1. No category

KNM Jusen
NTS FORSLAG TIL OVERVÅKNINGSSKIP
Naval Tech Solutions (gruppe 2) 22. juni 2015
Prosjektrapport for forsvarets autonome overvåkingssystem
X
Jørgen Gulland
Prosjekt leder
X
X
Fredrik Hagen
Økonomisjef
Tor Ivar Seim
Dokumentansvarlig
X
X
Fredrik Lurvik
HMS-ansvarlig
Anders Svihus
Testsjef
X
X
Sindre Flåto
Teknisk prosjektleder
Vegard Aasgaard
Pr-sjef
SIDE 1
Innholdsfortegnelse
Prosjektrapport for forsvarets autonome overvåkingssystem .................................................................... 1
1.0 Innledning ................................................................................................................................................. 4
1.1 Timeplan ............................................................................................................................................. 4
1.1 Budsjett ............................................................................................................................................... 6
2.0 Sammendrag ............................................................................................................................................. 8
2.1 Skrog ................................................................................................................................................... 8
2.2 Hangarløsningen ............................................................................................................................... 9
2.3 Styringssystemet ............................................................................................................................... 9
2.4 Fremdriftssystemet .......................................................................................................................... 10
3.0 Gjennomføring......................................................................................................................................... 10
3.1 Skrog .................................................................................................................................................. 12
3.2 Hangar .............................................................................................................................................. 13
3.3 Styringssystemet .............................................................................................................................. 14
3.4 Fremdriftssystemet .......................................................................................................................... 14
4.0 Konstruksjonen ....................................................................................................................................... 15
4.1 Skrog .................................................................................................................................................. 15
4.2 Hangar .............................................................................................................................................. 22
4.3 Styresystem....................................................................................................................................... 23
5.0 Målinger og resultater ............................................................................................................................. 32
5.1 Krengeforsøk ..................................................................................................................................... 32
5.2 Slepeforsøk ........................................................................................................................................ 37
5.3«Bollard Pull» test ............................................................................................................................ 50
5.4 Fart- og akselerasjonstest ................................................................................................................54
5.5 DP kalibrering .................................................................................................................................. 56
5.6 Test av ulike malinger/sprayer ....................................................................................................... 59
5.7 Modellens ladestrøm, ladespenning, indre motstand og batterikapasitet (Ah) .......................... 61
5.8 Motortesting .................................................................................................................................... 67
5.9Dokumentasjon av 8-bit D/A omformer ........................................................................................ 69
6.0 HMS .......................................................................................................................................................... 71
6.1 Brann og eksplosjonsfare ................................................................................................................. 71
6.2 Elektriske anlegg .............................................................................................................................. 73
SIDE 2
6.3 Arbeidsmiljø..................................................................................................................................... 74
6.4 Støy .................................................................................................................................................. 76
6.5 Forurensning ................................................................................................................................... 76
6.6 Sikkerhet i forbindelse med sikring av last .....................................................................................77
7.0 Betraktninger .......................................................................................................................................... 78
7.1 Krav og forutsetninger til systemet ................................................................................................ 78
7.2 Løsningene til gruppa...................................................................................................................... 79
8.0 Kildehenvisninger .................................................................................................................................. 80
SIDE 3
1.0 Innledning
Det ble gitt tilbud om lage et forslag til den nye overvåkningsfartøyet til marinen. Sammen med
forespørselen kom det et kravdokument til skipet. Gruppa har nå laget enn modell av skipet som
regnes som mest egnet til å løse oppdraget som marinen har satt til skipet. I organisasjonskartet
(under) kan du se hvem er ansvarlig for de ulike elementene i prosjektet.
1.1 Timeplan
Her er et utdrag fra timeplanen vår. Vi har til sammen siden 19/5 2015 jobbet 180 timer hver med
prosjektet. Gul betyr arbeid med skroget, blå betyr styresystem, rød betyr data, oransje betyr hangar
og de feltene som er merket med en «M» betyr at vi har satt en milepæl.
Milepæler:
Ferdig utskjæret og limt skrog
08.jun
Koblingsskjema
Ferdig testet
kontroller
Design på helipad
12.jun
14.jun
16.jun
20.jun
Skrog ferdigstilles
Helipad
ferdigstilles
Styresystem
ferdig
Testing av skrog
Testing av
komplett fartøy
SIDE 4
Uke: 24
08.jun
Mandag
09.jun
Tirsdag
10.jun
Onsdag
11.jun
Torsdag
12.jun
Fredag
Lurvik
Seim
Svihus
Dokumentasjon og Kontruksjon
Teoriprøve
Teoriprøve
Teoriprøve
Flåto
Hagen
Aasgaard
Dokumentasjon og Kontruksjon
Teoriprøve
Teoriprøve
Teoriprøve
Gulland
Leksj. Krohn
Leksj. Krohn
Leksj. Krohn
Leksj. Krohn
Leksj. Krohn
Leksj. Krohn
M
13.jun
Lørdag
14.jun
Søndag
Uke: 24
15.jun
Mandag
16.jun
Tirsdag
17.jun
Onsdag
18.jun
Torsdag
19.jun
Fredag
Lørdag
21.jun
Søndag
Uke 26:
22.jun
Mandag
M
M
Lurvik
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Seim
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Svihus
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Flåto
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Hagen
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Aasgaard
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Gulland
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Fjellstrand
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Leksjon energi og miljø
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Leksjon energi og miljø
M
20.jun
Leksj. Krohn
Teoriprøve
Lurvik
Konkurranse
Konkurranse
Gruppe pres.
Gruppe pres.
M
Seim
Konkurranse
Konkurranse
Gruppe pres.
Gruppe pres.
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Invidi. Pres?
Leksjon energi og miljø
M
Svihus
Konkurranse
Konkurranse
Gruppe pres.
Gruppe pres.
M
Flåto
Konkurranse
Konkurranse
Gruppe pres.
Gruppe pres.
M
Hagen
Konkurranse
Konkurranse
Gruppe pres.
Gruppe pres.
M
Aasgaard
Konkurranse
Konkurranse
Gruppe pres.
Gruppe pres.
M
Gulland
Konkurranse
Konkurranse
Gruppe pres.
Gruppe pres.
SIDE 5
1.1 Budsjett
Det har også blitt satt opp et budsjett for hva totalprisen for prosjektet blir. Dette er altså budsjettet
for både utvikling av fartøyet og produksjon av dette. Ved bestilling av flere vil selvsagt prisen var
mindre til flere som blir bestilt.
SIDE 6
Kostnader for modellen
Robbe El.motor Navy Direkt Drive
kr 225,00
Robbe Ror til båt 50x36 stk26mm
kr 44,00
Futaba Flyradio Skysport 4YFG 2,4G
2,4Ghz FHSS m/batteri og lader
Futaba servo S3003
0,23/3,2kg
kr 710,00
kr 75,00
Batteri 7,2V 3000Mah Stick Pack m/hook
kr 155,00
Mtroniks Fartsreg. tio Storm 19
kr 199,00
Futaba servo S3010 (fly/heli/bil) 0,16/6,5kg 6V
Sparkel
Maling, interiør fregatt
TOTALT
kr 152,79
kr 640,00
kr 0,00
kr 2 200,79
Dette er det utstyret til modellbåten kosta å handle inn. Bygningskostnader er inkludert i
timebetaling på de ulike ansatte (se budsjettet med timer).
Dette er det protypen vil koste. Hvis det blir bestilt flere skip vil prisen på hvert skip ligge på rundt
133,5 millioner kroner. Dette fordi da kan en stryke utviklingstillegget og ingeniørutgifter som ble
brukt under utviklingen.
SIDE 7
2.0 Sammendrag
Prosjektgruppa har blitt delt opp slik at de med kompetanse innenfor sine felt har jobbet med dette.
Dette for å oppnå effektivitet og de beste løsningene.
2.1 Skrog
Det ble designa flere forskjellige skrog i Freeship. Se de tre modellbildene under for hvilke skrog det
stod imellom. Skroget ble så skåret til i hardisopor og limt sammen. Det var et grovutkast av skroget.
Dette ble så pusset, sparkla og så malt. Krengetesten ble utført med kun skroget tilstede, altså ingen
overbygg. Kjapt oppsummert, så krenga skipet mot babord (venstre), men dette ble kompensert for i
lastinga av skipet. Dette gjør at lasten må plasseres med omhu.
Modell 1
Modell 2
Modell 3
Av disse 3 modellene ble modell nummer 3 valgt. Den ble regnet som best egna og det kan en se
senere i rapporten.
SIDE 8
2.2 Hangarløsningen
Den hangarløsningen det ble gått for har også vært i gjennom en seleksjonsprosess, men valget falt
altså på denne. I grove trekk går løsningen ut at en servomotor driver to tannhjul som igjen flytter
hangaren til den ønska posisjonen. Det er altså hangaren som flytter seg mens dronen står i ro. Dette
kan fjernstyres. Tannhjulene og skinnene blitt 3D-printa ut, mens selve hangaren er trebiter som er
limt sammen. Dekket som hangaren står på er laget av hardisopor, samme som skipet. I denne
isoporen er det laget spor som hangaren skal bevege seg i. Dekket er blitt sparkla og malt. Det er
avtakbart slik at lasta kan bli plassert under dekk, men slik at det ikke på det ekte skipet selvfølgelig.
Testinga av hangaren har gått bra, så det er ingenting å legge til der.
Over er det en liten illustrasjon på hvordan hangarkonseptet er (Skroget på modellen over er ikke
helt lik det opprinnelige skroget).
2.3 Styringssystemet
Fartøyet kan styres ved hjelp av to styringssystemer. Den kan styres ved hjelp av Futaba Flyradio
Skysport 4YFG 2,4Ghz FHSS håndkontroll og den kan styres gjennom en datamaskin.
Datamaskinprogrammet bruker Labview for å styre fartøyet. Gjennom datamaskinen kan fartøyet
aktivere dynamisk posisjonering i fartsretning. Brytere på håndkontroll bestemmer om du vil kjøre
med datastyring eller håndkontroll.
SIDE 9
2.4 Fremdriftssystemet
Fremdriftssystemet på modellfartøyet er en Robbe e-Motor EF 76 II, det er en elektromotor. Denne
driver en aksling med en propell i enden. Motoren er plassert i spantet rett bak midtskips. Akslingen
går i en nesten bein linje fra motoren og ut i vannet. Dette for å utnytte mest mulig av den krafta
motoren produserer. Både roret og motoren befinner seg begge helt under vann, og blir dermed
utnytta maksimalt. Roret blir styrt av en servomotor. Propellen har vært litt problematisk fordi den
har falt av ved uttesting. Dette har nå blitt utbedret.
Roret og servomotoren (grønn) og motoren
og propellen (rød) sin plassering.
3.0 Gjennomføring
Kravdokumentet oppsummerer kort og godt hensikten med prosjektet: «Et autonomt
overvåkningssystem bestående av en sjøgående plattform og en helikopterdrone skal prosjekteres og
demonstreres. Systemet er tenkt operert utfra Tromsø/Ramsund området og skal dekke havområdet
nord til Spitsbergen. Helikopterdronen skal drive overvåkning av hav og luftområdet.» Dette skal altså
prosjektet finne en best mulig løsning på.
Helt i starten av prosjektet fastsatte prosjektleder noen milepæler for perioden med prosjektarbeid.
SIDE 10
Testing
Overlevering
16/6-22/6
22/6-26/6
Planlegging
Produksjon
19/5-1/6
1/6-16/6
Planlegging
Produksjon
Testing
• 1/6 tegning av
skrog ferdig
• 15/6 elektro ,
skrog og hangar
ferdig
• Krengetest 16/6
• Slepetest 17/6
• Dynamisk
posisjonering
test 17/6
• Bullard Pull test
18/6
• Farts test 18/6
• Idemyldring
• Tidslinje
• KTS av utstyr
Overlevering
• Demonstrasjon
22/6
• Presentasjon
22/6
• Overlevering
25/6
Tidsfristene er blitt overholdt med god margin noe som har gjort at det har vært god tid på utbedre
fartøyet ytterligere, selv om det ikke har trengtes så mange forbedringer. Oppgavene har blitt fordelt
mellom de ulike bransjene, skrog, hangar, styringssystem (elektro) og fremdriftssystem.
SIDE 11
3.1 Skrog
Planlegging
Produksjon
Tegning ferdig 1/6
Freeships-modell
ferdig ( 27/5)
Krengetest 16/6
Spanteriss limt
sammen 2/6
Pussing av skrog
ferdig 4/6
Pussing av sparklet
skrog ferdig 8/6
Planlegge
produsjon av
modell
Testing
Slepetest 17/6
Bullard Pull test
18/6
Maling på skrog
har tørket 10/6
Overbygg ferdig
pusset 15/6
Fartstest 18/6
Skrog prosessen
Planen har blitt overholdt så godt som mulig, utenom på overbygget. Utfordringen med overbygget
var at det skulle tilpasses hangaren. Det ble ferdig pusset den 17/6, men det har ikke gått ut over
noen av testene. Sparkling har også vært litt problemfylt fordi det har blitt feilberegna tørketiden på
den, noe som gjorde at det måtte sparkles flere ganger for å få skroget jevnt.
SIDE 12
3.2 Hangar
Planlegging
Produksjon
Testing
Valg av system unnagjort
Hangaren utformet
Testing av fullstending
hangarsystem fullført 17/6
Fullstendig tegning og
plan ferdig
Dekket utformet m/spor
til hangar
Tannhjulsystemet
installert på dekket
Det var en del ideer å velge mellom da den beste hangarløsningen skulle bestemmes. Eksempelvis
var løsningen med en heis nede fra skroget en av løsningene som ble veid for lett. Den løsningen det
ble gått for var lettest å gjennomføre, mest driftssikker samtidig som den er tett for lekkasjer.
Problemet med hangaren var for det meste at skinnene som skulle gå på tannhjulet og være festet i
hangaren måtte i inn i overbygget for å skjule dem. Dette medførte utfordringer da fronten på
overbygget er spiss, derfor måtte det bygges noen ekstra cm med overbygg for å skjule disse
skinnene. Skinnene måtte skjules slik at ikke sjøvannet skulle tære for mye på dem. Testinga av hele
systemet gikk derimot bra.
SIDE 13
3.3 Styringssystemet
Planlegging
Produksjon
Testing
Valg av DP-løsning 01.06.15
Kontinuerlig programmering
01.06-14.06
Testing av spenningstrinn
radiokontroller 09.06.15
Oversikt over radiokontroller
01.06.15
8-bits DA konverter for helipad
09.06.15
DP-testing mot viftemodell
10.06.15
Planlegging av DA konverter
01.06.15
Kartlegging av spenningstrinn, 8
bits DA konverter 16.06.15
DP-kalibrering 17.06.15
Det største problemet under produksjonen var å få klar kontrollen. Problemene var å få koblet seg
på kontrollen slik at en kunne starte å teste. Kontrollen måtte bygges opp helt fra bunnen av, men
alle tidsfrister ble likevel overholdt.
3.4 Fremdriftssystemet
Planlegging
Konstruksjon
Testing
• Testing av utstyr 27/52015
• Plassering av ustyr 14/6 2015
• Programmering av
systemet 14/6-2015
• Montering av systemet i
skroget. 15/6-2015
• Testing av systemet
(uten skrog). 14/6-2015
• Prøvekjøring av fartøyet.
(Uoffisell test) 18/6-2015
SIDE 14
Her går egentlig fasene litt i hverandre fordi fremdriftssystemet egentlig var gitt på forhånd. Derfor
var det bare testing av systemet som var viktig å få gjort, mens resten av montering og plassering av
utstyr ble gjort når de andre bransjene var ferdige med sitt arbeid. Den 18/6 2015 testet vi et
komplett fartøy, med både helipad, overbygg og skrog i tanken. Propellen løsnet fra akslingen en del
ganger, men det er nå utbedret og funnet i orden. Testresultat for motortestingen finnes under
målinger og resultater.
4.0 Konstruksjonen
4.1 Skrog
Tanken bak:
Vi ønsket et skrog som kunne bevege seg fort gjennom vannet samtidig som det var stabilt, både
med og uten drone. Vi mener disse to punktene er de viktigeste når vi skal lage denne typen skip, et
skip som skal kunne operere i store havområder.
Krav:




