REGATOWA ŁÓDŹ PODWODNA NAPĘDZANA MECHANICZNIE

Transkrypt

1 REGATOWA ŁÓDŹ PODWODNA NAPĘDZANA MECHANICZNIE

2 INFORMACJE

3 Jesteśmy kołem naukowym, którego celem jest rozwijanie umiejętności nowoczesnego projektowania za pomocą programów inżynierskich, w oparciu o zaawansowane symulacje wytrzymałościowe i hydromechaniczne. Prowadzimy szkolenia z projektowania, jak również wykorzystywania programów komputerowych w praktyce. Działamy na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej.

4 eisr to międzynarodowe wyścigi studenckich drużyn uniwersyteckich, które muszą zaprojektować i zbudować łodzie podwodne napędzane siłą ludzkich mięśni, którymi wystartują w wyścigach.

5 PLAN DZIAŁANIA I projektujemy pierwszą w Polsce regatową łódź podwodną budujemy jednostkę prototypową II startujemy w studenckich regatach w Anglii atakujemy rekord świata III występujemy na międzynarodowych zawodach w USA walczymy z profesjonalnym drużynami

6 ETAPY PROJEKTU ETAP I rozpoczęcie projektu ETAP II szkolenia nurkowe ETAP III projekt jednsotki ETAP IV budowa jednsotki ETAP V testy jednsotki ETAP VI przygotowanie do zawodów ETAP VII zawody ETAP VIII zakończenie projektu

7 JEDNOSTKA OPTYMALNA CELE PROJEKTOWE KADŁUB MINIMALIZACJA OPORU SYSTEM STEROWANIA NAPĘD MAKSYMALIZACJA NAPORU PĘDNIK

8 MIEJSCE ZAWODÓW Zawody odbywają się co dwa lata w QinetiQ's Ocean Basin (Haslar Marine Technology Park) w Wielkiej Brytanii (Anglia, Gosport). Parametry Basenu: wymiary 122 m x 61 m głębokość 5,5 m dobrze oświetlony (świetliki) Parametry Wody: filtrowana (standard basenu do pływania) temperatura około 15 C (nie ogrzewana) lekko chlorowana ph około 8,2

9 ZASADY KONKURSU Drużyny muszą zaprojektować i zbudować regatową łódź podwodną napędzaną siłą ludzkich mięśni, a następnie podjąć wyzwanie, jakim jest udział w wyścigu łodzi podwodnych. Dzięki temu zasady projektowania są otwarte na innowacje wprowadzane przez studentów. Wymaga to podejścia inżynierskiego jak i sportowego. Osoby biorące udział w zawodach musza posiadać uprawnienia nurkowe. Jednostką steruje jedna osoba (lub dwie), która musi być całkowicie zamknięta wewnątrz kadłuba łodzi. Wszystkie siły napędowe muszą być dostarczone przez pilota. Kadłub nie musi być wodoszczelny. Cel to optymalizacja systemów przekładni, aby jak najlepiej wykorzystać energię pilota. Najważniejszym zadaniem jest zminimalizowanie oporu i zmaksymalizowanie naporu śruby. Szczególną uwagę zwraca się na pływalność, przegłębienie i kontrolę sterowania pojazdem. Uzyskane projekty są łodziami podwodnymi w najszerszym tego słowa znaczeniu.

10 KALENDARZ WRZESIEŃ rejestracja PAŹDZIERNIK wpisowe LISTOPAD / GRUDZIEŃ projekt STYCZEŃ wysłanie wstępnego projektu LUTY / MARZEC realizacja projektu KWIECIEŃ zdjęcia projektu MAJ film podwodny CZERWIEC projekt końcowy LIPIEC zawody

11 HARMONOGRAM ZAWODÓW Dzień 1 rejestracja (frontowa brama QinetiQ's Haslar) rozpakowanie, montowanie, ostateczne przygotowania inspekcja konstrukcji na sucho (jury) zatwierdzenie przejścia do kolejnego etapu Dzień 2 / 3 rozmowa z Dive Safety Team balastowanie jednostek inspekcja konstrukcji na mokro (jury) zatwierdzenie przejścia do kolejnego etapu Dzień 4 / 5 przygotowanie do treningów testy jednostek ostatnie poprawki Dzień 6 / 7 / 9 treningi klasyfikacja generalna zatwierdzenie przejścia do kolejnego etapu Dzień 8 targi, konferencja wytypowanie kolejności startów w wyścigu Dzień 10 wyścig (należy się zakwalifikować) rozdanie nagród

