Gerris USV - 처음부터 수력 드론!

내용

커스터마이징으로 시작...
연습이 계속되었습니다. 즉, 새 프로젝트에 대한 가정입니다.
디자인 대 기술, 즉 실수로부터 배우기(또는 예술보다 최대 XNUMX배 더 많음)
Gerris USV는 활기차고 일하는 아이입니다.
시험 및 개발의 연습 버전

오늘날 "In the Workshop"은 약간 더 큰 프로젝트에 관한 것입니다. 즉, 예를 들어 수심 측정에 사용되는 무인 선박에 관한 것입니다. 6년 "Young Technician" 2015호에서 무선 조종 버전에 맞게 조정된 당사의 첫 쌍동선에 대해 읽을 수 있습니다. 이번에 MODELmaniak 팀(Wrocław의 Kopernik Model Workshops Group과 제휴한 숙련된 모델러 그룹)은 처음부터 자갈 조건에 더 잘 적응하는 부동 측정 플랫폼을 설계해야 하는 친근한 도전에 직면했습니다. 채석장, 독립 실행형 버전으로 확장 가능, 운영자에게 더 많은 호흡 공간 제공.

커스터마이징으로 시작...

우리는 몇 년 전 드라이브 도입 가능성에 대한 질문을 받았을 때 처음 이 문제에 직면했습니다. 무선 제어 추적 수심 측정에 적응 (즉, 수역의 깊이를 측정하는 데 사용되는 측정 플랫폼).

1. RC 버전에만 적용되는 측정 플랫폼의 첫 번째 버전

2. 첫 번째 수력 드론의 드라이브는 약간 수정된 수족관 인버터였으며 확실히 "구조 저항"이 없었지만 꽤 잘 작동했습니다.

시뮬레이션 작업은 조립식 PE 스트레치 블로우 성형 플로트(RSBM – PET 병과 유사)용 액추에이터를 설계하고 제조하는 것이었습니다. 작동 조건과 사용 가능한 옵션을 분석한 후 우리는 다소 특이한 솔루션을 선택했습니다. 수선 아래의 선체를 방해하지 않고 360° 회전 및 리프트 기능이 추가된 드라이브로 수족관 순환 인버터를 설치했습니다(예: , 장애물이 부딪쳤을 때 또는 운송 중) ) . 별도의 제어 및 전원 공급 시스템에 의해 추가로 지원되는 이 솔루션은 섹션 중 하나(오른쪽 또는 왼쪽)에 오류가 발생하는 경우에도 제어 및 작업자에게 반환을 허용했습니다. 솔루션은 매우 성공적이어서 쌍동선이 여전히 작동 중입니다.

3. 우리 자신의 프로젝트를 준비할 때 우리는 (종종 개인적으로!) 많은 유사한 솔루션을 자세히 분석했습니다. 이 그림에서는 독일어 ...

4.…여기에 미국인이 있습니다(그리고 수십 명이 더 있습니다). 단일 선체는 덜 다재다능하며, 바닥 아래로 튀어나온 드라이브는 작동 및 운송에 잠재적으로 문제가 될 수 있으므로 거부했습니다.

그러나 단점은 수질 오염에 대한 디스크의 민감도였습니다. 해안으로 비상 수영을 한 후 로터에서 모래를 빠르게 제거할 수 있지만 바닥 가까이에서 발사 및 수영을 할 때는 이러한 측면에 주의해야 합니다. 그러나 그것은 측정 기능의 확장을 포함하고 있으며 이 기간 동안 확장되었습니다. 하이드로 드론의 범위 (강에서) 우리 친구는 이 목적을 위해 특별히 설계된 플랫폼의 새로운 개발 버전에 관심을 보였습니다. 우리는 스튜디오의 교훈적인 프로필에 따라 동시에 개발된 솔루션을 실제로 테스트할 수 있는 기회를 제공하여 이 도전을 수행했습니다!

5. 퀵 폴딩 모듈형 케이스는 다재다능함과 이동의 용이성으로 매우 고무적이었습니다 3 (사진: 제조업체 자료)

Gerris USV - 기술 데이터:

• 길이/너비/높이 1200/1000/320mm

• 구조: 에폭시 유리 합성물, 알루미늄 연결 프레임.