Skal lage ett skrog som er 68 meter langt og maks 17 meter bredt. Dypgangen skal ikke
overstige 4.5 meter.
Skroget skal kunne holde ett helikopter, med plattform, 9x små drivstofftanker og 2x store
drivstofftanker.
Skroget skal være stabilt, med og uten last.
Skroget må også ha lav radarsignatur.
Løsning:
Skroget blir laget i skala 1:68. Skipet er designet fra Free!ship fra start. Skroget er laget med tanke på
fart, stabilitet og med tanke på det som skal bringes med. Skroget er designet med spiss baug, som
gjør at den trenger gjennom vannet enklere. Vannlinjene på skroget er run de og fine. Fra midtskips
til akterut er det en jevn «hevning» i skroget. Dette for å gjøre at den bryter vannflaten på en bedre
måte. Skroget har kapasitet, med nok motorkraft, til å bevege seg raskt i vannet, samt plass til utstyr
og god stabilitet. Lengden skroget ble 68 m, den maksimale bredden ble 17 m og dypgangen er
maksimalt 4,5 m. Ved lett skip er djupgangen 2,6 m. Blockkoeffisienten er 0,456. Fribordet ved fullt
skip er 7,95 m og ved lett skip er den 9,85 m.
SIDE 15
Skroget sett i profil som linjetegning
Vannlinjer markert på tegningen
Her kan man se at fartøyet har fine vannlinjer som strekker seg ut. Dette betyr at vannet beveger seg
veldig gunstig langs skroget.
SIDE 16
Akterskipet og baugen
Produksjonsprosessen av modellen:
Når skroget var ferdig designa i FreeShip, ble det delt opp i 20 spanteriss. Disse spanterissene ble
skrevet ut på A3 ark og klippet ut. Spanterissene ble så tegnet på hardisopor og skjært ut. Da har
man 20 spanteriss med 5 cm tykkelse. Dem ble lagt i riktig rekkefølge som bildene under viser.
Etter å ha skjært ut spanterissene
SIDE 17
Pussing av skrog
Innsiden av spanterissene ble skjært ut for å lage lasterom. Skroget var ca 3 cm tykt, for å ha litt å gå
på når skroget skulle pusses ned etterpå. Neste steg i prosessen er å lime spanterissene sammen. Når
de er limt sammen starter pussinga. Her skal det pusses til isoporen er helt uten skader, fordi da blir
det lettere å sparkle skroget etterpå. Etter å smurt et lag med sparkel over, måtte dette tørke helt
tørt før det kan pusses på. Til slutt la ble det lagt et strøk med interiørmaling fra Fregattvåpenet som
ble skaffet på Haakonsvern. Eksempel på hvordan et spanteriss ser ut under:
Midtskipsspanteriss
SIDE 18
Plassering av komponenter og vektregnskap
Dette var utregningen for den skalerte modellen av fartøyet
Gir disse tallene i full skala:
SIDE 19
Dette gir disse utregningen i full skala:
Her er et oversiktsbilde av hvordan de ulike komponentene er plassert. Utregningen er basert på
denne skissen. Det tas forbehold om at tegning kan være litt unøyaktig.
SIDE 20
SIDE 21
4.2 Hangar
Tanken bak:
Vi ønsket en løsning basert på et kjent militært uttrykk, «kiss» bedre kjent som «keep it simple
stupid».
Krav:


