Gerris USV - هیدرودرون از ابتدا!

امروز، "در کارگاه" در مورد یک پروژه کمی بزرگتر است - یعنی در مورد یک کشتی بدون سرنشین که برای مثال برای اندازه گیری های عمق سنجی استفاده می شود. شما می توانید در مورد اولین کاتاماران ما، اقتباس شده با نسخه رادیویی، در شماره ششم "تکنسین جوان" برای سال 6 بخوانید. این بار، تیم MODELmaniak (گروهی از مدل‌سازان باتجربه وابسته به گروه کارگاه‌های مدل Kopernik در Wrocław) با چالش دوستانه طراحی از ابتدا یک پلت‌فرم اندازه‌گیری شناور که حتی بهتر با شرایط شن سازگار است، مواجه شدند. معدن، قابل گسترش به یک نسخه مستقل، به اپراتور اتاق تنفس بیشتری می دهد.

با سفارشی سازی شروع شد...

اولین بار زمانی که چند سال پیش از ما در مورد امکان معرفی درایو و سازگاری با کنترل رادیویی دنباله دار عمق سنجی (یعنی یک سکوی اندازه گیری که برای اندازه گیری عمق بدنه های آبی استفاده می شود).

1. اولین نسخه از پلت فرم اندازه گیری، تنها با نسخه RC سازگار شده است

2. درایوهای اولین هیدرودرون اینورترهای آکواریومی اندکی اصلاح شده بودند - و کاملاً خوب کار می کردند ، اگرچه قطعاً "مقاومت ساختمانی" نداشتند.

وظیفه شبیه‌سازی طراحی و ساخت محرک‌ها برای شناورهای پیش‌ساخته قالب‌گیری PE کششی (RSBM - مشابه بطری‌های PET) بود. پس از تجزیه و تحلیل شرایط عملیاتی و گزینه های موجود، ما یک راه حل نسبتاً غیر معمول را انتخاب کردیم - و بدون تداخل با بدنه های زیر خط آب، اینورترهای سیرکولاتور آکواریوم را به عنوان درایو با قابلیت چرخش 360 درجه و بلند کردن (به عنوان مثال) نصب کردیم. ، هنگام برخورد با مانع یا هنگام حمل و نقل) ) . این راه حل، علاوه بر این توسط یک سیستم کنترل و منبع تغذیه جداگانه پشتیبانی می شود، امکان کنترل و بازگشت به اپراتور را حتی در صورت خرابی یکی از بخش ها (راست یا چپ) فراهم می کند. راه حل ها آنقدر موفقیت آمیز بود که کاتاماران هنوز در حال کار است.

3. هنگام تهیه پروژه خودمان، ما به طور مفصل (اغلب شخصا!) بسیاری از راه حل های مشابه را تجزیه و تحلیل کردیم - در این تصویر، آلمانی ...

4. ... اینجا یک آمریکایی است (و چند ده نفر دیگر). ما تک بدنه‌ها را به‌عنوان کم‌تعارض‌تر رد کردیم، و درایوهای بیرون‌آمده از پایین پایین را به‌عنوان بالقوه مشکل‌ساز در عملیات و حمل‌ونقل رد کردیم.

با این حال، نقطه ضعف آن حساسیت دیسک ها به آلودگی آب بود. اگرچه می‌توانید پس از شنای اضطراری به ساحل، به سرعت شن و ماسه را از روتور جدا کنید، اما هنگام پرتاب و شنا کردن نزدیک به پایین باید مراقب این جنبه باشید. زیرا با این حال شامل گسترش قابلیت‌های اندازه‌گیری می‌شود و در این مدت نیز گسترش یافته است. محدوده هیدرودرون (روی رودخانه ها) دوست ما به نسخه توسعه جدیدی از پلتفرم که مخصوص این منظور طراحی شده بود علاقه نشان داد. ما این چالش را پذیرفتیم - مطابق با مشخصات آموزشی استودیوهایمان و در عین حال فرصتی برای آزمایش راه حل های توسعه یافته در عمل!

