Gerris USV - idrodrone da zero!

Oghje, "In the Workshop" hè nantu à un prughjettu un pocu più grande - vale à dì, nantu à una nave senza equipaggiu utilizata, per esempiu, per misure batimetriche. Pudete leghje u nostru primu catamaranu, adattatu à a versione radiocontrollata, in a 6ª emissione di « U ghjovanu tecnicu » per u 2015. Sta volta, a squadra MODELmaniak (un gruppu di mudelli sperimentati affiliati à u Gruppu di Workshops di Modelli Kopernik in Wrocław) hà affrontatu a sfida amichevule di cuncepisce da zero una piattaforma di misurazione flottante ancu megliu adattata à e cundizioni di ghiaia. cava, expandable à una versione stand-alone, dendu à l'operatore più spaziu di respirazione.

Accuminciatu cù a persunalizazione ...

Avemu scontru prima stu prublema quandu avemu statu dumandatu uni pochi d'anni fà nantu à a pussibilità di introduci attuatori è adattazione à u radiocontrol trailed batimetric (vale à dì una piattaforma di misurazione utilizata per misurà a prufundità di i corpi d'acqua).

1. A prima versione di a piattaforma di misurazione, solu adattatu à a versione RC

2. L'azzioni di u primu hydrodrone eranu inverter d'aquarium ligeramente mudificate - è anu travagliatu bè, ancu s'ellu ùn anu micca definitu "resistenza di custruzzione".

U compitu di simulazione era di disignà è fabricà attuatori per galleggianti prefabbricati in PE stirati-soffiatu (RSBM - simili à i buttigli in PET). Dopu avè analizatu e cundizioni di u funziunamentu è l'opzioni dispunibuli, avemu sceltu una soluzione abbastanza inusual - è, senza interferiscenu cù i caschi sottu à a linea di flottazione, avemu installatu inverter-circulatori d'aquarium cum'è unità cù l'abilità aghjunta di rotà 360 ​​° è lift (per esempiu. , quandu un ostaculu colpisce o durante u trasportu) ). Sta suluzione, in più supportata da un sistema di cuntrollu separatu è di alimentazione, permette u cuntrollu è u ritornu à l'operatore ancu in casu di fallimentu di una di e rùbbriche (diritta o manca). I suluzioni sò stati cusì successu chì u catamaranu hè sempre in opera.

3. Quandu preparanu u nostru propiu prughjettu, avemu analizatu in dettu (spessu persunale!) Parechje suluzioni simili - in questa illustrazione, tedesco ...

4....eccu un americanu (è uni pochi di decine di più). Avemu rifiutatu i caschi singuli cum'è menu versatili, è e unità chì sporgenu sottu à u fondu cum'è potenzalmentu problematicu in l'operazione è u trasportu.

Tuttavia, u svantaghju era a sensibilità di i discu à a contaminazione di l'acqua. Ancu s'ellu pudete sguassate rapidamente a sabbia da u rotore dopu una natazioni d'emergenza à a riva, avete bisognu à esse attentu à questu aspettu quandu lanciate è natate vicinu à u fondu. Perchè, però, include l'espansione di e capacità di misurazione, è hè ancu allargatu annantu à questu tempu. Scopre di hydrodrone (nantu à i fiumi) u nostru amicu hà dimustratu interessu in una nova versione di sviluppu di a piattaforma apposta per questu scopu. Avemu pigliatu sta sfida - in cunfurmità cù u prufilu didatticu di i nostri studios è à u stessu tempu dà l'uppurtunità di pruvà e soluzioni sviluppate in pratica!

5. Casse modulari di plegamentu rapidu eranu assai inspiratori cù a so versatilità è facilità di trasportu 3 (foto: materiali di u fabricatore)

Gerris USV - dati tecnichi:

• Lunghezza / larghezza / altezza 1200/1000/320 mm

• Custruzzione: cumpostu di vetru epossidicu, quadru di cunnessione d'aluminiu.

