Gerris USV - Hydrodrone من الصفر!

اليوم ، تدور "في الورشة" حول مشروع أكبر قليلاً - أي حول سفينة غير مأهولة تُستخدم ، على سبيل المثال ، لقياسات الأعماق. يمكنك أن تقرأ عن أول طوف لدينا ، تم تكييفه مع الإصدار الذي يتم التحكم فيه عن طريق الراديو ، في العدد السادس من "Young Technician" لعام 6. هذه المرة ، واجه فريق MODELmaniak (مجموعة من مصممي النماذج ذوي الخبرة التابعين لمجموعة Kopernik Model Workshops Group في Wrocaw) التحدي الودي المتمثل في تصميم منصة قياس عائمة من الصفر تتكيف بشكل أفضل مع ظروف الحصى. محجر ، قابل للتوسيع إلى إصدار مستقل ، مما يمنح المشغل مساحة أكبر للتنفس.

بدأت بالتخصيص ...

لقد واجهنا هذه المشكلة لأول مرة عندما سئلنا منذ بضع سنوات عن إمكانية إدخال محركات الأقراص و التكيف مع التحكم الراديوي قياس الأعماق المتأخرة (أي منصة قياس تستخدم لقياس عمق المسطحات المائية).

1. الإصدار الأول من منصة القياس ، تم تكييفه فقط مع إصدار RC

2. كانت محركات أول هيدرودرون عبارة عن محولات أحواض مائية معدلة بشكل طفيف - وعملت بشكل جيد ، على الرغم من أنها بالتأكيد لا تتمتع "بمقاومة البناء".

كانت مهمة المحاكاة هي تصميم وتصنيع مشغلات للعوامات المصبوبة بالنفخ والتمدد المصنوعة من البولي إيثيلين (RSBM - على غرار زجاجات البولي إيثيلين تيرفثالات). بعد تحليل ظروف التشغيل والخيارات المتاحة ، اخترنا حلاً غير عادي إلى حد ما - وبدون التدخل في الهياكل الموجودة أسفل خط الماء ، قمنا بتركيب محولات دائرية للأحواض المائية كمحركات ذات قدرة إضافية على الدوران 360 درجة والرفع (على سبيل المثال ، عند اصطدام عائق أو أثناء النقل)). هذا الحل ، المدعوم بالإضافة إلى ذلك من خلال نظام منفصل للتحكم وإمداد الطاقة ، سمح بالتحكم والعودة إلى المشغل حتى في حالة فشل أحد الأقسام (يمينًا أو يسارًا). كانت الحلول ناجحة لدرجة أن القارب لا يزال قيد التشغيل.

3. عند إعداد مشروعنا الخاص ، حللنا بالتفصيل (غالبًا بشكل شخصي!) العديد من الحلول المماثلة - في هذا الرسم التوضيحي ، الألمانية ...

4. ... هنا أمريكي (وبضع عشرات آخرين). لقد رفضنا الهياكل الفردية باعتبارها أقل تنوعًا ، والقيادة البارزة أسفل القاع باعتبارها مشكلة محتملة في التشغيل والنقل.

ومع ذلك ، فإن العيب هو حساسية الأقراص لتلوث المياه. على الرغم من أنه يمكنك إزالة الرمال بسرعة من الدوار بعد السباحة في حالات الطوارئ إلى الشاطئ ، يجب أن تكون حذرًا في هذا الجانب عند الانطلاق والسباحة بالقرب من القاع. لأنه ، مع ذلك ، يشمل توسيع قدرات القياس ، وقد توسعت أيضًا خلال هذا الوقت. نطاق hydrodrone (على الأنهار) أظهر صديقنا اهتمامًا بنسخة تطويرية جديدة للمنصة مصممة خصيصًا لهذا الغرض. لقد قبلنا هذا التحدي - وفقًا للملف التعليمي لاستوديوهاتنا وفي نفس الوقت منحنا الفرصة لاختبار الحلول المطورة عمليًا!

