Gerris USV - hydrodrone o'r dechrau!

Heddiw, mae "Yn y Gweithdy" yn ymwneud â phrosiect ychydig yn fwy - hynny yw, am long di-griw a ddefnyddir, er enghraifft, ar gyfer mesuriadau bathymetrig. Gallwch ddarllen am ein catamaran cyntaf, wedi'i addasu i'r fersiwn a reolir gan radio, yn y 6ed rhifyn o "Technegydd Ifanc" ar gyfer 2015. Y tro hwn, wynebodd tîm MODELmaniak (grŵp o fodelwyr profiadol sy’n gysylltiedig â Grŵp Gweithdai Model Kopernik yn Wroclaw) yr her gyfeillgar o ddylunio o’r dechrau llwyfan mesur arnofiol sydd wedi’i addasu’n well fyth i amodau graean. chwarel, y gellir ei ehangu i fersiwn annibynnol, gan roi mwy o le i'r gweithredwr anadlu.

Wedi dechrau gydag addasu...

Daethom ar draws y broblem hon gyntaf pan ofynnwyd inni rai blynyddoedd yn ôl am y posibilrwydd o gyflwyno gyriannau a addasu i reolaeth radio bathymetric llusgo (h.y. llwyfan mesur a ddefnyddir i fesur dyfnder cyrff dŵr).

1. Y fersiwn gyntaf o'r llwyfan mesur, dim ond wedi'i addasu i'r fersiwn RC

2. Roedd gyriannau'r hydrodrone cyntaf yn wrthdroyddion acwariwm wedi'u haddasu ychydig - ac roeddent yn gweithio'n eithaf da, er yn bendant nid oedd ganddynt “wrthiant adeiladu”.

Y dasg efelychu oedd dylunio a gweithgynhyrchu actiwadyddion ar gyfer fflotiau mowldio chwythu ymestyn PE parod (RSBM - tebyg i boteli PET). Ar ôl dadansoddi'r amodau gweithredu a'r opsiynau sydd ar gael, fe wnaethom ddewis ateb eithaf anarferol - a, heb ymyrryd â'r cyrff o dan y llinell ddŵr, gosodwyd gwrthdroyddion acwariwm fel gyriannau gyda'r gallu ychwanegol i gylchdroi 360 ° a lifft (er enghraifft , pan fydd rhwystr yn taro neu yn ystod cludiant) ). Roedd yr ateb hwn, a ategwyd hefyd gan system rheoli a chyflenwad pŵer ar wahân, yn caniatáu rheolaeth a dychwelyd i'r gweithredwr hyd yn oed pe bai un o'r adrannau (dde neu chwith) yn methu. Roedd yr atebion mor llwyddiannus fel bod y catamaran yn dal i fod ar waith.

3. Wrth baratoi ein prosiect ein hunain, fe wnaethom ddadansoddi'n fanwl (yn aml yn bersonol!) Llawer o atebion tebyg - yn y llun hwn, Almaeneg ...

4. …dyma Americanwr (ac ychydig ddwsinau yn rhagor). Gwrthodwyd cyrff sengl gennym fel rhai llai amlbwrpas, a gyriannau sy'n ymwthio allan o dan y gwaelod fel rhai a allai achosi problemau wrth weithredu a chludo.

Fodd bynnag, yr anfantais oedd sensitifrwydd y disgiau i lygredd dŵr. Er y gallwch chi dynnu'r tywod o'r rotor yn gyflym ar ôl nofio brys i'r lan, mae angen i chi fod yn ofalus gyda'r agwedd hon wrth lansio a nofio yn agos at y gwaelod. Oherwydd ei fod, fodd bynnag, yn cynnwys ehangu galluoedd mesur, ac mae hefyd wedi ehangu dros yr amser hwn. cwmpas hydrodrone (ar yr afonydd) dangosodd ein ffrind ddiddordeb mewn fersiwn datblygu newydd o'r platfform a ddyluniwyd yn arbennig at y diben hwn. Fe wnaethom ymgymryd â'r her hon - yn unol â phroffil didactig ein stiwdios ac ar yr un pryd yn rhoi'r cyfle i brofi'r atebion datblygedig yn ymarferol!

