Gerris USV - ハイドロドローンをゼロから！

ページ内容

カスタマイズから始めました...
演習は続きました-つまり、新しいプロジェクトの前提
デザインとテクノロジー、つまり間違いから学ぶ（またはアートの最大XNUMX倍）
Gerris USVは、活気に満ちた、働く子供です（そして彼の心を持っています！）
試験と開発の練習版

今日、「In the Workshop」は少し大きなプロジェクトです。つまり、たとえば水深測量に使用される無人船についてです。 6年の「YoungTechnician」の第2015号で、ラジコン版に適合した最初のカタマランについて読むことができます。今回、MODELmaniakチーム（ヴロツワフのKopernik Model Workshops Groupに所属する経験豊富なモデラーのグループ）は、砂利の状態にさらに適したフローティング測定プラットフォームをゼロから設計するという友好的な課題に直面しました。採石場、スタンドアロンバージョンに拡張可能で、オペレーターにより多くの呼吸スペースを提供します。

カスタマイズから始めました...

この問題に最初に遭遇したのは、数年前にアクチュエータを導入する可能性について尋ねられたときです。 無線制御の追跡された深浅測量への適応 （つまり、水域の深さを測定するために使用される測定プラットフォーム）。

1.測定プラットフォームの最初のバージョン。RCバージョンにのみ適合しています。

2. 最初のハイドロドローンの駆動装置は、アクアリウムのインバーターをわずかに改造したものでした。

シミュレーションタスクは、プレハブ PE ストレッチブロー成形フロート (RSBM – PET ボトルに類似) 用のアクチュエータを設計および製造することでした。動作条件と利用可能なオプションを分析した後、私たちはかなり変わった解決策を選択しました - そして、喫水線の下の船体に干渉することなく、360°回転して持ち上げる機能を追加したドライブとして水槽のサーキュレーターインバーターを設置しました（例えば、障害物が当たったとき、または輸送中) ) . このソリューションは、独立した制御および電源システムによってさらにサポートされ、セクションのXNUMXつ（右または左）に障害が発生した場合でも、制御とオペレーターへの復帰を可能にしました。このソリューションは非常に成功したため、双胴船は現在も稼働しています。

3.私たち自身のプロジェクトを準備するとき、私たちは詳細に分析しました（多くの場合、個人的に！）多くの同様のソリューション-この図では、ドイツ語...

4.…これはアメリカ人です（そしてさらに数十人）。シングルハルは汎用性が低く、底から突き出たドライブは操作と輸送に問題がある可能性があるとして拒否しました。

しかし、水質汚染に対するディスクの感度は不利であることが判明しました。緊急の岸への水泳の後、ローターから砂をすばやく取り除くことができますが、打ち上げて底の近くで泳ぐときは、この点に注意する必要があります。ただし、測定機能の拡張が含まれているため、この間に拡張されました。 ハイドロドローンの範囲 （川で）私たちの友人は、この目的のために特別に設計されたプラットフォームの新しい開発バージョンに興味を示しました. 私たちはこの課題に取り組みました - 私たちのスタジオの教訓的なプロファイルに従って、同時に開発されたソリューションを実際にテストする機会を与えました!

5.クイックフォールディングモジュラーケースは、その汎用性と輸送のしやすさで非常に刺激的でした3（写真：メーカーの資料）

ジェリス USV - 技術データ:

•長さ/幅/高さ1200/1000/320mm

•構造：エポキシガラス複合材、アルミニウム接続フレーム。

•排気量：30 kg、環境収容力を含む：15kg以上

•ドライブ：4つのBLDCモーター（水冷）

•供給電圧：9,0V…12,6V

•速度：動作：1 m / s; 最大：2 m / s

•8回の充電での動作時間：最大70時間（XNUMX AhのバッテリーXNUMX個付き）

•プロジェクトのウェブサイト：https：//www.facebook.com/GerrisUSV/

演習は続きました-つまり、新しいプロジェクトの前提

独自のバージョンを開発する際に設定した基本原則は次のとおりです。

XNUMX船体（最初のバージョンと同様に、音響測深機で正確な測定値を取得するために必要な最大の安定性を保証します）;
冗長ドライブ、電源、および制御システム。
変位、最小重量の車載機器の設置を可能にします。 15 kg;
輸送や追加の車両のための簡単な分解。
組み立てられた場合でも、通常の乗用車での輸送を可能にする寸法。
損傷や汚染から保護され、ボディのバイパスに重複したドライブがあります。
プラットフォームの普遍性（他のアプリケーションでそれを使用する能力）;
スタンドアロンバージョンにアップグレードする機能。

