Hydrodron

[Vistallo]

Witam ponownie,

Niektórzy z Was mogli przeczytać o mnie i moim pomyśle kilka dni wcześniej w Powitalni http://pfmrc.eu/index.php?/topic/70608-powitanie-do%C5%9B%C4%87-obszerne/

W skrócie: student geodezji, pomysł: minimalizacja dużej jednostki pomiarowej używanej w batymetrii. Laik w temacie modelarstwa, które jest kluczowe do realizacji pomysłu.
 

Nie znam się na sprzęcie do takiego modelu- hydrodrona. Potrzebuję pomocy przy doborze sprzętu: łódka ma mieć wymiary około 1m długości na 50 cm szerokości, wykonana zostanie z aluminium -myślałem o laminacie poliestrowoszklanym, albo jakimś innym jednakże stwierdziłem że nie mam żadnego doświadczenia w temacie szkutnictwa, więc bezpieczniejsze będzie wykonanie kadłuba właśnie z aluminium, a właściwie to powierzenie tego znajomemu znajomego, który produkuje takie duże łodzie. Wiem że finansowo jest to dość kosztowne, ale wolę dać więcej środków na kadłub niż później płakać, że łódź ze sprzętem poszła na dno, przez brak mojego doświadczenia i wady konstrukcyjne. Wracając: silnik i reszta oprzyrządowania ma mieć napęd elektryczny, który umożliwiłby udźwig ok.60 kg i osiągnięcie prędkości min.10 km/h.

 

Pojęcie dron nie odnosi się tutaj może do zdjęć, a do zobrazowań. Takie zobrazowania można uzyskać dzięki echosondom i sonarom. Przy wykorzystaniu metody Numerycznego Modelu Terenu można uzyskać całkiem interesującą wizualizacje (tutaj wykorzystano jeszcze kilka dodatkowych nowinek technologicznych http://tnij.at/NMT ).

W czym ta innowacyjność? Popularne są duże jednostki pływające do wykonywania takich prac, a mój zamysł jest taki, żeby można było sprzęt "wrzucić" do bagażnika i jechać w teren (takie jednostki istnieją, ale jest ich naprawdę niewiele, dla zainteresowanych mogę temat przybliżyć w postaci linków do gotowych jednostek). Pomysł wykorzystania kamer i aparatów do robienia zdjęć odrzuciłem ze względu na brak doświadczenia i duży budżet, który byłby do tego potrzebny.

 

A więc precyzując: omawiana tutaj łódka ma pływać po powierzchni wody.

Reasumując: zielona osoba przy pracy z modelami potrzebuje doradzenia jaki sprzęt dobrać.

 

 

Dla przybliżenia tematu i zwizualizowania pomysłu załączam prezentację dotyczącą czegoś podobnego sprzed 2 lat, mój projekt jest niemalże identyczny, różnice są jedynie w branżowym wyposażeniu.

http://www.ietu.katowice.pl/aktual/Seminaria_IETU/25_06_2015/Prezentacja_Wolak_Przecherski.pdf

Czego oczekuję?
Pomocy w doborze sprzętu (mając jedynie goły kadłub), wymagana specyfikacja z cytowanego fragmentu z powitalni:

Wymiar: 1m x 50 cm
Udźwig: 60 kg

Prędkość: min.10km/h
Komunikacja: ... o zasięgu takim żeby można to było w miarę możliwości sterować z brzegu: marzy mi się przynajmniej 100 m.

Budżet: 4 000 zł.

 

[sebka34]

Hm 60kg z prędkością 10 km/h. Jeszcze powiedz ile chcesz czasu pływać budżet 4k słabo to widze z zasięgiem nie powinno być problemu przynajmniej do 500m

P.S

Nazywać się to powinno chyba Hydrograf

Ah te dron-y mieszają ludzią w głowach

[skipper]

Nie będzie na tacy, ale jako student powinieneś to łyknąć.

Najpierw sama łódka.