12 TRASA WYŚCIGU Naszym głównym zadaniem jest osiągniecie: największej prędkości na dystansie 13 mm najkrótszego czas na dystansie 175 m poprawnie wykonanego slalomu docelowej prędkości 7 kn (3,6 m/s)

13 WYDARZENIE W ramach zawodów odbywają się: międzynarodowe targi konferencje spotkania branżowe W ramach promocji realizowane są: programy publikowane w telewizji artykuły w mediach fachowych informacje w mediach społecznościowych Liczba zespołów: dwanaście Kraje biorące udział: USA, Kanada, Niemcy, Wielka Brytania, Holandia, Nowa Zelandia Skład Jury: Race Director, Business Director, Head Judge, Press Officer, QinetiQ Liaison, IMarEST Liaison

14 ELEMENTY PROJEKTU kadłub pędnik system sterowania mechanizm napędowy pasy asekuracyjne mechanizm bezpieczeństwa system umożliwiający oddychanie przyczepka

15 INNOWACJE Napęd dźwigniowy System trzech płatów sterujących Nietypowa geometria pędnika PRZEBIEG MOMENTU OBROTOWEGO WYCHYLENIE PŁATÓW ANALIZA NUMERYCZNA

16 BUDŻET Wymaganiem organizatora jest obecność co najmniej pięciu osób do obsługi jednostki i jednej do jej napędzania podczas zawodów. Wszystkie te osoby muszą mieć uprawnienia nurkowe (cena kursu dla jednej osoby: 1300 zł). Stąd wynika ilość potrzebnego sprzętu oraz kursy. Wyposażenie zostanie zakupione a następnie będzie używane przez następne roczniki studentów, w związku z tym musi być odpowiedniej jakości, co pociąga za sobą wyższą cenę. Kadłub Pędnik System sterowania Mechanizm napędowy Pasy asekuracyjne Mechanizm bezpieczeństwa System umożliwiający oddychanie Przyczepka Wpisowe Transport Zakwaterowanie Kurs nurkowania Sprzęt nurkowy Artykuły biurowe Promocja zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł zł 500 zł zł

17 ZESPÓŁ Koordynator Projektu Agnieszka Czaja LICZBA CZŁONKÓW ZAANGAŻOWANYCH W PROJEKT I BIORĄCYCH UDZIAŁ W ZAWODACH 15 OSÓB To przede wszystkim studenci ale również doktoranci i pracownicy Politechniki Gdańskiej. PRACA W ZESPOLE DOŚWIADCZENIE INŻYNIERSKIE I SPORTOWE WYZWANIE ŁĄCZENIE TEORII PROJEKTOWANIA Z PRAKTYKĄ

18 WSPÓŁPRACA Pragnęlibyśmy podjąć współpracę z Państwem i przy Państwa pomocy zbudować regatową łódź podwodną i wystartować w zawodach edycji Aby tego dokonać potrzebujemy Państwa wsparcia. Wykonujemy jednostkę prototypową, jest to pierwszy tego typu projekt w Polsce. Proponujemy Państwu promocję w postaci brandingu w mediach społecznościowych, podczas zawodów oraz na Politechnice Gdańskiej, w zamian za wsparcie finansowe, rzeczowe oraz merytoryczne. Jesteśmy również otwarci na Państwa propozycje. Koordynator Projektu

19 WYDARZENIA

20 OiO4um to konkurs na najlepszą pracę dyplomową inżynierską organizowany wspólnie przez Związek Pracodawców FORUM OKRĘTOWE oraz Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej. Celem jest promowanie innowacyjnych rozwiązań inżynierskich opracowanych przez studentów. OiO4um 15 WYGRANA W KONKURSIE NA NAJLEPSZA PRACĘ INŻYNIERSKĄ

21 KoKoN jest to konkurs skierowany do studentów polskich uczelni technicznych, który ma za zadanie popularyzację działań Kół Naukowych. Organizatorem jest Forum Uczelni Technicznych (FUT), które zrzesza 28 uczelni z całej Polski. W tym roku odbyła się pierwsza edycja konkursu. KOKON 16 WYGRANA W KONKURSIE KÓŁ NAUKOWYCH