Helikopterdronen skal ha oppbevaring i egnet værsikker hangar ombord.
Skal frakte den angitte last på sikker måte.
Løsning:
En enkel, holdbar og kostnadseffektiv løsning ble derfor valgt. En hanger i et sterkt og lett material
skal gå på skinner som går i lengden langs dekk på fartøyet.
På innsiden av skinnene vil det festes en skinne med tenner som svarer til et tannhjul festet på en
motor. Denne motoren vil kunne skyve hele hangaren frem og tilbake. Dette vil skape en god og stor
landingsplass for helikopteret på dekk samtidig som man slipper å flytte på helikopteret etter
landing.
Når hangaren er skyvet inn til lukket posisjon vil det være forsegling som gjør at hele rommet blir
vann- og vindtett.
Visuelt bildet følger lenger ned i dokumentet.
Produksjonsprosessen av modellen:
Hangaren på modellen ble laget av fire kryssfiner plater som ble limt sammen til en boks med
åpning. Dekket som hangaren skal stå på ble skjært ut i hardisopor og akkurat som med skroget,
pusset og malt. Spor der hangaren skal gli i ble også skjært til. Tannhjulene og skinnene som skulle
brukes på modellen ble 3-D prenta ut av Viking Tech for en rimelig pris. For å drive tannhjulene
festet vi en servomotor under dekk. For å kunne lett ta dekket av og på har limt på borrelås på
skroget og på dekket. Rundt dette ble det lagt en tetningslist for å unngå sjøsprøyt inn mellom
skroget og hangaren.
SIDE 22
4.3 Styresystem
Skipet kan manøvreres med hjelp av Futaba Flyradio Skysport 4YFG 2,4Ghz FHSS og via datamaskin
koblet på fjernkontroll. Vi bruker Labview for å styre via datamaskin. I programmet har vi mulighet
til å styre hangar, ror og framdrift, samt bruke et dynamisk posisjoneringssystem.
Krav:




