Gerris USV - sıfırdan hidrodron!

Bu gün "Atelyedə" bir az daha böyük bir layihə haqqındadır - yəni, məsələn, batimetrik ölçmələr üçün istifadə olunan pilotsuz gəmi haqqında. Radio ilə idarə olunan versiyaya uyğunlaşdırılmış ilk katamaranımız haqqında "Gənc Texnik"in 6-ci il üçün 2015-cı buraxılışında oxuya bilərsiniz. Bu dəfə MODELmaniak komandası (Vroslavdakı Kopernik Model Seminarları Qrupuna bağlı təcrübəli modelçilər qrupu) çınqıl şəraitinə daha yaxşı uyğunlaşan sıfırdan üzən ölçmə platformasının layihələndirilməsi kimi dostluq problemi ilə üzləşdi. operatora daha çox nəfəs almağa imkan verən müstəqil bir versiyaya genişləndirilə bilən karxana.

Fərdiləşdirmə ilə başladı...

Bu problemlə ilk dəfə bizdən bir neçə il əvvəl aktuatorların tətbiqi imkanları barədə soruşduqda qarşılaşdıq. radio nəzarət üçün uyğunlaşma qoşqulu batimetrik (yəni su obyektlərinin dərinliyini ölçmək üçün istifadə edilən ölçmə platforması).

1. Ölçmə platformasının ilk versiyası, yalnız RC versiyasına uyğunlaşdırılmışdır

2. İlk hidrodronun sürücüləri bir qədər dəyişdirilmiş akvarium çeviriciləri idi - və onlar mütləq "tikinti müqavimətinə" malik olmasalar da, olduqca yaxşı işləyirdilər.

Simulyasiya tapşırığı prefabrik PE uzanan üfürmə qəlibləri (RSBM – PET şüşələrə bənzər) üçün aktuatorların layihələndirilməsi və istehsalından ibarət idi. İş şəraitini və mövcud variantları təhlil etdikdən sonra biz olduqca qeyri-adi bir həll seçdik - və su xəttinin altındakı gövdələrə müdaxilə etmədən, 360 ° fırlanma və qaldırma qabiliyyətinə malik sürücülər kimi akvarium sirkulyator-inverterlərini quraşdırdıq (məsələn, , maneə dəyəndə və ya daşınma zamanı) ). Ayrı bir idarəetmə və enerji təchizatı sistemi ilə əlavə olaraq dəstəklənən bu həll, bölmələrdən birinin (sağ və ya sol) nasazlığı halında belə nəzarətə və operatora qayıtmağa imkan verdi. Çözümlər o qədər uğurlu oldu ki, katamaran hələ də işləyir.

3. Öz layihəmizi hazırlayarkən biz ətraflı təhlil etdik (çox vaxt şəxsən!) Bir çox oxşar həllər - bu illüstrasiyada Alman ...

4....burda bir amerikalı (və bir neçə onlarla daha çox). Biz tək gövdələri daha az çox yönlü və dibdən aşağıya doğru çıxan diskləri istismar və daşınmada potensial problemli olaraq rədd etdik.

Bununla belə, çatışmazlıq disklərin suyun çirklənməsinə həssaslığı idi. Fövqəladə halda sahilə üzdükdən sonra rotordan qumu tez bir zamanda çıxara bilsəniz də, suya enərkən və dibə yaxın üzərkən bu aspektə diqqət yetirməlisiniz. Çünki o, bununla belə, ölçmə imkanlarının genişləndirilməsini ehtiva edir və bu müddət ərzində genişləndi. hidrodronun əhatə dairəsi (çaylarda) dostumuz bu məqsəd üçün xüsusi olaraq hazırlanmış platformanın yeni inkişaf versiyasına maraq göstərdi. Biz bu problemi öz üzərimizə götürdük - studiyalarımızın didaktik profilinə uyğun olaraq və eyni zamanda hazırlanmış həlləri praktikada sınaqdan keçirmək imkanı verdik!

