Gerris USV - hidrodrons no nulles!

Šodien "Darbnīcā" ir runa par nedaudz lielāku projektu – tas ir, par bezpilota kuģi, ko izmanto, piemēram, batimetriskiem mērījumiem. Par mūsu pirmo katamarānu, kas pielāgots radiovadāmajai versijai, varat lasīt "Jaunā tehniķa" 6. gada 2015. numurā. Šoreiz MODELmaniak komanda (pieredzējušu modelētāju grupa, kas ir saistīta ar Kopernik modeļu darbnīcu grupu Vroclavā) saskārās ar draudzīgu izaicinājumu no jauna izveidot peldošu mērījumu platformu, kas būtu vēl labāk pielāgota grants apstākļiem. karjers, paplašināms līdz atsevišķai versijai, sniedzot operatoram vairāk elpas.

Sākās ar pielāgošanu...

Pirmo reizi ar šo problēmu saskārāmies, kad pirms dažiem gadiem mums jautāja par iespēju ieviest izpildmehānismus un pielāgošana radio vadības piekabināmajai batimetrijai (t.i., mērīšanas platforma, ko izmanto ūdenstilpju dziļuma mērīšanai).

1. Pirmā mērīšanas platformas versija, tikai pielāgota RC versijai

2. Pirmā hidrodrona piedziņas bija nedaudz pārveidoti akvārija invertori - un tie darbojās diezgan labi, lai gan tiem noteikti nebija "konstrukcijas pretestības".

Simulācijas uzdevums bija konstruēt un izgatavot izpildmehānismus saliekamiem PE stiept-pūšamiem pludiņiem (RSBM – līdzīgi PET pudelēm). Izanalizējot darbības apstākļus un pieejamās iespējas, mēs izvēlējāmies diezgan neparastu risinājumu - un, netraucējot korpusiem zem ūdenslīnijas, mēs uzstādījām akvārija cirkulācijas sūkņus-invertorus kā piedziņas ar papildu iespēju griezties par 360 ° un pacelt (piemēram, , kad saduras šķērslis vai transportēšanas laikā) ). Šis risinājums, ko papildus atbalsta atsevišķa vadības un barošanas sistēma, ļāva kontrolēt un atgriezties pie operatora pat vienas no sekcijām (labās vai kreisās) atteices gadījumā. Risinājumi bija tik veiksmīgi, ka katamarāns joprojām darbojas.

3. Sagatavojot savu projektu, mēs detalizēti (bieži vien personīgi!) analizējām daudzus līdzīgus risinājumus - šajā ilustrācijā vācu ...

4....šeit ir amerikānis (un vēl daži desmiti). Mēs noraidījām vienkorpusus kā mazāk universālus, un piedziņas, kas izvirzītas zem apakšas, kā potenciāli problemātiskas ekspluatācijā un transportēšanā.

Tomēr trūkums bija disku jutība pret ūdens piesārņojumu. Lai gan jūs varat ātri noņemt smiltis no rotora pēc ārkārtas peldēšanas krastā, jums ir jābūt uzmanīgiem ar šo aspektu, nolaižot ūdenī un peldot tuvu apakšai. Jo tas tomēr ietver mērījumu iespēju paplašināšanu, un tas ir arī paplašinājies šajā laikā. hidrodrona darbības joma (uz upēm) mūsu draugs izrādīja interesi par īpaši šim nolūkam izstrādātu platformas jaunu izstrādes versiju. Pieņēmām šo izaicinājumu – atbilstoši mūsu studiju didaktiskajam profilam un vienlaikus dodot iespēju izstrādātos risinājumus pārbaudīt praksē!

5. Ātri salokāmi moduļu futrāļi ļoti iedvesmoja ar to daudzpusību un vieglu transportēšanu 3 (foto: ražotāja materiāli)

Gerris USV - tehniskie dati:

• Garums/platums/augstums 1200/1000/320 mm

• Konstrukcija: epoksīda stikla kompozīts, alumīnija savienojuma rāmis.

