Giant 4 1:200

Beste modelbouwers,

Als sinds mijn eerste sleepboot op schaal 1:200 wilde ik een leuk sleepobject gaan bouwen. Een plat ponton spreekt mij niet zo heel erg aan en ben ik via allerlei opties uitgekomen bij de Giant 4.


Bron: koopvaardij weblog

De tekeningen had ik al een tijdje liggen (deze komen van de website van Smit), alleen de wil om te bouwen is er nooit echt geweest.

Hetgeen wat nu de doorslag heeft gegeven is een redelijk bijzonder project, dit model ga ik namelijk bestuurbaar maken. Nu zul je zeggen: ''maar dit is een ponton en een sleepobject waarom zou je deze bestuurbaar maken?''.

Maar de reden hiervan is dat dit een test platform moet worden voor afstandsbesturing met behulp van een computer.

Dit idee is een keer opgekomen tijdens een korte brainstorm met een vriend van me (casper a.k.a Pepper) ik vroeg hem of het mogelijk is om een Dynamic positioning system te maken voor een modelboot.

Het antwoord blijkt te liggen in het multifunctionele computertje Arduino. Maar hier kan Casper veel meer over vertellen. De idee is dat ik met de Giant 4 het platform ga leveren voor dit experiment.

De deadline is als volgt: het schip moet op de Werkschependag 2011 operationeel zijn.

De afmetingen op schaal 1:200:
lengte: 75 cm
breedte: 19 cm
Diepgang: 3 cm

Als opening heb ik al direct een vraag, de aandrijving wil ik gaan maken in twee soort van halve tunnels. Vergelijkbaar met onderstaande foto:


Vanwege de geringe diepgang kwam ik uit op twee schroeven van 20 mm.
Ik vroeg me af of dit wel voldoende gaat zijn voor het voortstuwen van dit nogal lompe scheepje?

Verder wordt model i.v.m manoeuvreren uitgerust met een boeg en een hekschroef.

Tot zover, binnenkort meer.

Gr robin

 

Lijkt me erg boeiend om dit te volgen! Helaas kan ik je niet helpen met deze vragen, heb zelf nog niet genoeg kennis en ervaring in de modelbouw. Ik hoop dat je ons goed op de hoogte houdt van de bouw!

Groeten,

Marcel

 

Hallo,

Interessant project.

Om een poging te wagen om je vragen te beantwoorden:

Het zal wel werken maar ik verwacht niet een berg kracht. Beetje wind is al heel veel voor zo'n object.

Kan me goed voorstellen hoe groot alles moet worden, maar je diepgang van 3 cm klinkt heel weinig, al is het een kleine schaal natuurlijk ( ik zit met die schroeven mee te denken)

Als je de tunnels zo kan maken dat ze een goede aanvoeren bieden voor je schroef kan het misschien wel. Steken ze er wel onderuit of wat is ongeveer je bedoeling.

In ieder geval succes ermee

 

Heb je al eens uitgerekend wat je totaal gewicht is? ik kom op max 4 kg is een beetje weinig als je 4 motors met accu RC en elektronica wilt inbouwen.

Schroeven van 2 cm is wel geen probleem, maar boeg en hekschroef met maar 3 cm diepgang ?

Schaal 1/150 is een betere keus

 

Naar de uitkomst hiervan ben ik wel erg benieuwd

 

Kan nu ff snel geen reactie geven, kom later. Zal wel ff een model maken in CAD dan wordt het geheel wat duidelijker denk ik.

Gr robin

 

Die drie centimeter diepgang is iets waar ik een beetje aan vast zit vanwege de schaal. Het is inderdaad maar 1:200, mijn slepertjes hebben ongeveer dezelfde diepgang.

Daarnaast zijn ook de schroeven even groot en ze leveren aardig wat kracht nog. Alleen dat is natuurlijk een scheepje van 7 cm breed en deze is bijna 20.

Stefan,
De kracht die deze gaat hebben en de windfactor die mee gaat spelen zijn inderdaad dingen waar ik wel rekening mee moet gaan houden.

Wat betreft de aanvoer van water voor de schroeven, de schroeven komen niet onder het schip uit. De complete onderkant is dus vlak, zie de plaatjes onderin het bericht.

ISOLA2,
Als ik afga op ervaringen van andere modellen wordt dit dus het zwaarste model wat ik ooit gehad heb. Ben eerder aan het kijken hoe ik dit gewicht ga halen dan dat ik bang ben voor te weinig drijfvermogen voor alle elektronica.