5. كانت العلب المعيارية سريعة الطي ملهمة للغاية مع تعدد استخداماتها وسهولة نقلها 3 (الصورة: مواد الشركة المصنعة)

Gerris USV - البيانات الفنية:

• الطول / العرض / الارتفاع 1200/1000/320 ملم

• البناء: مركب زجاجي إيبوكسي ، هيكل من الألومنيوم.

• الإزاحة: 30 كجم شاملة القدرة الاستيعابية: لا تقل عن 15 كجم

• القيادة: 4 محركات BLDC (مبردة بالماء)

• جهد الإمداد: 9,0 فولت ... 12,6 فولت

• السرعة: العمل: 1 م / ث. الحد الأقصى: 2 م / ث

• وقت التشغيل بشحنة واحدة: ما يصل إلى 8 ساعات (مع بطاريتين بقدرة 70 أمبير في الساعة)

• موقع المشروع: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

استمرت التدريبات - أي افتراضات لمشروع جديد

كانت المبادئ التوجيهية التي وضعناها لأنفسنا عند تطوير نسختنا الخاصة كما يلي:

• غلاف مزدوج (كما في الإصدار الأول ، مما يضمن أكبر قدر من الاستقرار اللازم للحصول على قياسات دقيقة باستخدام جهاز صدى) ؛
• أنظمة القيادة والطاقة والتحكم الزائدة ؛
• الإزاحة ، مما يسمح بتركيب معدات وزنها دقيقة. 15 كجم
• سهولة التفكيك للنقل والمركبات الإضافية ؛
• أبعاد تسمح بالنقل في سيارة ركاب عادية ، حتى عند تجميعها ؛
• محمية من التلف والتلوث ، محركات مزدوجة في تجاوز الجسم ؛
• عالمية المنصة (القدرة على استخدامها في تطبيقات أخرى) ؛
• القدرة على الترقية إلى إصدار مستقل.

6. اشتملت النسخة الأصلية من مشروعنا على تقسيم معياري إلى أقسام مبنية باستخدام تقنيات مختلفة ، والتي ، مع ذلك ، يمكن تجميعها بسهولة مثل الكتل الشائعة وتتلقى استخدامات مختلفة: من نماذج الإنقاذ التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو ، من خلال منصات USV ، إلى قوارب الدواسات الكهربائية

التصميم مقابل التكنولوجيا ، أي التعلم من الأخطاء (أو ما يصل إلى ثلاث مرات أكثر من الفن)

في البداية كانت هناك دراسات بالطبع - تم قضاء الكثير من الوقت في البحث على الإنترنت عن تصميمات وحلول وتقنيات مماثلة. لقد ألهمونا كثيرا هيدرودرون تطبيقات مختلفة ، بالإضافة إلى قوارب الكاياك المعيارية وقوارب الركاب الصغيرة للتجميع الذاتي. من بين أول ما وجدنا تأكيدًا لقيمة تصميم الهيكل المزدوج للوحدة (ولكن في معظمها تقريبًا كانت المراوح موجودة تحت قاع البحر - تم تصميم معظمها للعمل في مياه أنظف). حلول معيارية دفعتنا قوارب الكاياك الصناعية إلى التفكير في تقسيم الهيكل النموذجي (وأعمال الورشة) إلى قطع أصغر. وهكذا ، تم إنشاء النسخة الأولى من المشروع.

7. بفضل محرر Jakobsche ، تم إنشاء خيارات التصميم ثلاثية الأبعاد اللاحقة بسرعة - وهي ضرورية للتنفيذ في تقنية طباعة الشعيرات (الجزءان الأول والثاني من الجسم هما نتيجة لمحدودية مساحة الطباعة للطابعات المملوكة).

في البداية ، اعتمدنا تقنية مختلطة. في النموذج الأولي ، كان لابد من تصنيع مقاطع القوس والجزء الخلفي من أقوى مادة يمكن أن نجدها (أكريلونيتريل - ستايرين - أكريلات - ASA للاختصار).

