Gerris USV - нөлден бастап гидродрон!

Бүгінгі күні «Шеберханада» сәл үлкенірек жоба туралы - яғни, мысалы, батиметриялық өлшеулер үшін пайдаланылатын ұшқышсыз кеме туралы. Радиомен басқарылатын нұсқаға бейімделген алғашқы катамаранымыз туралы «Жас техниктің» 6 жылғы 2015-шы санынан оқи аласыздар. Бұл жолы MODELmaniak командасы (Вроцлав қаласындағы Kopernik модельдік шеберханалар тобына кіретін тәжірибелі модельдеушілер тобы) қиыршық тас жағдайларына жақсырақ бейімделген қалқымалы өлшем платформасын нөлден бастап жобалаудың достық мәселесіне тап болды. жеке нұсқаға дейін кеңейтілетін карьер, операторға көбірек тыныс алу мүмкіндігін береді.

Баптаудан басталды...

Біз бұл мәселемен алғаш рет бірнеше жыл бұрын дискілерді және дискілерді енгізу мүмкіндігі туралы сұраған кезде кездестік. тіркеме батиметриялық радиобасқаруға бейімделу (яғни, су қоймаларының тереңдігін өлшеуге арналған өлшеу алаңы).

1. Өлшеу платформасының бірінші нұсқасы, тек RC нұсқасына бейімделген

2. Бірінші гидродронның жетектері аздап өзгертілген аквариум инверторлары болды - және олар «құрылысқа төзімділікке» ие болмаса да, өте жақсы жұмыс істеді.

Модельдеу міндеті алдын ала дайындалған PE созылатын үрлеме қалтқыларға арналған жетектерді жобалау және өндіру болды (RSBM – ПЭТ бөтелкелеріне ұқсас). Жұмыс жағдайларын және қол жетімді нұсқаларды талдағаннан кейін біз әдеттен тыс шешімді таңдадық - және су сызығының астындағы корпустарға кедергі жасамай, 360 ° айналу және көтеру мүмкіндігі бар жетектер ретінде аквариум циркулятор-инверторларын орнаттық (мысалы, , кедергі соқтығысқанда немесе тасымалдау кезінде) ). Бөлек басқару және электрмен жабдықтау жүйесімен қосымша қолдау көрсетілетін бұл шешім бөлімдердің бірі (оң немесе сол) істен шыққан жағдайда да басқаруға және операторға қайтаруға мүмкіндік берді. Шешімдердің сәтті болғаны сонша, катамаран әлі жұмыс істеп тұр.

3. Өз жобамызды дайындаған кезде біз егжей-тегжейлі талдадық (көбінесе жеке!) Көптеген ұқсас шешімдер - бұл суретте неміс ...

4....міне американдық (және тағы бірнеше ондаған адам). Біз жалғыз корпустарды әмбебаптығы аз деп қабылдамадық, ал төменгі жақтан төмен шығып тұрған жетектерді пайдалану мен тасымалдауда ықтимал проблемалық деп санадық.

Дегенмен, кемшілік дискілердің судың ластануына сезімталдығы болды. Жағаға шұғыл жүзгеннен кейін ротордан құмды тез алып тастауға болатынына қарамастан, суға түсіру және түбіне жақын жүзу кезінде осы аспектіге абай болу керек. Өйткені ол өлшеу мүмкіндіктерін кеңейтуді қамтиды және осы уақыт ішінде ол кеңейді. гидродронның қолданылу аясы (өзендерде) біздің досымыз осы мақсат үшін арнайы әзірленген платформаның жаңа нұсқасына қызығушылық танытты. Біз бұл тапсырманы өз мойынына алдық – студияларымыздың дидактикалық профиліне сәйкес және сонымен бірге әзірленген шешімдерді тәжірибеде сынауға мүмкіндік бердік!

5. Жылдам жиналатын модульдік корпустар әмбебаптығымен және тасымалдаудың қарапайымдылығымен өте шабыттандырды 3 (фото: өндірушінің материалдары)

Gerris USV - техникалық деректер:

• Ұзындығы/ені/биіктігі 1200/1000/320 мм

• Конструкциясы: эпоксидті шыны композит, алюминий қосқыш жақтау.

