulêre kajakke en klein passasiersbote vir selfmontering. Onder die eerstes het ons bevestiging gevind van die waarde van die dubbelromp-uitleg van die eenheid (maar in byna almal was die skroewe onder die seebodem geleë - die meeste van hulle is ontwerp om in skoner waters te werk). Modulêre oplossings industriële kajakke het ons aangespoor om te oorweeg om die modelromp (en werkswinkelwerk) in kleiner stukke te verdeel. So is die eerste weergawe van die projek geskep.

7. Danksy die Jakobsche-redakteur is die daaropvolgende 3D-ontwerpopsies vinnig geskep - nodig vir implementering in filamentdruktegnologie (die eerste twee en laaste twee segmente van die liggaam is die gevolg van die drukruimtebeperkings van die drukkers wat besit word).

Aanvanklik het ons gemengde tegnologie aangeneem. In die eerste prototipe moes die boeg- en hekseksies gemaak word van die sterkste materiaal wat ons kon kry (akrielonitriel-styreen-akrilaat - kortweg ASA).

8. Met die verwagte akkuraatheid en herhaalbaarheid van moduleverbindings het die middelste dele ('n halwe meter lank, uiteindelik ook een meter) toepaslike toerusting benodig.

9. Ons top plastiektegnoloog het 'n reeks toetsmodules gemaak voordat die eerste uiterste ASA-element gedruk is.

Uiteindelik, na bewys van konsep, om daaropvolgende gevalle vinniger te realiseer, het ons dit ook oorweeg om afdrukke as hoewe te gebruik om vorms vir laminering te skep. Die middelste modules (50 of 100 cm lank) moes van plastiekplate aanmekaar geplak word - waarvoor ons ware vlieënier en spesialis in plastiektegnologie - Krzysztof Schmit (bekend aan lesers van "At die Werkswinkel", insluitend as mede-outeur ( MT 10 / 2007) of radiobeheerde masjien-amfibiehamer (MT 7/2008).

10. Die druk van die eindmodules het gevaarlik lank geneem, so ons het begin om positiewe liggaamssjablone te skep - hier in die klassieke, kortingsweergawe.

11. Laaghout-omhulsel sal 'n bietjie stopverf en finale verf vereis - maar, soos dit geblyk het, was dit 'n goeie beskerming in geval van 'n moontlike mislukking van die navigasiebrigade ...

3D-ontwerp van die nuwe model vir druk, geredigeer deur Bartłomiej Jakobsche ('n reeks van sy artikels oor 9D elektroniese projekte kan gevind word in die uitgawes van "Młodego Technika" gedateer 2018/2–2020/XNUMX). Gou het ons begin om die eerste elemente van die romp te druk - maar toe begin die eerste stappe ... Akkuraat akkurate drukwerk het dubbelsinnig langer geneem as wat ons verwag het, en daar was duur gebreke as gevolg van die gebruik van baie sterker as gewone materiaal ...

12. …wat 'n soortgelyke hoef gemaak het van XPS-skuimliggaam en CNC-tegnologie.

13. Die skuimkern moes ook skoongemaak word.

Met die aanvaardingsdatum wat kommerwekkend vinnig nader, het ons besluit om weg te beweeg van modulêre ontwerp en 3D-drukwerk vir harde en beter bekende laminaattegnologie - en ons het in twee spanne parallel begin werk aan verskillende tipes positiewe patrone (hoewe) behuising: tradisioneel (konstruksie en laaghout) en skuim (met 'n groot CNC-roeteerder). In hierdie wedloop, die "span van nuwe tegnologieë" gelei deur Rafal Kowalczyk (terloops, 'n multimediaspeler in nasionale en wêreldkompetisies vir radiobeheerde modelbouers - insluitend die mede-outeur van die beskryfde "On the Workshop" 6/ 2018) het 'n voordeel gekry.

14. ... geskik wees om 'n negatiewe matriks te maak ...

15. …waar die eerste glas-epoksie-floatafdrukke gou gemaak is. Een gelcoat is gebruik, wat duidelik op die water sigbaar is (aangesien ons reeds die modules laat vaar het, was daar geen rede om met die werk met tweekleurversierings in te meng nie).

Daarom het die verdere werk van die werkswinkel Rafal se derde ontwerppad gevolg: vanaf die skepping van positiewe vorms, dan negatiewes - deur die afdrukke van epoksieglashouers - tot klaargemaakte IVDS-platforms (): eerstens, 'n volledig toegeruste prototipe , en dan daaropvolgende, selfs meer gevorderde kopieë van die eerste reeks. Hier is die vorm en besonderhede van die romp by hierdie tegnologie aangepas - binnekort het die derde weergawe van die projek 'n unieke naam van sy leier gekry.

16. Die aanname van hierdie opvoedkundige projek was die gebruik van publiek-beskikbare modelleringstoerusting - maar dit beteken nie dat ons dadelik 'n idee gehad het vir elke element nie - inteendeel, vandag is dit moeilik om te tel hoeveel konfigurasies beproef is - en die ontwerpverbetering het nie daar geëindig nie.

17. Dit is die kleinste van die batterye wat gebruik word – dit laat die platform vier uur lank onder werklading loop. Daar is ook ’n opsie om die kapasiteit te verdubbel – gelukkig laat diensluike en groter dryfvermoë baie toe.

Gerris USV is 'n lewendige, werkende kind (en met sy verstand!)

Garris dit is die Latynse generiese naam vir perde - waarskynlik bekende insekte wat waarskynlik deur die water jaag op wydverspreide ledemate.