8. مع الدقة المتوقعة والتكرار لوصلات الوحدة ، تتطلب الأجزاء الوسطى (بطول نصف متر ، وفي النهاية متر واحد أيضًا) معدات مناسبة.

9. قام أفضل تقني البلاستيك لدينا بعمل سلسلة من وحدات الاختبار قبل طباعة أول عنصر ASA متطرف.

في النهاية ، بعد إثبات المفهوم ، من أجل تحقيق الحالات اللاحقة بسرعة أكبر ، فكرنا أيضًا في استخدام الانطباعات كحوافر لإنشاء قوالب للتصفيح. كان لابد من لصق الوحدات المتوسطة (بطول 50 أو 100 سم) معًا من ألواح بلاستيكية - والتي كان طيارنا الحقيقي والمتخصص في تكنولوجيا البلاستيك لها - كرزيستوف شميت (المعروف لقراء "في الورشة" ، بما في ذلك كمؤلف مشارك ( MT 10/2007) أو مطرقة برمائية يتم التحكم فيها لاسلكيًا (MT 7/2008).

10. كانت طباعة الوحدات النهائية تستغرق وقتًا طويلاً بشكل خطير ، لذلك بدأنا في إنشاء قوالب إيجابية للجسم - هنا في الإصدار الكلاسيكي المخفض.

11. سيتطلب تغليف الخشب الرقائقي بعض المعجون والطلاء النهائي - ولكن ، كما اتضح ، كانت هذه حماية جيدة في حالة احتمال فشل اللواء الملاحي ...

تصميم ثلاثي الأبعاد للنموذج الجديد للطباعة ، تم تحريره بواسطة Bartłomiej Jakobsche (يمكن العثور على سلسلة من مقالاته حول المشاريع الإلكترونية ثلاثية الأبعاد في إصدارات "Młodego Technika" بتاريخ 9 / 2018-2 / 2020). سرعان ما بدأنا طباعة العناصر الأولى من جسم الطائرة - ولكن بعد ذلك بدأت الخطوات الأولى ... استغرقت الطباعة الدقيقة الدقيقة وقتًا أطول مما كنا نتوقع ، وكانت هناك عيوب مكلفة ناتجة عن استخدام مادة أقوى بكثير من المعتاد ...

12. ... الذي صنع حافرًا مشابهًا من جسم رغوة XPS وتقنية CNC.

13. كما يجب تنظيف قلب الرغوة.

مع اقتراب موعد القبول سريعًا بشكل مثير للقلق ، قررنا الابتعاد عن التصميم المعياري و الطباعة ثلاثية الأبعاد لتقنية التصفيح الصلبة والمعروفة - وبدأنا العمل في فريقين بالتوازي على أنواع مختلفة من الأنماط الإيجابية (الحوافر) корпус: تقليدي (إنشائي وخشب رقائقي) ورغوة (باستخدام راوتر CNC كبير). في هذا السباق ، اكتسب "فريق التقنيات الجديدة" بقيادة رافال كووالتشيك (بالمناسبة ، لاعب وسائط متعددة للمسابقات الوطنية والعالمية لمنشئي النماذج التي يتم التحكم فيها عن طريق الراديو - بما في ذلك المؤلف المشارك لـ "On the Workshop" الموصوفة 6/2018) ميزة.

14. ... تكون مناسبة لعمل مصفوفة سلبية ...

15. ... حيث تم قريبًا عمل أول مطبوعات زجاجية عائمة من الإيبوكسي. تم استخدام طبقة جل واحدة ، والتي يمكن رؤيتها بوضوح على الماء (نظرًا لأننا قد تخلينا بالفعل عن الوحدات ، لم يكن هناك سبب للتدخل في عمل الزخارف ذات اللونين).

