Почти каждый советский инженер может припомнить студенческую молодость, которая раздирала, будоражила сознание и заложила крепкий фундамент мысли на годы вперёд. Основной деталью конструктора юности для многих стали студенческие КБ. Изобретения, сделанные порой в обстановке сильнейшего шума, бешеных эмоций друзей-единомышленников по любимому делу и юношеского максимализма, не повторятся больше никогда. Именно такая атмосфера вкупе с хорошей технической базой помогла ребятам из секции технического яхтинга Санкт-Петербургского политехнического университета (СПбГПУ) создать тримаран, названный в честь древнеегипетского бога солнца "Ра".
Что такое Секция технического яхтинга?
Говорит основной организационный элемент проекта, выпускник СПбГПУ 2014 года Алексей Майстро: "Изначально у нас была Секция технического яхтинга. Сейчас мы в ней находимся, это не помещение, это коллектив. За секцией нет зарезервированного места, но есть одна страсть на всех - ветер, вода, парус, скорость, к ним добавим общий технический интерес. Мы инженеры и, в первую очередь, хотим что-то придумывать, изобретать, конструировать.
Решение организоваться появилось само собой: почему бы нам не объединить желание быть рядом с водой, парусами, романтику и наш технический задел? Так и образовалась Секция технического яхтинга при СПбГПУ. По факту она стала функционировать как большой коллектив с октября прошлого года, но существует ещё с 2009. Постоянно занятия посещают пятнадцать человек в возрасет от 12 до 25 лет, в их число входят студенты и школьники".
|
|
| Команда СПбГПУ / Пресс-служба "Солнечной регаты" |
Теоретические знания ученики получают на занятиях, которые проходят в открытой мастерской для молодежи "Фаблаб Политех" каждый четверг. Основы навигации, управления парусом, конструкцию буера им преподаёт опытный корабел Алексеев В.М. и тренер Кантор В.М. Теория без практики мертва - зимой многие участники творческого и технического коллектива пробуют силы на гладком льду Финского залива, разгоняясь до скорости в 120 км в час на буерах. Материальная база, как и во многих идеях энтузиастов периода молодого постсоветского капитализма, основана на союзных обломках и добрых связях преподавателя. Во флоте, который держится на плечах студентов, 10 буеров суммой в 200 лет. Ребята следят за лодками, оказывают им своевременный ремонт и осуществляют конструктивные доработки.
Найти солнце
Приглашение к участию в солнечной регате пришло к студентам, а точнее на имя ректора Политехнического университета от предпринимательской инициативы "Сколково" в январе 2014 года. Идея быстро заинтриговала ребят и они загорелись - с нуля построить лодку за неполные 4 месяца, сделать мотор, снабдить конструкцию солнечными батареями и отправиться на соревнования! Ребята дали согласие. А разве могло быть по-другому?
Алексей Майстро: Да и почему бы и не сделать лодку, это же круто!
Говорит Алексей Майстро: "Условия соревнований нам очень понравились - свободный подход к конструкции, ограничения только по длине - 6 метров и площади панелей солнечных батарей - 6 квадратных метров, ёмкости аккумуляторов - 100 А/ч".
За строительство лодки ребята принялись в марте. Для начала определились с проектом, технологией постройки, выбрали тип корпуса. Рассказывает Алексей Майстро: "С выбором проекта нам очень помог наш лектор В. М. Алексеев. Принеся готовые чертежи, он сказал: "Возьмите это, не ошибётесь", - и мы действительно не ошиблись. Только технологию переделали - у нас не было ни ресурсов, ни материалов, ни времени. Исходя из возможностей, делали, как умели".
На строительство лодки деньги нашлись у университета - суммарно порядка ста тысяч рублей. Сорок из них потратили на материалы, остальные разошлись на аккумуляторы, расходники и прочие мелочи. Дорогостоящие солнечные панели на галиевой основе были предоставлены в безвозмездное пользование лабораторией в ФТИ им. Иоффе (г.Санкт-Петербург), их максимальный КПД составил 16 %.
За основу конструкции судна был положен гоночный тримаран из 90-х. Подобные обводы использовались на одной из моделей тримарана BMW Oracle, там немного изменена носовая и кормовая часть - центральная по полноте один в один. Из-за сложности реализации обводов ребята изначально не стали делать лодку на матрице, предпочтя другую технологию – на болване. Корпус был собран на основе предоставленных чертежей, поплавки просто скопированы с него в масштабе 1:3.
Вспоминает Алексей Майстро: "Март, апрель, май … . Мы замучили директора Фаблаба запахами смол, которые исходили от наших "болванов", и в один прекрасный момент он сказал: "Всё Лёша. Прекрати. Сделай так, чтоб не пахло". Основной болван и поплавки к тому времени у нас были уже готовы".