• 배수량: 30kg, 적재량 포함: 15kg 이상

• 드라이브: BLDC 모터 4개(수냉식)

• 공급 전압: 9,0V… 12,6V

• 속도: 작동: 1m/s; 최대: 2m/s

• 8회 충전 시 작동 시간: 최대 70시간(XNUMXAh 배터리 XNUMX개 사용 시)

• 프로젝트 웹사이트: https://www.facebook.com/GerrisUSV/

연습이 계속되었습니다. 즉, 새 프로젝트에 대한 가정입니다.

자체 버전을 개발할 때 설정한 기본 원칙은 다음과 같습니다.

이중 쉘(첫 번째 버전에서와 같이 에코 사운더로 정확한 측정값을 얻는 데 필요한 최대의 안정성을 보장)
중복 드라이브, 전원 및 제어 시스템;
최소 중량의 온보드 장비를 설치할 수 있는 변위. 15kg;
운송 및 추가 차량을 위한 쉬운 분해;
조립된 상태에서도 일반 승용차로 운송할 수 있는 치수;
손상 및 오염으로부터 보호, 본체 바이패스의 이중 드라이브;
플랫폼의 보편성(다른 응용 프로그램에서 사용할 수 있는 기능)
독립 실행형 버전으로 업그레이드하는 기능.

6. 우리 프로젝트의 원래 버전은 다른 기술을 사용하여 구축된 섹션으로 모듈식 분할을 포함했지만 대중적인 블록처럼 쉽게 조립할 수 있었고 무선 조종 구조 모델에서 USV 플랫폼을 통해 전기 페달 보트에 이르기까지 다양한 용도를 수용할 수 있었습니다.

디자인 대 기술, 즉 실수로부터 배우기(또는 예술보다 최대 XNUMX배 더 많음)

물론 처음에는 연구가있었습니다. 비슷한 디자인, 솔루션 및 기술을 찾기 위해 인터넷을 검색하는 데 많은 시간을 할애했습니다. 그들은 우리에게 많은 영감을 주었습니다. 수력 드론 자체 조립을 위한 모듈식 카약 및 소형 여객선뿐만 아니라 다양한 응용 분야. 첫 번째 중 우리는 장치의 이중 선체 레이아웃의 가치를 확인했습니다 (그러나 거의 모든 프로펠러는 해저 아래에 위치했습니다. 대부분은 깨끗한 물에서 작동하도록 설계되었습니다). 모듈식 솔루션 산업용 카약은 모델 선체(및 작업장 작업)를 더 작은 조각으로 분할하는 것을 고려하게 했습니다. 따라서 프로젝트의 첫 번째 버전이 생성되었습니다.

7. Jakobsche 편집기 덕분에 필라멘트 인쇄 기술 구현에 필요한 후속 3D 디자인 옵션이 빠르게 생성되었습니다(본체의 처음 두 부분과 마지막 두 부분은 소유한 프린터의 인쇄 공간 제한의 결과입니다).

처음에는 혼합 기술을 채택했습니다. 첫 번째 프로토타입에서 선수와 선미 부분은 우리가 찾을 수 있는 가장 강한 재료(아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 - 줄여서 ASA)로 만들어야 했습니다.

8. 모듈 연결의 예상되는 정확성과 반복성으로 인해 중간 부분(길이가 XNUMXm, 결국 XNUMXm도 됨)에 적절한 장비가 필요했습니다.

9. 우리의 최고 플라스틱 기술자는 첫 번째 익스트림 ASA 요소가 인쇄되기 전에 일련의 테스트 모듈을 만들었습니다.

궁극적으로 개념 증명 후 후속 사례를 더 빨리 실현하기 위해 인상을 발굽으로 사용하여 라미네이션을 위한 금형을 만드는 것도 고려했습니다. 중간 모듈(길이 50 또는 100cm)은 플라스틱 판으로 접착해야 했습니다. 플라스틱 기술의 실제 파일럿이자 전문가인 Krzysztof Schmit(공동 저자를 포함하여 "At the Workshop"의 독자에게 알려짐) MT 10/2007) 또는 무선 조종 기계-양서류-해머(MT 7/2008).