5. Roedd achosion modiwlaidd plygu cyflym yn ysbrydoledig iawn gyda'u hyblygrwydd a'u rhwyddineb cludo 3 (llun: deunyddiau'r gwneuthurwr)

Gerris USV - data technegol:

• Hyd/lled/uchder 1200/1000/320 mm

• Adeiladu: cyfansawdd gwydr epocsi, ffrâm cysylltu alwminiwm.

• Dadleoli: 30 kg, gan gynnwys gallu cario: dim llai na 15 kg

• Gyriant: 4 modur BLDC (wedi'u hoeri â dŵr)

• Foltedd cyflenwad: 9,0 V … 12,6 V

• Cyflymder: gweithio: 1 m/s; uchafswm: 2 m/s

• Amser gweithredu ar un tâl: hyd at 8 awr (gyda dau batris o 70 Ah)

• Gwefan y prosiect: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

Parhaodd yr ymarferion - hynny yw, rhagdybiaethau ar gyfer prosiect newydd

Roedd yr egwyddorion arweiniol a osodwyd i ni ein hunain wrth ddatblygu ein fersiwn ein hunain fel a ganlyn:

• cragen ddwbl (fel yn y fersiwn gyntaf, gan warantu'r sefydlogrwydd mwyaf sydd ei angen i gael mesuriadau cywir gyda sainiwr adlais);
• systemau gyrru, pŵer a rheoli diangen;
• dadleoli, gan ganiatáu gosod offer ar fwrdd sy'n pwyso min. 15 kg;
• dadosod hawdd ar gyfer cludo a cherbydau ychwanegol;
• dimensiynau sy'n caniatáu cludo mewn car teithwyr cyffredin, hyd yn oed pan gaiff ei ymgynnull;
• gwarchod rhag difrod a halogiad, gyriannau dyblyg yn ffordd osgoi'r corff;
• cyffredinolrwydd y platfform (y gallu i'w ddefnyddio mewn cymwysiadau eraill);
• y gallu i uwchraddio i fersiwn annibynnol.

6. Roedd fersiwn wreiddiol ein prosiect yn cynnwys rhaniad modiwlaidd yn adrannau a adeiladwyd gan ddefnyddio gwahanol dechnolegau, a allai, fodd bynnag, gael eu cydosod mor hawdd â blociau poblogaidd a derbyn gwahanol ddefnyddiau: o fodelau achub a reolir gan radio, trwy lwyfannau USV, i gychod pedal trydan

Dylunio yn erbyn technoleg h.y. dysgu o gamgymeriadau (neu hyd at deirgwaith yn fwy na chelf)

Ar y dechrau, wrth gwrs, roedd astudiaethau - treuliwyd llawer o amser yn chwilio'r Rhyngrwyd am ddyluniadau, datrysiadau a thechnolegau tebyg. Fe wnaethon nhw ein hysbrydoli ni gymaint hydrodroniwm cymwysiadau amrywiol, yn ogystal â chaiacau modiwlaidd a chychod teithwyr bach ar gyfer hunan-gynulliad. Ymhlith y rhai cyntaf, canfuwyd cadarnhad o werth cynllun cragen dwbl yr uned (ond ym mron pob un ohonynt roedd y llafnau gwthio wedi'u lleoli o dan wely'r môr - cynlluniwyd y rhan fwyaf ohonynt i weithio mewn dyfroedd glanach). Atebion modiwlaidd ysgogodd caiacau diwydiannol ni i ystyried rhannu'r model cragen (a gwaith gweithdy) yn ddarnau llai. Felly, crëwyd fersiwn gyntaf y prosiect.

7. Diolch i olygydd Jakobsche, crëwyd yr opsiynau dylunio 3D dilynol yn gyflym - yn angenrheidiol i'w gweithredu mewn technoleg argraffu ffilament (mae'r ddau segment cyntaf a'r ddau olaf o'r corff yn ganlyniad i gyfyngiadau gofod argraffu yr argraffwyr sy'n berchen arnynt).

I ddechrau, fe wnaethom fabwysiadu technoleg gymysg. Yn y prototeip cyntaf, roedd yn rhaid i'r adrannau bwa a starn gael eu gwneud o'r deunydd cryfaf y gallem ddod o hyd iddo (acrylonitrile-styrene-acrylate - ASA yn fyr).