Fartøyet skal operere autonomt og/eller via avstandskommunikasjon.
Framdrift og manøvrering skal være basert på utlevert elektrisk motor, aksling, propell, ror,
servomotor, batteri, motorkontroller og fjernstyring.
Elektriske komponenter skal plasseres og/eller beskyttes slik at de ikke blir ødelagt av
vannsprut
Skal utstyres med fjernstyrte innretninger for flytting/oppbevaring av helikopterdronen
SIDE 23
2
Styrepanel:
1
3
Del 1, avlesning
«VOLT TIL MOTORKONTROLLER» forteller hvilke spenninger det blir sendt til motorkontrolleren.
TRUST viser hvor mye kraft som motoren utøver på en skala fra -5 til 5. «Plassering» viser fartøyets
posisjon og hvor ønsket posisjon er.
DEL 2
Hele høyre kolonne av styrepanelet viser DP styringen. Øverst kan man bytte mellom manuell
styring eller dynamisk posisjonering, kalt DP-styring. DP styringen fungerer i en dimensjon, i
fartsretning. Ved hjelp av en PID-regulator vil skipet holde posisjonen sin. Utsettes skipet for en
konstant strøm/kraft kan bryteren «Konst strøm» skrus på. Da holder skipet posisjonen sin med
større nøyaktighet.
DP-styringen kan overvåkes ved hjelp av skjermen nede til høyre. Den viser fartøyets posisjon og
ønsket posisjon. Pådraget viser hvor mye THRUST som blir levert for å oppnå ønsket posisjon. Man
kan enkelt justere PID-verdiene
SIDE 24
Del 3
Del 3 viser den manuelle styringen. Denne er aktiv når DP-styring er deaktivert.
Funksjon
Trust opp
Trust ned
Babord
Styrbord
Nullstill THRUST
Nullstill ror
Tastetrykk
Piltast opp
Piltast ned
Piltast venstre
Piltast høyre
F11
F12
Programstruktur
1
3
6
2
4
5
SIDE 25
DEL 1, innlesing av posisjon
Del 1 leser av skipets posisjon som er den faktiske posisjonen. Dette brukes til å regne ut avvik fra
ønsket posisjon som igjen brukes i PID-regulatoren.
Del 2, konfigurasjon av PID-regulator
Her konfigureres PID-parameteren. Bryteren «Konst strøm» veksler mellom to ulike
konfigurasjonen vi kan gi PID-regulatoren. Man kan også sette følsomheten til programmet. Høy
følsomhet gir høy samplingsintervall. Konstanten «dt» blir definert som et produkt av
samplingsintervallet og en konstant.
SIDE 26
Del 3, PID-regulator
PID-regulering består av tre reguleringer. Proporsjonalregulering, integralregulering og
derivasjonsregulering. De tre reguleringene samles og den totale summen blir trust, altså pådraget.
Dette pådraget motvirker endringen i framgående og bakover akse. I manuell styring bygger
integralreguleringen seg opp. For å ikke få et veldig sterkt pådrag når DP slås på, blir denne nullstilt
hver gang den blir slått på.
Proporsjonalregulering
𝑢(𝑡) = 𝐾𝑝 ∗ 𝑒(𝑡)
Integralregulering
𝑢(𝑡) = 𝐾𝑝 ∗
1
∫ 𝑒(𝑡) 𝑑𝑡
𝑇𝑖
Derivasjonsregulering
𝑢(𝑡) = 𝐾𝑝 ∗ 𝑇𝑑 ∗
𝑑𝑒(𝑡)
𝑑𝑡
Sum regulering
𝐾𝑝 ∗ [𝑒(𝑡) +
1
𝑑𝑒(𝑡)
∫ 𝑒(𝑡) 𝑑𝑡 + 𝑇𝑑 ∗
]
𝑇𝑖
𝑑𝑡
SIDE 27
Del 4, manuell styring ved datamaskin
Her settes Keyboard-knapper til
styringspanelet
SIDE 28
Del 5, Hangar
8-bits DA omformer styrer hangaren. Ved gitte nivåer gir DA-omformeren spenninger. I tabellen er
resultatene av betydning vist
Nivå
84
85
86
87
88
89
90
U målt [V]
1,516
1,538
1,56
1,581
1,59
1,612
1,633
Merknad
Endring
0,019 Hangar ned
0,022
0,022
0,021 Stillestående
0,009
0,022
0,021 Hangar opp
Finner dokumentasjon av 8-bits DA omformer under punkt 5.9
SIDE 29
Del 6, trust og ror
«DP av/på» styrer om det er
manuell styring eller DPreguleringen som styrer trusten
Her går trusten
igjennom en
skaleringstrapp slik
at skalaen er ifra -5
til 5
Her er begge tilfellene vist
«DP av/på»
Her er begge tilfellene vist
Roret går direkte ut i
output signal
Oppkobling
SIDE 30
Nedenfor følger et bilde av koblingsskjemaet for kontrollen
Nedenfor følger et koblingsskjema fra kontrollen via DA konverter, inn i hvit box.
SIDE 31
5.0 Målinger og resultater
Her finner du resultater fra de ulike testene vi har gjennomført.
5.1 Krengeforsøk
HENSIKT
Bestemme fartøyets metasenterhøyde og tyngdepunktets vertikale plassering (VCG) til skipet ved
ulike vekter.
GJENNOMFØRING:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Det må festes en pendel opp fra skroget hvor det er mulig å feste ett lodd som kan henge
fritt. Horisontalt for pendelen vil det ligge en linjal. Vi må måle lengden fra linjalen opp til
pendelen, hvor loddet henger. Dette kaller vi for lengden «H». Når vi nå får krenking på
båten, vil det være mulig å lese av en avstand på linjalen, som vi kan bruke for å finne en
vinkel. Denne vinkelen vil være mellom lengden «H» og lengden på linjalen. Da kan vi
bruke tangens til å finne krengevinkelen. Ett lodd blir plassert midtskips oppå en planke
med en linjal på.
Etter at pendelen er festet, veies modellen. Da uten last.
Modellen plasseres så i vanntanken. Den stillingen den får i vannet måles og noteres.
Forflytter så loddet mot høyre, og måles utslaget. Gjør det samme mot venstre. Flytter så
langt ut til sidene som mulig, helt til den eventuelt overstiger 7®.
Flytter så loddet til midten av skipet, for å dobbeltsjekke at vi får samme resultat som første
måling.
Til slutt tilter vi båten, og sjekker om den finner tilbake til opprinnelig «pendelverdi».
Underveis er det viktig å skrive ned resultater og lage graf, slik at det spares tid. Ut i fra grafens
stigningsforhold og modellens totalvekt under forsøket kan man til slutt beregne modellens
metasenterhøyde uten last.
SIDE 32
RESULTAT AV TEST
Startet med påmontering av pendel og linjal. Når da dette var fastmontert ble satt ett lodd midtskips
i båten. Det hele skulle da veies. Vekten på båten, med pendel montert, var 2.13 kg. Med det ekstra
loddet, som skal brukes til å endre vinkelen i side, var vekten 2.42 kg. Fra linjalen og til toppen av
pendelen var det 30.5 cm. Båten plasseres i vann et og måling starter. Vinkelutslaget er funnet med
tangens, Linjal/pendel.
Loddet plassert midtskips
-1.9 cm
Vinkelutslag -3.56°
Uten noen hjelpevekt for å kompensere for eventuelle hellinger mot en side, ble det oppdaget at
båten krenger 3.56° mot babord. Dette er innenfor 0-7° som er målet for å kunne fastsette
metasenterhøyden. Det ble så tatt en vekt på 0.27 kg for å kompensere for vinkelen. Oppdaget så at
loddet skulle ligge ca. 0.9 cm fra midtskips. Da ble dette resultatet notert:
Lodd i midten
Vekt 0.27 kg, 0.9 cm fra
midtskips
0 cm på linjal
0°
Den ekstra vekten ble liggende på angitt plass, for å hele tiden jobbe med en vinkel på skipet som
var null. Når dette var oppnådd ble loddet som var plassert på båten flytta på.
Hvor mye loddet flyttes
4.6 cm styrbord
4.6 cm babord
7.6 cm styrbord
Resultat i cm på linjal
1.5
-1.5
2.5
Gradet
2.81°
-2.81°
4.68°
SIDE 33
7.6 cm babord
-2.5
-4.68°
Her er resultatet. For hver gjennomføring tok vi loddet tilbake til nullposisjon for å sjekke at båten
gikk tilbake til utgangspunktet (0°). For hver gjennomføring gjorde den det.
UTREGNINGER:
Bruker formel lagt ut i rapport eksempelet: 𝐺𝑀 =
(Vekt lodd)∗(Lengde til sides)
(
𝐿𝑖𝑛𝑗𝑎𝑙 𝑢𝑡𝑠𝑙𝑎𝑔
)∗𝐷𝑒𝑝𝑙𝑎𝑠𝑒𝑚𝑎𝑛𝑔
Pendel lengde
Forsøk: 1
Flytter loddet mot styrbord
0.2∗0.046
(
0.015
)∗2.69
0.305
= 0.0695 meter.
Forsøk 2:
Flytter loddet mot babord.
0.2∗0.046
(
= 0.0695 meter.
0.015
)∗2.69
0.305
Forsøk 3:
Flytter loddet mot styrbord
0.2∗0.076
(
= 0.0689 meter.
0.025
)∗2.69
0.305
Forsøk 4:
Flytter loddet mot styrbord.
0.2∗0.076
(
= 0.0689 meter.
0.025
)∗2.69
0.305
SIDE 34
For å finne en X-verdi bruker vi
summen av tallet over
brøkstreken. For å finne en Yverdi bruker vi summen av
tallet under brøkstreken.
Grafen er tilnærmet liner både styrbord og babord, som gjør båten veldig stabil. Tar alle resultatene
fra forsøkene og plusser dem, deler på antall forsøk og finner gjennomsnittet.
Gjennomsnittet ble da 0.0692 meter, eller 6.92 cm. GM er 6.92 cm.
For å finne VCG, bruker en formelen: VCG (KG) = KM-GM.
SIDE 35
KM finnes ved å skalere ned modellen på freeship til 1 meter, og ikke 68 meter. Kan så lese av KM til
å være 12.5 cm. GM er regnet ut gjennom forsøket ved å finne gjennomsnittet av alle forsøka, 6.92
cm.
VCG = 12.5cm – 6.92 cm =
5.58 cm.
VCG ligger 5.58 cm opp fra
bunnen av skroget. Dette gjør
skroget veldig stabilt. Det er
hele 6.92 cm fra metasentret.
Når VCG nærmer seg
metasentret, eller i verstefall
passerer det, det er da båten
blir ustabil.
Henviser til bilde av
hydrostatistikk fra freeship
med nedskalert modell til
høyre.
SIDE 36
Feilkilder:
Pendelen kan ha blitt montert på skroget litt til venstre eller høyre. Linjalen som blir brukt til å måle
utslaget til pendelen kan også ha blitt montert på feil, slik at det ble brukt feil nullpunkt på linjalen.
Bølger uten at testleder så det kan gi ett lite utslag. Pendelen kan være feil montert. Andre grader
celsius enn det som er brukt under testen kan gi andre utslag, samt annen vanntetthet.
5.2 Slepeforsøk
Gjennomført: onsdag 17.06.15
Sted: Maskinlabben ved SKSK
Hensikt: Å bli kjent med apparatur og metode for bestemmelse av slepeeffekt for et skip.
Gjennomføringen:
Båten ble fylt med lodd tilsvarende den vekten båten ville hatt med hangar, motor, batteri og servo,
slik at testen ble gjennomført med vekt tilsvarende det som kommer til å være på den.
Forsøket ble så gjennomført ved at det ble festet en plate på tvers av skroget, denne platen ble igjen
koblet til en integrert line i slepetanken som gjorde at båten ble dratt langs gjennom tanken, ved
hjelp av vekt. Datamaskin var koblet opp og en kunne da lese av grafisk farten til båten gjennom
hele slepeforsøket ved hjelp av programmet Labview. Forsøket ble gjennomført 10 ganger med
forskjellige vekter, fra 1kg til 10,665kg. Målingene ble registrert ved at å ta gjennomsnittet av farten
etter at båten var kommet opp i konstant fart, og skrev dette ned.
SIDE 37
1Forskjellige vekter ble hengt på og forsøkt
SIDE 38
Vekt (kg)
2Den rød streken marker gjennomsnittet ved tilnærmet konstant
fart, dette gjennomsnittet er det som ligger til grunn for
utregningene
1,8
Fart (m/s)
1
0,58
1,665
0,79
2,665
1,02
3,665
1,17
4,665
1,24
5,665
1,31
6,665
1,35
7,665
1,38
8,665
1,45
9,665
1,49
10,665
1,53
3Dette er oversikten over målingene
som ble gjort
Fart (m/s)
1,6
1,4
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
2
4
6
8
10
12
4Farten øker jo større vekt
SIDE 39
Her er bildene som dokumenterer de 11 målingene som ble gjort:
1 kg vekt, gjennomsnittshastighet:
0,58m/s
1,665kg vekt,
gjennomsnittshastighet 0,79m/s
2,665kg vekt 1,02m/s
SIDE 40
3,665kg vekt, 1,17 m/s
6,665kg vekt, 1,35 m/s
4,665kg vekt, 1,24m/s
7,665 kg vekt, 1,38m/s
5,665kg vekt, 1,31m/s
8,665kg vekt, 1,45m/s
SIDE 41
9,665kg vekt, 1,49m/s
10,665 kg vekt, 1,53m/s
SIDE 42
Slepemotstandskurven
SIDE 43
Slepeeffektkurve
SIDE 44
Installert effekt
SIDE 45
SIDE 46
Forbruk av drivstoff
For å tilbakelegge 1000 NM i løpet av 2 timer er fartøyet nødt til å holde en fart på 15 knop. Dette
passer fartøyet perfekt i og med at fartøyet går mest effektivt ved 15 knop hvis man tenker
effektivitet (fart kontra forbruk av drivstoff, dette kan man se utefra kurven). Fartøyet er godt
beregnet for å være ute i 20 døgn:
Dette er hvordan er vår løsningen på en operasjon, basert på kravene og dataene etter testing.