Буквально в один вечер команда переметнулась в Кронштадт, место лодке нашлось в гараже у Лёши. Так как в июне многие ребята защищали диплом, к работам смогли вернуться только 25 числа шестого месяца. Говорит организационное звено: "Дальше мы все дружно ко мне приехали, жили, когда в гараже, когда где. И начали очень плотно работать. Днём, ночью, рано утром и поздно вечером мы делали лодку. 5-7 человек постоянно трудились над ней. Сейчас, смотря назад, я понимаю, что, если бы мы все единомоментно не взялись за работу, мы бы её не доделали".
Алексей Майстро: Ребята, вы считайте меня кем хотите, но делайте!
Краткая последовательность действий:
1. Пока корпус находился на болване, мы придали ему оптимальную форму.
2. Сняли корпус с болвана, перевернули установили его на кильблоки.
3. Усилили прочность корпуса - сделали шпангоуты, бимсы, посадили палубу на герметик.
4. Начали работу над движителями.
В качестве эксперта-помощника в строительстве лодки на всех этапах винта и строительства лодки был привлечён Дмитрий Вирцев - аспирант кафедры Морского технического университета, а также другие ребята из Корабелки.
Винт на коленке
"Корпус корпусом, это всё мелочи жизни, а пропульсивный комплекс нужно делать самостоятельно. Винты, которые есть в продаже, при нормальном использовании на такие скорости не рассчитаны", - говорит Дима Вирцев. Во время проектирования движительного комплекса у ребят речь зашла о том, чтобы делать пропульсию с нуля - рассчитывать винт, искать двигатели, собирать механизм: "Я предлагал отдельно установить двигатель внизу, в гондоле, и два винта противоположного вращения - у них КПД выше, чем у одного. Как преподаватель я понимаю, что у меня проблемы две - сопротивление и КПД движителя, на сопротивлении я теряю меньше, чем могу приобрести за счёт правильного движителя. Мы делали предварительные оценочные расчёты по приближенным методам, и там можно было с уверенностью сказать, что основные факторы, которые влияют на КПД - это поступь и шаг винта. Ребята постарались сделать максимально выгодный винт".
Дмитрий Вирцев: Любопытно, что многие профессора, которые были задействованы в подготовке команд, о такой казалось бы очевидной мысли, как подготовка и расчёт правильного шага винта даже на думали и использовали штатные винты.
Движители печатали из АБС пластика на 3D принтере. "Это было и решение и проблема, так как двухлопастной должен был передавать суммарный упор в 12 кг", - комментирует Дима. Винты напечатали, берут за кончик, а он отваливается. Как и подразумевалось, для печати ребята выбрали обычный принтер, который делает ставку на внешний вид, а не на прочность конструкции. Для упрочнения винт на коленке по периметру обклеили углепластиком, потом по шаблону вырезали, обвели, болгаркой отпилили лишнее, после долго-долго выводили необходимые форму, толщину, шаг. В финале упор на винте упал, а вот момент, который необходим, чтобы его вращать, вырос.
|
|
| Дмитрий Вирцев / Пресс-служба "Солнечной регаты" |
"Винт стал тяжелее, нагрузка на двигатель существенно выросла, поэтому мы сняли балластный резистор - механизм не выдавал изначально всей мощности", - рассказывает Дима. Но ребята и с ним справились - он был успешно ликвидирован из схемы. Двигатели в такой обстановке работать отказались - сразу же после соревнования оба дружно сгорели.
Подводя итог, Дмитрий высказал предложение: "Было бы качественно лучше, если бы соревнования проводились раз в два года, чтобы команды смогли нормально подготовиться, провести НИР, как сделано в Голландии".
Первый опытный спуск дал жуткий дифферент на корму и осадку, большую на 10 см от расчётных показателей. Дефекты конструкции исправили за 1 день. 19 июля лодка была готова. И вот, что получилось.
Основные технические характеристики судна:
| Длина габаритная |
6 м |
| Длина между перпендикулярами основного корпуса |
0,6 м |
| Длина между перпендикулярами поплавков |
0,2 м |
| Ширина наибольшая |
2,5 м |
| Вес тримарана |
350 кг |
| Максимальная мощность ГД |
1,7 кВт |
Инновационное инженерное соревнование гелио-лодок, работающих на солнечной энергии
Ярким солнечным днем, 26 июля 2014 года, в рамках проводимого в СК "Лужники" дня спорта, состоялись необычные соревнования – лодки на солнечных батареях на Москве-реке состязались на скорость и маневренность. По заявлению оргкомитета соревнований, основная миссия "Солнечной регаты": доказать, насколько близки, реальны и доступны "технологии будущего". Ведь не имеющие пока промышленных аналогов катера разработали и построили студенты, у которых не было ни опыта, ни технической базы, ни серьёзных бюджетов.
