Самодельный подводный буксировщик 22 Lbs

[3D-SPrinter]

Испытания первой версии подводного буксировщика проходили прошлым летом в Крыму. Подробности здесь viewtopic.php?f=19&t=926 .

КИТ для сборки = 5800 руб.

e-mail для заказов 3dsprinter@mail/ru




Техническое видео без монтажа:

http://www.youtube.com/watch?v=1mmdjOCfloE

http://www.youtube.com/watch?v=yGHT3Z2KrXU

Буксировщик показал себя очень хорошо, но по результатам испытаний и "пожеланиям трудящихся" было решено внести некоторые изменения:

1. Вместо одной ручки установлены две стандартные. Потому что одна ручка не понравилась женщинам и детям.
2. Диаметр гребного винта увеличен до 150 мм и ещё немного оптимизирован (уменьшен шаг). Батарея уменьшена до 6S4P. Так получается дешевле, выше КПД и проще с выбором зарядника (подходит самый распространённый imaX B6). И при том же токе 20А тяга даже увеличилась до 11 кг (на полностью заряженном аккумуляторе).
3. На корпусе предусмотрены два штатных кронштейна под видеокамеру, свет и прочее навесное оборудование (база GoPro).

Вторая версия буксировщика:









Ещё фотки под спойлером:

Спойлер Спойлер

Основные технические характеристики:

- Долговременная тяга 10 кг (22 Lbs), реальная скорость до 5-6 км/ч (взрослого человека среднего телосложения).
- Глубина погружения (испытанная) до 3-5 метров. Для обычного человека (не дайвера) это предостаточно.
- Аккумуляторная батарея 6S4P на 24-х элементах 3300mah INR18650 общей ёмкостью 300 Вт/ч (в реальных условиях позволяет плавать до полутора часов).
- Бесколлекторный мотор Racerstar 5065 BR5065 140KV с прямой передачей на гребной винт.
- Габаритные размеры 485х235х170 мм (убирается в стандартный чемодан для путешествий).
- Вес 3 кг (без навесного оборудования).
- Избыточная плавучесть 0.5 литра (изменяется длиной цилиндрической части корпуса).
- Примерная стоимость постройки = 12500 руб. вместе со стоимостью КИТа для сборки (из них стоимость комплектухи с алишки около = 8000 руб.).

Т.е. заметьте - собрать такой аппарат из КИТа дешевле, чем купить такое "ведро" (без аккумулятора!!!) на алишке https://aliexpress.ru/item/33027624821. ... CZEk8&mp=1 , которое вообще не тянет (килограмм 5-6 от силы), протекает и через пару сезонов превращается вот в это http://images.vfl.ru/ii/1534626154/b24b ... 945469.jpg .

Цена близкого по ТТХ буксировщика MagicJet https://aquarobotman.com/pages/magicjet с вдвое меньшим аккумулятором = $699 на Амазоне https://www.amazon.com/gp/product/B07T6HT2GG?th=1 .

[3D-SPrinter]

Список комплектующих для сборки буксировщика:

1. Мотор бесколлекторный Racerstar 5065 BR5065 140KV https://aliexpress.ru/item/32834130958. ... QUT7d&mp=1 .
2. Аккумуляторы 18650 3300mah INR18650 лот 24 шт. https://aliexpress.ru/item/32888419252. ... 33edJaw8Sa .
3. Контроллер мотора ESC 80А с BEC (+5В) на борту https://aliexpress.ru/item/32914129422. ... eiNwV&mp=1 .
4. Arduino Nano 1 шт. https://aliexpress.ru/item/32607801066. ... 33edrWddZW .
5. Датчик Холла SS49E 1 шт. здесь https://www.chipdip.ru/product/ss49e , или здесь https://aliexpress.ru/item/32590021901. ... wocbZ&mp=1 .
6. Магниты 6х10 мм 2 шт. https://aliexpress.ru/item/32850072156. ... 2IjZn&mp=1 .
7. Тумблеры 15А 3 шт. https://aliexpress.ru/item/32866935750. ... cnqnl&mp=1 .
8. Вольтметр 1 шт. https://aliexpress.ru/item/400024233785 ... 33edm1nNxb .
9. Коннектор герметичный SP16 двухконтактный 1 шт. https://aliexpress.ru/item/400005799702 ... v0O3I&mp=1 .
10. Разъёмы "банан" для соединения силовой электроники 10 пар https://aliexpress.ru/item/400005809219 ... 33edSmLoK9 .
11. Кольца силиконовые 2х100 мм 2 шт. https://aliexpress.ru/item/33052826477. ... qsRlb&mp=1 .
12. Провод 14AWG 1+1 метр https://aliexpress.ru/item/400003493134 ... uv3MQ&mp=1 .

Основные детали буксировщика напечатаны пластиком PLA на 3д-принтере. Цилиндрическая вставка корпуса изготовлена из кан-трубы диаметром 110 мм. с толщиной стенки 3 мм. Длина 320 мм. Снаружи труба оклеена белой плёнкой-самоклейкой. Гребной винт напечатан из натурального (без красителей) пластика ABS, доработан "напильником" и доведён до блеска ацетоном (или 646-м растворителем). Ручки изготовлены из пластиковой водопроводной трубы диаметром 25 мм.