3 døgn på utmarsj til operasjonsområdet (1000NM med 15 knop)
14 dager i operasjonsområdet (beregnet med 10 knop ved testing, dette medfører at den også
klarer 5 knop som er gitt som krav)
3 døgn på tilbakereise fra operasjonsområdet til Ramsund (1000NM med 15 knop)
Det presiseres at fartøyet kan gå ved høyere hastighet dersom ønskelig, men når man passerer 15
knop vil forbruket av drivstoff gå betraktelig opp, slik at det mest økonomiske er å kjøre rundt 15
knop slik som beskrevet. Det medfører at man, med en gjennomsnittsfart på 15 knop, kommer seg
over 1000 nautiske mil på under 72 timer slik kravet fra leverandøren lyder.
Testen ga ingen utslag for 5 knop fordi det ikke var lette nok vekter til rådighet under testing. Derfor
ble farten satt til 10 knop i operasjonsområde, slik at det er valide data å legge frem, det har derfor
beregnet med en ganske god buffer, og siden det fartøyet klarer å holde 10 knop i operasjonsområde
uten å gå tom for drivstoff, kan en derfor konkludere med at den også klarer det gitte kravet med 5
knop i operasjonsområdet + tur/retur operasjonsområdet uten å gå tom for drivstoff. En kan se ut
fra regnearket (neste side) at på det kravet som er stilt fra leverandør på å legge tilbake 100Nm på 72
timer, være 14 dager i operasjonsområde og dra de samme nautiske milene tilbake igjen ikke er noe
problem.
På en slik operasjon brukes kun i overkant av 31% av total drivstoffkapasitet som fartøyet er beregnet
for. Det vil si at man kan gjennomføre langt større operasjoner, eller man kan gå ned på medbragt
drivstoff for å spare vekt på fartøyet. I tillegg gir dette fartøyet store valgmuligheter når det gjelder
fart, distanse og lengde på en operasjon.
(Vedlagte utregninger kommer på neste side)
SIDE 47
Far
t
(kn
op)
Effektf
orbruk
(kW)
Propulsjons
koefisient
Kw /
propulsjonsk
oefisienten
Drivstoff
forbruk (
liter pr
time)
Antall
seilings
timer
på
medbra
kt
drivsto
ff
Antall
seiling
sdøgn
Ant
all
km
på
eit
tan
k
Ant
all
NM
10
500
0,55
909,0909091
218,182
4472,07
186,34
8275
1.2
446
82
15
2000
0,6
3333,333333
833,33
1170,89
48,79
3254
1.4
1757
0.9
20
8000
0,65
12307,69231
3200
304,918
12,7
1130
6.4
610
4.95
Fartøyet klarer 44000 NM med en fart på 10 knop når alle tankene er fulle. Så for å få maksimal
rekkevidde bør en holde 10 knop fordi ved 15 og 20 vil rekkevidden gå drastisk ned hvis du ser på
tabellen over. Dette er tatt ut fra forsøket som ble gjort.
Feilkilder:




Tidspress
Litt bølger i tanken
Vanskelig å være helt nøyaktig i måling av gjennomsnittshastighet
Pga ikke tilgang på lettere vekt fikk vi ingen data for 5 knop
SIDE 48
SIDE 49
5.3«Bollard Pull» test
Hensikten med denne testen er å finne ut hvor stor trekkraft fartøyet klarer å utøve ved 0-hastighet.
Fra testen fant vi ut følgende informasjon:


