Gerris USV - הידרודרון מאפס!

כיום מדובר ב"בסדנה" על פרויקט קצת יותר גדול - כלומר על כלי שייט בלתי מאויש המשמש למשל למדידות באטימטריות. על הקטמרן הראשון שלנו, המותאם לגרסה מבוקרת רדיו, תוכלו לקרוא בגיליון השישי של "טכנאי צעיר" לשנת 6. הפעם, צוות MODELmaniak (קבוצה של מודליסטים מנוסים המזוהה עם קבוצת סדנאות המודלים של Kopernik בוורוצלב) התמודד עם האתגר הידידותי של עיצוב מאפס פלטפורמת מדידה צפה המותאמת אפילו יותר לתנאי החצץ. מחצבה, הניתנת להרחבה לגרסה עצמאית, המעניקה למפעיל יותר מרחב נשימה.

התחיל בהתאמה אישית...

נתקלנו בבעיה זו לראשונה כאשר נשאלנו לפני מספר שנים לגבי האפשרות להציג כוננים ו התאמה לבאטימטרי נגרר בקרת רדיו (כלומר פלטפורמת מדידה המשמשת למדידת עומק של גופי מים).

1. הגרסה הראשונה של פלטפורמת המדידה, מותאמת רק לגרסת RC

2. הכוננים של ההידרודרון הראשון היו ממירי אקווריום ששונו מעט - והם עבדו די טוב, אם כי בהחלט לא הייתה להם "התנגדות לבנייה".

משימת הסימולציה הייתה לתכנן ולייצר מפעילים למצופים טרומיים של PE (RSBM - בדומה לבקבוקי PET). לאחר ניתוח תנאי ההפעלה והאפשרויות הזמינות, בחרנו בפתרון יוצא דופן למדי - ובלי להפריע לקליפות שמתחת לקו המים, התקנו ממירי אקווריום סירקולטור-אינוורטרים ככוננים עם יכולת נוספת להסתובב 360 מעלות ולהרים (למשל , כאשר מכשול פוגע או במהלך הובלה) ) . פתרון זה, הנתמך בנוסף על ידי מערכת בקרה ואספקת חשמל נפרדת, אפשר שליטה והחזרה למפעיל גם במקרה של תקלה באחד הסעיפים (ימין או שמאל). הפתרונות היו כל כך מוצלחים שהקטמרן עדיין פועל.

3. בעת הכנת הפרויקט שלנו, ניתחנו בפירוט (לעתים קרובות באופן אישי!) פתרונות דומים רבים - באיור זה, גרמנית ...

4....הנה אמריקאי (ועוד כמה עשרות). דחינו קליפות בודדות כפחות צדדיות, והנעים הבולטים מתחת לקרקעית כבעלי פוטנציאל בעייתי בתפעול ובהובלה.

אולם הרגישות של הדיסקים לזיהום מים התבררה כחיסרון. למרות שאתה יכול להסיר במהירות את החול מהרוטור לאחר שחיית חירום לחוף, אתה צריך להיות זהיר בהיבט זה בעת שיגור ושחייה קרוב לקרקעית. מכיוון שהוא, לעומת זאת, כולל הרחבת יכולות המדידה, והוא גם התרחב במהלך הזמן הזה. היקף ההידרודרון (על הנהרות) חברנו גילה עניין בגרסת פיתוח חדשה של הפלטפורמה שתוכננה במיוחד למטרה זו. נטלנו על עצמנו את האתגר הזה - בהתאם לפרופיל הדידקטי של האולפנים שלנו ובמקביל נותנים אפשרות לבחון את הפתרונות שפותחו בפועל!

5. מארזים מודולריים מתקפלים מהירים היו מאוד מעוררי השראה בזכות הרבגוניות שלהם וקלות התחבורה שלהם 3 (צילום: חומרי היצרן)

Gerris USV - נתונים טכניים:

• אורך/רוחב/גובה 1200/1000/320 מ"מ

• בנייה: קומפוזיט מזכוכית אפוקסי, מסגרת מחברת אלומיניום.