5. Tez qatlanan modul qutular çox yönlüliyi və daşınma asanlığı ilə çox ilhamverici idi 3 (foto: istehsalçının materialları)

Gerris USV - texniki məlumatlar:

• Uzunluq/eni/hündürlük 1200/1000/320 mm

• Konstruksiya: epoksi şüşə kompozit, alüminium birləşdirici çərçivə.

• Yerdəyişmə: 30 kq, o cümlədən daşıma qabiliyyəti: 15 kq-dan az olmamalıdır

• Sürücü: 4 BLDC mühərriki (su ilə soyudulur)

• Təchizat gərginliyi: 9,0 V… 12,6 V

• Sürət: iş: 1 m/s; maksimum: 2 m/s

• Tək şarjla işləmə müddəti: 8 saata qədər (iki 70 Ah batareya ilə)

• Layihə veb saytı: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

Təlimlər davam etdi - yəni yeni layihə üçün fərziyyələr

Öz versiyamızı hazırlayarkən özümüzə təyin etdiyimiz rəhbər prinsiplər aşağıdakılardır:

• iki gövdəli (birinci versiyada olduğu kimi, əks-səda ilə dəqiq ölçmələr əldə etmək üçün lazım olan ən böyük sabitliyə zəmanət verir);
• artıq sürücü, güc və idarəetmə sistemləri;
• min ağırlığında bort avadanlığının quraşdırılmasına imkan verən yerdəyişmə. 15 kq;
• daşınma və əlavə nəqliyyat vasitələri üçün asan sökülmə;
• adi minik avtomobilində hətta yığıldıqda belə daşınmağa imkan verən ölçülər;
• zədələnmədən və çirklənmədən qorunur, bədənin bypassında təkrarlanan sürücülər;
• platformanın universallığı (onu digər proqramlarda istifadə etmək imkanı);
• müstəqil versiyaya yüksəltmək imkanı.

6. Layihəmizin orijinal versiyası müxtəlif texnologiyalardan istifadə etməklə tikilmiş bölmələrə modul bölməni nəzərdə tuturdu, lakin bu bloklar populyar bloklar kimi asanlıqla yığıla bilər və müxtəlif məqsədlər üçün istifadə edilə bilər: radio ilə idarə olunan xilasetmə modellərindən, USV platformaları vasitəsilə, elektrik pedallı qayıqlara qədər.

Dizayn və texnologiya, yəni səhvlərdən öyrənmək (və ya sənətdən üç dəfə çox)

Əvvəlcə, əlbəttə ki, araşdırmalar var idi - oxşar dizaynlar, həllər və texnologiyalar üçün İnternetdə axtarışa çox vaxt sərf edildi. Bizi çox ruhlandırdılar hidrodron müxtəlif tətbiqlər, həmçinin modul kayaklar və özünü montaj üçün kiçik sərnişin qayıqları. Birincilər arasında bölmənin ikiqat gövdəli planının dəyərinin təsdiqini tapdıq (lakin demək olar ki, hamısında pervaneler dəniz dibinin altında yerləşirdi - onların əksəriyyəti təmiz sularda işləmək üçün nəzərdə tutulmuşdur). Modul həllər sənaye kayakları bizi model gövdəsini (və atelye işini) daha kiçik parçalara bölməyi düşünməyə sövq etdi. Beləliklə, layihənin ilk versiyası yaradılmışdır.

7. Jakobsche redaktoru sayəsində sonrakı 3D dizayn variantları tez bir zamanda yaradıldı - filament çap texnologiyasında həyata keçirmək üçün zəruridir (bədənin ilk iki və son iki seqmenti sahib olduğu printerlərin çap sahəsi məhdudiyyətlərinin nəticəsidir).

Əvvəlcə qarışıq texnologiyanı qəbul etdik. Birinci prototipdə yay və arxa hissələr tapa bildiyimiz ən möhkəm materialdan (akrilonitril-stirol-akrilat - qısaca ASA) hazırlanmalı idi.

