• Created by Unknown User (m0602649), last modified by Unknown User (m0603121) on 25.1.2011

Johdanto

  • Projektin tarkoitus on kehittää vesisuihkulla toimivaa ohjausjärjestelmää eli vesisuihkupropulsioita, radio-ohjattavaan pienoismalli veneeseen.

Projektin edistyminen

  • Aloitus

Aloitimme projektin suunnittelun mallintamalla veneen pienoismallin ja valmiiksi ostetut osat (servomoottorit, akut, moottorit yms.) 3D muotoon CATIA V5 R19:sta.

Mallinnetut osat Catian .CATPart tiedostomuodossa:

  • Vesisuihkun suunnittelu

Kun kaikki ostetut osat ja veneen runko oli mallinnettu, oli helpompi aloittaa vesisuihkujärjestelmän suunnittelu. Aloitimme suunnittelmalla "rungon" vesisuihkulle, joka vastasi Alamarinin suihkua. Suihkujärjestelmän rungoksi muodostui veneen pohjaan kiinnitettävä pidike, johon muut osat kiinnittyvät.

Pidikkeen sisällä kulkee "putki", joka on profiililtaan kaareva parantaakseen virtausta.

Vesi imetään impellerille putkea pitkin veneen pohjasta. Impellerin ja pidikkeen "putken"  välinen osuus on kartiomainen [ Putken sisäosa= <  (( =Impelleri ]. Näin saadaan impelleri "istumaan" mahdollisimman tarkasti ja samalla parantamaan hyötysuhdetta.

Impelleri työntää veden staattoria kohden, jonka tarkoitus on poistaa vedestä pyörteisyys ja saada vesisuihku mahdollisimman suoraksi.

Staattorilta vesi ohjataan suuttimeen|, jolla suihkua ohjataan.

Jos veneellä halutaan peruuttaa, käännetään kauha suuttimen eteen suihkun kääntämiseksi.

Kyseiset osat myös mallinnettiin koulun 3D tulostimella ja ne liitettiin pienoismalliveneeseen.

Vesisuihkua varten suunnitellut osat Catian .CATPart tiedostomuodossa.

Veneen koko 3D mallinnus (Catia V5 R19 product) löytyy tästä .zip tiedostona.

Ensimmäinen prototyyppi

Suunnittelun jälkeen valmistimme 2mm pellistä ohjauspalat servomoottoreiden ja kauhojen/suuttimien välille. Kun kaikki osat olivat valmiit, kokosimme vesisuihkujärjestelmän pienoismalliin. Tässä vaiheessa ilmeni ongelmia radio-ohjaimen ohjelmoimisen kanssa. Pienen taistelun jälkeen saatiin servot toimimaan oikein, mutta ohjaustavastaavista vivuista ei tullut järkeviä.

22.4.2010 Lähdimme koeajamaan venettä Metropolian Vanhan viertotien toimipisteeseen, josta löytyi tarkoitukseen sopiva noin 5m x 8m uima-allas. Koeajo sujui keskinkertaisesti. Kaikki osat toimivat aluksi moitteetta, mutta vedessä vene alkoi vuotaa. Syynä oli jeesusteippi tiivistys, joka flaskasi -> seuraavaan protoon silikoni tms. tiivistys. Suuttimien ja kauhojen mekanismit toimivat oikein, mutta moottoreiden kanssa ilmeni ongelmia. Koeajon aikana toinen moottori meni jumiin ja purettuamme veneen labrassa, syyksi paljastui kiinni leikannut akselikeppi -> Parempi voitelu / uusi akselikeppi?

Ohessa kuvia veneen neitsytmatkasta.



  

Paranneltavaa ensimäiseen prototyyppiin

  • Veneen osat

Vesisuihkun kauha ei toimi juuri ollenkaan toivotulla tavalla. Se uppoaa liian syvälle ja vesisuihkulla ei ole voimaa kääntää venettä.

Myös kauhan muotoilulla vaikuttaa olevan osuutta asiaan. Kauhan vesisuihkun ulostuloaukot ovat liian suuret eli uuden kauhan suunnittelu on suotavaa.

Vedenottoputken suuttimen kiinnitystappia täytyy muuttaa kestävämmäksi.

Kauhojen ohjausaukkoja täytyy pienentää sopivasti oikeanlaisen tuen saamiseksi kauhojen ollessa ala-asennossa. Suuttimia voisi tukea myös altapäin.Kaikki osat tulisi maalata. Toinen moottoriakseleista sai pientä vahinkoa koeajolla, mutta voideltuna varmaan jaksaa taas pyöriä. Moottorin pidikkeiden materiaalia pitää miettiä. Vaikka moottorit eivät testeissä kuumentuneet juurikaan, voivat ne pidemmässä ajossa kuumentua, jolloin muovinen pidike alkaa sulaa. Moottorin nopeuden säätimet kuumenivat huomattavasti eli jos niille suunnittelee pidikkeet, on materiaalin oltava lämpöä eristävää. Jos pidike johtaa lämpöä, voi pahimmassa tapauksessa veneen pohja sulaa.