• Kustība: 30 kg, ieskaitot kravnesību: ne mazāk kā 15 kg

• Piedziņa: 4 BLDC motori (ar ūdens dzesēšanu)

• Barošanas spriegums: 9,0 V… 12,6 V

• Ātrums: darba: 1 m/s; maksimālais: 2 m/s

• Darbības laiks ar vienu uzlādi: līdz 8 stundām (ar diviem akumulatoriem 70 Ah)

• Projekta vietne: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

Vingrinājumi turpinājās - tas ir, pieņēmumi jaunam projektam

Pamatprincipi, ko mēs sev noteicām, izstrādājot savu versiju, bija šādi:

• divkorpusu (kā pirmajā versijā, garantējot vislielāko stabilitāti, kas nepieciešama precīzu mērījumu iegūšanai ar eholoti);
• liekas piedziņas, jaudas un vadības sistēmas;
• pārvietojums, kas ļauj uzstādīt borta aprīkojumu, kas sver min. 15 kg;
• viegla demontāža transportēšanai un papildu transportlīdzekļiem;
• izmēri, kas ļauj pārvadāt parastā vieglajā automašīnā, pat saliktā stāvoklī;
• aizsargāts no bojājumiem un piesārņojuma, dublēti piedziņas korpusa apvedceļā;
• platformas universālums (iespēja to izmantot citās lietojumprogrammās);
• iespēja jaunināt uz atsevišķu versiju.

6. Mūsu projekta sākotnējā versija paredzēja modulāru sadalīšanu sekcijās, kas būvētas, izmantojot dažādas tehnoloģijas, kuras tomēr varēja salikt tikpat vienkārši kā populārus blokus un izmantot dažādus lietojumus: no radiovadāmiem glābšanas modeļiem, caur USV platformām un beidzot ar elektriskajām pedāļu laivām.

Dizains pret tehnoloģiju, t.i., mācīšanās no kļūdām (vai līdz pat trīsreiz vairāk nekā māksla)

Sākumā, protams, bija studijas – daudz laika tika pavadīts, meklējot internetā līdzīgus dizainus, risinājumus un tehnoloģijas. Viņi mūs tik ļoti iedvesmoja hidrodronijs dažādi pielietojumi, kā arī modulārie kajaki un mazās pasažieru laivas pašmontēšanai. Starp pirmajiem mēs atradām apstiprinājumu vienības dubultkorpusa izkārtojuma vērtībai (bet gandrīz visos no tiem dzenskrūves atradās zem jūras dibena - lielākā daļa no tām bija paredzētas darbam tīrākos ūdeņos). Moduļu risinājumi rūpnieciskie kajaki pamudināja mūs apsvērt modeļa korpusa (un darbnīcas darbu) sadalīšanu mazākos gabalos. Tādējādi tika izveidota pirmā projekta versija.

7. Pateicoties Jakobsche redaktoram, ātri tika izveidotas turpmākās 3D dizaina iespējas - nepieciešamas ieviešanai kvēldrukas tehnoloģijā (pirmie divi un pēdējie divi korpusa segmenti ir piederošo printeru drukas vietas ierobežojumu rezultāts).

Sākotnēji mēs pieņēmām jauktu tehnoloģiju. Pirmajā prototipā priekšgala un pakaļgala daļām bija jābūt izgatavotām no spēcīgākā materiāla, kādu vien varējām atrast (akrilnitrila-stirola-akrilāta - saīsināti ASA).

8. Ar paredzamo moduļu savienojumu precizitāti un atkārtojamību vidējām daļām (pusmetru garas, galu galā arī viens metrs) bija nepieciešams atbilstošs aprīkojums.

9. Mūsu vadošais plastmasas tehnologs izgatavoja virkni testa moduļu, pirms tika izdrukāts pirmais ekstrēmais ASA elements.

Galu galā, pēc koncepcijas pierādīšanas, lai ātrāk realizētu turpmākos gadījumus, mēs arī apsvērām iespēju izmantot nospiedumus kā nagus, lai izveidotu veidnes laminēšanai. Vidējos moduļus (50 vai 100 cm gari) vajadzēja salīmēt kopā no plastmasas plāksnēm - par ko mūsu īstais pilots un plastmasas tehnoloģiju speciālists - Kšištofs Šmits (pazīstams "Darbnīcā" lasītājiem, tostarp kā līdzautors ( MT 10 / 2007) vai radiovadāmu mašīnu-amfībijas āmuru (MT 7/2008).

10. Beigu moduļu drukāšana ievilkās bīstami ilgi, tāpēc sākām veidot pozitīvas virsbūves veidnes - šeit klasiskajā, ar atlaižu variantu.

11. Saplākšņa apšuvumam būs nepieciešama špaktelēšana un galīgā krāsošana - bet, kā izrādījās, šī bija laba aizsardzība iespējamās navigācijas brigādes kļūmes gadījumā ...