لذلك ، اتبعت الأعمال الإضافية للورشة مسار التصميم الثالث لرافال: بدءًا من إنشاء الأشكال الإيجابية ، ثم الأشكال السلبية - من خلال بصمات العلب الزجاجية - إلى منصات IVDS الجاهزة (): أولاً ، نموذج أولي مجهز بالكامل ، ثم النسخ اللاحقة الأكثر تقدمًا من السلسلة الأولى. هنا ، تم تكييف شكل وتفاصيل الهيكل مع هذه التقنية - سرعان ما تلقت النسخة الثالثة من المشروع اسمًا فريدًا من قائدها.

16. كان الافتراض في هذا المشروع التعليمي هو استخدام معدات النمذجة المتاحة للجمهور - ولكن هذا لا يعني أن لدينا فكرة على الفور لكل عنصر - على العكس من ذلك ، من الصعب اليوم حساب عدد التكوينات التي تمت تجربتها - و لم ينته تحسين التصميم عند هذا الحد.

17. هذه هي أصغر البطاريات المستخدمة - فهي تسمح للمنصة بالعمل لمدة أربع ساعات تحت عبء العمل. هناك أيضًا خيار لمضاعفة السعة - لحسن الحظ ، تسمح بوابات الخدمة وزيادة القدرة على الطفو بالكثير.

Gerris USV هو طفل عامل مفعم بالحيوية (وبعقله!)

جيريس هذا هو الاسم اللاتيني العام للخيول - ربما حشرات معروفة جيدًا ، ربما تندفع عبر الماء على أطراف متباعدة على نطاق واسع.

الهدف أجسام Hydrodrone مُصنَّع من صفائح إيبوكسي زجاجية متعددة الطبقات - قوية بما يكفي للظروف القاسية والرملية / الحصوية للوظيفة المقصودة. تم توصيلها بإطار من الألومنيوم تم تفكيكه بسرعة مع عوارض منزلقة (لتسهيل ضبط المسودة) لتركيب أدوات القياس (جهاز صدى الصوت ، نظام تحديد المواقع العالمي ، كمبيوتر على متن الطائرة ، إلخ). يتم تغطية وسائل الراحة الإضافية في النقل والاستخدام في الخطوط العريضة للحالات. محركات (اثنان لكل تعويم). تعني المحركات المزدوجة أيضًا مراوح أصغر وموثوقية أكبر ، مع القدرة في نفس الوقت على استخدام محاكاة أكثر من المحركات الصناعية.

18. نظرة على الصالون مع موتور وصندوق كهربائي. أنبوب السيليكون المرئي هو جزء من نظام تبريد الماء.

19. بالنسبة لتجارب المياه الأولى ، قمنا بوزن الهياكل لجعل القارب يتصرف بشكل ملائم لظروف العمل المطلوب - لكننا نعلم بالفعل أن المنصة يمكنها التعامل معها!

في الإصدارات اللاحقة ، اختبرنا أنظمة الدفع المختلفة ، وزدنا تدريجيًا من كفاءتها وقوتها - وبالتالي ، فإن الإصدارات اللاحقة من المنصة (على عكس أول طوف منذ سنوات عديدة) مع هامش آمن للسرعة تتكيف أيضًا مع تدفق كل نهر بولندي.

20. مجموعة أساسية - مع سونار واحد (غير متصل بعد هنا). تسمح حزمتا التثبيت اللتان طلبهما المستخدم أيضًا بتكرار أجهزة القياس وبالتالي زيادة موثوقية القياسات نفسها.

21. عادة ما تكون بيئة العمل مليئة بالحصى والمياه شديدة التعكر.