5. جعبه های مدولار تاشو سریع با تطبیق پذیری و سهولت حمل و نقل بسیار الهام بخش بودند 3 (عکس: مواد سازنده)

Gerris USV - اطلاعات فنی:

• طول/عرض/ارتفاع 1200/1000/320 میلی متر

• ساخت: کامپوزیت شیشه ای اپوکسی، قاب اتصال آلومینیومی.

• جابجایی: 30 کیلوگرم با احتساب ظرفیت حمل: حداقل 15 کیلوگرم

• درایو: 4 موتور BLDC (آب خنک)

• ولتاژ تغذیه: 9,0 ولت… 12,6 ولت

• سرعت: کار: 1 متر بر ثانیه; حداکثر: 2 متر بر ثانیه

• مدت زمان کارکرد با یک بار شارژ: تا 8 ساعت (با دو باتری 70 Ah)

• وب سایت پروژه: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

تمرینات ادامه یافت - یعنی فرضیات برای یک پروژه جدید

اصول راهنمایی که ما در هنگام توسعه نسخه خودمان برای خود تعیین کردیم به شرح زیر بود:

• دو پوسته (مانند نسخه اول، تضمین بیشترین ثبات لازم برای به دست آوردن اندازه گیری های دقیق با یک اکو صدا).
• سیستم های درایو، قدرت و کنترل اضافی؛
• جابجایی، اجازه نصب تجهیزات روی هواپیما با وزن حداقل را می دهد. 15 کیلوگرم؛
• جداسازی آسان برای حمل و نقل و وسایل نقلیه اضافی؛
• ابعادی که امکان حمل و نقل در یک ماشین سواری معمولی را فراهم می کند، حتی در صورت مونتاژ.
• محافظت در برابر آسیب و آلودگی، درایوهای تکراری در بای پس بدن.
• جهانی بودن پلت فرم (قابلیت استفاده از آن در سایر برنامه ها)؛
• امکان ارتقاء به نسخه مستقل.

6. نسخه اصلی پروژه ما شامل تقسیم مدولار به بخش‌هایی بود که با استفاده از فناوری‌های مختلف ساخته شده بودند، که با این حال، می‌توان آن‌ها را به آسانی مانند بلوک‌های رایج جمع کرد و کاربردهای مختلفی داشت: از مدل‌های نجات با کنترل رادیویی، از طریق سکوهای USV، تا قایق‌های پدالی برقی.

طراحی در مقابل فناوری، یعنی یادگیری از اشتباهات (یا تا سه برابر بیشتر از هنر)

البته در ابتدا مطالعاتی انجام شد - زمان زیادی صرف جستجوی اینترنت برای طرح ها، راه حل ها و فناوری های مشابه شد. خیلی به ما الهام دادند هیدرودرونی برنامه های مختلف، و همچنین کایاک های مدولار و قایق های مسافربری کوچک برای خود مونتاژ. در میان اولین موارد تأیید ارزش طرح دو بدنه واحد را پیدا کردیم (اما تقریباً در همه آنها ملخ ها در زیر بستر دریا قرار داشتند - بیشتر آنها برای کار در آب های تمیزتر طراحی شده بودند). راه حل های مدولار کایاک های صنعتی ما را بر آن داشت که بدنه مدل (و کار کارگاهی) را به قطعات کوچکتر تقسیم کنیم. بدین ترتیب اولین نسخه از پروژه ایجاد شد.

7. با تشکر از ویرایشگر Jakobsche، گزینه های بعدی طراحی سه بعدی به سرعت ایجاد شد - لازم برای پیاده سازی در فناوری چاپ رشته ای (دو بخش اول و دو بخش آخر بدنه نتیجه محدودیت فضای چاپ چاپگرهای متعلق به آنها است).