Het leuke van dit project is dat alles centraal geregeld gaat worden, er is dus bijna geen extra elektronica aan boord.

De boegschroef das een hele goeie, ik heb geen idee wat deze doet met de geringe diepgang van dit model.

Dit ga ik binnenkort maar eens uittesten wanneer er geen ijs is met mijn model van de Barend Biesheuvel. Deze boegschroef zit ongeveer 1.5 cm onder de waterlijn en heeft een diameter van 1 cm.

Deze geeft denk ik een mooie referentie wat betreft de werking ed.

Heb twee plaatjes van hoe ik het achterschip van de giant heb aangepast om twee schroeven onder te plaatsen.




Comments over de lengte van de tunnels en de hoeken vanaf de onderkant van de romp zijn welkom.

Heb zelf het idee alsof de overgang van onderkant van de romp naar de bovenkant van de schroeftunnel te steil is. Bij wat vaart kan zich misschien een luchtbel vormen?

Als tweede vraag ik me af of het uitmaakt dat de tunnel halfrond is of vierkant van vorm is. De laatste is uiteraard makkelijker te maken en heeft dan ook de voorkeur.

Gr robin

 

DP

Hoi Robin,
Leuke uitdaging, ik ben benieuwd! Ik vrees alleen dat je het met boegschroef en twee vaste schroeven achter het niet redt, je zal achter ook een hekschroef moeten hebben anders wordt het niks denk ik, je houdt de kont nooit in positie.
Ik denk trouwens dat de uitdaging meer in de software zit dan in de hardware maar als je succesvol ben .........eeuwige roem!
grt
Hawser

 

Hallo,

De tunnels werken het beste als het water een zo'n vloeiende vorm kan volgen. voor het beste effect.
Je tunnel zal opzich wel werken, het probleem zit hem alleen in de lengte van je schip. Je slepers (zo even uit mijn hoofd meen ik +/- 30 cm) bewegen op de golfjes.

Deze word 70 cm, dan tilt het golfje hem op en legt je schroeven bloot. Je snapt het effect hiervan wel.

Maar op ietwat vlakker water zal het best wel werken hoor, het heeft maar een beetje kracht nodig om in beweging te komen

 

Hallo Robin,

Toch ga je stiekem groter bouwen... Mooi projectje!

groeten Paul

 

Hallo Robin
Ook ik ben zeer benieuwd om een GPS systeem aan te sluiten op aansturing.
ik vermoed dat met een dubble boeg en hekschroef je er wel zal komen.
Als een schip eenmaal op DP ligt heeft het echt niet meer zoveel vermogen nodig.
op zee heb je temaken met stroming, deining, dat meer energie bevat dan golven en natuurlijk wind.
dit zal jouw grootste offset factor worden.
qua vaarsnelheid heb je vermoed ik voldoende aan die 2 cm schroeven.
misschien kan je er een soort straalbuis om maken en de schroeven aftoppen.
dat zal ook meer flow ( kracht) geven.
hoop dat je hier iets aan heb, groet Loek

 

hallo robin

op de rpa schepen zit ook het zogenaamde dp systeem
alleen werkt het voor geen meter alle motoren gaan dan op fulspeed
en binnen 5 minuten ben je misselijk van het heen en weer gaan
dus het is een groot vraagteken waar dat aan licht

maar als jij het op je bak voor elkaar krijgt petje af hoor

groetjes wesley
RPA11

 

Een GPS systeem heeft een zekere afwijking, als je tracht en schip op zijn plaats te houden op een op een afstand kleiner dan die afwijking ga je corigeren zonder dat het nodig is, stel me dan ook vragen om dit op een model toe te passen

 

Tunnels: rond en geleidelijk in diepte laten verlopen voor goede watertoevoer.

De schroeven aftoppen tot ze een haartje van de tunnelbuis afzitten.

M.b.t. boeg- en hekschroeven: systeem van binnenvaartschepen gebruiken:
In het vlak water aanzuigen en via een soort roertje de waterstroom naar stuur- of bakboord dwingen. Raf weet daar meer van. Anders loop je een forse kans op het aanzuigen van lucht en verder niets.

M.b.t. de stabiliteit: eventueel op het vlak een voorziening maken voor een hulpkiel. Dan verlijer je ook minder.