В соревнованиях Солнечная регата-2014 в Москве приняли участие десять команд - девять российских и одна из Монако, из них 6 студенческих команд российских ВУЗов, 3 корпоративные команды российских компаний и 1 профессиональная спортивная команда из Монако. Петербуржцы были одной из самых молодых команд, принявших участие в регате, самому взрослому из ребят - 30 лет, основную часть команды составили студенты.
Евгений Казанов: Команда СПбГПУ была самой молодой по составу участников в Солнечной регате-2014, однако ребята поразили своей настойчивостью и целеустремленностью. Работа в команде — требует дисциплины и ответственности каждого участника. В ходе постройки тримарана студенты также получили навыки решения проблем и принятия решений, опыт межличностного взаимодействия.
На соревновании тримаран "Амон Ра" смог достичь скорости в 13,4 км/час, весил при этом 350 килограмм. В составе:
- Солнечная панель - 28 кг (4 шт)
- Аккумулятор - 25 кг (4 шт)
- Двигатели - 23 кг (2)
- Корпус - 70 кг
- Поплавок - 15 кг (2 шт)
- Инвертор - 10 кг
Дальность хода от аккумуляторов составила около 50 – 60 километров. При этом днём аккумуляторы не используются – они заряжаются излишком солнечной энергии от батарей, если идти в экономичном режиме.
Техническая комиссия проинспектировала лодки, после этого прошли квалификационные заезды, которые расставили стартовые номера. Лидеров выявили четыре 2-х километровые кольцевые гонки. Абсолютным победителем стала команда Самарского государственного технического университета. А "Амон Ра" расположился на 3 месте в классе лодок с мощностью мотора до 2 кВт, тримаран также был отмечен призом за лучший технический дизайн.
|
|
| Лодка "Белуга" представила княжество Монако / Пресс-служба "Солнечной регаты" |
Солнечная регата - прекрасная возможность для высокотехнологичных компаний протестировать и найти новые области применения своих продуктов, а также познакомиться с молодыми инженерами для пополнения кадрового резерва - участники соревнований это наиболее способные и инициативные студенты ВУЗов. Как отметил президент оргкомитета Солнечной регаты Евгений Казанов, 80-90% лодок были собраны из российских комплектующих. "Все команды отказались от предложенного нами стандартного шаблона конструкции и решили делать лодки по собственным чертежам. В результате команды из Самары и из Рязани обогнали лодку, сделанную в Голландии на профессиональной верфи, стоимость которой больше 100 000 евро. Наши ребята смогли подобрать такие технологии, которые позволили им обогнать профессиональные команды", — комментирует Евгений Казанов.
Солнечная регата в сером городе пройдёт
19 сентября 2014 года на стрелке Васильевского острова состоялась презентация "Солнечной регаты", которая 31 мая 2015 года впервые пройдёт в Северной столице. Алексей покатал на лодке журналистов и всех желающих, тем самым вызвав интерес со стороны горожан.
|
|
| Презентация регаты в Санкт-Петербурге / Пресс-служба "Солнечной регаты" |
В данный момент "Амон Ра" находится в Крестовском яхт-клубе, пока он просто лежит и ждёт момента, когда его вновь повезут на выставки, где тримаран будет славить Политех. Планируется его модернизировать, улучшать. И вот чего хочется ребятам: "Хорошие аккумуляторы, производительные солнечные батареи, более продуманные двигатель и движитель".
Студенческие команды получили поддержку ВУЗов, региональных властей и местных компаний для постройки собственных лодок. Организаторы предоставили во временное пользование командам контролеры питания, солнечные панели и аккумуляторы российских производителей - партнеров, также организаторы обеспечили взаимодействие по проблемным вопросам между командами и опытными специалистами. Например, в компании МикроАрт инженеры провели мастер-классы по подключению контролеров питания и технике безопасности для представителей - "энергетиков" каждой команды.
Наравне с прочими, Морскую столицу России представили две команды – коллектив компании АС-Инжиниринг и ребята с Секции технического яхтинга СПбГПУ, подкреплённые знаниями студентов Корабелки. Дмитрий Вирцев надеется, что в 2015 году представительство Санкт-Петербурга расширится, и в соревновании смогут принять участие представители других корабельных вузов Северной столицы и России в целом, что конечно сделает водные "болиды" более продуманными с точки зрения специального инжиниринга, а значит, и солнечные гонки станут интереснее.