8. Gyda chywirdeb disgwyliedig ac ailadroddadwyedd cysylltiadau modiwl, roedd angen offer priodol ar y rhannau canol (hanner metr o hyd, yn y pen draw hefyd un metr).

9. Gwnaeth ein technolegydd plastigau uchaf gyfres o fodiwlau prawf cyn i'r elfen ASA eithafol gyntaf gael ei hargraffu.

Yn y pen draw, ar ôl prawf o gysyniad, er mwyn gwireddu achosion dilynol yn gyflymach, fe wnaethom hefyd ystyried defnyddio argraffiadau fel carnau i greu mowldiau ar gyfer lamineiddio. Roedd yn rhaid i'r modiwlau canol (50 neu 100 cm o hyd) gael eu gludo gyda'i gilydd o blatiau plastig - y mae ein peilot go iawn ac arbenigwr mewn technoleg plastigau ar eu cyfer - Krzysztof Schmit (sy'n hysbys i ddarllenwyr "Yn y Gweithdy", gan gynnwys fel cyd-awdur ( MT 10/2007) neu beiriant-amffibiaid-morthwyl a reolir gan radio (MT 7/2008).

10. Roedd argraffu'r modiwlau diwedd yn cymryd amser peryglus o hir, felly fe ddechreuon ni greu templedi corff cadarnhaol - yma yn y fersiwn clasurol, ad-daliad.

11. Bydd gorchuddio pren haenog angen rhywfaint o bwti a phaentio terfynol - ond, fel y digwyddodd, roedd hyn yn amddiffyniad da rhag ofn y byddai'r frigâd mordwyo yn methu ...

Dyluniad 3D o'r model newydd ar gyfer print, wedi’i olygu gan Bartłomiej Jakobsche (mae cyfres o’i erthyglau ar brosiectau electronig 9D i’w gweld yn rhifynnau “Młodego Technika” dyddiedig 2018/2–2020/XNUMX). Yn fuan fe ddechreuon ni argraffu elfennau cyntaf y ffiwslawdd - ond yna dechreuodd y camau cyntaf ... Roedd argraffu manwl gywir yn amwys yn cymryd mwy o amser na'r disgwyl, ac roedd diffygion costus yn deillio o'r defnydd o ddeunydd llawer cryfach na'r arfer ...

12. …a wnaeth garn tebyg allan o gorff ewyn XPS a thechnoleg CNC.

13. Roedd yn rhaid glanhau'r craidd ewyn hefyd.

Gyda'r dyddiad derbyn yn agosáu'n frawychus o gyflym, fe benderfynon ni symud i ffwrdd o ddylunio modiwlaidd a Argraffu 3D ar gyfer technoleg lamineiddio caled a mwy adnabyddus - a dechreuon ni weithio mewn dau dîm ochr yn ochr ar wahanol fathau o batrymau cadarnhaol (carnau) tai: traddodiadol (adeiladu a phren haenog) ac ewyn (gan ddefnyddio llwybrydd CNC mawr). Yn y ras hon, mae'r "tîm o dechnolegau newydd" dan arweiniad Rafal Kowalczyk (gyda llaw, chwaraewr amlgyfrwng mewn cystadlaethau cenedlaethol a byd ar gyfer adeiladwyr model a reolir gan radio - gan gynnwys cyd-awdur y "Ar y Gweithdy" a ddisgrifir 6/ 2018) wedi ennill mantais.

14. ... bod yn addas ar gyfer gwneud matrics negyddol ...

15. …lle gwnaed y printiau fflôt epocsi gwydr cyntaf yn fuan. Defnyddiwyd un cot gel, sydd i'w weld yn glir ar y dŵr (gan ein bod eisoes wedi rhoi'r gorau i'r modiwlau, nid oedd unrhyw reswm i ymyrryd â'r gwaith gydag addurniadau dau liw).

