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MODELO BLANDO DIRECCIÓN

Una vez seleccionado el concepto de la dirección en la etapa de diseño básico y con base en el estado del arte de las direcciones para este tipo de embarcaciones a escala, el equipo comenzó con el diseño iterativo de la dirección. Partiendo de la ubicación tentativa de las unidades de propulsión, los cuales deben estar ubicados en el medio de los pompones de la embarcación, se continuo con el dimensionamiento de las barras. El mecanismo consiste principalmente de cuatro barras con una diada adicional, por lo que los grados de libertad se describen mediante la ecuación de Grübler-Kutzbach:

Ecuacion_DOF.JPG

La ubucación tentativa para dicho mecanismo sería el siguiente:

Ubicacion_Direccion.JPG

Luego, con este borrador de las medidas, se procedió a hacer un análisis del comportamiento del mecanismo. Las investigaciones permitieron determinar que un angulo aceptable de giro para las unidades de giro sería de 30º con respecto a la horizontal, por lo que este requerimiento restringió otras distancias como la separación de las unidades de propulsión del casco para poder permitir la tolerancia que asegure este giro ya que este mecanismo se ubicará por fuera del casco. El equipo se apoyo en el software CAD Working Model para el dimensionamiento de las barras como se muestra a continuación:

WM_Barras.png
WM_Angulos.png

En la figura anterior se puede ver como la Barra A0-A corresponde al actuador del sistema (Servomotor) que aporta en angulo de entrada y cuya accionamiento ocasiona un angulo de salida del punto pivote D0 y B0 donde se acoplarán las unidades de propulsión. Debido a los efectos ocasionados por este mecanismo, se considerará como un mecanismo generador de movimiento ya que la variable de interés es el movimiento de las unidades de propulsión representado por el ángulo de salida del sistema. El servomotor a adquirir para este mecanismo será de aproximadamente de 5.6 kg*cm de torque, lo que permitirá realizar los cálculos dinámicos y estáticos mas adelante en esta sección. Ese proceso de obtención del mecanismo también permitió identificar una tolerancia importante a tener en cuenta durante la manufactura del casco y el agujero para este mecanismo, pues la figura anterior permite observar que existe un desplazamiento en el eje Y de la barra AB, por lo que será necesario garantizar estos 30º de giro de la dirección pero donde también será necesario garantizar la hermeticidad del bote y evitar filtraciones de agua por dicha cavidad. Sin embargo, esta distancia sería de apenas 4mm y el equipo piensa manufacturar esta barra en varilla lisa de bajo calibre.

Una vez comprendido el mecanismo, se procedió a generar un modelo blando para la verificación de las uniones y entender mejor el comportamiento del sistema de manera física. Se comenzó con un modelo blando de cartón, como se ilustra en la siguiente figura donde se comprobaron los ángulos de 30º (denotados por las lineas negras) y donde fue posible verificar que el desplazamiento vertical de la barra AB sería de aproximadamente 5mm. Para fabricar este modelo se utilizaron chinches y una caja de carton que fue recortada de las dimensiones encontradas en los etapas previas de esta sección.

Blando_carton.png

El anterior proceso también permitió identificar que sería necesario tener una separación para evitar el contacto y el bloqueo del mecanismo por el movimiento relativo entre la barra A-B y la barra C-D. Adicionalmente, a partir de este modelo, se encontró una mejora para la barra ternaria B-B0-C. Se procedió a generar el mecanismo en el software de Solidworks y se sacaron los planos DXF para corte en acrilico y poder tener una versión precisa y mejorara del mecanismo como se muestra a continuación:

Blando_Acrilico.jpeg

Se utilizó un acrílico de 3mm de espesor y, mediante corte láser suministrado por la Universidad EAFIT, se procedió con el corte de los componentes del sistema. Las barras se diseñaron de 4 mm de espesor con terminales de 10 mm y con agujeros de 4.76 mm (3/16"). Para la simulación de los pasadores se utilizaron tornillos de 3/4" de largo y de 3/16" de diámetro. Adicionalmente, se utilizaron bujes de separación para asegurar el espaciamiento vs tierra de las barras. En este modelo de acrílico se ve un ligero cambio en la barra ternaria el cual permitió reducir el largo de la barra C-D. El juego fue casi imperceptible y será necesario garantizar esta misma condición de tolerancia en el sistema real para garantizar la precisión del sistema durante operación. 

A continuación se muestra un video del funcionamiento del mecanismo físico:

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ANALISIS DE POSICIÓN Y DESPLAZAMIENTO

El trabajo futuro para esta sección será el análisis de posición y desplazamiento del mecanismo como en análisis cinemático y el cálculo estático que permitirá ver las fuerzas transmitidas a través de estas barras. Adicionalmente, en secciones futuras de esta página se desatollará mas a fondo los acoples del mecanismo real y la programación del servomotor para garantizar los angulos de giro requeridos para el proyecto.

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