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Le poisson-chat - Un sous-marin pleinement opérationnel

Description du modèle 3D

Un sous-marin entièrement fonctionnel créé pour le défi Thingiverse #MakeItFloat . J'aimerais qu'on mette éventuellement un sondeur de poissons dessus et qu'on puisse cartographier le fond des lacs.

Revues:

"un design amusant et unique" - Derek Bower

"C'est une construction incroyable" - omega-00

Paramètres d'impression 3D

De combien de poids aurai-je besoin ?

J'imprime certaines pièces à 30 % de remplissage, ce qui veut dire que même si elles sont complètement remplies d'eau, il y aura de l'air emprisonné dans les murs, ce qui les fera flotter un peu. Les sous-marins restent debout dans l'eau parce que la plus grande partie de leur poids est placée au fond. Nous devrons trouver un bon équilibre de poids pour pouvoir submerger et remonter à la surface simplement en ajoutant ou en enlevant un peu d'air ou d'eau.

Les différences dans la composition de l'eau affecteront la flottabilité. Les objets flottent plus facilement dans l'océan parce que le sel ajoute à la densité de l'eau, ce qui la rend plus lourde. Le sous-marin devra être calibré pour les différents types d'eau afin que vous puissiez utiliser différents jeux de poids dans la baignoire, la piscine, le lac ou l'océan.

Vous devrez déterminer le poids de l'eau déplacée lorsque le sous-marin est complètement rempli d'air, puis de nouveau lorsqu'il est rempli d'eau. Pour flotter, l'ensemble du sous-marin et l'ensemble moteurs/électronique/cargaison doit peser moins que l'eau déplacée lorsqu'elle est remplie d'air. Pour faire couler, le sous-marin doit peser plus que la quantité d'eau déplacée lorsqu'il est rempli au maximum avec de l'eau.

La force flottante est égale au poids de l'eau déplacée par l'objet. Voici une façon facile de déterminer la quantité d'eau qui sera déplacée par le sous-marin :

  1. Procurez-vous une grande poubelle ou un seau assez grand pour submerger entièrement le sous-marin et le remplir d'eau jusqu'en haut.

  2. Placez le récipient rempli d'eau dans un autre récipient plus grand pour récupérer l'eau qui s'écoule.

  3. Immergez le sous-marin dans l'eau et pesez l'eau qui s'écoule.

Pour les objets plus petits, vous pouvez utiliser un gobelet doseur de liquide :

  1. Procurez-vous une tasse à mesurer de liquide ou un contenant qui n'est pas conique.

  2. Remplissez le récipient avec suffisamment d'eau pour submerger complètement l'objet, en laissant suffisamment d'espace dans le récipient pour que l'eau puisse monter.

  3. Marquez le niveau d'eau sur le récipient sans l'objet.

  4. Immergez complètement l'objet et marquez le nouveau niveau d'eau.

  5. La différence entre les deux marques est égale à la quantité d'eau déplacée par l'objet.

Vous pouvez ensuite mesurer et peser la différence pour déterminer approximativement combien l'objet devrait peser (plus que le poids de l'eau qui se déplace) pour couler.

Pompe à air

J'ai sorti les composants de la pompe à diaphragme d'une pompe à air d'un aquarium de 1,5V d'amazon (http://www.amazon.com/gp/product/B008SNYG9C) et j'ai fabriqué ma propre boîte hermétique pour cela. L'air est pompé à travers un tube en plastique/caoutchouc qui descend du pont flottant. J'ai une valve d'air unidirectionnelle pour m'assurer que l'air ne s'échappe pas.