6.私たちのプロジェクトの元のバージョンでは、さまざまな技術を使用して構築されたセクションへのモジュール式分割が含まれていましたが、一般的なブロックと同じくらい簡単に組み立てることができ、ラジコンレスキューモデルからUSVプラットフォーム、電動ペダルボートまでさまざまな用途に使用できます

デザインとテクノロジー、つまり間違いから学ぶ（またはアートの最大XNUMX倍）

もちろん、最初は研究がありました。インターネットで同様の設計、ソリューション、テクノロジーを検索するのに多くの時間が費やされました。彼らは私たちにとても刺激を与えました ハイドロドロニウム さまざまな用途、および自己組織化用のモジュラーカヤックや小型客船。最初に、ユニットの二重船殻レイアウトの価値の確認を見つけました（しかし、ほとんどすべてのプロペラは海底の下にありました-それらのほとんどはよりきれいな海で動作するように設計されていました）。 モジュラーソリューション 産業用カヤックは、モデルの船体（およびワークショップの作業）をより小さな部分に分割することを検討するように促しました。このようにして、プロジェクトの最初のバージョンが作成されました。

7. Jakobsche エディターのおかげで、後続の 3D デザインオプションが迅速に作成されました。これは、フィラメント印刷技術の実装に必要です (ボディの最初の XNUMX つと最後の XNUMX つのセグメントは、所有するプリンターの印刷スペースの制限の結果です)。

当初、私たちは混合技術を採用しました。最初のプロトタイプでは、船首と船尾のセクションは、私たちが見つけた中で最も強力な材料（アクリロニトリル-スチレン-アクリレート-略してASA）で作られていなければなりませんでした。

8.モジュール接続の期待される精度と再現性により、中間部品（長さXNUMXメートル、最終的にはXNUMXメートル）には適切な機器が必要でした。

9.私たちの最高のプラスチック技術者は、最初の極端なASA要素が印刷される前に一連のテストモジュールを作成しました。

最終的には、概念実証の後、次のケースをより迅速に実現するために、印象をひづめとして使用してラミネート用の金型を作成することも検討しました。中央のモジュール (長さ 50 cm または 100 cm) は、プラスチックプレートから接着する必要がありました。これは、私たちの実際のパイロットであり、プラスチック技術の専門家である Krzysztof Schmit (「At the Workshop」の読者には共著者を含めて知られています) MT 10 / 2007）または無線制御の機械水陸両用ハンマー（MT 7/2008）。

10. 最終モジュールの印刷には危険なほど長い時間がかかっていたため、正の本文テンプレートの作成を開始しました。これは、従来のリベートバージョンです。

11.合板の外装には、パテと最終塗装が必要です-しかし、結局のところ、これは航海旅団の故障の可能性がある場合の優れた保護でした...

新モデルの3Dデザイン Bartłomiej Jakobsche が編集した印刷用 (9D 電子プロジェクトに関する彼の一連の記事は、2018 年 2 月から 2020 年 XNUMX 月の日付の「Młodego Technika」号に掲載されています)。すぐに胴体の最初の要素の印刷を開始しましたが、最初のステップが始まりました...正確に正確な印刷には、予想よりもあいまいな時間がかかり、通常よりもはるかに強力な材料を使用したために費用のかかる欠陥がありました...

12.…XPSフォームボディとCNCテクノロジーから同様の蹄を作った人。

13.フォームコアも洗浄する必要がありました。

受け入れ日が驚くほど早く迫っていたため、モジュラー設計から離れて ハードでよく知られているラミネート技術のための3D印刷 -そして、異なるタイプのポジティブパターン（ひづめ）について、XNUMXつのチームで並行して作業を開始しました корпус：従来型（建設および合板）およびフォーム（大型CNCルーターを使用）。このレースでは、Rafal Kowalczykが率いる「新技術のチーム」（ちなみに、ラジコンモデルコンストラクターの国内および世界大会のマルチメディアプレーヤー-説明されている「OntheWorkshop」の共著者を含む6/ 2018）アドバンテージを得ました。

14....負の行列を作成するのに適しています..。

15.…最初のガラスエポキシフロートプリントがすぐに作成された場所。水面にはっきりと見えるゲルコートをXNUMXつ使用しました（すでにモジュールを放棄していたため、XNUMX色の装飾で作業を妨げる理由はありませんでした）。