  • Kauhan ja suuttimen mekaniikan kehittäminen

Jotta vältytään nykyisissä mekanismeissä esiintyvistä välyksiltä/"heilumisilta", olisi yksi kehityskohde vaihtaa nykyiset nivelet (reikä+ruuvi) palloniveliin. Cronvall Oy:ltä löytyy valikoimasta M5 kierteellä olevia pieniä palloniveliä (DIN 71802), joista voisi kyseisen mekanismin kehitellä.

  • Runko

Veneen runko täytyy tiivistää kunnolla ennen vesille lähtöä. (Teippaaminen erittäin haastavaa eikä se pidä kunnolla)                     

  • Kauko-ohjain

Kauko-ohjaimen ohjelmointi. Ohjainta voi hieman ohjelmoida sisäänrakennetulla näytöllä. (Pieniä hienosäätöjä) Kauko-ohjaimen softaan pääsee käsiksi ainakin Mile High Wings:n tekemällä USB johdolla, jonka voi ainakin tilata jenkeistä osoitteesta http://milehighwings.com/ . Johtopaketti sisältää myös ohjelmiston, jolla ohjaimen koodia voidaan muuttaa. Tutustu myös sivulta löytyvään manuaaliin. Tuote kustantaa 38 dollaria + 15 dollaria lähetyskuluja. Kyseinen firma tarjoaa myös data-loggeria kuitenkin melko rasvaiseen hintaan.

Ensimmäiseen prototyyppiin kehitetyt parannukset

  • Suuttimen kiinnitys

Jotta kiinnityskohta ei murtuisi, muokattiin pidikettä ja suutinta vahemmiksi. Pidikkeiden ja suuttimien tulostaminen uudelleen 3D-tulostimella tulisi kuitenkin turhan kalliiksi, joten päädyimme tekemään vahvike palan suuttimen ja pidikkeen välille.

Vahviketta varten täytyy pidikkeestä sahata murtunut suuttimen kiinnityskohta pois ja porata reiät vahvikkeen kiinnitystä varten.

Vahvikkeen .CATPart tiedosto:

  • Kauhan uusi versio

Kauhan muotoa muokattiin, jotta vesisuihku kääntyisi jyrkemmin ja kauhan avulla peruuttaminen todella onnistuisi. Myös kauhan kokoa ja veden ulostuloaukkoja pienennettiin, paremman suihkun toivossa.

Uudet .CATPart tiedostot:

Toinen prototyyppi

24.5.2010 Kävimme jälleen testaamassa venettä Vanhan viertotien altaalla. Venettä oli nyt paranneltu uusilla kauhoilla, suuttimen kiinnityspalikoilla sekä vene oli nyt tiivistetty värittömällä kylpyhuonesilikonilla. Testit sujuivat tällä kertaa huomattavasti paremmin kuin edellisellä kerralla. Vene ei vuotanut juuri lainkaan ja se ui loistavasti. Moottorit ja suuttimet tuntuivat toimivan, mutta suurimmat ongelmat tällä kertaa ilmenivät radio-ohjaimen "logiikassa" ja moottoreiden akkujen kestossa (toinen akuista ei ollut latautunut kunnolla ennen testejä, laturin ja akun välisen kosketushäiriön takia). Ajattaessa molempia moottoreita täydellä kaasulla, lakkasi vasen moottori toimimasta kun suuttimia yritti kääntää samanaikaisesti. Vasemman puolen moottorin käyttäytyminen oli myös ajoittain mysteeri. Toisinaan se ei reagoinut ohjausvivun kaasukomentoon lainkaan tai joskus se pysäytti moottorin kaasun ollessa pohjassa. Oikean puoleisen moottorin käyttäytyminen oli myös vaihtelevaa. Välillä toimi niinkuin pitikin, mutta ajoittain kaasu "pätki". Syynä tähän voi olla myös huonosti latautuneet akut.

Uudet kauhat toimivat paremmin kuin edelliset, mutta peruutusta ei pystytty kunnolla kokeilemaan, temppuilevien moottoreiden takia. Tulokset temppuilevien moottoreiden kanssa osoittivat kuitenkin, että kauhat alhaalla vene ei peruuttanut vaan junnasi paikallaan/kulki hyvin hitaasti eteenpäin. Peruuttaminen saataisi kuitenkin onnistua jos molemmilla moottoreilla päästään ajamaan täydellä kaasulla, kauhat alhaalla. Kauhojen nostomekaniikkaa täytyy myös hioa toimivammaksi, sillä nykyisen radio-ohjaimen kanssa ei toinen kauhoista laskeudu kunnolla aivan alas asti.

Seuraavaa koeajoa varten täytyisi radio-ohjain saada ohjelmoitua "järkeväksi". Nykyisellään uusista testeistä ei saa juuri enempää irti, koska moottoreiden, suuttimen ja kauhojen hallinta on varsin epämääräistä. Seuraavaa testikertaa varten pitää myös huolehtia, että akut ovat varmasti latautuneet täyteen. Yhden moottorin akun laataamiseen menee noin 6 tuntia!!! Näistä testeistä jäi sellainen fiilis, että vene on todennäköisesti ihan toimiva peli, kunhan ohjauslogiikka saadaan kuntoon.




Videoita koeajosta:

   

Projektin tekijät:

Tomi Koponen, Niklas Zuban

Sivu päivitetty 24.5.2010

  • No labels
You must log in to comment.