10. 엔드 모듈의 프린팅은 위험할 정도로 오랜 시간이 걸리므로 우리는 포지티브 바디 템플릿을 만들기 시작했습니다. 여기 클래식한 환불 버전이 있습니다.

11. 합판 외장에는 약간의 퍼티 및 최종 페인팅이 필요하지만 결과적으로 이것은 항해 여단의 실패 가능성에 대비하여 좋은 보호 장치였습니다 ...

새 모델의 3D 설계 인쇄용, Bartłomiej Jakobsche가 편집함(9D 전자 프로젝트에 대한 그의 기사 시리즈는 "Młodego Technika" 2018년 2월~2020년 XNUMX월호에서 찾을 수 있음). 곧 우리는 동체의 첫 번째 요소를 인쇄하기 시작했지만 첫 번째 단계가 시작되었습니다 ... 정확하고 정확한 인쇄는 예상보다 모호하게 오래 걸렸고 일반적인 재료보다 훨씬 강한 재료를 사용하여 비용이 많이 드는 결함이있었습니다 ...

12. XPS 폼 바디와 CNC 기술로 비슷한 발굽을 만든 사람.

13. 폼 코어도 청소해야 했습니다.

승인 날짜가 놀라울 정도로 빠르게 다가오면서 우리는 모듈식 설계에서 벗어나 단단하고 잘 알려진 라미네이트 기술을 위한 3D 프린팅 - 서로 다른 유형의 포지티브 패턴(발굽)에 대해 두 팀에서 동시에 작업하기 시작했습니다. корпус: 전통적(건축 및 합판) 및 폼(대형 CNC 라우터 사용). 이 경주에서 Rafal Kowalczyk가 이끄는 "신기술 팀"(그런데 무선 조종 모델 생성자를 위한 국내 및 세계 대회의 멀티미디어 플레이어 - 설명된 "On the Workshop"의 공동 저자 포함 6/ 2018) 우위를 점했다.

14. ... 네거티브 매트릭스를 만들기에 적합하다 ...

15. ...최초의 유리 에폭시 플로트 인쇄물이 곧 제작된 곳. 물 위에서 명확하게 보이는 하나의 젤 코트가 사용되었습니다 (이미 모듈을 포기했기 때문에 XNUMX 색 장식 작업을 방해 할 이유가 없었습니다).

따라서 워크샵의 추가 작업은 Rafal의 세 번째 디자인 경로를 따랐습니다. 포지티브 형태의 생성에서 시작하여 네거티브 형태-에폭시 유리 케이스의 각인을 통해-기성품 IVDS 플랫폼에 이르기까지(): 먼저 완전한 장비를 갖춘 프로토타입 , 그 다음에는 첫 번째 시리즈의 훨씬 더 고급 사본입니다. 여기에서 선체의 모양과 세부 사항이 이 기술에 맞게 조정되었습니다. 곧 프로젝트의 세 번째 버전은 리더로부터 고유한 이름을 받았습니다.

16. 이 교육 프로젝트의 가정은 공개적으로 사용 가능한 모델링 장비를 사용하는 것이었지만 이것이 각 요소에 대한 아이디어를 즉시 얻었다는 의미는 아닙니다. 반대로 오늘날 얼마나 많은 구성이 시도되었는지 계산하기 어렵습니다. 디자인 개선은 여기서 끝나지 않았습니다.

17. 이것은 사용된 배터리 중 가장 작은 것입니다. 이를 통해 플랫폼이 작업 부하 하에서 XNUMX시간 동안 실행될 수 있습니다. 용량을 두 배로 늘릴 수 있는 옵션도 있습니다. 다행히도 서비스 해치와 더 큰 부력이 많은 것을 허용합니다.

Gerris USV는 활기차고 일하는 아이입니다.

게리스 이것은 말에 대한 라틴어 일반 이름입니다. 아마도 널리 알려진 사지에서 물을 통해 돌진하는 잘 알려진 곤충 일 것입니다.