• Displacement: 30 kg, cumprese a capacità di trasportu: micca menu di 15 kg

• Drive: 4 muturi BLDC (raffreddati à acqua)

• Tensione di alimentazione: 9,0 V… 12,6 V

• Viteza : travagliu : 1 m/s ; Massimu: 2 m/s

• Tempu di funziunamentu cù una sola carica: finu à 8 ore (cù duie batterie di 70 Ah)

• U situ di u prugettu: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

L'esercizii cuntinuavanu - vale à dì, ipotesi per un novu prughjettu

I principii guida chì avemu stabilitu per noi stessi quandu sviluppemu a nostra propria versione eranu i seguenti:

• dui caschi (cum'è in a prima versione, chì guarantisci a più grande stabilità necessaria per ottene misurazioni precise cù un ecosounder);
• sistemi di cuntrolli, di putenza è di cuntrollu redundante;
• spostamentu, chì permette a stallazione di l'equipaggiu à bordu chì pesa min. 15 kg;
• disassemblamentu faciule per u trasportu è veiculi supplementari;
• dimensioni chì permettenu u trasportu in una vittura di passageru ordinariu, ancu quandu assemblatu;
• prutettu da danni è contaminazioni, unità duplicate in u bypass di u corpu;
• universalità di a piattaforma (a capacità di aduprà in altre applicazioni);
• a capacità di aghjurnà à una versione standalone.

6. A versione uriginale di u nostru prughjettu implicava a divisione modulare in sezioni custruite cù diverse tecnulugii, chì, in ogni modu, puderianu esse assemblati cum'è i blocchi populari è ricevenu diversi usi: da mudelli di salvezza radiocontrollati, à traversu i plataformi USV, à pedali elettrici.

Design vs tecnulugia, vale à dì imparà da i sbagli (o finu à trè volte di più cà l'arte)

À u principiu ci sò stati, sicuru, studii - assai tempu hè statu passatu à circà l'Internet per disinni simili, suluzioni è tecnulugia. Ci anu inspiratu tantu idrodronium diverse applicazioni, è ancu i kayak modulari è i picculi barche di passageru per l'auto-assemblea. Frà i primi truvamu a cunferma di u valore di u schema di u doppiu scafo di l'unità (ma in quasi tutti l'elice sò stati situati sottu u fondu di u mari - a maiò parte di elli sò stati pensati per travaglià in acque più pulite). Soluzioni modulari i kayaks industriali ci anu incitatu à cunsiderà sparte u cascu mudellu (è u travagliu di l'attellu) in pezzi più chjuchi. Cusì, a prima versione di u prugettu hè statu creatu.

7. Grazie à l'editore Jakobsche, l'opzioni di cuncepimentu 3D sussegwente sò stati creati rapidamente - necessariu per l'implementazione in a tecnulugia di stampa di filamenti (i primi dui è l'ultimi dui segmenti di u corpu sò u risultatu di e limitazioni di u spaziu di stampa di l'impresora posseduta).

Inizialmente, avemu aduttatu a tecnulugia mista. In u primu prototipu, l'arcu è a poppa anu da esse fatta di u materiale più forte chì pudemu truvà (acrylonitrile-styrene-acrylate - ASA per cortu).

8. Cù a precisione è a ripetibilità prevista di e cunnessione di u modulu, e parti media (longu mezu di un metru, eventualmente ancu un metru) necessitanu un equipamentu adattatu.

9. U nostru tecnulugicu di plastica superiore hà fattu una seria di moduli di teste prima chì u primu elementu ASA estremu hè statu stampatu.

In ultimamente, dopu a prova di cuncettu, per rializà i casi successivi più rapidamente, avemu ancu cunsideratu aduprà impressioni cum'è zoccoli per creà stampi per a laminazione. I moduli mediani (longu 50 o 100 cm) anu da esse incollati da i piatti di plastica - per quale u nostru veru pilotu è specialista in a tecnulugia di plastica - Krzysztof Schmit (cunnisciutu à i lettori di "At the Workshop", cumpresu cum'è coautore ( MT 10 / 2007) o martello-anfibio-macchina radiocontrollata (MT 7/2008).

10. A stampa di i moduli finali pigghiava un tempu periculosamente longu, cusì avemu cuminciatu à creà mudelli di corpu pusitivi - quì in a versione classica, rebate.

11. A guaina di plywood necessitarà un pocu di puttying è pittura finale - ma, cum'è s'hè risultatu, questa era una bona prutezzione in casu di un eventuale fallimentu di a brigata di navigazione ...

