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Introduzione alla progettazione

In questa categoria verranno descritte le principali scelte meccaniche ed i materiali adottati per la realizzazione del veicolo, in aggiunta a quelle già descritte. La progettazione dell’intero veicolo è stata fatta tramite il disegno assistito da calcolatore con il software SolidWorks come è possibile osservare in Figura. Alcune particolarità, come la chiusura della vela oppure la chiusura dell’albero che dovranno essere fatte in condizione meteo avverse verranno sviluppate dopo il test a Bilancino sperando di ottenere i giusti fondi per concludere il progetto.
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Timone e skeg

Per evitare urti Un vecchio timone Nell’assieme di Figura è visibile il timone. La pinna frontale detta skeg è una scelta progettuale inconsueta nelle moderne imbarcazioni perché riducendo il flusso sull’organo in movimento del timone, ne riduce la sensibilità e peggiora l’efficienza di coppia rispetto ad un profilo NACA comunemente usato nei timoni moderni. D’altro canto preserva l’organo in movimento da eventuali detriti galleggianti e migliora significativamente il mantenimento della rotta. Inoltre considerando il servo che movimenterà il timone che ha una risoluzione di qualche grado abbinato alla riduzione di sensibilità ne migliorerà il controllo che sarebbe più difficoltoso rispetto alla finissima regolazione necessaria per un profilo alare senza skeg. L’inclinazione di tale skeg è pensata per ridurre la possibilità di agganciare sacchetti di plastica fluttuanti ed in ogni caso abbinata al moto ondoso di farli scivolare verso il basso analogamente alla deriva fissa con il bulbo.  
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Leveraggio Boma

Per eliminare le scotte Un boma innovativo Dovendo pensare un veicolo autonomo ed altamente affidabile è stato deciso di eliminare le classiche scotte per la regolazione del boma sostituendole con un leveraggio ed un azionamento lineare. Sarebbe stato molto più difficoltoso, elettronicamente e meccanicamente, cazzare o lascare gli organi velici avendo la certezza di non intrigare le scotte con i classici metodi, sia navali che analoghi a modelli RC, e quindi effettuare tali regolazioni in presenza di forze o coppie sulle scotte in modo da non intrigare le scotte. Come è possibile osservare in Figura l’azionamento lineare da 1500N 12V 1A effettua una leva su di un albero pieno di 20mm di diametro fermato con boccole di derlin di spessore 9mm. Il suo moto lineare viene tradotto in una rotazione del boma estremamente solida e come l’azionamento già bloccata consentendo di non consumare energia quando non è in movimento. In bianco è possibile osservare una delle componendi di supporto che saranno stampate in 3D tramite la prototipazione rapida e che vincolano l’encoder assoluto alla rotazione del boma con l’ausilio di una cinghia dentata. La struttura tubulare nera sostiene abbondantemente tutte le forze e potrà essere regolata in posizione tramite i […]
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Progettazione del bulbo

Il dilemma Bulbo o BuRbo? ;-P Uno dei requisiti fondamentali è sicuramente la stabilità del veicolo. È stato scelto di percorrere la stabilità statica senza altre parti in movimento o servomeccanismi per ottimizzare l'affidabilità. Un peso di 10kg a circa 1m di profondità garantisce al veicolo di rimanere in posizione anche con forti venti (50km/h). A quella profondità però genererebbe un beccheggio consistente abbinato al moto ed alle onde marine. Per limitare questo fenomeno è stato scelto un profilo alare NACA già ottimizzato con un coefficiente di drag molto piccolo. Sono state effettuate le simulazioni fluidodinamiche a tal proposito.
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Progettazione dello scafo

Pensato profondamente Fluidodinamica buona La particolarità dello scafo adottato è che taglia le piccole onde paragonabili alle sue dimensioni entrandoci dentro senza sollevarsi. La chiglia inversa serve proprio a questo scopo e ne beneficia soprattutto la stima dell’orientazione e quindi la rotta reale fatta con mems da 3$. Il centro di deriva è normalmente calcolato sulla base del centro geometrico della sezione longitudinale immersa ed è stato un parametro fondamentale per lo sviluppo del veicolo. Lo skeg (la pinna prima del timone) influisce notevolmente sul centro di deriva portandolo verso la poppa del veicolo e consentendo una navigazione bilanciata anche con la sola Randa.  Infatti il centro velico, ovvero il luogo geometrico di applicazione della forza sulla vela, ed il centro di deriva dovrebbero perfettamente combaciare per evitare una continuativa azione correttiva del timone soprattutto per l’andatura di bolina dove è rischioso avere un timone frenante per aggiustare la rotta. Una consistente distanza tra i due centri avrebbe come  risultato una ridottissima velocità di avanzamento e la coppia generata sul timone potrebbe anche causare un surriscaldamento del servo dopo giorni di navigazione. Si parla di tendenza orziera o poggiera ed anche questa scelta progettuale non è stata lasciata al caso […]
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Vele