타겟 하이드로드론 선체 다층 유리 에폭시 라미네이트로 제조되어 의도한 작업의 거친 모래/자갈 조건에 충분히 강합니다. 그들은 측정 장비(에코 사운더, GPS, 온보드 컴퓨터 등)를 장착하기 위한 슬라이딩(초안 설정을 용이하게 하기 위해) 빔이 있는 빠르게 분해된 알루미늄 프레임으로 연결되었습니다. 운송 및 사용상의 추가 편의 사항은 케이스 개요에서 다룹니다. 디스크 (플로트당 XNUMX개). 듀얼 모터는 또한 더 작은 프로펠러와 더 높은 신뢰성을 의미하는 동시에 산업용 모터보다 훨씬 더 많은 시뮬레이션을 사용할 수 있습니다.

18. 모터와 전기 박스가 있는 살롱의 모습. 보이는 실리콘 튜브는 수냉 시스템의 일부입니다.

19. 첫 번째 수상 시험에서 우리는 쌍동선이 의도한 작업 조건에 적절하게 작동하도록 선체에 가중치를 부여했지만 플랫폼이 이를 처리할 수 있다는 것을 이미 알고 있었습니다!

후속 버전에서 우리는 다양한 추진 시스템을 테스트하여 점차 효율성과 전력을 높였습니다. 따라서 안전한 속도 마진을 가진 플랫폼의 후속 버전 (수년 전의 첫 번째 쌍동선과 달리)도 모든 폴란드 강의 흐름에 대처할 수 있습니다.

20. 기본 세트 - 소나 XNUMX개 포함(아직 연결되지 않음). 사용자가 주문한 장착 빔 XNUMX개를 사용하면 측정 장치를 복제할 수 있으므로 측정 자체의 신뢰성이 높아집니다.

21. 작업 환경은 일반적으로 물이 매우 탁한 자갈입니다.

이 장치는 4시간에서 8시간 동안 연속적으로 작동하도록 설계되었기 때문에 각각의 경우에 하나씩 34,8Ah(또는 다음 버전에서는 70Ah)의 용량으로 작동합니다. 이렇게 긴 작동 시간으로 인해 XNUMX상 모터와 해당 컨트롤러를 냉각해야 한다는 것은 명백합니다. 이것은 프로펠러 뒤에서 가져온 일반적인 모델링 워터 회로를 사용하여 수행됩니다(추가 워터 펌프가 불필요한 것으로 판명됨). 플로트 내부 온도로 인해 발생할 수 있는 고장에 대한 또 다른 보호 기능은 운영자의 제어판(즉, 최신 시뮬레이션의 일반적인 송신기)에서 매개변수를 원격으로 판독하는 것입니다. 특히 정기적으로 엔진 속도, 온도, 조절기 온도, 공급 배터리 전압 등이 진단됩니다.

22. 날렵한 크롭트 모델을 위한 곳이 아닙니다!

23. 이 프로젝트 개발의 다음 단계는 자율 제어 시스템의 추가였습니다. 저수지를 추적한 후(측정된 저수지의 등고선 단위 주변의 흐름에 따라 Google 지도에서 또는 수동으로) 컴퓨터는 추정된 매개변수에 따라 경로를 다시 계산하고 스위치 하나로 자동 조종 장치를 켠 후 작업자는 편안하게 작업을 수행할 수 있습니다. 청량 음료를 손에 들고 앉아서 장치 작동을 관찰하십시오 ...

전체 단지의 주된 임무는 나중에 보간된 총 저수지 용량을 결정하는 데 사용되는 수심 측정 결과를 별도의 측지 프로그램에 측정하고 저장하는 것입니다. 마지막 측정). 이러한 측정은 보트의 수동 제어(기존의 원격 제어 플로팅 모델과 동일) 또는 스위치의 완전 자동 작동으로 수행할 수 있습니다. 그런 다음 깊이 및 이동 속도, 임무 상태 또는 물체의 위치(정확도 5mm로 배치된 매우 정확한 RTK GPS 수신기에서 수신)와 관련된 현재 소나 판독값이 진행 중인 작업에서 운영자에게 전송됩니다. 디스패처 및 제어 응용 프로그램에 의한 기준(계획된 임무의 매개변수도 설정할 수 있음) .