Trekkraften til fartøyet (Newton)
Spenning over batteriet (Volt)
Vi valgte å la fartøyet trekke i 2 sekunder. Det betyr at vi fikk 41 ulike testresultater å velge i. Vi
kjørte to forsøk. Et hvor motoren gikk på halv kapasitet, og et hvor motoren gikk på fullkapasitet.
Nedenfor følger resultatene:
Test 1 (Halv kapasitet):
Time (s)
Force (N)
Voltage (V)
0.000
2.609
0,83
0.050
2.534
0,73
0.100
2.519
0,97
0.150
2.579
0,15
0.200
2.682
0,86
0.250
2.791
0,78
0.300
2.857
0,81
0.350
2.840
0,75
0.400
2.755
0,82
0.450
2.650
0,15
0.500
2.551
0,98
0.550
2.519
1,15
0.600
2.599
1,00
0.650
2.745
0,15
0.700
2.893
0,91
0.750
2.942
1,05
SIDE 50
0.800
2.827
0,83
0.850
2.589
0,58
0.900
2.387
0,77
0.950
2.321
0,89
1.000
2.448
0,03
1.050
2.699
0,80
1.100
2.917
0,88
1.150
2.981
0,00
1.200
2.852
0,87
1.250
2.614
0,90
1.300
2.405
0,00
1.350
2.315
0,94
1.400
2.388
0,91
1.450
2.580
0,03
1.500
2.803
0,84
1.550
2.940
0,84
1.600
2.917
0,47
1.650
2.750
0,04
1.700
2.519
0,70
1.750
2.363
0,76
1.800
2.354
0,91
1.850
2.494
0,79
1.900
2.701
0,85
1.950
2.867
0,83
2.000
2.915
0,78
SIDE 51
Test 2 (Full kapasitet):
Time (s)
Force (N)
Voltage (V)
0.000
6.072
1,41
0.050
5.975
1,19
0.100
5.948
1,01
0.150
6.012
1,21
0.200
6.077
1,56
0.250
6.045
1,17
0.300
5.932
1,56
0.350
5.837
1,01
0.400
5.837
1,29
0.450
5.892
1,34
0.500
5.960
1,15
0.550
6.016
1,46
0.600
6.060
1,01
0.650
6.070
1,53
0.700
6.053
1,27
SIDE 52
0.750
6.046
1,22
0.800
6.039
1,32
0.850
6.006
1,15
0.900
5.946
1,40
0.950
5.875
1,20
1.000
5.803
1,50
1.050
5.766
1,01
1.100
5.764
1,01
1.150
5.788
1,39
1.200
5.851
1,21
1.250
5.916
1,50
1.300
5.927
1,01
1.350
5.900
1,16
1.400
5.842
1,53
1.450
5.781
1,01
1.500
5.758
1,15
1.550
5.780
1,52
1.600
5.841
1,27
1.650
5.888
1,01
1.700
5.899
1,53
1.750
5.917
1,01
1.800
5.938
1,17
1.850
5.907
1,40
1.900
5.826
1,18
1.950
5.756
1,57
2.000
5.776
1,32
Forsøk 1:
En ser at motorens høyeste trekkraft ved halv kapasitet er på 2,981 N. Samtidig kan en se at den
høyeste spenningen det sendes ut fra batteriet under ila disse 2 sekundene er 1,15 V.
Forsøk 2:
Motorens høyeste trekkraft ved full kapasitet er på 6,072 N. Ut i fra tabellen kan en se at den høyeste
spenningen batteriet vi får fra batteriet ila disse 2 sekundene er 1,57 V.
SIDE 53
5.4 Fart- og akselerasjonstest
GJENNOMFØRING FARTSTEST
Det ble funnet en fast avstand. På ett gitt punkt på denne avstanden ble tiden startet, og på ett gitt
punkt på avstanden ble tiden stoppet. Det ble brukt full vekt under forsøket, altså 7.27 kg.
Det ble målt avstanden mellom «rissene» i vanntanken, og kom frem til at det var 1.25 meter. Testen
ble gjennomført mellom 7 slike «riss».
RESULTAT
Forsøk
Tid i sekund
1
2
3
4
Gjennomsnitt
Oppskalert
fart
4.48
4.78
4.71
4.40
4.59
4.59
Avstand i
meter
8.75
8.75
8.75
8.75
8.75
8.75
m/s
Km/t
Knop/t
1.953
1.83
1.858
1.988
1.907
15.81
7.03
6.59
6.68
7.15
6.86
56,9
3.78
3.54
3.59
3.85
3.69
30,6
Formler brukt
m/s
Km/t
Knop
SIDE 54
Avstand / tid
(m/s) * 3.6
(km/t) / 1.86
Det ble også prøvd en måling med null last.
Tid i sekund
3.33
Avstand i meter
8.75
m/s
2.62
Km/t
9.46
Knop/t
5.08
Dette er målinger med bare skrog, motor og ror (med servo). Vekten her er 2.72 kg. Oppskalert fart,
altså hvilken fart prototypen kan oppnå er 30,6 knop.
FEILKILDER
Under forsøket oppsto det bølger, og grunnet tidspress var det ikke tid til å vente til vannet hadde
roet seg helt til neste gjennomkjøring. Batteriet blir også litt og litt mer utladet for hver
gjennomføring.
GJENNOMFØRING
Tok ut en gitt avstand, slik som på fartstesten, bare nå begynte forsøket fra 0 m/s. Det ble brukt full
vekt, 7.27 kg. Avstanden nå var på 4 «riss» i vanntanken, som tilsvarer 5 meter.
SIDE 55
RESULTAT
Forsøk
Tid
Avstand
1
2
3
Gjennomsnitt
4.66
4.81
4.55
4.673
5
5
5
5
m/s til
slutt
1.08
1.04
1.1
1.07
m/s2
Km/t2
Knop/t2
0.232
0.216
0.242
0.23
0.835
0.777
0.871
0.828
0.45
0.42
0.47
0.445
Formel brukt er: v = v0 + at. V0 er startfarten, altså 0. Tid ble målt og «v» ble regnet ut.
Det ble også tatt akselerasjonsmåling uten last, da veide skipet 2.72 kg.
Tid
3.15
Avstand
5
m/s til slutt
1.587
m/s2
0.503
km/t2
1.81
Knop/t2
0.975
FEILKILDER
Under forsøket oppsto det bølger, og grunnet tidspress var det ikke tid til å vente til vannet hadde
roet seg helt til neste gjennomkjøring. Batteriet blir også litt og litt mer utladet for hver
gjennomføring.
5.5 DP kalibrering
Hensikt
Hensikten er å finne riktige verdier for Kp, Ti og Td konstanten
Utsyr
-
Fartøy
Potensiometer
Styringsprogram
Dreiehjul, x5
Lodd, 2x 100 g
Lodd, 600 g
SIDE 56
Gjennomføring
1. Plasserer båten opp i rig
2.
3.
4.
5.
Skyver båten ut av posisjon. Pådrag genereres kun av Kp
Etter god reguleringen med Kp slår man på Ti konstanten. Man flytter båten ut av posisjon
og finner den beste Kp og Ti reguleringen
Td bestemmes tilslutt.
For fast motstrøm legges det mer lodd på venstresiden. Den allerede ferdige reguleringen
korrigeres slik at båten holder samme posisjon i sterk strøm. Sterk strøm > 2 kg
SIDE 57
Resultater:
5
Ikke fast motstrøm
4
3
1
0
-1
30
49
68
87
106
125
144
163
182
201
220
239
258
277
296
315
334
353
372
391
410
429
448
467
486
Pådrag
2
Ikke fast
motstrøm
-2
-3
-4
Målinger
Grafen viser reguleringen når det ikke er en konstant motstrøm. Bredden på grafen kommer av
derivasjonsreguleringen.
Fartøyet startet i posisjon 2,5 og skal regulerer seg til posisjon 3. Dette er en distanse på 38 cm, det
tilsvarer i underkant av 26 meter skalert opp. Differensen av ytterkantene på pådraget vil være den
faktiske reguleringen. Det blir et overdempet system som kun passerer ønsket posisjon en gang,
Fast motstrøm
0
23
46
69
92
115
138
161
184
207
230
253
276
299
322
345
368
391
414
437
460
483
0
-1
Pådrag
-2
Fast motstrøm
-3
-4
-5
-6
Målinger
Bredden på pådraget illustrerer hvor mye pådrag den har. Den bygger seg jevnt opp og holder en
jevn fart for å motvirke motstrømmen. Fartøyer brukte 40 sec for å motvirke en motstrøm på 600g.
SIDE 58
Feilkilder
- Friksjon i overganger på snor
- Ujevn gange i tråden
- Liten uttestingsavstand
- Små dreihjul som hopper lett av
- Potensiometer stil riktig vei, slik at det blir en regulering
5.6 Test av ulike malinger/sprayer
OPTIMAL A-BASE
Denne malingen fungerer fint. Det er ingen tegn til at malingen skal flasse av, eller noen skade på
isoporen. Det er en fin grå farge. Malingen ble malt på en isopor bit 01.05.15 og testet ca. 1 time i
vannet 02.05.15. Dette virker som en grei maling til bruk.
SIDE 59
QUICK UNIVERSAL, BENGALACK
Dette er en fin gråfarge og lett å jobbe med. En isoporbit ble påført maling dagen før den ble testet i
vann. Den ble også liggende ca. 1 time i vannet. Etter en time, løsnet malingen, og ved å ta på den ble
det observert maling på hendene. Det er ingen tegn til skade på isoporen, men ser ut som om den
har ætset seg litt inn på ene siden av isoporen.
QUICK SPRAYLAKK
Fin og perlegrå farge. Den er enkel å påføre og fin å jobbe med. Sprayen gir en fin og glatt overflate.
Det er heller ingen tegn til at malingen skal gå av. Denne ble også påført dagen før testen, slik at
malingen skal ha mulighet til å tørke.
Denne anbefales til bruk, da den er lett å jobbe med og gir en fin overflate.
BERGEN MALING
Malingen viste seg å være noe rød aktig, så dette er feil farge å jobbe med. Malingen gikk også av
etter ca. 1 time i vannet. Var ingen tegn til skade på isoporen.
SIDE 60
5.7 Modellens ladestrøm, ladespenning, indre motstand og batterikapasitet (Ah)
Ved fullt ladet batteri:
Spenning over batteriet: 8,28 V
Spenning over motstand: 7, 76 V
Strøm over motstand: 3,4 A
Indre motstand: 0,152 ohm
Den faktiske indre motstanden vil være noe lavere da det også er motstand i multimeter og kabler.
Ladestrøm: Den oppgitte ladestrømmen på batteripakken er 4 A. Når vi måler går strømmen i
likhet med spenningen opp og ned. Vi målte strømmen mellom 0,5 A og 3,9 A gjennom hele
oppladingen.
Motstanden jeg har brukt for å finne indre motstand er 2 ohm.
SIDE 61
Graf og tabell over spenning på neste side.
Spenningen gjennom oppladingen:
Sluttfasen:
SIDE 62
SIDE 63
Utlading batteri
I påfølgende bilder ser vi resultatet av test på batteriet vi skal bruke som strømkilde til motoren i
fartøyet vårt. Vi ser at det går drastisk ned etter 1000 sekunder og da vil ikke batteriet levere like god
effekt.
Vi brukte en samplingsfrekvens på 1 måling i sekundet.
SIDE 64
Utlading Batteri
1,2
1
0,8
0,6
0,4
0,2
0
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
Utlading Batteri
8
7
6
5
4
3
2
1
0
0
1000
2000
3000
Strøm (A)
4000
5000
6000
7000
8000
Spenning (V)
Tabell over målingene hvert hundrede sekund:
SIDE 65
Time (s)
Voltage (V)
Current (A)
0
7,122
3,24
100
7,098
3,23
200
7,071
3,21
300
7,04
3,2
400
7,001
3,18
500
6,955
3,16
600
6,896
3,13
700
6,815
3,1
800
6,683
3,04
900
6,377
2,9
1000
5,704
2,59
1100
4,924
2,24
1200
4,266
1,94
1300
3,657
1,66
1400
3,217
1,46
1500
2,82
1,28
1600
2,448
1,11
1700
2,226
1,01
1800
1,991
0,9
1900
1,741
0,79
2000
1,542
0,7
SIDE 66
Bilde: 1 Oppsett for test av batteri
5.8 Motortesting
Auto
Time (s)
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
6 volt
6 volt2
6 volt3
6 volt4
6 volt5
Position
Acceleration
(m)
Velocity (m/s) (m/s²)
Voltage (V) Current (A)
0,12
0,02
1,43
2,315
0,689
0,13
0,15
5,3
2,507
0,691
0,14
0,55
7,49
2,488
0,688
0,18
0,9
5,11
2,545
0,689
0,23
1,06
3,48
2,722
0,688
0,29
1,25
3,13
2,634
0,688
0,35
1,38
2,77
2,874
0,69
0,42
1,53
3,7
2,862
0,693
0,51
1,75
-1,94
2,947
0,693
0,6
1,33
-13,64
3,02
0,691
0,64
0,38
-13,58
3,056
0,69
SIDE 67
Effetkt inn:
Kraft
S (avstand) Arbeid
Effekt inn
Vikrningsgrad
1,595035
Volt
0,23881
0
0
0
0
1,732337
Volt
0,8851
0,01
0,008851
0,17702
0,10218566
1,711744
Volt
1,25083
0,02
0,0250166
0,250166
0,14614685
1,753505
Volt
0,85337
0,06
0,0512022
0,341348
0,19466611
1,872736
Volt
0,58116
0,11
0,0639276
0,319638
0,17067969
1,812192
Volt
0,52271
0,17
0,0888607
0,3554428
0,1961397
1,98306
Volt
0,46259
0,23
0,1063957
0,35465233 0,17884095
1,983366
Volt
0,6179
0,3
0,18537
0,52962857 0,26703522
2,042271
Volt
-0,32398
0,39
2,08682
Volt
-2,27788
0,48
2,10864
Volt
-2,26786
0,52
-0,1263522 -0,3158805 -0,1546712
-1,0933824
-1,16432594
2,42973867
-1,1792872 -2,3585744 -1,11852872
Effektkurven for motoren på fullfart.
SIDE 68
5.9Dokumentasjon av 8-bit D/A omformer
Hensikt
Lage en 8-bit D/A omformer for å styre hangar.
Utstyr
Kretskort
Motstander i kΩ
2400, 1206, 620, 328, 160, 82, 42, 20
Ledninger
Programvare
Koblingsskjema
SIDE 69
Dataprogram
Endringer må gjøres her hvis hangar
ikke er i ro på trinn 87
Spenningstrinn
Nivå
U målt [V]
Endring
82
1,475
0,022
83
1,497
0,022
84
1,516
0,019
85
1,538
0,022
86
1,56
0,022
87
1,581
0,021
88
1,59
0,009
89
1,612
0,022
90
1,633
0,021
91
1,655
0,022
Merknad
Hangar ned
Stillestående
Hangar opp
SIDE 70
Feilkilder
Små spenningstrinn gjør at utbytting av motstandere som ikke er nøyaktig lik kan medføre
feilfunksjonering på hangar. Endringer i programvaren er nødt for å kompensere for dette
Motstandene endrer motstand etter at de blir varme
Kortslutning mellom motstandene
6.0 HMS
Helse, Miljø og Sikkerhet
«Suksess gir sikkerhet, sikkerhet gir suksess»
For å sikre at HMS blir ivaretatt, under produksjon drift og vedlikehold av fartøyet har en sett
nærmere på hvilke regler som gjelder for «Bygging og reparasjoner av båter, oljeplattformer og
installasjoner» for å sikre oss at prosjektet oppfyller de kravene som er satt. Det har i tillegg sett
spesifikt på eget fartøy, og tatt hensyn til hvilke HMS-tiltak som må gjøres for å ivareta sikkerheten.
Samtidig så er det tatt hensyn til forsvarets sikkerhetsregler for fartøy og arbeidsmiljø. Disse tre til
sammen gjør at sikkerheten er ivaretatt på en god måte.
6.1 Brann og eksplosjonsfare
Kilder:

http://regelhjelp.no/no/Etatenes-sider/Direktoratet-for-samfunnssikkerhet-ogberedskap-DSB-/Kravlister/Bygging-og-reparasjon-av-skip---Brann--ogeksplosjonsvern/?bransjeid=817