Jaunā modeļa 3D dizains drukāšanai, rediģējis Bartłomiejs Jakobsche (viņa rakstu sērija par 9D elektroniskajiem projektiem ir atrodama "Młodego Technika" 2018. 2.–2020. Drīz vien sākām drukāt pirmos fizelāžas elementus – bet tad sākās pirmie soļi... Precīzi precīza drukāšana aizņēma neviennozīmīgi ilgāku laiku, nekā bijām gaidījuši, un radās dārgi defekti, kas radās, izmantojot daudz stingrāku materiālu nekā parasti...

12. …kas no XPS putuplasta korpusa un CNC tehnoloģijas izgatavoja līdzīgu nagu.

13. Bija jātīra arī putuplasta serde.

Satraucoši strauji tuvojoties pieņemšanas datumam, mēs nolēmām atteikties no moduļu dizaina un 3D druka cietai un labāk zināmai lamināta tehnoloģijai - un mēs sākām strādāt divās komandās paralēli pie dažāda veida pozitīvajiem modeļiem (nadām) корпус: tradicionālais (būvniecība un saplāksnis) un putuplasts (izmantojot lielu CNC rūteri). Šajās sacīkstēs "jauno tehnoloģiju komanda" Rafala Kovaļčika vadībā (starp citu, multimediju atskaņotājs valsts un pasaules radio vadāmo modeļu konstruktoru konkursos - tajā skaitā aprakstītā "On the Workshop" līdzautors 6/ 2018) ieguva priekšrocības.

14. ... būt piemērots negatīvas matricas veidošanai ...

15. …kur drīzumā tika izgatavotas pirmās stikla epoksīda pludiņa izdrukas. Tika izmantots viens gēla pārklājums, kas labi redzams uz ūdens (tā kā jau bijām atteikušies no moduļiem, nebija pamata traucēt darbu ar divkrāsu dekorācijām).

Tāpēc turpmākais darbnīcas darbs gāja pa Rafala trešo dizaina ceļu: sākot no pozitīvo formu veidošanas, tad negatīvās - cauri epoksīda-stikla korpusu nospiedumiem - līdz gatavām IVDS platformām (): pirmkārt, pilnībā aprīkots prototips. , un pēc tam nākamās, vēl uzlabotākas pirmās sērijas kopijas. Šeit korpusa forma un detaļas tika pielāgotas šai tehnoloģijai - drīz projekta trešā versija saņēma unikālu nosaukumu no sava vadītāja.

16. Šī izglītības projekta pieņēmums bija publiski pieejamu, modelēšanas iekārtu izmantošana - bet tas nenozīmē, ka mums uzreiz bija priekšstats par katru elementu - tieši otrādi, šodien ir grūti saskaitīt, cik konfigurācijas tika izmēģinātas - un dizaina uzlabošana ar to nebeidzās.

17. Šis ir mazākais no izmantotajiem akumulatoriem – tie ļauj platformai darboties četras stundas zem darba slodzes. Ir arī iespēja dubultot ietilpību - par laimi, servisa lūkas un lielāka peldspēja ļauj daudz.

Gerris USV ir dzīvs, strādājošs bērns (un ar prātu!)

Gariss tas ir latīņu sugas nosaukums zirgiem — iespējams, labi zināmiem kukaiņiem, kas, iespējams, steidzas pa ūdeni uz plaši izvietotām ekstremitātēm.

Mērķa hidrodrona korpusi Izgatavots no daudzslāņu stikla epoksīda lamināta – pietiekami izturīgs paredzētā darba skarbajiem, smilšainajiem/grants apstākļiem. Tos savienoja ātri demontējams alumīnija rāmis ar bīdāmām (lai atvieglotu iegrimes uzstādīšanu) sijām mērinstrumentu (eholote, GPS, borta dators u.c.) montāžai. Papildu ērtības transportēšanā un lietošanā ir aprakstītas lietu kontūrās. diski (divi uz vienu pludiņu). Divkāršie motori nozīmē arī mazākus dzenskrūves un lielāku uzticamību, tajā pašā laikā var izmantot vēl vairāk simulācijas nekā rūpnieciskie motori.

18. Ieskats salonā ar motoriem un elektrības kārbu. Redzamā silikona caurule ir daļa no ūdens dzesēšanas sistēmas.

19. Pirmajiem ūdens izmēģinājumiem mēs nosvērām korpusus, lai katamarāns izturētos adekvāti paredzētā darba apstākļiem - taču mēs jau zinājām, ka platforma to var izturēt!

Turpmākajās versijās testējām dažādas piedziņas sistēmas, pakāpeniski palielinot to efektivitāti un jaudu - tāpēc arī turpmākās platformas versijas (atšķirībā no pirmā katamarāna pirms daudziem gadiem) ar drošu ātruma rezervi tiek galā ar katras Polijas upes tecējumu.