• נפח: 30 ק"ג, כולל כושר נשיאה: לא פחות מ-15 ק"ג

• הנעה: 4 מנועי BLDC (מקוררים במים)

• מתח אספקה: 9,0 וולט... 12,6 וולט

• מהירות: עבודה: 1 m/s; מקסימום: 2 מ"ש

• זמן פעולה בטעינה בודדת: עד 8 שעות (עם שתי סוללות של 70 Ah)

• אתר הפרויקט: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

התרגילים המשיכו - כלומר הנחות לפרויקט חדש

העקרונות המנחים שהצבנו לעצמנו בעת פיתוח הגרסה שלנו היו כדלקמן:

• פגז כפול (כמו בגרסה הראשונה, המבטיח את היציבות הגדולה ביותר הדרושה לקבלת מדידות מדויקות עם קול הד);
• מערכות הנעה, כוח ובקרה מיותרות;
• תזוזה, המאפשרת התקנה של ציוד על הסיפון במשקל של דקות. 15 ק"ג;
• פירוק קל להובלה ולכלי רכב נוספים;
• מידות המאפשרות הובלה ברכב נוסעים רגיל, גם בהרכבה;
• מוגן מפני נזק וזיהום, כוננים משוכפלים במעקף של הגוף;
• האוניברסליות של הפלטפורמה (היכולת להשתמש בה ביישומים אחרים);
• היכולת לשדרג לגרסה עצמאית.

6. הגרסה המקורית של הפרויקט שלנו כללה חלוקה מודולרית למקטעים שנבנו באמצעות טכנולוגיות שונות, אשר, עם זאת, יכלו להרכיב בקלות כמו בלוקים פופולריים ולקבל שימושים שונים: מדגמי חילוץ נשלטי רדיו, דרך פלטפורמות USV, ועד סירות פדלים חשמליות

עיצוב מול טכנולוגיה, כלומר למידה מטעויות (או עד פי שלושה מאמנות)

בהתחלה היו כמובן מחקרים - הרבה זמן הושקע בחיפוש באינטרנט אחר עיצובים, פתרונות וטכנולוגיות דומות. הם נתנו לנו כל כך הרבה השראה הידרודוניה יישומים שונים, כמו גם קיאקים מודולריים וסירות נוסעים קטנות להרכבה עצמית. בין הראשונים מצאנו אישור לשווי המתווה הכפול של היחידה (אך כמעט בכולם אותרו המדחפים מתחת לקרקעית הים - רובם תוכננו לעבוד במים נקיים יותר). פתרונות מודולריים קיאקים תעשייתיים הניעו אותנו לשקול לפצל את גוף הדגם (ועבודת בית המלאכה) לחתיכות קטנות יותר. כך נוצרה הגרסה הראשונה של הפרויקט.

7. הודות לעורך Jakobsche, נוצרו במהירות אפשרויות העיצוב התלת-ממדיות הבאות - הכרחיות ליישום בטכנולוגיית הדפסת חוטים (שני הקטעים הראשונים ושני הקטעים האחרונים של הגוף הם תוצאה של מגבלות שטח ההדפסה של המדפסות שבבעלותם).

בתחילה, אימצנו טכנולוגיה מעורבת. באב הטיפוס הראשון, חלקי החרטום והירכתיים היו צריכים להיות עשויים מהחומר החזק ביותר שמצאנו (אקרילוניטריל-סטירן-אקרילט - בקיצור ASA).

8. עם הדיוק והחזרה הצפויים של חיבורי מודול, החלקים האמצעיים (אורך חצי מטר, בסופו של דבר גם מטר אחד) דרשו ציוד מתאים.

9. טכנולוג הפלסטיק הבכיר שלנו עשה סדרה של מודולי בדיקה לפני שהודפס אלמנט ה-ASA הקיצוני הראשון.

בסופו של דבר, לאחר הוכחת הרעיון, על מנת לממש את המקרים הבאים מהר יותר, שקלנו גם להשתמש בהתרשמות כפרסות ליצירת תבניות למינציה. המודולים האמצעיים (50 או 100 ס"מ באורך) היו צריכים להיות מודבקים זה לזה מלוחות פלסטיק - עבורם הטייס והמומחה האמיתי שלנו בטכנולוגיית פלסטיק - קז'ישטוף שמיט (מוכר לקוראי "בסדנה", כולל ככותב שותף ( MT 10 / 2007) או מכונה-דו-חי-פטיש מבוקרת רדיו (MT 7/2008).

10. הדפסת מודולי הקצה ארכה זמן מסוכן, אז התחלנו ליצור תבניות גוף חיוביות - כאן בגרסה הקלאסית, המופחתת.

11. נדן דיקט ידרוש מעט שפכטל וצביעה סופית - אבל, כפי שהתברר, זו הייתה הגנה טובה במקרה של כשל אפשרי של חטיבת הניווט ...