Bygning der farlig stoff håndteres skal ha effektiv ventilasjon som sikrer mot brann,
eksplosjon og annen ulykke.
Oppføring eller vesentlig endring av fartøyet eller deler av fartøyet der gass skal
håndteres skal prosjekteres
Gjennomføring for elektriske kabler, rør og lignende skal tettes effektivt for å beskytte
mot gassinntrengning fra områder hvor eksplosjonsfarlig atmosfære lett kan oppstå.
Lufterør fra utstyr skal føres ut i friluft



SIDE 71











Prosessikrings-, nødavstengnings- og nødstrømsystem tilpasset virksomhetens
kompleksitet skal installeres dersom det er nødvendig for å forhindre at unormale
tilstander utvikler seg til faresituasjoner.
Trykkavlastningssystem skal installeres slik at fartøyet ikke utsettes for uakseptabelt
trykk. Systemet skal lede bort farlig stoff på en sikker måte. Dette vil i praksis skje
gjennom kvalifisert og testet ventilasjonssystem.
Spill av farlig stoff skal tas hånd om slik at faresituasjoner ikke oppstår. Spill skal
håndteres og oppbevares etter regelverket (ifht hvilket spill det er snakk om) Fartøyet er
utrustet med miljøstasjon som kan ivareta alle kjemikalier og avfall som er ombord på
fartøyet.
Det skal gjennomføres sikringstiltak for å hindre at uvedkommende får tilgang til farlig
stoff. Skilting der farlig stoff oppbevares skal oppføres. Intern adgangskontroll
(adgangskort) skal sikre at uvedkommende ikke får tilgang.
Det skal utarbeides situasjonsplan samt nødvendige sikkerhets- og driftsinstrukser på
norsk og i tillegg på et språk som ansatte og andre berørte i virksomheten forstår når
disse ikke forstår norsk. Skisse over fartøy med brannslanger og andre hjelpemidler skal
være på skissen, som vil være plassert i redningssentralen midt i skipet.
Fartøyet med installasjon skal oppstilles slik at kontroll, vedlikehold og reparasjoner kan
gjennomføres. Dessuten skal alt merkes slik at det er enkelt og gjennomføre kontroll av
og at det er oversiktlig, hva som er hva, og hvor er hva.
Brannfarlig gass som skal til forbruker, unntatt hydrogen og gass med naturlig lukt, skal
være tilsatt luktstoff
Fylling av brannfarlig gass på løse beholdere skal kun skje ved anlegg beregnet for slik
fylling og av personell med nødvendig kompetanse. Selvbetjening er ikke tillatt
Ved fylling på løse beholdere skal beholder merkes varig og tydelig slik at den er sporbar
tilbake til fyllestedet.
Det skal ikke føres gass med uredusert trykk inn i lugar, bysse, bro, kontor eller
personalrom
Ved tilløp til offentlig havn skal det utveksles informasjon og samordnes tiltak for
sikkerhet, hvis det utføres aktivitet som kan påvirke andres sikkerhet. Eksempelvis,
fueling av fartøyet.
Det skal umiddelbart varsles Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap om større
ulykker i forbindelse med håndtering av farlig stoff og.
Det skal etablere et system for registrering av uhell, ulykker og tilløp til slike i forbindelse
med håndtering av farlig stoff og tilhørende utstyr og anlegg. Dette videreføres gjennom de
standardiserte rapporteringsprosedyrene i sjøforsvaret og Forsvaret
Uhell og ulykker i forbindelse med håndtering av farlig stoff skal snarest mulig rapporteres
til Direktoratet for samfunnssikkerhet og beredskap. Rapporten skal inneholde en
beskrivelse av hendelsen, analyse av årsaken til hendelsen og opplyse om hvilke tiltak
virksomheten vil iverksette for å forhindre slike hendelser i fremtiden. Altså det skal bli
rapportert både sivilt og internt i forsvaret.
SIDE 72
6.2 Elektriske anlegg
Kilde: https://lovdata.no/dokument/SF/forskrift/2001-12-04-1450/KAPITTEL_4#§10

Jordingssystem – I og med at vi er på sjøen er direktekobling til jord vanskelig, skroget vil
derfor fungere som jord. Dette medfører at alt dekkes slik at det ikke oppstår farlig
strømgjennomgang eller for høye temperaturer som kan føre til forbrenning eller brann.

Beskyttelse mot elektriske støt ved normal bruk – Der det er fare for støt skal det skiltes,
spennigssatte deler av fartøyet herunder.

Beskyttelse mot elektrisk støt ved feil – Elektriske anlegg skal konstrueres slik at ved feil skal
anlegget kobles ut, eller omdirigeres hvis anlegget tillater dette og at det er mulig.

Beskyttelse mot skadelige termiske virkninger - Elektriske anlegg og utstyr skal være slik at
de ikke representerer noen fare for antennelse av brennbare materialer på grunn av for høy
temperatur eller lysbue. Brennbart material skal ikke oppbevares ved elektriske anlegg.
Termiske apparater skal ha innretning som virker slik at apparatene kobles ut før farlige
temperatur oppstår, med mindre apparatet er tillatt brukt uten slik innretning.
Utkoblingsinnretningen skal ha friutløsning og manuell tilbakestilling.

Det skal utarbeides sikkerhetstiltak mot overstrøm, overspenning og feilstrømmer

Variasjoner i spenning og frekvens – Systemene om bord skal testes under sikre forhold, der
man tyner anlegget til det maksimale, slik at man er sikker på at det tåler de variasjonene
som kan oppstå. Dette skal skje før fartøyet tas i bruk.

Beskyttelse mot ytre påvirkninger – Det elektriske anlegget skal være tilpasset de harde
påkjenningen som skroget blir utsatt for i det tøffe farvannet. Tester skal utføre før man
benytter fartøyet

Nødutkobling – Mulighet for nødutkobling skal installeres, slik at dette skjer automatisk ved
feil, eller ved manuell overstyring. Utkobling er designet på en måte at man kutte hierarkisk.
Dvs at det som er ubetydelig for fartøyets operative evne og sikkerhet kobles ut først.

Merking av kabler, vern og annet materiell
SIDE 73
6.3 Arbeidsmiljø
Kilder: http://regelhjelp.no/no/Etatenes-sider/Arbeidstilsynet/Kravlister/Byggingreparasjon-avskip-bater-oljeplattformer-og-moduler---arbeidsmiljo/?bransjeid=817
Arbeidsutstyr
Leverandøren er ansvarlig for arbeidet som gjøres med byggingen og driften av fartøyet foregår
på en sikker område. Når det gjelder konstruksjon og bygging av selve båten er det
underleverandørene som har ansvaret for at utstyret er i regelmessig standard, at alt som trengs
av utstyr er på plass og at de som bruker dette utstyret har den kompetansen de skal ha for bruk
av utstyret. I enkelte tilfeller er det ikke mulig å sikre seg 100% mot skader ved bruk av
arbeidsutstyr. Det er da viktig at det gjøres tiltak for å minimalisere sjansen for skader. Dette er
vårt ansvar, overordnet som arbeidsgiver, mens underleverandørene er ansvarlig for at dette
oppfylles.
Det skal gjennomføres gjentatte kontroller av arbeidsutstyret, og det understrekes at de som
gjennomfører en slik kontroll skal ha den kompetansen som denne kontrollen medfører. De kvalifiserte
personene skal kunne:

Bestemme typen av kontroll som må utføres

Identifisere kritiske deler og komponenter

Foreta feilsøking

Avgjøre hvilke tiltak som er nødvendig for fortsatt sikker drift, rapportere mangler og skrive
rapport
Alle som utfører arbeid med arbeidsutstyr som krever opplæring og sertifisering, skal inneha
gyldig bevis for å bruke det gitte arbeidsutstyret. Forsvarets regler for opplæring og kvalifikasjon
er styrende når det gjelder sertifisering for bruk av utstyr. Dette er hjelpende om fartøyet er
bemannet.
SIDE 74
Kjemikalier
Det skal gjennomføres en risikoanalyse vedrørende risikoer ved arbeid med kjemikalier.
Forekomsten av kjemikalier om bord skal kartlegges og dokumenteres for. Det skal opprettes
verneombud.