したがって、ワークショップのさらなる作業は、Rafal の XNUMX 番目の設計パスに従いました。ポジティブフォームの作成から始まり、次にネガティブフォームの作成から始まり、エポキシガラスケースのインプリントを介して、既製の IVDS プラットフォームに至るまで (): 最初に、完全装備のプロトタイプ、そしてそれに続く、最初のシリーズのさらに高度なコピー。ここでは、船体の形状と詳細がこの技術に適応されました。すぐに、プロジェクトの XNUMX 番目のバージョンがそのリーダーから固有の名前を受け取りました。

16. この教育プロジェクトの前提は、公開されているモデリング機器の使用でした - しかし、これは、各要素のアイデアがすぐに得られたことを意味するものではありません - それどころか、今日では、いくつの構成が試行されたかを数えることは困難です - そしてデザインの改善はそれだけではありませんでした。

17. これは使用されるバッテリーの中で最小のものです。これにより、ワークロードの下でプラットフォームを XNUMX 時間稼働させることができます。容量を XNUMX 倍にするオプションもあります。幸いなことに、サービスハッチと大きな浮力により、多くのことが可能になります。

Gerris USVは、活気に満ちた、働く子供です（そして彼の心を持っています！）

ギャリス これは馬のラテン語の総称で、おそらくよく知られた昆虫で、間隔の広い手足で水の中を走っていると思われます。

ターゲットハイドロドローンハル 多層ガラスエポキシラミネートから製造されています - 意図した仕事の過酷な砂/砂利の条件に十分な強度があります。それらは、測定機器（エコーサウンダ、GPS、オンボードコンピューターなど）を取り付けるための（ドラフト設定を容易にするための）スライド式ビームを備えた、すばやく解体されたアルミニウムフレームによって接続されていました。輸送および使用におけるその他の便利さは、ケースの概要で説明されています。 ディスク （フロートごとにXNUMXつ）。デュアルモーターはまた、プロペラが小さく、信頼性が高いことを意味し、同時に産業用モーターよりもさらに多くのシミュレーションを使用できます。

18.モーターと電気ボックスを備えたサロンを見てください。目に見えるシリコンチューブは水冷システムの一部です。

19. 最初の水上試験では、カタマランが意図した作業の条件に対して適切に動作するように船体に重みを付けましたが、プラットフォームがそれを処理できることはすでにわかっていました!

その後のバージョンでは、さまざまな推進システムをテストし、効率と出力を徐々に向上させました。したがって、プラットフォームのその後のバージョン（何年も前の最初のカタマランとは異なり）は、安全な速度マージンを備えており、ポーランドのすべての川の流れにも対応しています。

20. 基本セット - XNUMX つの (ここではまだ接続されていない) ソナー付き。ユーザーが注文した XNUMX つの取り付けビームにより、測定デバイスを複製することもできるため、測定自体の信頼性が向上します。

21.作業環境は通常、非常に濁った水を伴う砂利です。

ユニットは 4 ～ 8 時間連続して動作するように設計されているため、容量は 34,8 Ah (または次のバージョンでは 70 Ah) - ケースごとに XNUMX つです。このように長い稼働時間では、三相モーターとそのコントローラーを冷却する必要があることは明らかです。これは、プロペラの後ろから取られる典型的なモデリング水回路を使用して行われます (追加の水ポンプは不要であることが判明しました)。フロート内の温度によって引き起こされる可能性のある故障に対するもう XNUMX つの保護は、オペレーターのコントロールパネル (つまり、最新のシミュレーションで典型的な送信機) のパラメーターの遠隔測定です。特に定期的に、エンジン回転数、その温度、レギュレーターの温度、電源バッテリーの電圧などが診断されます。

22.これは洗練されたクロップドモデルのための場所ではありません！

23. このプロジェクトの開発における次のステップは、自律制御システムの追加でした。貯水池をトレースした後 (Google マップ上または手動で - 測定された貯水池の等高線ユニット周辺の流れに従って)、コンピューターは推定されたパラメーターに従ってルートを再計算し、XNUMX つのスイッチで自動操縦をオンにした後、オペレーターは快適に操作できます。座って、ソフトドリンクを手にデバイスの動作を観察します...

複合施設全体の主なタスクは、水深測定の結果を測定して別の測地プログラムに保存することです。これは、後で補間された総貯水池容量を決定するために使用されます（したがって、たとえば、最後の測定）。これらの測定は、ボートの手動制御（従来のリモート制御フローティングモデルと同じ）またはスイッチの完全自動操作のいずれかによって行うことができます。次に、移動の深さと速度、ミッションのステータス、またはオブジェクトの位置（5mmの精度で配置された非常に正確なRTKGPS受信機から）に関する現在のソナーの読み取り値が、進行中のオペレーターに送信されます。ディスパッチャと制御アプリケーションによる基準（計画されたミッションのパラメータを設定することもできます）。