Soupape d'air

L'air est libéré du sous-marin lorsqu'il est temps de l'immerger à l'aide d'une vanne à servocommande. Il y a un trou en haut du sous-marin pour le tube de sortie. L'autre côté de la vanne, là où l'air entre, doit avoir des tuyaux placés à un endroit sous les moteurs. Comme les moteurs sont montés à l'intérieur d'un réservoir qui se remplit d'eau, vous voudrez régler un niveau d'eau maximum, laissant une bulle d'air dans laquelle les moteurs pourront vivre. J'utilise cette vanne d'air à servocommande : http://www.thingiverse.com/thing:138112

Ce serait une bonne idée d'utiliser des indicateurs de niveau d'eau à l'intérieur du sous-marin. Il y a quelques trous d'accès (coque x, coque y et coque z) qui pourraient être remplacés par des fenêtres transparentes pour faciliter l'étalonnage.

Direction

J'utilise une manivelle en bas du sous-marin pour convertir le mouvement vertical d'un servomoteur en mouvement horizontal pour le gouvernail de direction. Le servo se trouve au-dessus du niveau de l'eau et un fil machine s'étend à travers l'eau et s'attache au guignol. Une autre biellette relie ensuite le renvoi d'angle au gouvernail de direction.

Poussée

J'utilise cette pompe centrifuge pour la poussée : http://www.thingiverse.com/thing:883212

La pompe a un trou pour fixer cette pompe d'amorçage :

http://www.amazon.com/gp/product/B00D82W60O

Vous pouvez monter la pompe d'amorçage n'importe où à l'intérieur du sous-marin pour faciliter l'équilibrage du poids.

Pont flottant

La partie supérieure/centrale du sous-marin dispose d'une zone de stockage d'un serpentin de tubes en plastique/caoutchouc (pour la pompe à air) qui est fermé par le "pont flottant". La ligne de pêche peut être tirée à partir d'un moulinet à l'intérieur du sous-marin, descendue par le fond, puis remontée par un chemin qui mène à la zone de la bobine, avant d'être finalement fixée au pont flottant. Nous pouvons utiliser un petit moteur à courant continu pour enrouler le pont flotteur/la bobine après qu'il ait été sorti.

Le flotteur doit être imprimé aussi creux que possible.

Poids, flotteurs et électronique

Vous aurez besoin d'attacher différents jeux de poids et de flotteurs à différents endroits du sous-marin selon le poids et l'emplacement de vos appareils électroniques et de votre chargement. C'est pour cette raison que je n'ai fait aucun placement permanent pour ces choses. Au lieu de cela, je crée des boîtes pour l'électronique et les réservoirs d'air / conteneurs de poids qui peuvent être placés n'importe où vous choisissez. Vous devrez probablement placer des poids le long du fond intérieur du sous-marin pour le maintenir droit dans l'eau.

J'utilise du ciment pour tuyaux en PVC pour aider à sceller l'eau des endroits où il y a des appareils électroniques. J'ai l'intention d'utiliser un Arduino, des piles, des puces radio sans fil et un ou deux boucliers moteurs.

Touch Control System sera utilisé pour créer une interface d'écran tactile 3D pour contrôler le sous-marin sans fil :

https://hyperplaneinteractive.com

Inclus est une boîte qui embrasse le dessus du sous-marin pour ranger l'électronique, et une autre boîte latérale (s'adapte à un rouleau de pièces de 25 cents) qui pourrait ranger des poids, d'autres cargaisons, ou pourrait être utilisée comme un flotteur.

Impression

J'imprime ce sous-marin en ABS sur un Da Vinci 1.0 et je le colle avec de l'acétone et des déchets plastiques. Collez-le ensemble et remplissez les trous, peignez les joints avec de l'acétone, poncez-le, répétez jusqu'à ce que la coque soit lisse et solide. Je recommande d'imprimer toutes les pièces (à l'exception du pont flottant) complètement solides si possible.

Toutes les pièces doivent correspondre aux volumes de fabrication des imprimantes MakerBot et Da Vinci. Inclus est le fichier 3dsmax avec tout ce qu'il contient pour vous aider à comprendre où vont les choses.

J'ai ajouté quelques photos de ce que j'ai imprimé jusqu'à présent. Mon imprimante a des problèmes majeurs en ce moment, alors revenez plus tard pour des mises à jour sur mes progrès d'impression !