Opplæring i arbeid med farlige kjemikalier
Arbeidere ombord skal ha informasjon om:
-
De farlige kjemikaliene som forekommer eller kan forekomme på arbeidsplassen,
kjemikalienes navn, den risiko de medfører for arbeidstakernes helse og sikkerhet, og
hvilke grenseverdier som gjelder for kjemikaliene

-
Den foretatte risikovurderingen og vesentlige endringer i denne
-
Riktig bruk av det arbeidsutstyret som anvendes
-
Nødvendige vernetiltak for sikker utførelse av arbeidet
-
Håndtering av driftsforstyrrelser og nødsituasjoner som kan oppstå
Oppbevaring og håndtering av kjemikalier - Kjemikalier skal håndteres og oppbevares på en fullt
forsvarlig måte slik at helseskader, brann, eksplosjon og andre ulykker unngås.

Merking av kjemikalier – Det skal sørges for at beholdere og emballasje for farlige kjemikalier
som blir fremstilt, pakket, brukt eller oppbevart i virksomheten er fullt forsvarlig merket på
norsk eller engelsk med kjemikalies navn, faresymbol og advarselssetninger.

Beredskapsplan for nødssituasjoner ved arbeid med kjemikalier – Skal utarbeides, og riktige
vernetiltak skal iverksettes. Det stilles krav om riktig verneutstyr ifht. Den eventuelle faren som
kan være forbundet med det spesifikke kjemikalie.

Håndtering av farlig avfall – Skal oppbevares i henhold til regelverket i miljøstasjonen om bord
på fartøyet.
SIDE 75
6.4 Støy
Tiltak for å redusere støy på fartøyet (bemannet tilstand)

Velge hensiktsmessig arbeidsutstyr som gir minst mulig støy, krav om hørselvern i støyutsatte
områder. Innfører skreddersydde ørepropper til maskinister og dronepersonell.

Foreta teknisk støyreduksjon som demper lydutbredelse gjennom luft, fokus på isolering og
skjerming av støy.

Foreta teknisk støyreduksjon som reduserer strukturlyd og vibrasjoner ved å avbalansere, dempe
eller isolere lydkilder. Eksempelvis er motoren ubelastet og det er lagt et avdempingfilter under
den som reduserer vibrasjon og dermed støyen.

Ha systematisk vedlikehold av arbeidsutstyr

Tilrettelegge arbeidet ved begrensning av eksponeringstid og intensitet, og med tilstrekkelige
støyfrie hvileperioder. Redusere perioden for den enkelte i støyutsatt område.
Sørge for helseundersøkelser, for kartlegging og forebygging av skader på hørsel.
6.5 Forurensning
Kilder: http://regelhjelp.no/no/Etatenes-sider/miljodirektoratet/Kravlister/Byggingreparasjon-av-skipbater-oljeplattformer-og-moduler---forurensning/?bransjeid=817

Registrering av kjemiske stoffer – Registrering til EUs kjemikaliebyrå ECHA

Aktsomhetsplikt skal utøves

Spesifikke tiltak for forhindring av unødvendig forurensning:
-
Advarselsmerking
-
Informasjon om helse- og miljøfarlige egenskaper og virkninger
-
Bruksanvisninger
-
Forsvarlig emballering
-
Tilbakekall av produkter
SIDE 76
Sikkerhet i forbindelse med helikopterdrone

Fartøyet er designet for å foreta sikker drift og oppbevaring av dronen.

Det er laget et tilpasset lastsikringssystem av dronen som er konstruert ifht de forholdene
fartøyet blir utsatt for.

Det er utarbeidet sikkerhetssoner for personell om de skulle være tilstede på fartøyet under
landing og «take off»

Det er laget prosedyrer og sikkerhetsregler for landing og take off under utfordrende værforhold
6.6 Sikkerhet i forbindelse med sikring av last
Kilde: http://nautikk.net/sikring-av-last/

Viser til tidligere punkt når det gjelder sikring av drone

Last sikres i henhold til lastsikringsmanual fra CSM og retningslinjer fra IMO.

Sikringsutstyret og arrangementet skal hele tiden etterses slik at lasta ikke har mulighet til å
flytte seg under seilasen

Spesiell last med høyt tyngdepunkt skal plasseres nærmest mulig skipets tverrskipssenterlinjen

Sikringen av lasten skal ikke fjernes før skipet er fortøyd til kaien

Plasseringen av lasten skal ikke hindre rømningsveier og tilgang til brannslukningsutstyr.

Farlig gods skal være adskilt og sikret

Sikringsutstyret bør være tilgjengelig, vedlikeholdt, sterkt nok og beregnet for lastens
karakteristikk

Sikringsutstyret og arrangementet skal hele tiden etterses slik at lasta ikke har mulighet til å
flytte seg under seilasen
Kilder:
http://regelhjelp.no/no/Etatenes-sider/Direktoratet-for-samfunnssikkerhet-og-beredskap-DSB/Kravlister/Bygging-og-reparasjon-av-skip---El-sikkerhet/Krav-til-elektriske-anlegg---byggingav-skip/?bransjeid=817
SIDE 77
7.0 Betraktninger
7.1 Krav og forutsetninger til systemet
1.Det skal tilstrebes en lav-kost løsning.
 Budsjettet finnes under punkt 1.1
2.Framdrift skal bestå av en enkel framdriftslinje -motor/aksel/propell/ror.
 Det ble bekreftet under punkt 2.4 Fremdriftssystem.
3.Lengde overalt skal ikke overstige 68 m
 Det ble bekreftet under punkt 4.1.
4.Største bredde overalt skal ikke overstige 17 m.
 Det ble bekreftet i rapporten under punkt 4.1
5.Største dypgang skal ikke overstige 4.5m.
 Det ble bekreftet i rapporten under punkt 4.1
6.Helikopterdronen skal kunne lande og ta av på sikker måte.
 Det er opp til piloten, men hangaren er lagt til rette for at dette skal gå uten de store
anstrengelser.
7.Helikopterdronen skal fraktes sikkert ut/inn/mellom hangar og landingsplattform
 Under punkt 2.2 kan en se at dronen står i ro, mens hangaren beveger seg. Å stå i ro er
sikkert.
8.Plattformen bør minimum kunne tilbakelegge 1000 NM ila 72 timer
 Dette ble bekreftet under punkt 5.2.
9.Driftsprofil i operasjonsområdet er 5 kts fart /døgn
 Dette ble bekreftet under punkt 5.2, men med 10 kts fart/døgn
10.Skal kunne drive helikopteroperasjoner i 14 dager i operasjonsområdet
 Dette ble bekreftet under punkt 5.2.
11. Helikopterdronen skal ha 5 x 4 timer flytid/døgn.
 Dette er opp til produsenten av dronen.
12.Fartøyet skal være stabilt med tomme/fulle tanker og drone ombord.
 Dette ble bekreftet under punkt 5.1.
13.Lavradarsignatur -RCS (radar cross section) skal tilstrebes.
 Det er tilstrebet.
SIDE 78
14.Helikopterdronen skal ha oppbevaring i egnet værsikkerhangar ombord.
 Dette ble bekreftet under punkt 2.2
15.Fartøyet skal operere autonomt og/eller via avstandskommunikasjon.
 Dette ble bekreftet under punkt 4.3 i rapporten
7.2 Løsningene til gruppa
Skrog
Skroget har en spiss baug, noe som gjør at den bryter vannflaten godt. Vannlinjene langs skroget er
«myke», noe som gjør at skipet glir lett gjennom vannet noe som er energibesparende. Dette kan en
se på den lange rekkevidden fartøyet har. Fartøyet er faktisk i stand til å seile en lengde tilsvarende
ekvator to ganger på fulle tanker. Fartøyet kan altså operere mye lenger enn det
stabskravdokumentet krever, og det er jo en fordel når fartøyet skal være autonomt.
Topphastigheten med fullt skip er på hele 30,6 knop. Stabiliteten på skroget gjenspeiles i VCG som
er 3,8 m på protypen. Dette gjør at skroget er ganske stabilt. For å ha den gode stabiliteten bør en
følge oppsettet for lasting av fartøy under punkt 4.1.
Hangarløsningen
Hangarløsningen er lett å styre, siden det er bare to muligheter. Minuset med hangaren er at den
trenger vedlikehold når det kommer til tannhjulene som kan ruste hvis de blir utsatt for sjøsprøyt.
Tannhjulene er plassert slik at det er lite sannsynlighet for at dette skal skje. De bør likevel smøres
med olje hver gang fartøyet er inne til overhaling. Det som er bra med hangaren er at det er få
komponenter, noe som gjør at det er få deler som blir slitt og trengs å skifte så ofte. Det forlenger
holdbarheten i forhold til andre løsninger som f.eks en heis. Så hangaren er også laget for å være
lenge ute, så lenge den vedlikeholdes med olje når den ligger til kai.
Styresystemet
Styresystemet av avhengig av å være tilkoblet fjernkontroll. Et bedre integrert system er om disse to
operasjonene er uavhengig av hverandre. Dynamisk posisjonering fungerer kun i 1 dimensjon, der et
dronefartøy burde kunne stabiliseres automatisk 360 grader. Et fullverdig system trenger flere
sensorer for å gi en mer presis regulering. Et så stort fartøy uten trøstere/hjelpepropeller gjør
navigasjon unødvendig vanskelig.
SIDE 79
8.0 Kildehenvisninger
Alt vi har brukt er tilgjengelig stoff på Its learning.
SIDE 80