در ابتدا، ما از فناوری ترکیبی استفاده کردیم. در نمونه اولیه، قسمت های کمان و عقب باید از قوی ترین ماده ای که می توانیم پیدا کنیم (اکریلونیتریل-استایرن-اکریلات - به اختصار ASA) ساخته می شد.

8. با دقت مورد انتظار و تکرارپذیری اتصالات ماژول، قطعات میانی (طول نیم متر، نهایتاً یک متر) نیاز به تجهیزات مناسب داشتند.

9. تکنسین برتر پلاستیک ما یک سری از ماژول های آزمایشی را قبل از چاپ اولین عنصر افراطی ASA ساخت.

در نهایت، پس از اثبات مفهوم، به منظور تحقق سریعتر موارد بعدی، ما همچنین استفاده از قالب ها را به عنوان سم برای ایجاد قالب برای لمینیت در نظر گرفتیم. ماژول های میانی (طول 50 یا 100 سانتی متر) باید از صفحات پلاستیکی به هم چسبانده می شدند - که خلبان واقعی و متخصص فناوری پلاستیک ما - کریستوف اشمیت (که برای خوانندگان "در کارگاه" شناخته می شود، از جمله به عنوان نویسنده مشترک ( MT 10 / 2007) یا ماشین دوزیستان-چکش با کنترل رادیویی (MT 7/2008).

10. چاپ ماژول های انتهایی به طور خطرناکی طول می کشد، بنابراین ما شروع به ایجاد الگوهای بدنه مثبت کردیم - اینجا در نسخه کلاسیک و تخفیف خورده.

11. روکش تخته سه لا به مقداری بتونه و رنگ آمیزی نهایی نیاز دارد - اما همانطور که مشخص شد این محافظت خوبی در صورت شکست احتمالی تیپ ناوبری بود ...

طراحی سه بعدی مدل جدید برای چاپ، ویرایش شده توسط Bartłomiej Jakobsche (سری مقالات او در مورد پروژه های الکترونیکی سه بعدی را می توان در شماره های "Młodego Technika" مورخ 9/2018–2/2020 یافت). به زودی ما شروع به چاپ اولین عناصر بدنه کردیم - اما پس از آن اولین گام ها شروع شد ... چاپ دقیق و دقیق به طور مبهم بیشتر از آنچه ما انتظار داشتیم طول کشید و نقص های گران قیمت ناشی از استفاده از مواد بسیار قوی تر از معمول وجود داشت ...

12. ... که یک سم مشابه از بدنه فوم XPS و فناوری CNC ساخته است.

13. هسته فوم نیز باید تمیز می شد.

با نزدیک شدن به تاریخ پذیرش به طرز نگران کننده ای، تصمیم گرفتیم از طراحی مدولار دور شویم و چاپ سه بعدی برای فناوری لمینت سخت و شناخته شده تر - و ما در دو تیم به طور موازی روی انواع مختلف الگوهای مثبت (سم) شروع به کار کردیم. корпуس: سنتی (ساختمانی و تخته سه لا) و فوم (با استفاده از روتر بزرگ CNC). در این مسابقه، "تیم فن آوری های جدید" به رهبری Rafal Kowalczyk (به هر حال، یک پخش کننده چند رسانه ای در مسابقات ملی و جهانی برای سازندگان مدل رادیویی - از جمله نویسنده مشترک شرح داده شده "On the Workshop" 6/ 2018) یک مزیت به دست آورد.

14. ... برای ساخت ماتریس منفی مناسب باشد ...

15. ... جایی که اولین چاپ های شناور اپوکسی شیشه ای به زودی ساخته شد. از یک پوشش ژل استفاده شد که به وضوح روی آب قابل مشاهده است (از آنجایی که ما قبلاً ماژول ها را رها کرده بودیم ، دلیلی برای تداخل در کار با تزئینات دو رنگ وجود نداشت).