Disegnu 3D di u novu mudellu per stampa, editatu da Bartłomiej Jakobsche (una seria di i so articuli nantu à i prughjetti elettronichi 9D ponu esse truvati in i numeri di "Młodego Technika" datati 2018/2–2020/XNUMX). Prestu avemu cuminciatu à stampà i primi elementi di u fuselagiu - ma dopu i primi passi cuminciaru ... A stampa precisa precisa hà pigliatu ambiguamente più di ciò chì avemu previstu, è ci sò stati difetti costosi risultanti da l'usu di materiale assai più forte di u solitu ...

12. ... chì hà fattu un zoccu simili cù u corpu di schiuma XPS è a tecnulugia CNC.

13. U core di scuma hà avutu ancu esse puliti.

Cù a data d'accettazione chì s'avvicinava in modu alarmante veloce, avemu decisu di alluntanassi da u disignu modulare è Stampa 3D per una tecnulugia laminata dura è più cunnisciuta - è avemu cuminciatu à travaglià in duie squadre in parallelu nantu à diversi tipi di mudelli pusitivi (zoccoli) corpu: tradiziunale (custruzzione è plywood) è scuma (aduprendu un grande router CNC). In questa corsa, a "squadra di novi tecnulugii" guidata da Rafal Kowalczyk (per via, un lettore multimediale in cuncorsi naziunali è mundiali per i costruttori di mudelli radiocontrollati - cumpresu u coautore di u descrittu "On the Workshop" 6/ 2018) hà guadagnatu un vantaghju.

14. ... esse adattatu per fà una matrice negativa ...

15. ...induve e prime stampe di float epossidiche di vetru sò state fatte prestu. Un gel coat hè stata utilizata, chì hè chjaramente visibile nantu à l'acqua (siccomu avemu digià abbandunatu i moduli, ùn ci era micca mutivu per interferiscenu cù u travagliu cù decorazioni di dui culori).

Per quessa, u travagliu ulteriore di l'attellu hà seguitu u terzu percorsu di cuncepimentu di Rafal: partendu da a creazione di forme pusitive, poi negative - à traversu l'impronte di case di vetru epossidicu - à e plataforme IVDS pronti (): prima, un prototipu cumplettamente equipatu. , è dopu dopu, copie ancu più avanzate di a prima serie. Quì, a forma è i dettagli di u cascu sò adattati à sta tecnulugia - prestu a terza versione di u prugettu hà ricevutu un nome unicu da u so capu.

16. L'assunzione di stu prughjettu educativu era l'usu di l'equipaggiu di mudellu dispunibile publicamente - ma questu ùn significa micca chì avemu avutu subitu una idea per ogni elementu - à u cuntrariu, oghje hè difficiule di cuntà quanti cunfigurazioni sò stati pruvati - è a migliione di u disignu ùn hè micca finita quì.

17. Questu hè u più chjucu di e batterie utilizati - permettenu à a piattaforma per curriri quattru ore sottu a carica di travagliu. Ci hè ancu una opzione per duppià a capacità - per furtuna, i portelli di serviziu è una flotabilità più grande permettenu assai.

Gerris USV hè un zitellu animatu, chì travaglia (è cù a so mente!)

Garris Questu hè u nome genericu latinu per i cavalli - prubabilmente insetti ben cunnisciuti, prubabilmente sbulicati per l'acqua nantu à i membri largamente spaziati.

Target Hydrodrone Hulls Fabbricatu da laminatu epossidicu di vetru multistratu - abbastanza forte per e dure condizioni di sabbia / ghiaia di u travagliu previstu. Sò stati cunnessi da un quadru d'aluminiu smontatu rapidamente cù travi scorrevule (per facilità l'impostazione di tiraggio) per l'installazione di strumenti di misurazione (ecosonda, GPS, computer di bordu, etc.). E cunvenzioni supplementari in u trasportu è l'usu sò cuparti in i contorni di casi. cunduce (dui per float). I muturi duali significanu ancu eliche più chjuche è più affidabilità, mentre chì à u stessu tempu ponu aduprà ancu più simulazione di i mutori industriali.

18. Un ochju à u salone cù muturi è una scatula elettrica. U tubu di silicone visibile face parte di u sistema di rinfrescante d'acqua.

19. Per i primi prucessi di l'acqua, avemu ponderatu i caschi per fà chì u catamaranu si cumportà bè per e cundizioni di u travagliu previstu - ma sapemu digià chì a piattaforma puderia trattà!

In e versioni successive, avemu pruvatu diversi sistemi di propulsione, aumentendu gradualmente a so efficienza è a putenza - per quessa, e versioni successive di a piattaforma (a cuntrariu di u primu catamaranu di parechji anni fà) cù un marghjenu sicuru di rapidità copre ancu cù u flussu di ogni fiumu polaccu.

