Проекты

Стенд для испытания научных приборов в воссозданных условиях морской качки

Работа призёра конкурса проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» в секции «Электроника и приборостроение»

Направление работы: Программирование, Конструирование
Авторы работы: ГБОУ Школа № 2065
Предметы: Информатика
Классы: 9 класс
Мероприятия: Конкурс проектов и исследований «Наука для жизни» открытой городской научно-практической конференции «Наука для жизни» 2021 года

Актуальность

Исследования Мирового океана невозможно без проведения экспедиций на научных судах и использования большого набора специализированных приборов (Кеннет, 1987; Лисицын, 2003). Потребности учёных в этих приборах постоянно возрастают. Разработка и проектирование исследовательского экспедиционного оборудования выполняется на суше, однако перед началом использования такое оборудование должно пройти испытания, в том числе на «переносимость» морской качки. На суше такие испытания в настоящий момент являются очень дорогими и не всегда доступными. Существует потребность в относительно недорогом и небольшом, удобном в транспортировке стенде для воспроизведения условий морской качки для испытания приборов в лаборатории.

Цель

Создание рабочего прототипа подвижного стенда, на котором можно будет выполнять испытания работы небольших научных приборов в режиме воспроизведения условий морской качки в лаборатории.

Задачи

  1. Проектирование, изготовление и сборка основных конструкционных элементов прототипа.
  2. Подбор, подключение и настройка электронных компонентов.
  3. Написание программы для управления стенда.

Оснащение и оборудование, использованное при создании работы

– 3D-принтер FELIX 3.0

– PLA-пластик, пруток, диаметром 1.75 мм (0.7 кг)

– Многофункциональная паяльная станция

– Персональный компьютер

– Плата Arduino UNO (1 шт.)

– ЖК-дисплей 16x2 (I2C) (1 шт.)

– Макетная плата (1 шт.)

– Тактовая кнопка (2 шт.)

– Соединительные провода и кабели, крепёж, расходные материалы (клей, самоклеящиеся этикетки и др.)

Описание

В ходе реализации проекта автором был создан прототип подвижного испытательного стенда, который способен воссоздавать условия качки с высотой волн <0,2 м (регулируется длиной рычагов сервопривода).  Стенд состоит из основания, на котором закреплены основные электронные компоненты, включая сервоприводы. Сервоприводы оснащены пластиковыми рычагами, изготовленными на 3D-принтере. Рычаги связаны через шарнирное соединение с подвижными спицами. В свою очередь спицы через шарниры соединены с платформой (столом), на которую предполагается устанавливать приборы для проведения испытаний.

Результаты работы/выводы

В ходе работы над проектом был создан прототип, основными компонентами которого стали Ardunino UNO, ЖК-дисплей, кнопки и шесть сервоприводов, которые приводят в движение платформу с закреплённым на ней для испытаний прибором. Движения платформы определяются специальной программой для Arduino. Стенд воспроизводит движение прибора на небольшой волне и позволяет оценить возможность эксплуатации прибора на научных судах.

Прототип стенда, созданный в рамках проекта, будет использован для работы в Институте океанологии им. П.П. Ширшова РАН и для испытания прототипа морских аналитических весов, созданных учениками Школы 2065.

Перспективы использования результатов работы

В будущем испытательный стенд планируется масштабировать (увеличить в размере) для воссоздания волн высотой более метра и модернизировать для испытания более тяжёлых научных приборов.