Felly, roedd gwaith pellach y gweithdy yn dilyn trydydd llwybr dylunio Rafal: gan ddechrau o greu ffurfiau cadarnhaol, yna rhai negyddol - trwy argraffnodau casys gwydr epocsi - i lwyfannau IVDS parod (): yn gyntaf, prototeip llawn offer , ac yna copïau uwch fyth o'r gyfres gyntaf wedi hynny. Yma, addaswyd siâp a manylion y corff i'r dechnoleg hon - yn fuan derbyniodd trydydd fersiwn y prosiect enw unigryw gan ei arweinydd.

16. Rhagdybiaeth y prosiect addysgol hwn oedd defnyddio offer modelu a oedd ar gael yn gyhoeddus - ond nid yw hyn yn golygu bod gennym syniad ar unwaith ar gyfer pob elfen - i'r gwrthwyneb, heddiw mae'n anodd cyfrif faint o gyfluniadau a geisiwyd - a ni ddaeth y gwelliant dylunio i ben yno.

17. Dyma'r lleiaf o'r batris a ddefnyddir - maen nhw'n caniatáu i'r platfform redeg am bedair awr o dan lwyth gwaith. Mae yna hefyd opsiwn i ddyblu'r capasiti - yn ffodus, mae llinellau gwasanaeth a mwy o hynofedd yn caniatáu llawer.

Mae Gerris USV yn blentyn bywiog, gweithiol (a gyda'i feddwl!)

Garris dyma'r enw Lladin generig am geffylau - trychfilod adnabyddus, yn ôl pob tebyg yn rhuthro drwy'r dŵr ar goesau sydd wedi'u gwasgaru'n eang.

Targedu Cyhyrau Hydrodrone Wedi'i gynhyrchu o laminiad epocsi gwydr aml-haen - digon cryf ar gyfer amodau llym, tywodlyd/graean y swydd arfaethedig. Cawsant eu cysylltu gan ffrâm alwminiwm a ddatgymalwyd yn gyflym gyda thrawstiau llithro (i hwyluso gosod drafft) ar gyfer gosod offer mesur (seinydd adlais, GPS, cyfrifiadur ar y bwrdd, ac ati). Ymdrinnir â chyfleusterau ychwanegol mewn cludiant a defnydd mewn amlinelliadau o achosion. gyriannau (dau i bob fflôt). Mae moduron deuol hefyd yn golygu propellers llai a mwy o ddibynadwyedd, tra ar yr un pryd yn gallu defnyddio hyd yn oed mwy o efelychiad na moduron diwydiannol.

18. Golwg ar y salon gyda moduron a blwch trydanol. Mae'r tiwb silicon gweladwy yn rhan o'r system oeri dŵr.

19. Ar gyfer y treialon dŵr cyntaf, fe wnaethom bwyso'r cyrff i wneud i'r catamaran ymddwyn yn ddigonol ar gyfer amodau'r gwaith arfaethedig - ond roeddem eisoes yn gwybod y gallai'r platfform ei drin!

Mewn fersiynau dilynol, fe wnaethom brofi systemau gyrru amrywiol, gan gynyddu eu heffeithlonrwydd a'u pŵer yn raddol - felly, mae fersiynau dilynol o'r platfform (yn wahanol i'r catamaran cyntaf flynyddoedd lawer yn ôl) gydag ymyl cyflymder diogel hefyd yn ymdopi â llif pob afon Bwylaidd.

20. Set sylfaenol - gydag un sonar (heb ei gysylltu yma eto). Mae'r ddau drawst mowntio a archebir gan ddefnyddwyr hefyd yn caniatáu i'r dyfeisiau mesur gael eu dyblygu a thrwy hynny gynyddu dibynadwyedd y mesuriadau eu hunain.

21. Mae'r amgylchedd gwaith fel arfer yn raean gyda dŵr cymylog iawn.

Gan fod yr uned wedi'i chynllunio i weithredu o 4 i 8 awr yn barhaus, gyda chynhwysedd o 34,8 Ah (neu 70 Ah yn y fersiwn nesaf) - un ym mhob un o'r achosion. Gydag amser rhedeg mor hir, mae'n amlwg bod angen oeri moduron tri cham a'u rheolwyr. Gwneir hyn gan ddefnyddio cylched dŵr modelu nodweddiadol a gymerwyd o'r tu ôl i'r llafnau gwthio (pwmp dŵr ychwanegol a drodd yn ddiangen). Amddiffyniad arall rhag methiant posibl a achosir gan y tymheredd y tu mewn i'r fflotiau yw darlleniad telemetrig y paramedrau ar banel rheoli'r gweithredwr (h.y. trosglwyddydd sy'n nodweddiadol o efelychiadau modern). Yn rheolaidd, yn arbennig, gwneir diagnosis o gyflymder injan, eu tymheredd, tymheredd y rheolyddion, foltedd cyflenwad batris, ac ati.