Doel Hydrodrone-rompe Vervaardig van meerlaagse glas-epoksielaminaat – sterk genoeg vir die harde, sanderige/gruistoestande van die beoogde werk. Hulle is verbind deur 'n vinnig uitmekaar gehaalde aluminiumraam met skuifbalke (om die trekinstelling te vergemaklik) vir die montering van meetinstrumente (ekkolod, GPS, boordrekenaar, ens.). Bykomende geriewe in vervoer en gebruik word in uiteensetting van gevalle gedek. skywe (twee per vlot). Dubbelmotors beteken ook kleiner skroewe en meer betroubaarheid, terwyl dit terselfdertyd selfs meer simulasie as industriële motors kan gebruik.

18. 'n Kykie na die salon met motors en 'n elektriese boks. Die sigbare silikoonbuis is deel van die waterverkoelingstelsel.

19. Vir die eerste waterproewe het ons die rompe geweeg om die katamaran behoorlik te laat gedra vir die toestande van die beoogde werk - maar ons het reeds geweet dat die platform dit kon hanteer!

In daaropvolgende weergawes het ons verskeie aandrywingstelsels getoets, wat hul doeltreffendheid en krag geleidelik verhoog het - daarom kan daaropvolgende weergawes van die platform (anders as die eerste katamaran van baie jare gelede) met 'n veilige spoedmarge ook die vloei van elke Poolse rivier hanteer.

20. Basiese stel - met een (nog nie hier gekoppel nie) sonar. Die twee gebruiker-bestel monteerbalke laat ook toe dat die meettoestelle gedupliseer word en verhoog dus die betroubaarheid van die metings self.

21. Die werksomgewing is gewoonlik gruis met baie troebel water.

Aangesien die eenheid ontwerp is om van 4 tot 8 uur aaneenlopend te werk, met 'n kapasiteit van 34,8 Ah (of 70 Ah in die volgende weergawe) - een in elk van die gevalle. Met so 'n lang looptyd is dit duidelik dat driefasemotors en hul beheerders verkoel moet word. Dit word gedoen deur gebruik te maak van 'n tipiese modellerende waterkring wat van agter die skroewe geneem is ('n bykomende waterpomp blyk onnodig te wees). Nog 'n beskerming teen moontlike mislukking veroorsaak deur die temperatuur binne die vlotte is die telemetriese lesing van die parameters op die operateur se beheerpaneel (d.w.s. 'n sender tipies van moderne simulasies). Op 'n gereelde basis word veral enjinsnelhede, hul temperatuur, temperatuur van reguleerders, spanning van toevoerbatterye, ens.

22. Dit is nie die plek vir slanke geknipte modelle nie!

23. Die volgende stap in die ontwikkeling van hierdie projek was die toevoeging van outonome beheerstelsels. Nadat 'n reservoir opgespoor is (op 'n Google-kaart of met die hand - volgens die vloei rondom die kontoereenheid van die gemete reservoir), herbereken die rekenaar die roete volgens die beraamde parameters en nadat die autopilot met een skakelaar aangeskakel is, kan die operateur gemaklik gaan sit om die werking van die toestel waar te neem met 'n koeldrank in sy hand ...

Die hooftaak van die hele kompleks is om die resultate van waterdieptemetings te meet en in 'n aparte geodetiese program te stoor, wat later gebruik word om die geïnterpoleerde totale reservoirkapasiteit te bepaal (en dus byvoorbeeld om die hoeveelheid geselekteerde gruis na te gaan sedert die laaste meting). Hierdie metings kan gemaak word óf deur handbeheer van die boot (identies aan 'n konvensionele afstandbeheerde drywende model) óf deur ten volle outomatiese werking van 'n skakelaar. Dan word die huidige sonarlesings in terme van diepte en spoed van beweging, die status van die missie of die ligging van die voorwerp (van 'n uiters akkurate RTK GPS-ontvanger, geposisioneer met 'n akkuraatheid van 5 mm) aan die operateur oorgedra op 'n deurlopende basis deur die versender en die beheertoepassing (dit kan ook die parameters van die beplande missie stel).

Oefen weergawes van die eksamen en ontwikkeling

beskryf hidrodron Dit het 'n aantal toetse suksesvol geslaag in verskeie, tipies werksomstandighede, en dien die eindgebruiker al vir meer as 'n jaar, met moeisame "ploeg" nuwe reservoirs.

Die sukses van die prototipe en die opgehoopte ervaring het gelei tot die geboorte van nuwe, selfs meer gevorderde eenhede van hierdie eenheid. Die veelsydigheid van die platform laat dit toe om nie net in geodetiese toepassings gebruik te word nie, maar ook, byvoorbeeld, in studenteprojekte en baie ander take.

Ek glo dat danksy suksesvolle besluite en die ywer en talent van die projekbestuurder, daar binnekort sal wees gerris bote, nadat hulle in 'n kommersiële projek omskep is, sal hulle meeding met Amerikaanse oplossings wat in Pole aangebied word, wat baie keer duurder is in terme van aankoop en instandhouding.

Indien jy belangstel in besonderhede wat nie hier gedek word nie en die jongste inligting oor die ontwikkeling van hierdie interessante struktuur, besoek asseblief die projekwebwerf: GerrisUSV op Facebook of tradisioneel: MODElmaniak.PL.

Ek moedig alle lesers aan om hul talente bymekaar te bring om innoverende en lonende projekte saam te skep – ongeag die (bekende!) "Niks betaal hier nie." Selfvertroue, optimisme en goeie samewerking aan ons almal!