Vedenalainen skootteri : mallinnus ja analysointi

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli mallintaa ja analysoida vedenalainen skootteri. Työn aihe valittiin markkinoilla olevien erilaisten mallien vähyyden vuoksi ja mielenkiinnosta toisaalta yksinkertaista, mutta samalla monimutkaista rakennetta kohtaan. Työ tehtiin opinnäytetyön tekijän käyttöön, mutta työn tulokset ovat yleisesti saatavilla ja yleishyödyllisiä.

Vedenalaisen skootterin rakenteeseen kuuluu erilaisia osa-alueita, jotka liitettynä toisiinsa muodostavat toimivan kokonaisuuden. Vedenalainen skootteri jaettiin tästä syystä neljään eri osa-alueeseen, jotka mallinnettiin omina kokoonpanoina ja niitä tutkittiin omina osakokonaisuuksina. Osakokonaisuudet ovat akku ja siihen liittyvät komponentit, moottori ja välittömästi moottoriin liittyvä ensiövoimansiirto, potkuri ja siihen tuleva toisiovoimansiirto sekä ulkokuori ja hallintalaitteet.

Osien mallintamiseen käytettiin SolidWorks-ohjelmaa. Ohjelman avulla osista tehtiin 3D-mallit. Niistä koottiin osakokoonpanot, jotka järjestettiin lopulliseksi pääkokoonpanoksi. Osakokonaisuuksista valmistettiin ensin raakaversiot, joita tutkittiin tarkemmin osakokonaisuuksien tutkimiseen soveltuvilla menetelmillä. Akun osalta tutkittiin erilaisia muotoja, kennoja sekä kennoista saatavia tehoarvoja. Moottorin ja siihen liittyvän voimansiirron osalta tutkittiin kahta eri moottoriversiota, niiden sijoitusta ja voimansiirron vaihtoehtoja. Potkurista tutkittiin kahta eri versiota, joista tehtiin virtausmallinnukset. Ulkokuoresta tehtiin kaksi erilaista versiota, joista tehtiin FEM-analyysit. Analyysit tehtiin Altair- ja Ansys-simulointiohjelmilla.

Työn tuloksena saatiin mallinnus kahdesta erilaisesta ja erilaisella periaatteella toimivasta vedenalaisesta skootterista. Toimintaperiaatteet osoitetaan laskuilla ja analyyseillä.

The objective of this thesis was to model and analyze diver propulsion vehicles. There are several different diver propulsion vehicles on the market that have their own advantages. The purpose of this thesis was to unite and add some unique features to them.

Diver propulsion vehicles have several different part assemblies. The assemblies were divided into four different groups for analysis. These groups are components of battery pack, electric motor and primary drivetrain, propeller and secondary drivetrain, outer shell and controller devices.

The 3D models of individual parts were made with SolidWorks program and were used to assemble different part groups. The sub-assemblies of the part groups were modelled first, and then different groups were taken into closer inspection. The Battery packs were inspected with power calculations and different shape and size characteristics. The electric motor and primary drivetrain were modelled and inspected with two different shapes and size variations. The propellers were modelled and inspected with two different shapes, and these were inspected with CFD analysis. The outer shells were modelled with two different shapes and models were inspected with FEM analysis. The results are two different complete 3D models of diver propulsion vehicles and analysis of working principles.