8. Modul birləşmələrinin gözlənilən dəqiqliyi və təkrarlanması ilə orta hissələr (yarım metr uzunluqda, nəticədə bir metr) müvafiq avadanlıq tələb edirdi.

9. Ən yaxşı plastik texnoloqumuz ilk ekstremal ASA elementi çap edilməzdən əvvəl bir sıra test modulları hazırladı.

Nəhayət, konsepsiyanın sübutundan sonra, sonrakı halları daha tez həyata keçirmək üçün, laminasiya üçün qəliblər yaratmaq üçün təəssüratlardan dırnaq kimi istifadə etməyi də nəzərdən keçirdik. Orta modullar (uzunluğu 50 və ya 100 sm) plastik plitələrdən yapışdırılmalı idi - bunun üçün bizim əsl pilotumuz və plastik texnologiyası üzrə mütəxəssisimiz - Krzysztof Schmit ("Atelyedə" oxucularına məlumdur, o cümlədən həmmüəllif kimi ( MT 10 / 2007) və ya radio ilə idarə olunan maşın-amfibiya-çəkic (MT 7/2008).

10. Son modulların çapı təhlükəli dərəcədə uzun müddət çəkirdi, ona görə də biz müsbət bədən şablonları yaratmağa başladıq - burada klassik, geri qaytarılmış versiyada.

11. Plywood örtükləri bəzi şpak və son rəngləmə tələb edəcək - lakin məlum oldu ki, bu, naviqasiya briqadasının mümkün uğursuzluğu halında yaxşı bir qorunma idi ...

Yeni modelin 3D dizaynı çap üçün, Bartłomiej Jakobsche tərəfindən redaktə edilmişdir (onun 9D elektron layihələrə dair bir sıra məqalələri "Młodego Technika" jurnalının 2018/2-2020/XNUMX-ci il tarixli nömrələrində tapıla bilər). Tezliklə biz füzelajın ilk elementlərini çap etməyə başladıq - lakin sonra ilk addımlar başladı ... Dəqiq dəqiq çap gözlədiyimizdən birmənalı şəkildə uzun çəkdi və adi materialdan daha güclü materialdan istifadə nəticəsində baha başa gələn qüsurlar var idi ...

12. …XPS köpük gövdəsindən və CNC texnologiyasından oxşar dırnaq düzəldən.

13. Köpük nüvəsini də təmizləmək lazım idi.

Qəbul tarixinin həyəcan verici sürətlə yaxınlaşması ilə biz modul dizayndan uzaqlaşmaq qərarına gəldik Sərt və daha yaxşı tanınan laminat texnologiyası üçün 3D çap - və biz iki komandada paralel olaraq müxtəlif növ müsbət nümunələr (dırnaqlar) üzərində işləməyə başladıq. mənzil: ənənəvi (tikinti və kontrplak) və köpük (böyük CNC router istifadə edərək). Bu yarışda Rafal Kowalczykin başçılıq etdiyi "yeni texnologiyalar komandası" (yeri gəlmişkən, radio ilə idarə olunan model konstruktorları üçün milli və dünya müsabiqələrində multimedia oyunçusu - təsvir olunan "Atelyedə" 6-nın həmmüəllifi də daxil olmaqla) 2018) üstünlük əldə etdi.

14. ... mənfi matris yaratmaq üçün uyğun olmaq ...

15. ...ilk şüşə epoksi float çaplarının tezliklə edildiyi yer. Suda aydın görünən bir gel örtüyü istifadə edildi (modulları artıq tərk etdiyimiz üçün iki rəngli bəzəklərlə işə müdaxilə etmək üçün heç bir səbəb yox idi).