22. Nid dyma'r lle ar gyfer modelau cnwd lluniaidd!

23. Y cam nesaf yn natblygiad y prosiect hwn oedd ychwanegu Systemau Rheoli Ymreolaethol. Ar ôl olrhain cronfa ddŵr (ar fap Google neu â llaw - yn ôl y llif o amgylch uned gyfuchlin y gronfa ddŵr fesuredig), mae'r cyfrifiadur yn ailgyfrifo'r llwybr yn ôl y paramedrau amcangyfrifedig ac ar ôl troi'r awtobeilot ymlaen gydag un switsh, gall y gweithredwr yn gyfforddus. eistedd i lawr i arsylwi gweithrediad y ddyfais gyda diod meddal yn ei law ...

Prif dasg y cyfadeilad cyfan yw mesur ac arbed canlyniadau mesuriadau dyfnder dŵr mewn rhaglen geodetig ar wahân, a ddefnyddir yn ddiweddarach i bennu cyfanswm cynhwysedd rhyngosodedig y gronfa ddŵr (ac felly, er enghraifft, i wirio faint o raean a ddewiswyd ers hynny. y mesuriad olaf). Gellir gwneud y mesuriadau hyn naill ai trwy reoli'r cwch â llaw (yn union yr un fath â model arnofio confensiynol a reolir o bell) neu drwy weithredu switsh yn gwbl awtomatig. Yna trosglwyddir y darlleniadau sonar cyfredol o ran dyfnder a chyflymder symud, statws y genhadaeth neu leoliad y gwrthrych (o dderbynnydd GPS RTK hynod gywir, wedi'i leoli gyda chywirdeb o 5 mm) i'r gweithredwr yn barhaus. sail gan y dosbarthwr a'r cais rheoli (gall hefyd osod paramedrau'r genhadaeth a gynlluniwyd).

Ymarfer fersiynau o'r arholiad a datblygiad

disgrifir hydrodrone Mae wedi pasio nifer o brofion yn llwyddiannus mewn amrywiol amodau gwaith nodweddiadol, ac mae wedi bod yn gwasanaethu'r defnyddiwr terfynol am fwy na blwyddyn, gan "aredig" cronfeydd dŵr newydd yn ofalus.

Arweiniodd llwyddiant y prototeip a'r profiad cronedig at enedigaeth unedau newydd, hyd yn oed yn fwy datblygedig o'r uned hon. Mae amlbwrpasedd y platfform yn caniatáu iddo gael ei ddefnyddio nid yn unig mewn cymwysiadau geodetig, ond hefyd, er enghraifft, mewn prosiectau myfyrwyr a llawer o dasgau eraill.

Credaf, diolch i benderfyniadau llwyddiannus a diwydrwydd a thalent y rheolwr prosiect, y bydd cyn bo hir cychod gerris, ar ôl cael eu trosi'n brosiect masnachol, byddant yn cystadlu ag atebion Americanaidd a gynigir yng Ngwlad Pwyl, sydd lawer gwaith yn ddrutach o ran prynu a chynnal a chadw.

Os oes gennych ddiddordeb mewn manylion nad ydynt wedi'u cynnwys yma a'r wybodaeth ddiweddaraf am ddatblygiad y strwythur diddorol hwn, ewch i wefan y prosiect: GerrisUSV ar Facebook neu'n draddodiadol: MODElmaniak.PL.

Rwy’n annog yr holl ddarllenwyr i ddod â’u doniau at ei gilydd i greu prosiectau arloesol a gwerth chweil - waeth beth fo’r (cyfarwydd!) “Does dim byd yn talu fan hyn.” Hunan-hyder, optimistiaeth a chydweithrediad da i bob un ohonom!