• Ауыстыру: 30 кг, оның ішінде жүк көтергіштігі: 15 кг кем емес

• Жетек: 4 BLDC қозғалтқышы (сумен салқындатылған)

• Қоректендіру кернеуі: 9,0 В… 12,6 В

• Жылдамдық: жұмыс: 1 м/с; максимум: 2 м/с

• Бір рет зарядтағанда жұмыс уақыты: 8 сағатқа дейін (70 Ah екі батареямен)

• Жоба веб-сайты: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

Жаттығулар жалғасын тапты, яғни жаңа жоба бойынша болжамдар

Өз нұсқамызды әзірлеу кезінде біз өзімізге белгілеген жетекші қағидалар келесідей болды:

• екі корпус (бірінші нұсқадағыдай, эхозонатормен дәл өлшеулерді алу үшін қажетті ең үлкен тұрақтылыққа кепілдік береді);
• артық жетек, қуат және басқару жүйелері;
• салмағы мин. борттық жабдықты орнатуға мүмкіндік беретін орын ауыстыру. 15 кг;
• тасымалдауға және қосымша көліктерге оңай бөлшектеу;
• қарапайым жолаушылар вагонында, тіпті құрастырылған кезде де тасымалдауға мүмкіндік беретін өлшемдер;
• зақымданудан және ластанудан қорғалған, корпустың айналма жолында қайталанатын жетектер;
• платформаның әмбебаптығы (оны басқа қолданбаларда пайдалану мүмкіндігі);
• дербес нұсқаға жаңарту мүмкіндігі.

6. Біздің жобаның бастапқы нұсқасы әртүрлі технологияларды пайдалана отырып құрастырылған бөліктерге модульдік бөлуді қамтыды, бірақ олар танымал блоктар сияқты оңай жиналып, әртүрлі мақсатта пайдаланылуы мүмкін: радиомен басқарылатын құтқару үлгілерінен, USV платформалары арқылы, электр педальдық қайықтарға дейін.

Дизайн және технология, яғни қателерден үйрену (немесе өнерден үш есе көп)

Алдымен, әрине, зерттеулер болды - ұқсас дизайндарды, шешімдерді және технологияларды іздеуге көп уақыт жұмсалды. Олар бізді қатты шабыттандырды гидродрония әртүрлі қосымшалар, сондай-ақ өзін-өзі құрастыруға арналған модульдік каяктар мен шағын жолаушылар қайықтары. Біріншілердің арасында біз қондырғының қос корпусты орналасуының құндылығын растауды таптық (бірақ олардың барлығында дерлік пропеллер теңіз түбінің астында орналасқан - олардың көпшілігі таза суда жұмыс істеуге арналған). Модульдік шешімдер өнеркәсіптік байдаркалар бізді модель корпусын (және шеберхана жұмысын) кішірек бөліктерге бөлуді қарастыруға итермеледі. Осылайша жобаның бірінші нұсқасы жасалды.

7. Jakobsche редакторының арқасында кейінгі 3D дизайн нұсқалары жылдам жасалды - жіпті басып шығару технологиясында іске асыру үшін қажет (дененің алғашқы екі және соңғы екі сегменті меншігіндегі принтерлердің басып шығару кеңістігінің шектеулерінің нәтижесі).

Бастапқыда аралас технологияны қолға алдық. Бірінші прототипте садақ пен артқы бөліктер біз таба алатын ең берік материалдан (акрилонитрил-стирол-акрилат - қысқаша ASA) жасалуы керек еді.

8. Модуль қосылымдарының күтілетін дәлдігі мен қайталануы кезінде ортаңғы бөліктер (ұзындығы жарты метр, сайып келгенде, бір метр) тиісті жабдықты қажет етті.

9. Бірінші экстремалды ASA элементі басып шығарылғанға дейін біздің пластмассадан жасалған үздік технолог сынақ модульдерінің сериясын жасады.

Ақырында, тұжырымдаманы дәлелдегеннен кейін, кейінгі жағдайларды тезірек жүзеге асыру үшін, біз ламинацияға арналған қалыптарды жасау үшін тұяқ ретінде пайдалануды да қарастырдық. Ортаңғы модульдерді (ұзындығы 50 немесе 100 см) пластикалық пластиналардан бір-біріне жабыстыру керек болды - бұл үшін біздің нағыз ұшқыш және пластикалық технология бойынша маман - Кшиштоф Шмит («Себерханада» оқырмандарына белгілі, соның ішінде бірлескен автор ретінде ( MT 10 / 2007) немесе радиомен басқарылатын машина-амфибия-балға (MT 7/2008).

10. Соңғы модульдерді басып шығару қауіпті ұзақ уақытқа созылды, сондықтан біз оң дене үлгілерін жасай бастадық - мұнда классикалық, жеңілдетілген нұсқада.

11. Фанер қаптамасы кейбір шпаклевкалар мен түпкілікті бояуды қажет етеді - бірақ, белгілі болғандай, бұл навигациялық бригаданың мүмкін сәтсіздігі жағдайында жақсы қорғаныс болды ...