Buna görə də, emalatxananın sonrakı işi Rafalın üçüncü dizayn yolunu izlədi: müsbət formaların yaradılmasından başlayaraq, sonra mənfi olanlar - epoksi-şüşə qabların izləri vasitəsilə - hazır IVDS platformalarına (): birincisi, tam təchiz olunmuş prototip. , sonra isə birinci seriyanın daha təkmil nüsxələri. Burada korpusun forması və detalları bu texnologiyaya uyğunlaşdırılıb - tezliklə layihənin üçüncü versiyası öz liderindən unikal ad aldı.

16. Bu təhsil layihəsinin fərziyyəsi ictimaiyyətə açıq, modelləşdirmə avadanlığının istifadəsi idi - lakin bu o demək deyil ki, hər bir element üçün dərhal bir fikrimiz var idi - əksinə, bu gün neçə konfiqurasiyanın sınaqdan keçirildiyini saymaq çətindir - və dizaynın təkmilləşdirilməsi bununla da bitmədi.

17. Bu istifadə edilən batareyaların ən kiçiyidir - onlar platformanın iş yükü altında dörd saat işləməsinə imkan verir. Tutumun ikiqat artırılması variantı da var - xoşbəxtlikdən, xidmət lyukları və daha böyük üzmə qabiliyyəti çox şeyə imkan verir.

Gerris USV canlı, işləyən uşaqdır (və ağlı ilə!)

Qarris bu atların latınca ümumi adıdır - yəqin ki, tanınmış böcəklər, yəqin ki, geniş aralıklı əzalarla suda qaçırlar.

Hədəf Hydrodrone Gövdələri Çox qatlı şüşə epoksi laminatdan hazırlanmışdır – nəzərdə tutulan işin sərt, qumlu/çınqıllı şəraiti üçün kifayət qədər güclüdür. Onlar tez sökülən alüminium çərçivə ilə ölçmə alətlərinin (eks-səda ölçən, GPS, bort kompüteri və s.) quraşdırılması üçün sürüşmə (qaralama tənzimlənməsini asanlaşdırmaq üçün) şüaları ilə birləşdirildi. Daşınma və istifadədə əlavə rahatlıqlar işlərin konturlarında əhatə olunur. disklər (hər üzgüçülük üçün iki). İkili mühərriklər həm də daha kiçik pervaneler və daha çox etibarlılıq deməkdir, eyni zamanda sənaye mühərriklərindən daha çox simulyasiyadan istifadə edə bilir.

18. Mühərriklər və elektrik qutusu olan salona baxış. Görünən silikon boru su soyutma sisteminin bir hissəsidir.

19. İlk su sınaqları üçün katamaranın nəzərdə tutulan iş şəraitinə uyğun davranması üçün gövdələri ölçürdük - lakin platformanın bunu öhdəsindən gələ biləcəyini artıq bilirdik!

Sonrakı versiyalarda biz müxtəlif hərəkət sistemlərini sınaqdan keçirdik, onların səmərəliliyini və gücünü tədricən artırdıq - buna görə də platformanın sonrakı versiyaları (uzun illər əvvəl ilk katamarandan fərqli olaraq) təhlükəsiz sürət həddi ilə də hər Polşa çayının axınının öhdəsindən gəlir.

20. Əsas dəst - bir (hələ buraya qoşulmamış) sonarla. İstifadəçi tərəfindən sifariş edilən iki montaj şüası həmçinin ölçmə cihazlarının təkrarlanmasına imkan verir və beləliklə ölçmələrin etibarlılığını artırır.

21. İş mühiti adətən çox bulanıq su ilə çınqıldır.

Bölmə 4 Ah (və ya növbəti versiyada 8 Ah) tutumu ilə 34,8 saatdan 70 saata qədər fasiləsiz işləmək üçün nəzərdə tutulduğundan - hallarda hər birində bir. Belə uzun bir işləmə müddəti ilə üç fazalı mühərriklərin və onların nəzarətçilərinin soyudulması lazım olduğu aydındır. Bu, pervanelerin arxasından götürülmüş tipik bir modelləşdirmə su dövrəsindən istifadə etməklə həyata keçirilir (əlavə bir su nasosunun lazımsız olduğu ortaya çıxdı). Şamandıraların içərisindəki temperaturun səbəb olduğu mümkün nasazlıqdan başqa bir qorunma operatorun idarəetmə panelindəki parametrlərin telemetrik oxunmasıdır (yəni müasir simulyasiyalara xas olan ötürücü). Müntəzəm olaraq, xüsusən də mühərrik sürətləri, onların temperaturu, tənzimləyicilərin temperaturu, təchizatı batareyalarının gərginliyi və s.