Prawdopodobnie przy długości jednego metra uzyskanie prędkości blisko 3 m/s i masie powiedzmy 80 kg (20 kg zakładam na kadłub i napęd) przy tak długiej autonomi pływania nie wydaje mi się możliwe do uzyskania. To najgorsza prędkość dla tej długości jednostki i tej wyporności. To już nie jest pływanie wypornościowe i jeszcze nie ślizg. Pływanie w ślizgu z kolei wymaga pokonania bariery falowej i co za tym idzie sporej mocy ,wtedy płyniesz jednak dużo szybciej. Dobrym porównaniem mogą być skutery wodne, szczególnie te mniejsze. Porównaj parametry.

 

Rezygnacja z laminatu na rzecz prawdopodobnie spawanego duralu to chyba też nie nalepszy pomysł. Łatwość formowania, koszty i łatwość naprawy. Formę możesz zrobić nawet z tzw. plecówki lub choćby ze stropianu, wyżynarka, trochę taśmy, drutu i już ją masz. Lakierujesz, pokrywasz rozdzielaczem i laminujesz. Koszt materiałów na taki okręt to 200-300 zł. Przy budowie ze styropianu warto czymś okleić kopyto, bo styren zawarty w tanich żywicach poliestrowych (kilkanaście złotych za kilogram) zniszczy kopyto. Na przykład taśma pakową.

Nie wiem dlaczego jest ograniczenie dlugości, 2- 2.5m kadłub dałby i wypornośc i większą prędkość. Domyslam się, że chodzi o transport.

Poszukaj ksiązki : "Larson, Eliason, Orych "Podstawy projektowania jachtów", tam znajdziesz sporo przydatnych informacji na ten temat, są dwa rozdziały poświecone: 9. śruba napędowa i silnik i 10.hydrodynamika dużych prędkości. Przyda się. Znajdziesz również dane dotyczace materiałów. Warto.

[mjs]

Gdyby zastosować taki kadłub o długości 2,3 m i szerokości 1 m, to jego wyporność = 61 kG.

Śmigać może bardzo szybko i stabilnie.

[Vistallo]

Do sebka34:
Długość pływania to 20-30 min najmniej, waga 60kg podana już z wliczonymi akumulatorami i sprzętem o którym mi wiadomo.
Hydrograf to bardziej osoba zajmująca się hydrografią- czyli nauką zajmującą się kartowaniem wód na powierzchni Ziemi.

Pojęcie Hydrodron wpisane w wyszukiwarkę odeśle do projektów o podobnych funkcjach (w większości zagranicznych), więc nie jest to do końca moje słowotwórstwo.

 

skipper:
Dokładnie, gabaryty jednostki spowodowane są ograniczeniami w transporcie, bo to ma być właśnie największy plus tego projektu. Waga podana już z kadłubem, mój sprzęt do pomiaru to około 5-7 kg. Nie obliczałem masy kadłuba (ale pewnie tak jak Pan pisze to może być około 20kg). Największą masę będą miały tutaj akumulatory, przewiduję dać na to ponad 10-20 kg. Dokładnej wagi nie potrafię oszacować bo nie przy każdym akcesorium producent podaje masę, wolę z 10kg dociążyć albo włożyć dodatkowy akumulator niż mieć za słabą wyporność. 
Z laminatu rezygnuję, bo nie mam pojęcia jak to zrobić dobrze, zdaję sobie z tego sprawę że to dużo taniej by wyszło. Pytanie pojawia się takie: co w momencie kiedy pojawi się jakiś pomysł jaki podesłał mjs. Czy zachowam precyzję? I w jaki sposób najłatwiej wykorzystać takie projekty z programów? nie mam dostępu aż do takiej dużej drukarki 3D (max elementy jakie mogę stworzyć to 30cm x 30 cm)
Książkę postaram się zdobyć, dziękuję

mjs:
Bardzo ciekawy projekt tylko te wymiary... Czy istnieje dostęp do jakiejś wersji tego projektu do obejrzenia w 3D? Nie ukrywam że początkowym zamysłem było wykorzystanie czegoś na zasadzie katamaranu, ale bałem się że przy tych wymiarach mógłby być problem ze stabilizowaniem tych dwóch kadłubów (inaczej sobie to zaprojektowałem). W zamieszczonym projekcie widzę że jest to w przemyślany sposób zrobione.
 