Mise à jour 7/14/15

Mon imprimante fonctionne très bien maintenant et j'ai téléchargé de nouvelles photos montrant ce que j'ai fait jusqu'à présent.

Tout est poncé, brillant et prêt pour l'électronique.

Je viens de commander un nouveau moteur pour la pompe centrifuge et il se peut qu'il y ait des changements pour accommoder quelque chose d'un peu plus gros que ce que j'avais utilisé auparavant.

Mon premier test consiste à submerger le sous-marin et la surface à l'aide de la pompe à air. J'ai juste besoin d'imprimer Hull-x et Hull-z.

Mise à jour 7/15/2015

Voici une nouvelle pompe centrifuge : http://www.thingiverse.com/thing:927908

Cette pompe a été reconstruite pour équiper un moteur 550 d'une chemise de refroidissement à eau :

http://www.hobbyking.com/hobbyking/store/__1944444__Veste_de_refroidissement_de_l'eau_pour_moteur_de_taille_36.html

Le petit trou sur le côté sert à amorcer la pompe et à refroidir le moteur à eau.

Mise à jour 7/19/2015

Il peut être judicieux de s'en tenir au plus petit moteur de la pompe centrifuge ! Le moteur 550 pompera de l'eau lourde, mais l'utiliser à une température supérieure au minimum peut faire fondre le plastique, car le moteur peut devenir très chaud, même si de l'eau coule dans la pompe.

J'ai testé le sous-marin dans l'eau et il flotte ! Il y a certainement des questions d'équilibre à régler. J'ai trouvé que 2 rouleaux de pièces de 25 cents et tous les poids de pêche que j'avais (photo ajoutée) faisaient un bon équilibre pour flotter et couler. La pompe à air a bien fonctionné, mais elle a besoin d'une mise à niveau.

Il y a de l'air dans les parois de mon sous-marin (certaines parties ont été imprimées avec moins de densité) et donc même une fois rempli complètement d'eau, j'avais encore besoin de 2 livres de poids pour couler le sous-marin et il n'avait aucun problème de surface ! J'ai l'intention d'avoir une ligne de remplissage maximum là aussi, en laissant une bulle d'air en haut. Cela signifie que j'aurai probablement besoin de plus de 2 livres de poids et de cargaison en plus des piles et des appareils électroniques.

Pour résoudre les problèmes d'équilibre, j'ajouterai des murs pour séparer le ballast interne en 2 ou 4 sections, ou je mettrai les 2 livres de poids sur une voie en mouvement. Les deux solutions tireraient parti des données de l'accéléromètre.

Mise à jour 7/22/15

J'ai ajouté un mur (coque-mur-l et coque-mur-l et coque-mur-r) pour diviser le sous-marin en deux réservoirs. La bulle d'air créée en remontant à la surface aime se déplacer d'un côté ou de l'autre du sous-marin, le faisant remonter par le nez ou la queue. L'équilibre gauche/droite a été assez bon, nous espérons donc n'avoir besoin que d'un seul mur. L'ajout d'un mur au milieu devrait empêcher l'air de se déplacer entièrement vers une extrémité. J'ai laissé de l'espace en bas pour les tubes d'air. Il y a une nouvelle photo qui montre mon mur nouvellement installé. Je vais probablement le coller à quelques endroits avec de l'acétone et sceller les bords avec du silicone pour faciliter le retrait.

Nous devrons pomper de l'air dans les deux sections et évacuer l'air des deux aussi. Cela devrait être assez facile à faire avec quelques raccords de tube d'air en forme de Y. Les deux réservoirs devront être assez équilibrés. Ils devront faire le plein d'eau et d'air à peu près à la même vitesse. Les débits peuvent être réglés à l'aide de soupapes d'air réglables pour aquarium. À tout le moins, les données de l'accéléromètre pouvaient être utilisées pour équilibrer les réservoirs en pompant l'air de l'un à l'autre.

  • Format du fichier 3D : STL

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