Жаңа модельдің 3D дизайны басып шығару үшін, Bartłomiej Jakobsche өңдеген (оның 9D электронды жобалары туралы мақалаларының сериясын «Młodego Technika» 2018/2–2020/XNUMX сандарынан табуға болады). Көп ұзамай біз фюзеляждың алғашқы элементтерін басып шығара бастадық - бірақ содан кейін алғашқы қадамдар басталды ... Дәлдікпен басып шығару біз күткеннен де көп уақытты алды және әдеттегіден әлдеқайда берік материалды пайдалану нәтижесінде қымбат ақаулар болды ...

12. …XPS көбік корпусынан және CNC технологиясынан ұқсас тұяқ жасаған.

13. Көбік өзегін де тазалау керек болды.

Қабылдау күні өте тез жақындап келе жатқандықтан, біз модульдік дизайннан бас тартуды шештік Қатты және жақсы белгілі ламинат технологиясы үшін 3D басып шығару - және біз екі топта әртүрлі оң үлгілер (тұяқ) бойынша параллель жұмыс істей бастадық. тұрғын үй: дәстүрлі (құрылыс және фанера) және көбік (үлкен CNC маршрутизаторын пайдалану). Бұл жарыста Рафал Ковальчик басқаратын «жаңа технологиялар командасы» (айтпақшы, радиомен басқарылатын модель құрастырушыларға арналған ұлттық және әлемдік жарыстарда мультимедиялық ойнатқыш – оның ішінде сипатталған «Шеберханада» 6 авторының бірі) 2018) артықшылыққа ие болды.

14. ... теріс матрицаны құруға жарамды болуы ...

15. ...алғашқы шыны эпоксидті флоат баспалары көп ұзамай жасалды. Суда анық көрінетін бір гельдік жабын қолданылды (біз модульдерден бас тартқандықтан, екі түсті әшекейлермен жұмыс істеуге кедергі келтіруге ешқандай себеп болмады).

Сондықтан, шеберхананың одан әрі жұмысы Рафалдың үшінші дизайн жолын ұстанды: оң пішіндерді жасаудан бастап, одан кейін жағымсыз - эпоксидті шыны қаптамалардың ізі арқылы - дайын IVDS платформаларына дейін (): біріншіден, толық жабдықталған прототип. , содан кейін бірінші серияның одан да жетілдірілген көшірмелері. Мұнда корпустың пішіні мен бөлшектері осы технологияға бейімделген - көп ұзамай жобаның үшінші нұсқасы оның көшбасшысынан бірегей атау алды.

16. Бұл білім беру жобасының болжамы жалпыға қолжетімді, модельдеу жабдықтарын пайдалану болды - бірақ бұл бізде әрбір элемент үшін бірден идея болды дегенді білдірмейді - керісінше, бүгінгі күні қанша конфигурация қолданылғанын санау қиын - және дизайнды жетілдіру мұнымен бітпеді.

17. Бұл қолданылатын батареялардың ең кішкентайы - олар платформаны жұмыс жүктемесінде төрт сағат бойы жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ сыйымдылықты екі еселеу мүмкіндігі бар - бақытымызға орай, қызмет көрсету люктері мен үлкен қалқымалылық көп нәрсеге мүмкіндік береді.

Gerris USV - белсенді, жұмыс істейтін бала (және оның ақылымен!)

Гаррис Бұл жылқылардың латын тіліндегі жалпы атауы - белгілі жәндіктер, мүмкін, кең аралықпен суда жүгіреді.

Мақсатты гидродрон корпустары Көп қабатты шыны эпоксидті ламинаттан жасалған – жоспарланған жұмыстың қатал, құмды/қиыршық тасты жағдайларына жеткілікті берік. Олар өлшеу құралдарын (жаңғырық зонд, GPS, борттық компьютер және т. Тасымалдау мен пайдаланудағы қосымша ыңғайлылықтар істердің контурында қарастырылған. дискілер (әр қалтқыға екі). Қос қозғалтқыштар сонымен қатар кішірек пропеллер мен сенімділікті білдіреді, сонымен бірге өнеркәсіптік қозғалтқыштарға қарағанда көбірек модельдеуді пайдалана алады.

18. Қозғалтқыштары мен электр қорабы бар салонға көзқарас. Көрінетін силикон түтігі суды салқындату жүйесінің бөлігі болып табылады.

19. Бірінші су сынақтары үшін біз катамаранның белгіленген жұмыс жағдайына сәйкес әрекет етуі үшін корпустарды өлшеп қойдық, бірақ біз платформаның оны көтере алатынын білдік!

Келесі нұсқаларда біз әртүрлі қозғалтқыш жүйелерін сынап көрдік, олардың тиімділігі мен қуатын біртіндеп арттырдық - сондықтан платформаның келесі нұсқалары (көп жылдар бұрынғы бірінші катамараннан айырмашылығы) жылдамдықтың қауіпсіз маржасы да әрбір поляк өзенінің ағынын жеңе алады.