22 STUKNUT 16 UDZIAŁ W KONFERENCJI STUKNUT 16 to już druga edycja Konferencji Osiągnięć Studenckich Kół Naukowych Uczelni Technicznych. Celem Konferencji jest umożliwienie studentom uczestniczącym w działalności kół naukowych prezentacji osiągnięć z zakresu teorii i praktyki z dziedzin związanych z szeroko rozumianą techniką. Konferencja odbyła się na pokładzie żaglowca STS POGORIA w trakcie rejsu po wodach Morza Liguryjskiego

23 ProJuvenes 16 NOMINACJA W KATEGORII: NAUKOWY PROJEKT ROKU Projekt NAUTILUS został nominowany do II etapu konkursu ProJuvenes i otrzymał maksymalna notę punktową. ProJuvenes to nagrody środowiska studenckiego wręczane przez Parlament Studentów Rzeczypospolitej Polskiej. Głównym celem nagród jest wyrażenie wdzięczności dla ludzi, organizacji, instytucji i firm, które działają na rzecz środowiska studenckiego. Naukowy Projekt Roku to kategoria skierowana do aktywnych studentów realizujących naukowe projekty. Na uwagę zasługiwać będą projekty o charakterze naukowym, innowacyjnym i badawczym. Kryteria wyboru: walor naukowy projektu, innowacyjność/oryginalność projektu, zasięg projektu (regionalny, krajowy, międzynarodowy), liczba odbiorców projektu.

24 UDZIAŁ W KONKURSIE TRAVISIONS 2016

25 PUBLIKACJA W ZESZYCIE NAUKOWYM AKADEMII MORSKIEJ W GDYNI,,Główne elementy projektu regatowej łodzi podwodnej NAUTILUS napędzanej mechanicznie,,main elements of the project human-powered submarine NAUTILUS dr hab. inż. Janusz Kozak 1, prof. nadzw. PG, mgr inż. Agnieszka Czaja 2, inż. Piotr Dąbrowski 2 1) Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa 2) Politechnika Gdańska, Wydział Oceanotechniki i Okrętownictwa, Koło Naukowe CAD/CAE Studentów PG PIKSEL W pracy przedstawiono wybrane rozwiązania projektu podwodnego pojazdu regatowego o napędzie mięśniowym: analizę oporową kadłuba, koncepcję systemu sterującego, rozwiązania układu napędowego oraz geometrię pędnika. Projekt został wykonany przez Koło Naukowe CAD/CAE Studentów PG PIKSEL, działającym na Wydziale Oceanotechniki i Okrętownictwa Politechniki Gdańskiej. The paper presents of fthe main components of the project of human powered regatta submarine vehicle: optimisation of hull form,, concept of steering and vertrical stabilizing system, propulsion system design as well as unconventional geometry of the propeller. of, The project was made by the GUT Student s CAD/CAE Research Club, acting at the Faculty of Ocean Engineering and Ship Technology Gdansk University of Technology. jednostka podwodna, optymalizacja kadłuba, napęd dźwigniowy, sterowanie trójosiowe, optymalizacja pędnika submarine, optimization of the hull, lever drive, control triaxial, optimization of the propulsion Tytuł: Title: Autorzy: Afiliacja: Streszczenie: Abstract: Słowa kluczowe: Key words:

26 WYSTĄPIENIE NA FORUM GOSPODARKI MORSKIEJ

27 WYSTĄPIENIE W TVP3 GDAŃSK

28 GŁÓWNE ELEMENTY PROJEKT

29 KADŁUB ETAP 1. ograniczenia kształtu kadłuba 2. pozycja pilota 3. gabaryty pilota 4. dobór profili 5. przeprowadzenie symulacji CFD 6. analiza oporowa 7. parametry jednostki

30 KADŁUB GABARYTY PILOTA 45% 40% opór 39% 35% moc 30% 25% 20% 19% 19% 15% 10% 11% 5% 0% 0%

31 KADŁUB DOBÓR PROFILI

32 KADŁUB PARAMETRY JEDNOSTKI OPIS SYMBOL WARTOŚĆ JEDNOSTKA Długość L 2,7 [ m ] Szerokość B 0,61 [ m ] Wysokość H 0,61 [ m ] Objętość kadłuba V 0,461 [ m 3 ] Pole powierzchni zwilżonej S 3,73 [ m 2 ]