 

Ik voorzie ook grote problemen met het zgn DP-en.
Waar in het echt een nauwkeurigheid van 1,5mtr mogelijk is met hulpmiddelen, verschaald deze afstand bij onze modellen niet mee
M.a.w voor ons in een nauwkeurigheid van 1,5mtr onacceptabel, dat kan ik nog beter "op de hand".
Als je de nauwkeurigheid van 1.5mtr wel kan verschalen ben ik meer als geïnteresseerd.

 

Hallo Robin,

Ambitieus plan, ben benieuwd.

Groeten,

Martin.

 

Daarom werken ze op zee met DGPS, minimaal twee GPS systemen en daarvan het verschil, is een stuk nauwkeuriger.
natuurlijk ook toutwire, en andere referentie systemen tellen mee
Op de EDT Protea zitten ze normaliter binnen de halve meter.
of dit op deze schaal te realiseren valt, blijf het met intresse volgen succes Robin
vg gr Loek

 

Robin heeft mij enkele maanden geleden gevraagd of ik ervoor kon zorgen dat een schip midden op een meer stil bleef liggen op dezelfde positie. Uiteraard is dat mogelijk was mijn antwoord, de vraag is meer hoeveel wil je eraan uitgeven.

Dit heeft ertoe geleid dat het giant 4 project ontstond. Hierin bouw Robin, en blijft eigenaar van het schip, en alle elektronica blijft in mijn eigendom. Ik ben volledig verantwoordelijk om ervoor te zorgen dat dit schip enige vorm van intelligentie vertoont, en Robin zorgt ervoor dat hij niet spontaan in een onderzeeboot verandert.

Hieronder een foto met de tot zover aangekochte onderdelen.



Van 1 tot 5:
1. Parralax Honeywell HMC6352 Compass Module(Electronisch Kompas) http://www.parallax.com/Portals/0/Downloads/docs/prod/sens/29323_HoneywellHMC6352Compass-v1.0.pdf
2. SRF02 Ultra sonic range finder(afstands meet apparaat) SRF02 Ultra sonic range finder
3, 4 GlobalSat EM-406A GPS unit http://www.usglobalsat.com/download/46/em406a_ug.pdf
Sparkfun Arduino GPS shield(moet nog worden gesoldeerd) GPS Shield - SparkFun Electronics
5 Arduino Duemilanove met een atmega238p Arduino - ArduinoBoardDuemilanove

+ nog enkele losse onderdelen(Microchip PIC's, als ik mij niet vergis 24 bits USB controllers, PIC programmer/ICD).

Er zit geen concreet plan achter. Dit is voor mijn eerste project met PICs, voor het bouwen van het prototype gebruik ik de arduino interface, dit om enkele redenen:
veel kant en klare sofware/libs
veel hardware support
open standaard. alles wat tekeningen en specs betreft is vrij beschikbaar
makkelijk te programmeren, gebruikt process(C based) in een simpele Java IDE, er is ook support voor O.A. de Eclipse IDE).

Het uiteindelijk doel is een werkend prototype opgevolgd door een op maat gemaakte circuit board met een mooie separatie tussen de verschillende systemen(navigatie, communicatie, aansturing etc).

De communicatie tussen de boot en de software verloopt waarschijnlijk op de 2.4GHZ frequentie, het wordt nog kijken wel communicatie protocol zal worden gebruikt. momenteel heb ik een stuk hardware op het oog wat een bereik van 100M heeft en via een 9600 baud serial communiceert en eigenlijk de 802 stack verbergt voor de hardware.

Collision detection zal worden gedaan aan de voorkant dmv de ultrasoon range finder. Aan de zijkanten ben ik van plan lichtgevoelige sensoren te plaatsen. In de navigatie software ga ik het zo inbouwen dat ik van te voren de te bevaren locatie map met ruwe coördinaten. hierop kan ik dan met behulp van de track van het schip een vector tekenen een een line-collision berekening erop uitvoeren. Dit is een vrij goedkope manier van collision detection(geen normals of boxes(AAB, etc) hoeven te worden berekend).