20. Set basicu - cun unu (micca ancora cunnessu quì) sonar. I dui fasci di muntatura urdinati da l'utilizatori permettenu ancu di duplicà i dispositi di misurazione è cusì aumentanu l'affidabilità di e misurazioni stessi.

21. L'ambiente di u travagliu hè di solitu ghiaia cù acqua assai turbid.

Siccomu l'unità hè pensata per operare da 4 à 8 ore in modu continuu, cù una capacità di 34,8 Ah (o 70 Ah in a prossima versione) - unu in ogni casu. Cù un tempu cusì longu, hè evidenti chì i motori trifasi è i so cuntrolli anu da esse rinfriscati. Questu hè fattu utilizendu un circuitu d'acqua di mudellu tipicu pigliatu da daretu à l'hélice (una pompa d'acqua addiziale hè risultata inutile). Un'altra prutezzione contr'à eventuali fallimenti causati da a temperatura in i floats hè a lettura telemetrica di i paràmetri nantu à u pannellu di cuntrollu di l'operatore (vale à dì un trasmettitore tipicu di simulazioni muderni). In una basa regulare, in particulare, a velocità di u mutore, a so temperatura, a temperatura di i regulatori, a tensione di e batterie di furnimentu, etc.

22. Questu hè micca u locu per i mudelli cropped sleek!

23. U prossimu passu in u sviluppu di stu prughjettu era l'aghjunzione di Sistemi di Control Autònuma. Dopu avè tracciatu un reservoir (nantu à una mappa di Google o manualmente - secondu u flussu intornu à l'unità di contorni di u reservoir misuratu), l'urdinatore recalculate a strada secondu i paràmetri stimati è dopu accende l'autopilot cù un interruttore, l'operatore pò cunfortu. pusate per osservà u funziunamentu di u dispusitivu cù una bibita in manu ...

U compitu principalu di u cumplessu tutale hè di misurà è salvà in un prugramma geodeticu separatu i risultati di e misurazioni di a prufundità di l'acqua, chì sò usati dopu per determinà a capacità di u reservoir tutale interpolata (è cusì, per esempiu, per verificà a quantità di ghiaia selezziunata dapoi chì). l'ultima misura). Queste misurazioni ponu esse fatte sia da u cuntrollu manuale di a barca (idèntica à un mudellu flottante cuntrullatu à distanza cunvinziunali) o da u funziunamentu completamente automaticu di un switch. Allora e letture attuali di u sonar in quantu à a prufundità è a velocità di u muvimentu, u statutu di a missione o u locu di l'ughjettu (da un ricevitore GPS RTK estremamente precisu, posizionatu cù una precisione di 5 mm) sò trasmessi à l'operatore in modu continuu. basata da u dispatcher è l'applicazione di cuntrollu (pò ancu stabilisce i paràmetri di a missione pianificata).

Versioni di pratica di l'esame è u sviluppu

descrittu idrodrone Hà passatu cù successu una quantità di teste in diverse cundizioni di travagliu tipicamente, è hà servitu à l'utilizatori finali per più di un annu, "aratu" diligentemente novi reservoirs.

U successu di u prototipu è l'esperienza accumulata hà purtatu à a nascita di unità novi, ancu più avanzate di sta unità. A versatilità di a piattaforma permette di esse aduprata micca solu in l'applicazioni geodetiche, ma ancu, per esempiu, in prughjetti studianti è parechje altre attività.

Credu chì grazia à e decisioni riesciute è a diligenza è u talentu di u capu di prughjettu, ci sarà prestu barche geris, dopu esse cunvertiti in un prughjettu cummerciale, cumpetenu cù suluzioni americani pruposti in Pulonia, chì sò parechje volte più caru in termini di compra è mantenimentu.

Sè vo site interessatu in i dettagli micca cuparti quì è l'ultime informazioni nantu à u sviluppu di sta struttura interessante, visitate u situ web di u prughjettu: GerrisUSV in Facebook o tradiziunale: MODElmaniak.PL.

Incuragisce tutti i lettori à unisce i so talenti per creà prughjetti innovatori è gratificanti inseme, indipendentemente da u (familiare!) "Nunda paga quì". Cunfidenza in sè stessu, ottimisimu è bona cooperazione per tutti noi!