33 SYSTEM STEROWANIA ETAP 1. płat nośny 2. profil 3. kształt płata sterującego 4. płetwa sterująca 5. napór jednostki 6. manewry 7. elementy systemu sterowania

34 SYSTEM STEROWANIA KSZTAŁT PŁATA STERUJĄCEGO 1 wyznaczenie wymaganej powierzchni bocznej płata 2 stworzenie profilu bocznego płetwy przy pomocy programu SIEMENS NX 3 dostosowanie krzywizny płetwy (funkcja "Show Combs ) 4 podzielenie pletwy na siedem przekrojów 5 sparametryzowanie profilu bocznego 6 zaimportowanie rzędnych profilu NACA wykonanie asocjatywnego modelu płetwy

35 SYSTEM STEROWANIA PŁETWA STERUJĄCA

36 NAPÓR [N] SYSTEM STEROWANIA NAPÓR JEDNOSTKI wartość naporu kadłuba ze statecznikami wartość naporu kadłuba bez statecznikami PRĘDKOŚĆ [kn]

37 NAPĘD ETAP 1. określenie mocy generowanej przez pilota 2. porównanie napędu rowerowego i dźwigniowego 3. projekt napędu dźwigniowego 4. projekt przekładni stożkowej 5. dobór przekładni planetarnej 6. wybór sprzęgła elastycznego 7. sprawdzenie wytrzymałości wałów

38 NAPĘD OKREŚLENIE MOCY GENEROWANEJ PRZEZ PILOTA POMIAR MOCY WYNIKI POMIARU MOCY GENEROWANEJ PRZEZ CZŁOWIEKA MOC MAKSYMALNA 712 W MOC ŚREDNIA 600 W CZAS POMIARU 30 s

39 NAPĘD PORÓWNANIE NAPĘDU ROWEROWEGO I DŹWIGNIOWEGO

40 NAPĘD PROJEKT NAPĘDU DŹWIGNIOWEGO moc P P 600 [ W ] moment obrotowy Q 286 [ Nm ] liczba obrotów n 20 [ obr/min ] przekładania stożkowa stopień przyłożenia 1:6 sprawność 0,95 moc P P 570 [ W ] moment obrotowy Q 45 [ Nm ] liczba obrotów n 120 [ obr/min ] przekładnia planetarna stopień przyłożenia 1:4 sprawność 0,95 moc P P 542 [ W ] moment obrotowy Q 11 [ Nm ] liczba obrotów n 480 [ obr/min ]

41 PĘDNIK ETAP 1. analiza wybranych pędników 2. podstawowe parametry 3. charakterystyki hydrodynamiczne 4. charakterystyka kawitacyjna 5. geometria 6. charakterystyka profilu skrzydła 7. analiza numeryczna

42 PĘDNIK ANALIZA WYBRANYCH PĘDNIKÓW numer of blades [ - ] 3 rotation speed [ RPM ] 480 rotor diameter [ m ] 0,4 required thrust [ N ] 105 ship speed [ m/s ] 3,6 hub dimater [ m ] 0,07 fluid density [ kg/m^3 ] 1000 # radial panels [ - ] 20 # chordwise panels [ - ] 20

43 PĘDNIK ANALIZA WYBRANYCH PĘDNIKÓW porównanie pędników pod względem szerokości skrzydła nazwa OPEN PROP A OPEN PROP B OPEN PROP C moment obrotowy 9,3808 8,9418 8,5035 moc 471, , ,4327 sprawność 0,8016 0,8410 0,8844 porównanie pędników pod względem kąta nachylenia skrzydła nazwa DTNSRDC propeller 4381 DTNSRDC propeller 4382 DTNSRDC propeller 4383 moment obrotowy 10, , ,0232 moc 503, , ,8221 sprawność 0,7503 0,7503 0,7503 porównanie nietypowych pędników (śruby seryjne) nazwa NEWTON RADER CTO WAGENINGEN HYDROCOMP moment obrotowy 10, , ,0299 9,9637 moc 504, , , ,8288 sprawność 0,7497 0,7336 0,7498 0,7548

44 PĘDNIK PODSTAWOWE PARAMETRY

45 PĘDNIK GEOMETRIA

46 pg.edu.pl oio.pg.edu.pl oio.pg.edu.pl/piksel subrace.eu