Компьютерное проектирование позволяетхорошо сделать3 вещи:
1- Расчёты
2- Компоновку
3- Визуализацию
LONGWIND – этосложный комплекс и без компьютерного проектирования собрать его было бы очень трудно.
Стендовый макет вполне наглядно показывает тот путь, который предстоит пройти при создании полномасштабного изделия. Поэтому на примере его проектирования опробованы основные процедуры полномасштабного проекта: собственно сам аппарат и наземный блок управления.
При проектированиивысотного ветрогенератора предстояло выполнить
- механические, прочностные и ресурсные расчёт основных элементов (лопастей роторов, например).
- на основании выполненных расчётов, прорабатывались компановочные решения , которые в свою очередь проверялись путём визуализации их на 3-хмерных моделях. Вот соофт, который бфл испоьзован в проекте:
SFLR5 - пакет для моделирования аэродинамики летательных аппартов и таких важных компанентов как воздушных винтов - блок QBlade Открытый проект
SolidWorks2010 - универсальный пакет для дизайна, 3D-моделирования, контрукторского и технологического проектирования сложных машины, выполнения прочностных рсчётов Доступен во многих местах всемирной сети.
Poteus 7.0 - витруальная среда проектирования элетротехнических и электронных устройств, схем, печатных палт, написаня и отладки программ для микроконтроллеров и выполнения симуляци работы систем в целом. Пакет пролдвигается на рынок компанией Labcenter Electronics Ltd. и доступен по официальному адресу разработчика.
Разработка проекта наземного блока управления требовала
- расчёт и моделирование работы электросхемы;
- разработка печатных плат;
- общие монтажно-компановчные решения (так же проверямые визуализацией).
Все эти расчёты и моделирования были выполнены. Но при всём этом, на момент написания этих строк забраковано уже три натурных макета, что называется в металле (и не известно – сколько ещё их придётся забраковать). Увы, «визуализация» визуализацией, нореальный мир мало похож на виртуальную реальность.
Тут по началу было много соблазнов. На дворе 21-й век, как ни крути. И самая первая версия проекта делаласьв наивной надежде связать цепочку дизайна с адитивными технологиями: на рабочем столе комп с SolidWorks-ом , на подоконнике 3D-принтер, который тебе тут же выдаёт готовую деталь.
И никаких бумажных чертежей. Тем более что происходило всё это не где-то в дремучей провинции, а в новом здании бизнес-инкубатора Дальневосточного Федерального Университета. Соблазн подогревался ещё и тем обстоятелсьтвом, что узлы и агрегаты LONGWIND, если их делать традиционным методами представлялись чрезвычаёно трудоёмкими в изготовлении. А 3D-печать могла бы не только упростить строительтсво аппарта, но делала его конструкцию более рациональной и надёжной.
Например вот этот узел - поддон статора - если его изготавливать традиционно, содержал бы примерно пол-сотни деталей. А 3D-принтер позволял бы сделать их разом зацело всего в одной. Так что игра стоила свечь.Но первые три неделиупорных попыток заставить новомодное 3D-чудо печать хоть что-то полезное, кроме вложенных в его программу рекламных утят из разноцветной пластмассы закончились пшиком.
Печатал он медленно, грубо, неточно, а красивая пластмасса разваливалась, и главное - все изделияиз неё были подвержены чудовищной усадке. Уж не знаю, «то ли утки летают слишком высоко, то ли мы собак слишком низко подбрасывали, но охота в этом сезоне не задалась». Может по-позже мы и вернёмся к этому методу, но пока я решил не тратить и без того драгоценное время на чепуху, и пошёл проторенной тропкой: чертёж – столярка - напильник. Оно так надёжнее будет.
К стати, на этой вот фотке из статьи про бизнесинкубатор случайно оказался и герой дня -3D-принетр - и утята и каркас полюcной катушки для LONGWIND. Вот он, с намотанным медным проводом, в правом верхнем углу лежит перед черипом Рёрика. Единственная маленькая, но хоть чем-то полезная деталь, что как-то получилась.
С ней всё было по-честному.
Сперва проект в SW
Затем чертёж (там же)
И наконец, собственно печать на 3D-принтере, намотка провда. Вот такой результат.