20. Негізгі жинақ – бір (мұнда әлі қосылмаған) сонармен. Пайдаланушы тапсырыс берген екі монтаждық арқалықтар да өлшеу құрылғыларын қайталауға мүмкіндік береді және осылайша өлшеулердің сенімділігін арттырады.

21. Жұмыс ортасы әдетте өте лайлы суы бар қиыршық тас болып табылады.

Құрылғы 4-тен 8 сағатқа дейін үздіксіз жұмыс істеуге арналғандықтан, сыйымдылығы 34,8 Ah (немесе келесі нұсқада 70 Ah) - әрбір жағдайда бір. Осындай ұзақ жұмыс уақытында үш фазалы қозғалтқыштар мен олардың контроллерлерін салқындату қажет екені анық. Бұл пропеллерлердің артынан алынған типтік үлгілеу су тізбегі арқылы жасалады (қосымша су сорғысы қажет емес болып шықты). Қалтқылардың ішіндегі температураның әсерінен болуы мүмкін ақаулардан тағы бір қорғаныс оператордың басқару панеліндегі параметрлерді телеметриялық оқу болып табылады (яғни қазіргі модельдеулерге тән таратқыш). Тұрақты негізде, атап айтқанда, қозғалтқыштың айналу жиілігі, олардың температурасы, реттегіштердің температурасы, қоректендіру батареяларының кернеуі және т.б.

22. Бұл тегіс кесілген модельдердің орны емес!

23. Бұл жобаны әзірлеудегі келесі қадам автономды басқару жүйелерін қосу болды. Резервуарды қадағалағаннан кейін (Google картасында немесе қолмен - өлшенген резервуардың контур бірлігінің айналасындағы ағынға сәйкес) компьютер бағаланған параметрлерге сәйкес маршрутты қайта есептейді және автопилотты бір қосқышпен қосқаннан кейін оператор ыңғайлы түрде қолында алкогольсіз сусынмен құрылғының жұмысын бақылау үшін отырыңыз ...

Бүкіл кешеннің негізгі міндеті су тереңдігін өлшеу нәтижелерін өлшеу және жеке геодезиялық бағдарламада сақтау болып табылады, олар кейінірек интерполяцияланған жалпы коллекторлық сыйымдылықты анықтау үшін (және, осылайша, мысалы, таңдалған қиыршық тастың мөлшерін тексеру үшін) пайдаланылады. соңғы өлшем). Бұл өлшемдерді қайықты қолмен басқару арқылы (әдеттегі қашықтан басқарылатын қалқымалы модельге ұқсас) немесе қосқыштың толық автоматты жұмысы арқылы жасауға болады. Содан кейін қозғалыстың тереңдігі мен жылдамдығы, миссияның күйі немесе объектінің орналасқан жері бойынша ағымдағы соңғы көрсеткіштер (5 мм дәлдікпен орналасқан өте дәл RTK GPS қабылдағышынан) операторға тұрақты режимде беріледі. диспетчер және басқару қолданбасы негізінде (сонымен қатар ол жоспарланған миссияның параметрлерін орнатуы мүмкін).

Емтихан мен әзірлеудің тәжірибелік нұсқалары

сипатталған гидродрон Ол әртүрлі, әдетте жұмыс жағдайларында бірқатар сынақтардан сәтті өтті және соңғы тұтынушыға бір жылдан астам уақыт бойы жаңа су қоймаларын «жер жырту» арқылы қызмет етіп келеді.

Прототиптің жетістігі мен жинақталған тәжірибе осы қондырғының жаңа, одан да жетілдірілген бөлімшелерінің дүниеге келуіне әкелді. Платформаның әмбебаптығы оны тек геодезиялық қосымшаларда ғана емес, сонымен қатар, мысалы, студенттік жобаларда және басқа да көптеген тапсырмаларда қолдануға мүмкіндік береді.

Сәтті шешімдер мен жоба менеджерінің еңбекқорлығы мен талантының арқасында жақын арада болады деп ойлаймын геррис қайықтары, коммерциялық жобаға айналдырылғаннан кейін олар Польшада ұсынылған американдық шешімдермен бәсекеге түседі, олар сатып алу және техникалық қызмет көрсету тұрғысынан бірнеше есе қымбат.

Егер сізді осында қарастырылмаған мәліметтер және осы қызықты құрылымның дамуы туралы соңғы ақпарат қызықтырса, жобаның веб-сайтына кіріңіз: Facebook желісіндегі GerrisUSV немесе дәстүрлі түрде: MODElmaniak.PL.

Мен барлық оқырмандарды (қаншалықты таныс!) «Мұнда ештеңе төлемейді» дегенге қарамастан, инновациялық және пайдалы жобаларды жасау үшін өз таланттарын біріктіруге шақырамын. Өзімізге деген сенімділік, оптимизм және бәрімізге жақсы ынтымақтастық!