Гидронавтика

Основными целями центра являются, в первую очередь, повышение практических навыков студентов и предоставление тематик и экспериментальной базы для написания дипломных, курсовых и выпускных квалификационных работ. Также на базе Центра проводится подготовка к участию в международных студенческих соревнованиях по подводной робототехнике MATEC(США), BlackSeaRov (Румыния) и других. В перспективе планируется вывод разработок Центра на рынок малых телеуправляемых необитаемых подводных аппаратов . 

О том, как в создании подводных аппаратов применяется 3D принтер, нам согласились рассказать участники команды «Гидронавтика».

В 2015 году команда МГТУ им.Баумана уже в 6 раз приняла участие международных студенческих соревнованиях от организации Marine Advanced Technology Education Center (MATEC) по подводным телеуправляемым аппаратам (ROV). Каждый год соревнования имеют определенную тематику, которая связана с реальными проблемами и задачами в различных акваториях.

Чтобы участвовать в MATEC, студенты «Гидронавтики» должны сами построить подводного робота. В начале 2015 года компания PICASO 3D стала спонсором нашей команды, и с тех пор в нашей лаборатории день и ночь трудится надёжный российский 3D принтер.

Подводный аппарат – это морской подводный объект, способный погружаться, выполнять заданные работы и возвращаться на поверхность акватории. Подводные аппараты применяются для аварийно-спасательных работ, видеосъемки объектов на морском дне или в толще воды, выполнения подводно-технических работ с помощью манипулятора, обследования подводных сооружений и объектов, а также подъема предметов до 200 кг и др. 

Команда УНМЦ «Гидронавтика» активно использует 3D принтер  для создания различных элементов роботов: слабо нагруженных крепежных деталей сложной геометрии; слабонагруженных механических передач и прототипов механизмов. Также принтер используется для изготовления прототипов гребных винтов и пропульсивных комплексов, создания мастер–моделей прочных корпусов. 

Даже собравшись всей командой, мы не смогли произвести подсчёт напечатанных деталей, которые потребовались для создания робота. Бесчисленные катушки пластика, множество прототипов каждой детали – именной такой ценой достаются победы в студенческих соревнованиях. 

В 2013-2014 годах наша команда одержала победу на соревнованиях MATEC в следующих номинациях:

2014	«2nd PLACE»	2-е место в общем зачете
2014	«TECHNICAL REPORT»	Лучший технический отчет
2014	«SAFETY»	Исключительная безопасность
2014	«DESIGN ELEGANCE»	Лучшая разработка
2013	«SHARKPEDO»	Переходящая награда за лучшие инновационные решения
2013	1-е место «Black Sea ROV 2013»	Соревнованиях подводных роботов на открытой воде в Румынии

В конструкции нашего робота были применены Rim-driven движители*, обладающие массой преимуществ: они обеспечивают одинаковые тяговые возможности в обоих направлениях, двигатель и винт эффективно скомпонованы в один узел, нет угрозы заклинивания, низкий уровень кавитации. 

Однако, применение такого движителя сопряжено с массой трудностей, главной из которых является сложность изготовления винта. Очевидно, что его изготовление с помощью «классических» способов – нетривиальная задача. Например, винт можно было бы изготовить с помощью фрезерования или литья, но это технически сложно и заняло бы около 10 дней. Также необходимо было бы изготовить мастер-модель, а стоимость детали составила бы около 30 000 рублей. Участники нашей команды спроектировали 3D модель винта, и мы напечатали его на 3D принтере. В итоге мы смогли протестировать его на нашей установке в тот же день, себестоимость одного винта получилась приблизительно 500 рублей. Теперь винт установлен на наш подводный аппарат и отлично выполняет свои функции. 

Преимущества, которые дает 3D печать в изготовлении винта:

Нам часто необходимо создавать детали со сложной геометрией, при этом нежелательно разбивать эту деталь на несколько простых для последующей сборки. В этом вопросе нас выручает 3D печать, ведь обеспечить подобную геометрию какими-либо другими способами сложно, дорого или вообще невозможно. 

Поскольку подводный аппарат очень сложная система, мы, конечно же, используем множество технологий для изготовления деталей. Например, напечатанные на 3D принтере элементы не позволяют герметизировать корпус аппарата для работы на больших глубинах, поэтому мы используем детали, изготовленные с помощью литья, но для их изготовления необходимы точные мастер-модели. 

Для наших проектов часто требуется очень быстро и дешево изготовить несложный макет или стенд и в этом случае собственный 3D принтер незаменим. 

Перспективы развития УНМЦ «Гидронавтика» включают три направления: дальнейшее участие в международных соревнованиях по телеуправляемым подводным аппаратам и достижение призовых мест; построение прототипов автономных ТНПА и выход на соответствующие международные соревнования, а также создание коммерческого продукта малого ТНПА. 

И конечно же, во всех наших дальнейших проектах мы так или иначе будем использовать 3D принтер, и надеемся, что эта технология поможет нам в достижении поставленных целей.

*Движитель - устройство, преобразующее энергию двигателя либо внешнего источника в полезную работу по перемещению транспортного средства. Является частью машин.