22. Bu, zərif kəsilmiş modellər üçün yer deyil!

23. Bu layihənin hazırlanmasında növbəti addım Avtonom İdarəetmə Sistemlərinin əlavə edilməsi olmuşdur. Rezervuarı izlədikdən sonra (Google xəritəsində və ya əl ilə - ölçülmüş rezervuarın kontur vahidi ətrafındakı axına görə) kompüter təxmin edilən parametrlərə uyğun olaraq marşrutu yenidən hesablayır və bir açarla avtopilotu işə saldıqdan sonra operator rahat şəkildə hərəkət edə bilər. əlində sərinləşdirici içki ilə cihazın işini müşahidə etmək üçün oturun ...

Bütün kompleksin əsas vəzifəsi suyun dərinliyi ölçmələrinin nəticələrini ölçmək və ayrıca geodeziya proqramında saxlamaqdır, sonradan interpolyasiya edilmiş ümumi kollektor tutumunu müəyyən etmək üçün istifadə olunur (və beləliklə, məsələn, seçilmiş çınqılın miqdarını yoxlamaq üçün son ölçü). Bu ölçmələr ya qayığın əl ilə idarə edilməsi (adi uzaqdan idarə olunan üzən modellə eyni) və ya açarın tam avtomatik işləməsi ilə həyata keçirilə bilər. Sonra dərinlik və hərəkət sürəti, missiyanın vəziyyəti və ya obyektin yeri (5 mm dəqiqliklə yerləşdirilmiş son dərəcə dəqiq RTK GPS qəbuledicisindən) baxımından cari sonar oxunuşları operatora davamlı olaraq ötürülür. dispetçer və nəzarət tətbiqi əsasında (o, həmçinin planlaşdırılan missiyanın parametrlərini təyin edə bilər).

İmtahanın və inkişafın təcrübə versiyaları

təsvir edilmişdir hidrodron O, müxtəlif, adətən iş şəraitində bir sıra sınaqlardan uğurla keçdi və bir ildən artıqdır ki, yeni su anbarlarını əziyyətlə “şumlayaraq” son istifadəçiyə xidmət göstərir.

Prototipin uğuru və toplanmış təcrübə bu bölmənin yeni, daha da təkmil hissələrinin yaranmasına səbəb oldu. Platformanın çox yönlü olması onu təkcə geodeziya proqramlarında deyil, həm də məsələn, tələbə layihələrində və bir çox başqa vəzifələrdə istifadə etməyə imkan verir.

İnanıram ki, uğurlu qərarlar və layihə menecerinin çalışqanlığı və istedadı sayəsində tezliklə olacaq gerris qayıqları, kommersiya layihəsinə çevrildikdən sonra Polşada təklif olunan, alış və texniki xidmət baxımından dəfələrlə baha başa gələn Amerika həlləri ilə rəqabət aparacaqlar.

Əgər burada əhatə olunmayan təfərrüatlar və bu maraqlı strukturun inkişafı ilə bağlı ən son məlumatlarla maraqlanırsınızsa, lütfən layihənin veb saytına daxil olun: Facebook-da GerrisUSV və ya ənənəvi olaraq: MODElmaniak.PL.

Bütün oxucuları (tanış!) “Burada heç nə ödəmir” sözündən asılı olmayaraq, innovativ və faydalı layihələr yaratmaq üçün istedadlarını bir araya gətirməyə dəvət edirəm. Hamımıza özünə inam, nikbinlik və yaxşı əməkdaşlıq!