עיצוב תלת מימד של הדגם החדש לדפוס, בעריכת Bartłomiej Jakobsche (סדרת מאמרים שלו על פרויקטים אלקטרוניים תלת מימדיים ניתן למצוא בגיליונות של "Młodego Technika" מתאריך 9/2018–2/2020). עד מהרה התחלנו להדפיס את האלמנטים הראשונים של גוף המטוס - אבל אז החלו הצעדים הראשונים... הדפסה מדויקת מדוייקת ארכה זמן רב יותר ממה שציפינו, והיו פגמים יקרים שנבעו משימוש בחומר חזק בהרבה מהרגיל...

12. ...מי עשה פרסה דומה מגוף קצף XPS וטכנולוגיית CNC.

13. גם את ליבת הקצף היה צריך לנקות.

כשתאריך הקבלה מתקרב במהירות מדאיגה, החלטנו להתרחק מעיצוב מודולרי ו הדפסת תלת מימד לטכנולוגיית למינציה קשה ומוכרת יותר - והתחלנו לעבוד בשני צוותים במקביל על סוגים שונים של דפוסים חיוביים (פרסות) הגוף: מסורתי (בנייה ודיקט) וקצף (באמצעות נתב CNC גדול). במרוץ זה, "צוות הטכנולוגיות החדשות" בראשותו של רפאל קובלצ'יק (אגב, שחקן מולטימדיה בתחרויות ארציות ועולמיות לבוני דגמים נשלטי רדיו - כולל השותף למחבר "על הסדנה" המתואר 6/ 2018) השיגה יתרון.

14. ...להתאים ליצירת מטריצה ​​שלילית ...

15. ...שם נעשו במהרה הדפסי ציפה אפוקסי זכוכית הראשונים. נעשה שימוש במעיל ג'ל אחד, הנראה בבירור על המים (מכיוון שכבר נטשנו את המודולים, לא הייתה סיבה להתערב בעבודה עם עיטורים בשני צבעים).

לכן, המשך העבודה של הסדנה הלך בדרך העיצובית השלישית של רפאל: החל מיצירת צורות חיוביות, לאחר מכן שליליות - דרך טביעות של מארזי זכוכית אפוקסי - ועד לפלטפורמות IVDS מוכנות (): ראשית, אב טיפוס מאובזר. , ולאחר מכן עותקים מתקדמים אפילו יותר של הסדרה הראשונה. כאן, הצורה והפרטים של גוף הספינה הותאמו לטכנולוגיה זו - עד מהרה קיבלה הגרסה השלישית של הפרויקט שם ייחודי מהמנהיג שלה.

16. ההנחה של הפרויקט החינוכי הזה הייתה שימוש בציוד דוגמנות זמין לציבור - אבל זה לא אומר שמיד היה לנו רעיון לכל אלמנט - להיפך, היום קשה לספור כמה תצורות נוסו - ו השיפור העיצובי לא הסתיים בכך.

17. זוהי הסוללה הקטנה ביותר בשימוש - הן מאפשרות לפלטפורמה לפעול במשך ארבע שעות בעומס עבודה. יש גם אפשרות להכפיל את הקיבולת - למרבה המזל, פתחי שירות וציפה גדולה יותר מאפשרים הרבה.

Gerris USV הוא ילד תוסס ועובד (ועם שכלו!)

גאריס זהו השם הגנרי הלטיני לסוסים - כנראה חרקים ידועים, כנראה שועטים במים על איברים מרווחים.

היעד הידרודרון האלס מיוצר מרבד אפוקסי זכוכית רב-שכבתי - חזק מספיק לתנאים הקשים, חולי/חצץ של העבודה המיועדת. הם חוברו על ידי מסגרת אלומיניום שפורקה במהירות עם קורות הזזה (כדי להקל על הגדרת הטיוטה) להרכבת מכשירי מדידה (קולד הד, GPS, מחשב על הסיפון וכו'). נוחות נוספת בהובלה ובשימוש מכוסות בקווי מתאר של מקרים. כוננים (שניים לכל ציפה). מנועים כפולים פירושם גם פרופלורים קטנים יותר ואמינות רבה יותר, ובמקביל מסוגלים להשתמש אפילו יותר בסימולציה מאשר מנועים תעשייתיים.

18. הצצה לסלון עם מנועים וקופסת חשמל. צינור הסיליקון הנראה לעין הוא חלק ממערכת קירור המים.

19. בניסויי המים הראשונים שקלנו את הגופים כדי לגרום לקטמרן להתנהג כראוי לתנאי העבודה המיועדים - אבל כבר ידענו שהפלטפורמה יכולה להתמודד עם זה!

בגרסאות הבאות, בדקנו מערכות הנעה שונות, תוך העלאת יעילותן ועוצמתן בהדרגה - לכן, גרסאות עוקבות של הפלטפורמה (בניגוד לקטמרן הראשון מלפני שנים רבות) עם מרווח מהירות בטוח מתמודדות גם עם זרימת כל נהר פולני.