20. Pamatkomplekts - ar vienu (šeit vēl nav pieslēgts) hidrolokatoru. Divas lietotāja pasūtītās montāžas sijas arī ļauj dublēt mērierīces un tādējādi palielina pašu mērījumu ticamību.

21. Darba vide parasti ir grants ar ļoti duļķainu ūdeni.

Tā kā iekārta ir paredzēta nepārtrauktai darbībai no 4 līdz 8 stundām, ar jaudu 34,8 Ah (vai 70 Ah nākamajā versijā) - katrā no gadījumiem pa vienai. Ar tik ilgu darbības laiku ir acīmredzams, ka trīsfāzu motori un to regulatori ir jādzesē. Tas tiek darīts, izmantojot tipisku modelēšanas ūdens ķēdi, kas ņemta no dzenskrūves aizmugures (papildu ūdens sūknis izrādījās nevajadzīgs). Vēl viena aizsardzība pret iespējamu atteici, ko izraisa temperatūra pludiņos, ir parametru telemetriskā nolasīšana operatora vadības panelī (t.i., mūsdienu simulācijām raksturīgs raidītājs). Regulāri jo īpaši tiek diagnosticēti dzinēju apgriezieni, to temperatūra, regulatoru temperatūra, barošanas akumulatoru spriegums utt.

22. Šī nav īstā vieta gludiem apgrieztiem modeļiem!

23. Nākamais solis šī projekta attīstībā bija autonomo vadības sistēmu pievienošana. Pēc rezervuāra izsekošanas (Google kartē vai manuāli - atbilstoši plūsmai ap izmērītā rezervuāra kontūrvienību) dators pārrēķina maršrutu atbilstoši aprēķinātajiem parametriem un pēc autopilota ieslēgšanas ar vienu slēdzi operators var ērti apsēsties, lai novērotu ierīces darbību ar bezalkoholisko dzērienu rokā ...

Visa kompleksa galvenais uzdevums ir izmērīt un atsevišķā ģeodēziskajā programmā saglabāt ūdens dziļuma mērījumu rezultātus, kas vēlāk tiek izmantoti interpolētās kopējās rezervuāra ietilpības noteikšanai (un līdz ar to, piemēram, atlasītās grants daudzuma pārbaudei kopš plkst. pēdējais mērījums). Šos mērījumus var veikt vai nu ar manuālu laivas vadību (identiski parastajam tālvadības peldošajam modelim), vai arī pilnībā automātisku slēdža darbību. Pēc tam pašreizējie sonāra rādījumi pēc kustības dziļuma un ātruma, misijas statusa vai objekta atrašanās vietas (no ārkārtīgi precīza RTK GPS uztvērēja, kas pozicionēts ar precizitāti 5 mm) tiek pārraidīti operatoram nepārtrauktā režīmā. pamatojoties uz dispečeru un kontroles lietojumprogrammu (tā var arī iestatīt plānotās misijas parametrus) .

Eksāmena un izstrādes prakses versijas

aprakstīts hidrodrons Tas ir sekmīgi izturējis vairākus testus dažādos, parasti darba apstākļos, un kalpo gala lietotājam jau vairāk nekā gadu, cītīgi “arot” jaunas ūdenskrātuves.

Prototipa panākumi un uzkrātā pieredze noveda pie jaunu, vēl progresīvāku šīs vienības vienību dzimšanas. Platformas daudzpusība ļauj to izmantot ne tikai ģeodēziskajos lietojumos, bet arī, piemēram, studentu projektos un daudzos citos uzdevumos.

Ticu, ka, pateicoties veiksmīgiem lēmumiem un projektu vadītājas centībai un talantam, drīzumā būs gerrisa laivas, pēc pārveidošanas komerciālā projektā tie konkurēs ar Polijā piedāvātajiem amerikāņu risinājumiem, kas iegādes un uzturēšanas ziņā ir daudzkārt dārgāki.

Ja jūs interesē informācija, kas šeit nav aplūkota, un jaunākā informācija par šīs interesantās struktūras attīstību, lūdzu, apmeklējiet projekta vietni: GerrisUSV Facebook vai tradicionāli: MODElmaniak.PL.

Es aicinu visus lasītājus apvienot savus talantus, lai kopīgi izveidotu novatoriskus un atalgojošus projektus — neatkarīgi no (cik pazīstami!) “Šeit nekas nemaksā”. Pārliecība par sevi, optimisms un laba sadarbība mums visiem!