Uiteraard weet ik niet hoe goed de GPS in de praktijk gaat werken. geen enkele fabrikant gaat garanties op deze precisie afgeven, dus het is wat experimenteer en gis werk. Hiermee kan ik in januari beginnen als ik mn soldeer station binnen heb. Ook is het zo dat er mensen zijn die wel degelijk een sub meter precisie hebben bereikt met GPS in model auto's. zelfs heb ik een verhaal gelezen van een boer die zijn dors machine op de gps had aangesloten en de arduino op de controls. hij bereikte een betere precisie dan de $1500 kostende apparatuur. Dus, kijken hoe dit gaat werken.

Er zal een simpele AI in de boot zelf komen, het grootste deel van de berekeningen en commando's zullen van mijn laptop komen. Hierdoor wordt het ook makkelijk om in de toekomst meerdere schepen aan elkaar te koppelen. deze AI zal ook pas inschakelen bij het wegvallen van het signaal(packetsDropperSecond > MAX_PACKET_LOSS).

De besturing zal via een Logitech RumblePad 2 plaatsvinden. in de software configureer ik acceleratie curves die vrij in te stellen zijn. hierdoor wordt het mogelijk de maximale RPM van de motoren te limiteren, of bijvoorbeeld bepaalde controls aan elkaar te koppelen.

hieronder een ruwe mockup van de software interface:



In het midden is een topdown view van het schip zichtbaar. hier omheen draait een kompas roos. De punt van het schip is altijd de huidige kompas richting. De rode pijl geeft de HDG richting het volgende waypoint aan. De oranje pijl wordt een vector die de richting aangeeft waar het schip zich naartoe beweegt. De halve gele cirkels aan de onderkant geven de roerstand weer. De zwarte vlakken op het schip zullen aangeven in welke richting en hoe sterk de motoren draaien. Rechtsboven is momenteel google maps met navigatie data gepland. in het scherm daaronder komt waarschijnlijk een live camera feed van het schip. Aan de linker kant komt de engine data in meer detail. De rode knop is een commando wat alles stil legt in het schip.

De onderste ruimte zal worden opgevuld met knoppen die standaard manouvres automatisch uitvoeren. Bijvoorbeeld het behouden van de positie. Aanpassen de richting in welke het schip ligt.

Het menu bovenin wordt opgevuld met enkele opties om O.A. een waypoint editor te openen en de de output van de GPS in een terminal te streamen.

Zoals het erna uitziet zal alles op windows moeten draaien. Ik ben wel van plan om dit in versie 2 om te zetten naar een uitgeklede linux distro. De pump die trouwens zichtbaar is op het screenshot is geschrapt uit de huidige versie.

 

Pepper

Wat ik al zei, de uitdaging zit in de software! Bij DP schepen wordt er een theoretisch plot gemaakt wat het DP hardware systeem kan bij verschillende golven en wind omstandigheden. Dit moet je ook zien te bereiken (software matig) anders gaat anders alles altijd op volle kracht en dit geeft een heel onrustig/ontstuimig vaar/DP beeld....eigenlijk geen DP beeld. Er moet dus iets van een "self learning system" inkomen of je moet de plot vertalen in aangepaste opdrachten zodat het niet onstabiel/overreactive wordt. Tenslotte moet een DP systeem juist alles beheerst en geleidelijk doen...all under control of the computer!. Succes, ik ben benieuwd, als het je lukt ben je de nieuwe Kongsberg of Converteam want wat werkt in het klein...............!
grt
Hawser

 

Inderdaad, ik ben van plan om over een bepaalde tijdsduur waardes te meten, en op basis hiervan een gemiddelde vector samen te stellen, deze te normaliseren en hieruit de sinus en cosinus te halen, en dit te converteren naar een motor waarde.

Er zijn een aantal truukjes hiervoor, ik kan tafels opzetten die standaard waardes bevatten voor bepaalde situaties, en deze waardes te combineren. Of ik kan kijken of uit het vaargedrag 1 formule valt af te leiden. In het begin zal het grotendeels observeren zijn wat een mens doet. Aangezien die het voordeel heeft dat die zicht heeft en kan inschatten wat het schip gaat doen. De laptop gaat hoe dan ook een complete log bij houden van alles wat het schip doet. Dan kan ik dat rustig na de vaar sessie omzetten in bruikbare data voor het schip.

Een puur neuraal netwerk lijkt mij niet geschikt, aangezien in de simulaties daarvan ik ook heb gezien dat het leren gaat zoals in het echt. heel veel fouten maken. En in dit geval zal dat niet in condities zijn waarin je makkelijk kan ingrijpen. Dus in eerste instantie zal een mens moeten leren voor de computer.