20. סט בסיסי - עם סונאר אחד (עדיין לא מחובר כאן). שתי קורות ההרכבה שהוזמנו על ידי המשתמש מאפשרות גם את שכפול מכשירי המדידה ובכך מגדילות את אמינות המדידות עצמן.

21. סביבת העבודה היא בדרך כלל חצץ עם מים עכורים מאוד.

מאחר והיחידה מיועדת לפעול בין 4 ל-8 שעות ברציפות, בהספק של 34,8 Ah (או 70 Ah בגרסה הבאה) - אחד בכל אחד מהמקרים. עם זמן ריצה כה ארוך, ברור שצריך לקרר מנועים תלת פאזיים והבקרים שלהם. זה נעשה באמצעות מעגל מים טיפוסי שנלקח מאחורי המדחפים (משאבת מים נוספת התבררה כלא נחוצה). הגנה נוספת מפני כשל אפשרי הנגרם מהטמפרטורה בתוך המצופים היא קריאה טלמטרית של הפרמטרים בלוח הבקרה של המפעיל (כלומר משדר אופייני לסימולציות מודרניות). על בסיס קבוע, במיוחד, מאובחנים מהירויות המנוע, הטמפרטורה שלהם, טמפרטורת הרגולטורים, מתח סוללות האספקה ​​וכו'.

22. זה לא המקום לדגמים חתוכים מלוטש!

23. השלב הבא בפיתוח פרויקט זה היה הוספת מערכות בקרה אוטונומיות. לאחר מעקב אחר מאגר (במפת גוגל או ידנית - לפי הזרימה סביב יחידת המתאר של המאגר הנמדד), המחשב מחשב מחדש את המסלול לפי הפרמטרים המשוערים ולאחר הפעלת הטייס האוטומטי עם מתג אחד, המפעיל יכול בנוחות התיישב לצפות בפעולת המכשיר עם משקה קל בידו...

המשימה העיקרית של המתחם כולו היא למדוד ולשמור בתוכנית גיאודטית נפרדת את תוצאות מדידות עומק המים, המשמשות מאוחר יותר לקביעת קיבולת המאגר הכוללת המשולבת (ובכך, למשל, לבדוק את כמות החצץ שנבחר מאז המדידה האחרונה). מדידות אלו יכולות להתבצע או על ידי שליטה ידנית של הסירה (זהה לדגם צף רגיל בשלט רחוק) או על ידי הפעלה אוטומטית מלאה של מתג. לאחר מכן, קריאות הסונאר הנוכחיות מבחינת עומק ומהירות תנועה, מצב המשימה או מיקום האובייקט (ממקלט RTK GPS מדויק במיוחד, הממוקם בדיוק של 5 מ"מ) מועברות למפעיל באופן שוטף בסיס על ידי השולח ואפליקציית הבקרה (הוא יכול גם להגדיר את הפרמטרים של המשימה המתוכננת).

תרגול גרסאות הבחינה והפיתוח

מְתוּאָר הידרודרון היא עברה בהצלחה מספר בדיקות בתנאי עבודה שונים, בדרך כלל, ומשרתת את משתמש הקצה כבר יותר משנה, תוך "חרישה" קפדנית במאגרים חדשים.

הצלחת האב-טיפוס והניסיון המצטבר הביאו להולדתן של יחידות חדשות, מתקדמות אף יותר, של יחידה זו. הרבגוניות של הפלטפורמה מאפשרת להשתמש בה לא רק ביישומים גיאודטיים, אלא גם, למשל, בפרויקטים של תלמידים ומשימות רבות אחרות.

אני מאמין שבזכות החלטות מוצלחות והחריצות והכישרון של מנהל הפרויקט, יהיה בקרוב סירות גריס, לאחר הסבה לפרויקט מסחרי, הם יתחרו בפתרונות אמריקאיים המוצעים בפולין, יקרים פי כמה מבחינת רכישה ותחזוקה.

אם אתם מעוניינים בפרטים שלא מכוסים כאן ובמידע העדכני ביותר על פיתוח המבנה המעניין הזה, אנא בקר באתר האינטרנט של הפרויקט: GerrisUSV בפייסבוק או באופן מסורתי: MODElmaniak.PL.

אני מעודד את כל הקוראים להפגיש את הכישרונות שלהם כדי ליצור יחד פרויקטים חדשניים ומתגמלים - ללא קשר ל"שום דבר לא משתלם כאן" (המוכר!). ביטחון עצמי, אופטימיות ושיתוף פעולה טוב לכולנו!