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Proyecto hovercraft

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Aprende a diseñar un hovercraft, un vehículo capaz de moverse en cualquier superficie gracias a su sistema de sustentación: propuestas, experimentos y materiales utilizados.

Con este proyecto se pretende crear un producto desde cero, desde una idea inicial, a la prueba del producto terminado. Se plantearán diferentes diseños del vehículo y se realizaran pruebas con diferentes materiales para escoger el más adecuado para su buen funcionamiento. También se diseñará la parte electrónica necesaria y la forma de controlar el vehículo. A raíz de la electrónica elegida se utilizara el código de programación correspondiente. Una de la parte más importante será el diseño del vehículo y la elección de materiales los más ligeros posible, ya que al tratarse de un hovercraft, éste tiene que ser capaz de sustentarse en el aire, por lo que el peso y la correcta formación del colcho de aire será fundamental.

En el diseño que se va a realizar se colocarán dos motores, uno para la sustentación y otro para la propulsión. El primero de estos será un motor brushless ya que tienen un alto número de revoluciones por minuto para poder crear el suficiente flujo de aire, aunque lógicamente requiren bastante energía. En el caso del motor de propulsión se instalará un motor de refrigeración de pc ya que no se busca velocidad sino un buen funcionamiento y bajo consumo. En lo que se refiere a la dirección, se diseñarán aletas que se colocarán a continuación del ventilador de propulsión para orientar el aire proveniente de este. Las aletas estarán unidas al servomotor que modificará la dirección.

Para los dos motores se han creado toberas que mejorarán el aprovechamiento tanto del aire de entrada como el de su salida..hovercraft diseño

Otro de los puntos clave del diseño es el faldón y su forma de instalación. Después de realizar varios prototipos se eligió la opción de una vez unida a la superficie del vehículo se crea una cámara que recogerá el aire proveniente del ventilador de sustentación y lo conducirá directamente hacia los lados hinchando así el faldón y permitiendo que salga por debajo del aire creando así el colchón de aire.

Acontinuacion se detallan los diferentes elementos que se han utilizado:

  • Arduino uno
  • Modulo bluetooh hc-06, para comunicación bluetooth
  • Servomotor, para el control de la dirección
  • Motor brushless A2212/13T para la sustentación
  • Driver L298N para la conexión del motor de 12 v para proporcionar el empuje
  • Batería de li-on de 12 voltios y 2200 mA
  • Motor de ventilador de PC

El ensamblaje de las diferentes piezas con la base se ha realizado con tornillería. Finalmente la base del vehiculo tuvo que realizarse con policarbonato celular de 0,5 cm de anchura ya que no se disponía de una impresora suficientemente grande.

direccion

Para el faldon del vehiculo se utilizo polietileno de baja densidad por su fácil manejo y resistencia.

faldon

En lo que se refiere a software para crear las piezas para posteriormente enviarlas a la impresora 3D se utilizó el programa OpenScad al final del artículo se adjuntan todas las piezas para descargarlas. Mediante el programa AppInventor2 de Google labs se ha creado la aplicación que servirá para conectar con el arduino y poder controlarlo mediante bluetooth. Por último, con la plataforma para arduino se realizó la programación para la placa Arduino Uno. Al igual que las piezas al final del articulo se adjuntan los links de descarga.

Una parte importante del proyecto era la elección del diseño para crear el colchón de aire. Tal como se puede observar en la figura anterior por debajo de la base donde se montan los demás componentes se coloca una placa del mismo material y tamaño pero sin el agujero para el ventilador de sustentación, esto permite dirigir el flujo de aire hacia los lados donde se colocara el faldón.

entero

Esquemas de conexión

Para la conexión del módulo bluetooth se debe conectar las señales TX y Rx al Arduino:

conexion hc06

En este esquema se muestra la conexión de los motores para su control. Concretamente el motor sin escobillas utiliza el driver L298N.

motores

El arduino se alimenta a través del estabilizador de tensión L7809 para obtener una tensión contínua de 9V, estando éste conectado a los 12V de la batería. Para poder controlar la conexión y desconexión del sistema se ha intercalado entre el regulador y la batería un interruptor.

alimentacion

Experiencias
Una vez realizado todo el montaje de la solución propuesta, el resultado no fue el esperado porque el flujo de aire creado por el motor de sustentación no era capaz de soportar el peso de todos los elementos. Una de las soluciones propuestas es rediseñar sobretodo la base y la tobera de sustentación para poder instalar unas aspas mas grandes.

Links de descarga

http://robotica.webs.upv.es/es/download/app-hovercraft/

http://robotica.webs.upv.es/es/download/app-hovercraft/

http://robotica.webs.upv.es/es/download/app-hovercraft/

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http://robotica.webs.upv.es/es/download/app-hovercraft/

http://robotica.webs.upv.es/es/download/app-hovercraft/

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