КИТ для сборки буксировщика:



Гребной винт дорабатывается наждачной бумагой и протирается сильно смоченной в ацетоне тряпочкой.



Так же в состав КИТа входит фрезерованный фланец мотора из алюминия толщиной 4 мм и "морской" сальник гребного вала с внешней манжетой. Алюминиевый фланец необходим для эффективного охлаждения мотора. При установке мотора на пластиковый корпус http://images.vfl.ru/ii/1563972812/93c6 ... 318111.jpg долговременная сила тока 8-10А, с алюминиевым фланцем 20А.



Задняя часть насадки гребного винта приклеивается к моторной части дихлорэтаном https://www.chipdip.ru/product/09-3967-rexant . В дихлорэтане желательно развести некоторое количество PLA-пластика до получения "густоты" клея на уровне "моторного масла". Затем все детали из PLA-пластика тщательно покрываются жидким акриловым лаком в 3-4 слоя (снаружи и изнутри). Такое покрытие полностью герметизирует печатные детали. Без покрытия лаком внутрь деталей и даже внутрь корпуса буксировщика может просачиваться вода. Наиболее подходящий лак - для влагозащиты печатных плат и электроники PLASTIK-71 https://www.chipdip.ru/product/plastik-71-100 .

[3D-SPrinter]

Для надёжной герметизации деталей буксировщика лучше всего подходит казанский герметик-прокладка марки BSI.



Фланец мотора устанавливается на герметик, саморезы и винты тоже завинчиваются на герметик. Лишний герметик стирается тряпкой сразу после после сборки.





Сальник гребного вала набивается консистентной влагостойкой смазкой.



Передняя крышка мотора смазывается теплопроводной пастой КПТ-8, а подшипник - консистентной смазкой.



Далее мотор привинчивается к алюминиевому фланцу нержавеющими винтами М4 с герметиком. Лишний герметик стирается тряпкой.



После высыхания герметика всё это желательно покрыть несколькими слоями лака PLASTIK-71.

Дальше собирается передняя крышка буксировщика. Вольтметр и герметичный разъём зарядки устанавливаются на герметик и прижимаются изнутри штатными гайками. Контрольная пробка служит для оперативной проверки, не попала ли вода внутрь корпуса, и для включения-выключения тумблеров питания. Все три тумблера соединены параллельно, потому что их 15 Ампер китайские (один тумлер сгорит, два будут греться, три - потянут). Через тумблеры батарея подключается к контроллеру мотора и вольтметру. Разъём зарядки подключён напрямую к аккумулятору.

[3D-SPrinter]

Дальше собираются ручки буксировщика. К верхней панели ручек привинчивается рычаг "газа" с магнитами и возвратная пружина. Винты М3 завинчиваются в рычаг и пружину без нарезки резьбы с натягом. Пружина притягивается к красной панели "намертво", а соединение с рычагом делается шарнирным. В рычаге установлено два магнита последовательно для усиления поля, действующего на датчик Холла, установленный внутри корпуса буксировщика. Перед вклейкой магнитов в рычаг нужно не перепутать их полюса, потому что датчик Холла одним полюсом открывается, а вторым нет. Рычаг и пружина печатаются из пластика PETG.



Для улучшения эргономики ручки наклонены на угол 12 градусов относительно продольной плоскости (ватерлинии) буксировщика и "одеты" в мягкую оболочку (термоизоляция для труб). Верхняя и нижняя панели ручек стянуты обрезками шпилек М5. Шпильки и гайки из "чёрного" металла желательно покрыть лаком PLASTIK-71.





Верхняя панель ручек привинчивается винтами М4х10 к цилиндрической вставке корпуса по центру, нижняя панель - со смещением на 22 мм назад. Отверстия под винты сверлятся диаметром 3.5 мм, винты завинчиваются без нарезки резьбы внатяг. Изнутри корпуса винты смазываются герметиком и притягиваются гайками М4.



Аккумуляторная батарея 6S4P собирается в напечатанном из пластика ABS картридже:



Верхняя и нижняя панели картриджа фиксируются стяжками. Перед установкой аккумуляторов в картриж места пайки зачищаются наждачной бумагой, обрабатываются флюсом ЛТИ-120 и быстро лудятся мощным паяльником припоем ПОС-61. Банки спаиваются многожильным медным проводом сечением 1.5-2 квадрата.



Далее припаиваются силовые провода батареи 14AWG с разъёмами, балансирный разъём с проводами, аккумуляторная батарея оклеивается армированным скотчем. В задней части батареи крепится контроллер мотора (ESC).



PPM-сигнал для управления контроллером мотора формируется платой Arduino NANO с датчиком Холла. Датчик холла управяляется магнитом, находящимся на рычаге "газа" на правой ручке буксировщика. Ардуину и контроллер мотора очень желательно тщательно покрыть лаком PLASTIK-71. Питание +5В поступает на Ардуину с BEC контроллера. Через этот же разъём с ноги D2 Ардуины подаётся PPM-сигнал. Датчик Холла подключается к +5В / GND Ардуины, управляющая нога датчика подключена к А0 Ардуины.



Скетч для Ардуины:

#include <Servo.h>
Servo motor;
void setup() {
motor.attach(2);
}
void loop()
{
int val = map(analogRead(0), 500, 850, 800, 2200);
val = constrain(val, 800, 2200);
motor.writeMicroseconds(val);
}