Замечу на полях: повествуя отчёт о ходе проекта, я решил взять за правило не пропускать неудач. Обычно в красивых итоговых рапортах они отсутствуют. И наивному читателю кажется, что всё было гладко, как на катке. А кроме того, хочу этими своими неудачами предостеречь легковерные творческие личности от слепо-мажёрного следования рекламной завлекухе. Вот и с этими 3D-технологиями в частности - распиарены они чрезмерно.
Они конечно хороши, и в перспективе много изменят. Но пока усилия на их освоение порой превосходят трудозатраты на сам проект (ради облегчения коего они вроде бы призваны). Так что сопоставляйте цели и средтсва, и не стесняйтесь испачкаться, одевая рабочий комбинезон.
К стати , о полюсных катушках. В настоящих электромашинах их принята мотать вобще без каркаса, прямо на само железо .
Вообще говоря – это всё боковая ветвь эволюции. Можно было бы и на коленках, зубами сжимая провода. Так быстрее , проще, дешевле. Однако, вся моя предыдущая практика красноречиво показывала: всё казалось бы быстрое тянется месяцами и годами, всё простое обрастаетфентифлюшками–цацками, а всё первоначально дешёвое - рвёт бюджет так, что с высотыэтой кучи потерянных денег, всякие экономии на комфорте рабочего места выглядят мелочными и постыдными.
Да и места на верстаке занимать не хотелось, ибо даже в процессе работы это выглядит так. Вот значит стенд. По виду – всего только тумбочка, собранная из перфорированного уголака (из такого делают складские стеллажи).
Немного металла, метизов и досок. Час работы ножовкой и гаечным ключом. Ну и колёсики с низу, для красоты и удобства –у меня в мастерской тесновато, и если что, на колёсиках эту штуку можно легко передвинуть, что б не мешала.
Для понятности замысла привожу фото с одной из версий изделия на столе.
- БРЛКЭМ (извините, что по татарски , но писать много букафф «бироторная линейно-кольцевая электромашина» не хочется. Кто не согласен – предложите название лучше).
- источник электропитания,
- частотно-регулируемое управление роторами (DCU– DriveControlUnit)
- ну и собственно стенд (каркас).
Над размерами долго голову не ломал – это должно быть что- не очень большое (чтоб можно было спрятать за шкаф или задвинуть куда нибуть в угол), но всё же понятное глазу без микроскопа. Решил придерживаться линейного масштаба 1:5 по отношениюк предполагаемому промышленному изделию. Тогда расчётный диаметр магнитного ротора у меня получился где-то с пол-метра. Ну и всё остальное от него пляшет.
Во-первых, нужно«в железе» пощупать, как это всё получается. Чертежи и 3D-визуализация – это конечно хорошо, но «гладко было на бумаге, пока не встретились овраги».
В-вторых, нужно качественно оценить механнику – будет ли крутиться, то что должно бы крутиться,и будет ли держаться, то что должно стоять на крепко.
В-третьих, меня беспокоит вопрос электромагниткной совместимости отдельных частей магнитной системы. Тут вот какая штука. Генератор, представляет собой обычную электромашину. Но ест в ней кое-какие особенности. Прежде всего – отсутствие вала. Роторы – это кольца большого диаметра, с закреплёнными на них лопастями. Кольца выполнены из электропроводящего материала (алюминий), и вращаются в переменном магнитном поле трёхфазных статоров. Но у машины два ротора – внешний и внутренний, вложенные друг в друга. Собственно – от того и название : би-роторная линейно-кольцевая электромашина. Статор (его магнитная система) оказывается между ними. По соображениям аэродинамики эти роторы должны не только вращаться навстречу друг другу (один по часовой стрелке, другой – против) но и делать это с разными скоростями – внутренний в несколько раз быстрее внешнего. Получается , что в магнитной системе одновременно будет присутствовать магнитной поле как миниму двух разных частот, да к том уже вращающееся в противоположные стороны.
Как бы чего не вышло.
Впрочем, это ещё не тот «стендовый прототип», что обозначен в Графике проекта на 5-й строке. До него ещё рано. Это скорее макет, хотя и «живой». Все «прототипы» появятся позже