Quando c'è passione È tutto più bello Durante la fese progettuale è stata valutata la possibilità di creare gli organi velici con dei profili prevalentemente piatti. Valutando però i coefficienti di portanza della prima figura è stato deciso di utilizzare un profilo velico. Cercando una soluzione realizzativa sono stati valutati vari metodi che spesso sono efficaci per degli organi velici di medie e grandi dimensioni. Quello che è stato utilizzato prende spunto da uno strumento visibile nella terza Figura. Quello che viene fatto con questi due profili alari è quello di inserire uno spessore, che corrisponde al grasso, tra un ferzo ed un altro. La corda rappresenta la lunghezza del ferzo orizzontale come giunzione tra i vari ferzi. Con uno spessore di 6 mm è visibile un grasso di circa l’8%. Questo metodo è stato applicato tramite il disegno assistito da calcolatore ricreando lo strumento e l’angolo tra i due profili velici scelti NACA64008-A. Inserendo la tabella a punti del profilo velico, generando la superficie di giunzione e stendendola sono state ottenute tutte le parti da aggiungere come giunzione tra i ferzi della vela come è possibile osservare nella penultima Figura. Successivamente sono stati stampati i profili generati per tutti i […]
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L’energia

Pannelli, si grazie! Black is the new green I pannelli sono stati scelti ad alta efficienza ed hanno delle buone caratteristiche osservate in modo sperimentale anche quando non sono colpiti da luce diretta. Per il loro calcolo è stato considerato l’irraggiamento nel tratto di funzionamento della traversata ovvero verso l’equatore che ha consentito una riduzione della superficie da installare. È stato valutato una interessante webApp per il calcolo delle ore di sole ed inclinazione sul sito www.sunearthtools.com dal quale è stata prelevata la Figura. Vi è anche da considerare il mese nel quale è possibile effettuare la traversata. Di norma si evita la stagione degli uragani che va da maggio a novembre, ma si potrebbe anche azzardare in quanto non vi è equipaggio a bordo. Considerando che il veicolo impiegherà almeno 2 mesi per effettuare la traversata per avere la migliore condizione solare ed evitare il periodo degli uragani sarebbe opportuno partire verso febbraio. In quel periodo dell’anno si ha un massimo di incidenza solare di 70°, ma dovendo navigare di lasco a gran lasco è possibile che il veicolo navighi tra i 10° ed i 20° di rollio e quindi avrebbe poco senso l’inclinazione dei pannelli di un certo […]
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Qualche schema del controllo

Con pochi euro Ma tanto codice Mezzo grado di errore Uno dei requisiti del veicolo è il costo basso. Per questo sono stati acquistati ottimi sensori ma è stato deciso di implementarci gli algoritmi di filtraggio per ottenere tutte le variabili che necessita la navigazione. Questo ha diminuito il costo che poteva essere anche paragonabile al budget dell'intero veicolo se fossero stati utilizzati sistemi commerciali già perfezionati da aziende che li propongono per la stima dell'orientazione. Con questo algoritmo è stato ottenuto un errore di 0,5° sulla rotta reale.
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L’interfaccia

Un modo per comunicare con il veicolo Una interfaccia dinamica e funzionale con Qt Qt rispetto a Matlab consente di creare interfacce veloci e reattive per l'analisi dati realtime Per modificare i parametri di controllo online, per visualizzare le variabili sensibili ed ottenere il minimo errore possibile, per registrare e visualizzare i punti da inseguire, ma soprattutto per far vedere il nome dei primi sponsor che hanno reso possibile questa parte del progetto. È stato deciso di realizzare una interfaccia grafica. È stato scelto il software Qt che fornisce le base della programmazione visuale per interfacce grafiche. Sono state implementate molte funzioni ed estese delle classi per raggiungere tutti i requisiti dell’interfaccia fino a raggiungere le 4000 righe di codice. Per gestire una grande mole di dati è stato deciso di dividere le funzioni in 6 schede che svolgono la funzione di menu principale. Sono stati implementati in totale 8 timer che vengono gestiti in un core fisico separato dal resto dell’interfaccia. Tre di questi timer consentono l’invio su seriale di quattro caratteri che sono stati definiti in modo da consentire l’invio di alcuni set di variabili come ad esempio la telemetria base, le variabili di controllo, e le variabili di offset. […]
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