نظرًا لأن الوحدة مصممة للعمل من 4 إلى 8 ساعات متواصلة ، بسعة 34,8 آه (أو 70 آه في الإصدار التالي) - واحدة في كل حالة. مع هذا الوقت الطويل من التشغيل ، من الواضح أن المحركات ثلاثية الطور وأجهزة التحكم الخاصة بها تحتاج إلى التبريد. يتم ذلك باستخدام دائرة مياه نمذجة نموذجية مأخوذة من خلف المراوح (تبين أن مضخة مياه إضافية غير ضرورية). حماية أخرى ضد الفشل المحتمل الناجم عن درجة الحرارة داخل العوامات هي القراءة عن بعد للمعلمات الموجودة على لوحة تحكم المشغل (أي جهاز إرسال نموذجي لعمليات المحاكاة الحديثة). بشكل منتظم ، يتم تشخيص سرعات المحرك ودرجة حرارتها ودرجة حرارة المنظمين والجهد الكهربائي لبطاريات الإمداد وما إلى ذلك.

22. هذا ليس المكان المناسب للموديلات المزروعة الأنيقة!

23- وكانت الخطوة التالية في تطوير هذا المشروع هي إضافة أنظمة التحكم المستقلة. بعد تتبع الخزان (على خريطة Google أو يدويًا - وفقًا للتدفق حول وحدة الكنتور للخزان المقاس) ، يعيد الكمبيوتر حساب المسار وفقًا للمعايير المقدرة وبعد تشغيل الطيار الآلي بمفتاح واحد ، يمكن للمشغل بشكل مريح اجلس لتراقب عمل الجهاز وفي يده مشروب غازي ...

تتمثل المهمة الرئيسية للمجمع بأكمله في قياس وحفظ نتائج قياسات عمق المياه في برنامج جيوديسي منفصل ، والتي تُستخدم لاحقًا لتحديد سعة الخزان الإجمالية المحرفة (وبالتالي ، على سبيل المثال ، للتحقق من كمية الحصى المختارة منذ آخر قياس). يمكن إجراء هذه القياسات إما عن طريق التحكم اليدوي للقارب (مطابق لنموذج عائم تقليدي يتم التحكم فيه عن بعد) أو عن طريق التشغيل التلقائي الكامل لمفتاح. ثم يتم إرسال قراءات السونار الحالية من حيث العمق وسرعة الحركة ، وحالة المهمة أو موقع الكائن (من جهاز استقبال RTK GPS دقيق للغاية ، وموضع بدقة 5 مم) إلى المشغل على أساس مستمر من قبل المرسل ومدير التطبيق (يمكنه أيضًا تعيين معلمات المهمة المخطط لها).

إصدارات التدريب من الامتحان والتطوير

وصفها هيدرودرون لقد نجحت في اجتياز عدد من الاختبارات في ظروف عمل مختلفة ، وهي تخدم المستخدم النهائي منذ أكثر من عام ، وتعمل بشق الأنفس على "حرث" الخزانات الجديدة.

أدى نجاح النموذج الأولي والخبرة المتراكمة إلى ولادة وحدات جديدة أكثر تقدمًا من هذه الوحدة. تتيح تعدد استخدامات النظام الأساسي استخدامه ليس فقط في التطبيقات الجيوديسية ، ولكن أيضًا ، على سبيل المثال ، في مشاريع الطلاب والعديد من المهام الأخرى.

أعتقد أنه بفضل القرارات الناجحة والاجتهاد والموهبة التي يتمتع بها مدير المشروع ، سيكون ذلك قريبًا قوارب جيريسبعد تحويلهم إلى مشروع تجاري ، سوف يتنافسون مع الحلول الأمريكية المعروضة في بولندا ، والتي تكون أكثر تكلفة بكثير من حيث الشراء والصيانة.

إذا كنت مهتمًا بالتفاصيل التي لم يتم تغطيتها هنا وأحدث المعلومات حول تطوير هذا الهيكل المثير للاهتمام ، فيرجى زيارة موقع المشروع على الويب: GerrisUSV على Facebook أو تقليديًا: MODElmaniak.PL.

أشجع جميع القراء على جمع مواهبهم معًا لإنشاء مشاريع مبتكرة ومجزية معًا - بغض النظر عن (مدى معرفتها!) "لا شيء هنا يدفع." الثقة بالنفس والتفاؤل والتعاون الجيد لنا جميعًا!