[mjs]

Mały Ekspres jest rozwinięciem Optypesymista:

Ten na zdjęciu ma 84 cm długości i wyporność poniżej 5 kG. Gdyby go powiększyć, to i tak musiałby mieć ok 2 m. Nie ma cudów: nawet kadłub klasyczny, wypornościowy, łatwy do montażu, żeby wypierał owe 60 kG, to musi być długi pod 3 m.

Moim zdaniem, powinieneś przemyśleć wariant z wożeniem modelu na dachu lub w samochodzie kombi. Co nie jest takie złe, np. wożąc deskę windsurfingową na dachu Malucha zauważyłem lepszy opływ powietrza i szybszą jazdę autka.

3D mam we FreeShipie, spróbuję go nagrać kamerką z ekranu.

 

Technologia.

Praktyczną technologię pokazał Skipper: słomka z balsy, klej PU i masz tani kadłub do oblaminowania tkaniną szklaną i żywicą. Pozostaje tylko wyszpachlować i pomalować.

(A z wyższej półki: frezowanie CNC, forma i skorupa z formy.)

 

ps. I kompletna prostota, to deska windsurfingowa 130 litrów z demobilu. 

[skipper]

Miałem troszeczkę czasu na zastanowienie się. Pierwsza rzecz, zwróciłem się do Ciebie bezpośrednio i proszę o to samo.

Trochę zmieniły się warunki: jeżeli masz do upchnięcia tylko 5-7 kg aparatury to jest to dobra wiadomość. Ja zrozumiałem, że aparatura  ma masę 60 kg. Mirek napisał o słomce z balsy, to niepotrzebne koszty i niepotrzebna walka z masą. Proponowałbym prosty kadłub ze sklejki o powierzchniach rozwijalnych wykonany metodą szycia. Sprowadza się to do wycięcia ze sklejki wodoodpornej 3-4 mm (jeden arkusz wystarczy) elementów jednostki , wykonania jakiegoś prawidła do zachowania geometrii kadłuba (2-3 szblony), połączenia płatów sklejki drutem miedzianym, skręcanym na zewnatrz. Następnie laminujesz krawędzie paskami tkaniny szklanej, taśma szklaną (droższa) z wykorzystaniem żywic epoksydowych (droższe), ale do drewna nie polecałbym poliestrów - to często popełniany błąd. Paski laminatu powinny mieć różną szerokość, pierwszy wąski: 2-3 cm, drugi 5, trzeci 8cm  (to przykładowe wartości dla tak "ogromnej" jednostki. Po zżelowaniu żywicy (np. następnego dnia) obcinasz druty od zewnątrz, lekko szlifujesz krawędzie usuwając nadlewki żywicy lub uzupełniając braki mieszanką żywicy, talku, mikrobalonu - czyli szpachlówką . Możesz użyc gotowej szpachlowki epoksydowej. Kolejnym etapem będzie doklejenie wzdłuznika na burcie, do którego później dokleisz pokład. Druga listwa przyklejona już na zewnątrz burty sprawi, że linia burty będzie dobrze trzymac kształt. Wklejasz mocowanie napędu (tu cały czas chodzą mi po głowie najmniejsze silniczki elektryczne do łodzi wędkarskich). Kolejnym etapem będzie pokrycie kadłuba laminatem, tkanina 2*80 g/m2 na epoksyd wystarczy. Ze względów eksploatacyjnych przkleiłbym jeszcze trochę wzdłuznych listew na dnie, to ustablizuje kurs łódki i zabezpieczy samo dno przed uszkodzeniami. Mając wstępnie zabezpieczony kadlub można zająć się rozmieszczeniem wyposażenia tak, żeby łódka zachowała właściwe połozenia na wodzie. Przyklejamy elementy ustalające połozenia akumulatora, aparatury i td. lakierujemy kadłub poliuretanem i możemy pomysleć o nakryciu tego wszystkiego.

