Znanstveni blog: Microtransat − avtonomna robotska jadrnica

Nov izziv študentov Univerze v Ljubljani in Zavoda 404: izdelujejo prvo avtonomno jadrnico, ki bo preplula Atlantik.

Objavljeno
23. februar 2017 11.47
Rok Capuder, Anže Nunar
Rok Capuder, Anže Nunar
Zavod 404 mladim omogoča stik, da svoje kreativne ideje pretvorijo v realnost. Prek atraktivnih projektov spoznavajo tehniko in tehnologijo, ki nas danes spremlja na čisto vsakem koraku in ki bo v prihodnosti zagotovo krojila tudi njihovo poklicno pot.

Verjamemo, da se inovativnosti ne da naučiti. V vsakem od nas je raziskovalni duh in treba ga je le spodbuditi na vsakem koraku. Kar ne obstaja, to ustvarimo!

***

Robotska vozila burijo duhove, odkar je Nikola Tesla izvedel prikaz plovbe prek brezžične povezave. A v zadnjih stotih letih se je stanje na področju brezžične in avtonomne tehnologije dodobra spremenilo. Po mestih vozijo avtonomna vozila, letala se upravljajo že skoraj sama, ladje pa čisto same. Brez pomoči računalnika v zraku ne bi bilo vojaških letal in vesolja brez avtonomnih elektronskih sistemov ne bi nikoli dosegli.

A izzivi še vedno obstajajo. Za tiste, ki jih iščemo, jih je vedno dovolj. Že od leta 2005 univerza v Tolousu v Franciji organizira Microtransat Challenge. Gre za izziv, katerega cilj je prečaknje Atlantskega oceana s pomočjo avtonomnega plovila na izključno vetrni pogon. Preprosto povedano, na eni strani Atlantika je treba postaviti jadrnico v vodo, nato pa mora jadrnica brez človeške pomoči pripluti na drugo stran Atlantika. Jadrnice številnih tujih univerz, v takšni ali drugačni obliki, dolžine do 2,4 metra, se od tedaj trudijo, da bi dosegle cilj. Doslej neuspešno.

Delovna skupina, fotografije: arhiv Zavoda 404

V lanskem letu pa smo se z izzivom odločili spopasti tudi študenti petih fakultet Univerze v Ljubljani (Fakulteta za elektrotehniko, Fakulteta za matematiko in fiziko, Fakulteta za pomorstvo in promet, Fakulteta za računalništvo in informatiko in Fakulteta za strojništvo).

Ker je izziv velik, smo se razdelili v delovne skupine, za pomoč pa poprosili naše profesorje. Tako lahko vsak izmed nas deluje na področju, ki ga najbolj veseli, izkušeni profesorji pa nam pri tem pomagajo. Vodje skupin se tedensko srečujejo in poročajo o napredku, občasno pa organiziramo tudi druženje za celotno ekipo.

3D-model jadrnice

Jadrnica, ki bo prekrita s sončnimi celicami, bo plula s pomočjo vetra, zajetega v trdna jadra, ki so oblikovana podobno kot letalska krila. Ta krila so v trup vpeta le na eni sami točki, s čimer smo se izognili zvijanju in razvijanju jader, zapletanju vrvi in zatikanju pri obračanju.

 


Izdelava modela na stojalu v razmerju velikosti 1:3

Uporabili bomo prožne sončne celice, ki omogočajo, da se popolnoma prilagodijo ukrivljenemu ladijskemu trupu. Tako bomo maksimalno izkoristiti površino plovila in kril ter obenem ohranili aerodinamične lastnosti jadrnice.

Plovilo je zasnoval priznani slovenski navtični oblikovalec Andrej Justin, ki nas je podučil tudi o osnovah učinkovite plovbe. Pri izdelavi jadrnice iz steklenih vlaken pa nam pomaga Gaber Bregant iz podjetja Ocean Tec. Ravno pred enim tednom smo dobili kalup, v katerem bo v kratkem nastal prvi model jadrnice v končni velikosti. Ker je projekt Microtransat zasnovan raziskovalno, bomo kasneje preizkusili še nekoliko spremenjeno obliko trupa.

 

Startna črta (modra) in ciljna črta (rdeča).

Analiza oblačnosti nad Atlantikom v 10. mesecu

(svetlejše barve označujejo mesta z manjšo stopnjo oblačnosti)

Testiramo tudi dva pogonska sistema. Prvega ženejo elektromotorji, drugega pa upravlja hidravlični sistem. Pri montaži hidravlike in postavitvi ustrezne vezavne sheme smo študenti Fakultete za strojništvo sodelovali s podjetjem Prit, d. o. o., iz Ljubljane, ki nam je hidravlični sistem tudi doniralo.

 

3D-model sistema krmiljenja



Izrezane ALU-komponente sistema krmiljenja

Brez dobre priprave seveda ne gre, za kar skrbi skupina meteorologov in geofizikov, ki je zadolžena za določanje najbolj varne poti pri prečkanju oceana. Pri svojem delu so tesno povezani tudi s skupino, ki razvija »možgane« za naše plovilo. Gre za sistem, v katerem z umetno inteligenco in s podatki, ki jih pridobimo s pomočjo senzorjev iz okolja, izračunamo optimalne parametre nagiba kril in krmila jadrnice.

 

Tiskano vezje, ki povezuje mikroračunalnik in senzorje v delujočo celoto.

Ko bo jadrnica plula po Atlantiku, organizatorji od nas zahtevajo, da na šest ur sporočamo pozicijo o trenutni lokaciji. Za spremljanje v realnem času bo skrbela naprava BlueTraker, ki nam bo podatke o stanju na jadrnici pošiljala prek satelitskega sistema Iridium. Napravo nam je prijazno doniralo podjetje Ema, d. o. o., iz Celja, pri tem pa so z nami delili tudi svoje dolgoletne izkušnje o satelitskih komunikacijah.

Načrti za leto 2017 so preprosti. Ker je večina komponent že izdelanih, nas v prihodnjih tednih čakajo prva testiranja v bazenu, še pred poletjem pa bomo izvedli testno plovbo na Jadranskem morju. Do končnega izdelka nas čaka še dolga pot, a verjamemo, da bo ob izteku leta jadrnica zaplula po oceanu. V nasprotju z drugimi si želimo, da naš projekt splava po vodi. Od Francije pa do Karibov!

Preberite tudi: kako so izdelali inteligentno ulično svetilko