بنابراین، کار بعدی کارگاه سومین مسیر طراحی رافال را دنبال کرد: از ایجاد فرم‌های مثبت شروع شد، سپس اشکال منفی - از طریق نقش‌بندی قاب‌های شیشه‌ای اپوکسی - تا سکوهای آماده IVDS (): ابتدا یک نمونه اولیه کاملاً مجهز. و سپس نسخه‌های پیشرفته‌تر سری اول بعدی. در اینجا، شکل و جزئیات بدنه با این فناوری تطبیق داده شد - به زودی نسخه سوم این پروژه نام منحصر به فردی را از رهبر خود دریافت کرد.

16. فرض این پروژه آموزشی استفاده از تجهیزات مدلسازی در دسترس عموم بود - اما این بدان معنا نیست که ما بلافاصله ایده ای برای هر عنصر داشتیم - برعکس، امروزه شمارش تعداد تنظیمات مورد آزمایش دشوار است - و بهبود طراحی به همین جا ختم نشد.

17. این کوچکترین باتری مورد استفاده است - آنها به پلت فرم اجازه می دهند تا چهار ساعت در زیر بار کار کار کند. همچنین گزینه ای برای دوبرابر کردن ظرفیت وجود دارد - خوشبختانه دریچه های سرویس و شناوری بیشتر این امکان را فراهم می کند.

Gerris USV یک بچه پر جنب و جوش و کار است (و با ذهنش!)

گاریس این نام عمومی لاتین برای اسب ها است - احتمالاً حشرات شناخته شده ای که احتمالاً روی اندام هایی با فاصله زیاد در آب هجوم می آورند.

بدنه های هیدرودرون را هدف قرار دهید ساخته شده از ورقه ورقه اپوکسی شیشه ای چند لایه - به اندازه کافی برای شرایط سخت، شنی/شنی کار مورد نظر قوی است. آنها توسط یک قاب آلومینیومی به سرعت برچیده شده با پرتوهای کشویی (برای تسهیل تنظیم پیش نویس) برای نصب ابزارهای اندازه گیری (صداگر اکو، GPS، رایانه داخلی و غیره) به هم متصل شدند. راحتی های اضافی در حمل و نقل و استفاده در خطوط کلی موارد پوشش داده شده است. دیسک ها (دو در هر شناور). موتورهای دوگانه همچنین به معنای پروانه های کوچکتر و قابلیت اطمینان بیشتر هستند، در حالی که در عین حال می توانند حتی از شبیه سازی بیشتری نسبت به موتورهای صنعتی استفاده کنند.

18. نگاهی به سالن با موتور و جعبه برق. لوله سیلیکونی قابل مشاهده بخشی از سیستم خنک کننده آب است.

19. برای اولین آزمایش های آبی، بدنه ها را وزن کردیم تا کاتاماران رفتار مناسبی برای شرایط کار مورد نظر داشته باشد - اما از قبل می دانستیم که سکو می تواند از عهده آن برآید!

در نسخه‌های بعدی، ما سیستم‌های پیشران مختلف را آزمایش کردیم و به تدریج کارایی و قدرت آنها را افزایش دادیم - بنابراین، نسخه‌های بعدی پلت فرم (برخلاف اولین کاتاماران سال‌ها پیش) با حاشیه ایمن سرعت نیز با جریان هر رودخانه لهستانی مقابله می‌کنند.

20. مجموعه پایه - با یک سونار (هنوز وصل نشده است). دو تیر نصب که توسط کاربر سفارش داده شده است همچنین امکان تکرار دستگاه های اندازه گیری را فراهم می کند و بنابراین قابلیت اطمینان خود اندازه گیری ها را افزایش می دهد.

21-محیط کار معمولا سنگریزه با آب بسیار کدر است.