 

Przy tej konstrukcji łódka będzie miała masę około 30- 40  kg z wyposażeniem, zrobiona naprawdę solidnie. Zwiększenie długosci do 1,5 m pozwoli na nadanie jej bardziej rozsądnych kształtów. Ostatnia sprawa to właściwości. 1.5 m długości to nadal bardzo krótka łódka i prędkość przy której kadłub ugrzęźnie w dolinie fali dziobowej to około 1,5m/s czyli połowa zakładanej prędkości. Dalsze dostaraczanie mocy spowoduje tylko powiększenie powsatjącej fali bez zdecydowanego wzrostu szybkości. Kadłub łodzi na prezentacij,ocena ze zdjęcia, ma około 1,5 m długości

[maxiiii]

W tym przypadku uważam, że trochę źle podchodzą wszyscy do sprawy. Podchodzicie do tego jak do nowej łódki do zadań specjalnych. A powinno się robić w tym przypadku trochę inaczej. Oczywiście moja wiedza na temat budowy skorupy jest znikoma ale Daniej nie chce budować łódki a tylko tak jak napisał poprzednio DRONA. Do sterowania takim dronem będzie potrzebny komputer a nie zwykła aparatura. Jeżeli podany pdf jest wyznacznikiem jak ma wyglądać ten pojazd, dron czy łódka (obojętnie jak to już nazwiemy) to potrzebne będą jeszcze dodatkowe dane. 

Wielkość akwenu do skanowania i szerokość skanowania urządzenia. Pojemność akumulatorów będzie uzależniona od jednorazowej trasy do przebycia i poboru prądu do przez silniki. A od tego zależna jest waga i rodzaj akumulatorów. (lipo czy żelowe). Ważne jest też czy ma to być  jeden silnik czy dwa.Przy dwóch silnikach jest możliwość wykonania zakrętu na miejscu co przy jednym jest chyba niemożliwe. Ale na ten temat powinni wypowiadać się już inni. 

 

Zasięg w sterowaniu rzędu 1-2 km nie stanowi żadnego problemu. A przy 100metrach to można nawet sterować sznurkiem:)

 

Daniel ile będzie ważyła cała zastosowana aparatura bez uwzględnienia silników i akumulatorów. Czy ta aparatura ma swojego GPS-a?

[skipper]

Marku,

nie ma znaczenia czy to jest dron pływający czy model zdalnie sterowany, to tylko kwestia tego co jest w środku i ile to wazy. I to i to podlega tym samym prawom fizyki. Co do zasięgu to jest to ostatnia rzecz do dyskusji. Kształt kadłuba już niekoniecznie. Masz rację, że wielkość akwenu ma znaczenie (niekoniecznie wielkość skanowania). Przy tak małych rozmiarach przy niespecjalnie dużym wiaterku może powstac zafalowanie utrudniające lub wręcz uniemożliwiające prawidłowe odczyty z aparatury. Nie dyskutowaliśmy o zabezpieczeniu pływalności, osłonięciu śruby lub napędu przed roslinnoscią itd. Metoda budowy kadłuba nie ma znaczenia, prosty, pewny, łatwy w naprawie i tani. Tyle. Zwróciłem uwagę na powiązanie długości z prędkością i wypornością. To trudne do pogodzenia: 1m, 10km/h i 60 kg. Redukcja prędkości i wydłużenie kadłuba pozwoliłoby na zmniejszenie zapotrzebowania na moc. 5 km/h to okolo cztery razy mniejsze opory tarcia, opór falowy wzrasta jeszcze szybciej do momentu kiedy toto nie wejdzie w ślizg, przy tej masie nie będzie to 10 km/h. Mniejsze zapotrzebowanie na moc, to większa autonomiczność, mniejsze akumulatory, mniejsze = lżejsze.

Przy jednym silniku odpowiednio nim manewrując możesz spokojnie zrobic kółko w miejscu. Kilkadziesiąt razy w sezonie robię to łódka która ma 6m długości i waży ze wszystkim ponad tonę (conrad 600). Silnik nie ma biegu wstecznego, luz i bieg do przodu (Tohatsu 3,5).

[maxiiii]

Jak poprzednio pisałem nie jestem nawet dobry w łódkach ale wiem już na czym ma polegać to ustrojstwo.

Jest to autonomiczna  łódka zanętowa gdzie zamiast zanęty będzie aparatura. 

Uważam też, że te dwa parametry jak prędkość i wyporność można o wiele zmniejszyć uproszczając budowę i zmniejszając kilkukrotnie koszty budowy.