از آنجایی که واحد برای کار از 4 تا 8 ساعت به طور مداوم طراحی شده است، با ظرفیت 34,8 Ah (یا 70 Ah در نسخه بعدی) - در هر یک از موارد. با چنین زمان کار طولانی، بدیهی است که موتورهای سه فاز و کنترلرهای آنها باید خنک شوند. این کار با استفاده از یک مدار آب مدل سازی معمولی که از پشت ملخ ها گرفته شده است انجام می شود (یک پمپ آب اضافی غیر ضروری است). محافظت دیگر در برابر خرابی احتمالی ناشی از دمای داخل شناورها، قرائت تله متری پارامترها در صفحه کنترل اپراتور (یعنی فرستنده معمول شبیه سازی های مدرن) است. به طور منظم، به ویژه، سرعت موتور، دمای آنها، دمای تنظیم کننده ها، ولتاژ باتری های تغذیه و غیره تشخیص داده می شود.

22. اینجا جای مدل های برش خورده شیک نیست!

23. گام بعدی در توسعه این پروژه اضافه شدن سیستم های کنترل خودکار بود. پس از ردیابی یک مخزن (بر روی نقشه گوگل یا به صورت دستی - با توجه به جریان اطراف واحد کانتور مخزن اندازه گیری شده)، رایانه مسیر را با توجه به پارامترهای تخمین زده مجدداً محاسبه می کند و پس از روشن کردن خلبان خودکار با یک سوئیچ، اپراتور می تواند به راحتی با یک نوشابه در دست بنشیند تا عملکرد دستگاه را مشاهده کند ...

وظیفه اصلی کل مجموعه اندازه گیری و ذخیره نتایج حاصل از اندازه گیری عمق آب در یک برنامه ژئودتیک جداگانه است که بعداً برای تعیین ظرفیت کل مخزن درون یابی استفاده می شود (و بنابراین، برای مثال، برای بررسی مقدار شن انتخابی آخرین اندازه گیری). این اندازه‌گیری‌ها را می‌توان با کنترل دستی قایق (یکسان با مدل شناور کنترل از راه دور معمولی) یا با عملکرد کاملاً خودکار یک سوئیچ انجام داد. سپس قرائت‌های کنونی سونار از نظر عمق و سرعت حرکت، وضعیت مأموریت یا موقعیت جسم (از گیرنده GPS بسیار دقیق RTK، با دقت 5 میلی‌متر) به اپراتور در حال انجام مخابره می‌شود. بر اساس توزیع کننده و برنامه کنترل (همچنین می تواند پارامترهای ماموریت برنامه ریزی شده را تنظیم کند).

نسخه های امتحان و توسعه را تمرین کنید

شرح داده شده هیدرودرون چندین آزمایش را در شرایط کاری مختلف با موفقیت پشت سر گذاشته است و بیش از یک سال است که به کاربر نهایی خدمت می کند و با زحمت مخازن جدید را "شخم می کند".

موفقیت نمونه اولیه و تجربه انباشته شده منجر به تولد واحدهای جدید و حتی پیشرفته تر این واحد شد. تطبیق پذیری پلت فرم به آن اجازه می دهد تا نه تنها در برنامه های ژئودتیک، بلکه به عنوان مثال در پروژه های دانشجویی و بسیاری از کارهای دیگر نیز استفاده شود.

من معتقدم که به لطف تصمیمات موفقیت آمیز و تلاش و استعداد مدیر پروژه، به زودی وجود خواهد داشت قایق های جریس، پس از تبدیل شدن به یک پروژه تجاری، با راه حل های آمریکایی ارائه شده در لهستان که از نظر خرید و نگهداری چندین برابر گران تر هستند، رقابت خواهند کرد.

اگر به جزئیاتی که در اینجا پوشش داده نشده و آخرین اطلاعات در مورد توسعه این ساختار جالب علاقه دارید، لطفاً از وب سایت پروژه دیدن کنید: GerrisUSV در فیس بوک یا به طور سنتی: MODelmaniak.PL.

من همه خوانندگان را تشویق می‌کنم تا استعدادهای خود را گرد هم بیاورند تا پروژه‌های خلاقانه و پرارزش را با هم بسازند - صرف نظر از اینکه (چقدر آشنا!) "هیچ چیز اینجا پولی ندارد." اعتماد به نفس، خوش بینی و همکاری خوب برای همه ما!