 

tutaj jest przykład takiej autonomicznej łódki;

 

 

Jeżeli uważasz, że jeden silnik wystarczy więc znowu powoduje to zmniejszenie kosztów.

[skipper]

Łódki zanętowe generalnie mają bardzo słabo dopracowane kształty, poruszają się wolno (na filmie nie wiem czy dobrze odczytałem, ale było to ~0.8 m/s, mimo tak malej prędkosci (2,9 km/h) już generują całkiem sporą falę. Na dokładkę pływają raczej po gładkiej wodzie. Nie bardzo mogę sobie wyobrazić takiej łódeczki na trochę większym jeziorze nawet przy niewielkim wiaterku. Warto się zastanowić dlaczego duże motorówki pływające po morzu mają głębokie "V" a te pływające po małyych jeziorkach prawie płaskie dno. A taki kształt wcale nie jest optymalny dla naszego rozważanego drona. Gdyby miał pływac 20 km/h lub więcej "V" byłoby dobrym rozwiązaniem, ale to będzie bardziej raczej barka z aparaturą na pokladzie. Są całe tomy literatury poświęconej tym zagadnieniom, polecam: Cz. Marchaj- "Hydrodynamika kadłuba", "Dzielnośc morska", wspomniane wyżej "Podstawy projektowania jachtów" i wiele wiele innych. Na zdjęciu porównanie opływu kadłuba przy różnych prędkościach. Książka napisana w 1969r. wydanie II z 1974. To nadal jest aktualne. Zmieniły się tylko jednostki (wtedy w jachtingu porzechnie używano stóp i węzłów).

 

[mjs]

Taka łódka musi mieć stabilność kursową i odpowiednią prędkość, nawet przy małej fali. Właściwy kadłub to jedno, ale i napęd gra dużą rolę. Silnik elektryczny, w miarę upływu czasu zużywa zasilanie i może spowalniać. Silnik spalinowy natomiast zużywa paliwo, ale nie zwalnia obrotów. Warto zastanowić się nad silnikiem od kosy spalinowej 25 - 50 cm3. A kadłub sklejkowy może okazać się optymalny na początek, albo i na dłużej.

[Vistallo]

Chyba namówiliście mnie na rezygnację z aluminium na rzecz laminatu. Tak jak wspominałem: był to wybór dla mnie lepszy ze względu na to, że miała mi to pomóc zrobić osoba która się na tym zna i ma sprzęt do takich łódek. 

Andrzeju, co do zastosowania struktur chwilę poczekajmy. Muszę przebrnąć jeszcze przez kwestię wykonania kopyta co nie ukrywam chyba jest dla mnie największym wyzwaniem. Wymaga to już znacznej wiedzy z zakresu "szkutnictwa". I z tym będę potrzebował największej pomocy, rad, a najlepiej polecenia kogoś kto na terenie woj. mazowieckiego/ łódzkiego mógłby mi z tym pomóc. Udało mi się dotrzeć do książek Marchaja (są w zbiorze czytelni i mogę zrobić jedynie skany/ksero/zdjęcia). Czy są jakieś konkretne rozdziały/ strony, które powinienem pilnie przeczytać? Do "Podstawy projektowania jachtów" nie udało mi się niestety dotrzeć.

 

Marku, Dokładnie taki sam przykład z łódką zanętową wpadł mi do głowy na samym początku, ale widząc na żywo niezdarność takiej łódki stwierdziłem że lepszym rozwiązaniem będzie coś bardziej wyglądające jak katamaran bądź pospolita "V". Aparaturę postaram się jutro zważyć aby podać ich dokładną wagę. To czy to będą akumulatory LiIon czy żelowe to już mi obojętne, ale chyba litowe są lżejsze z tego co mi się kojarzy.

 

Mirku, niestety nie ucieknę od zastosowania akumulatorów w tej łódce, ponieważ są one potrzebne do zasilenia sprzętu pomiarowego, silniki spalinowe są lepsze ale co za tym idzie też i droższe. Uznajmy, że to co teraz robię jest prototypem, który w dalszej przyszłości może zostać ulepszony o taki silnik, najpierw temat musi się "sprzedać".