Формлаб I 2016

Морской датчик

Разработка дизайна, эргономики и конструкции морского датчика (компаса) с солнечной панелью. Весь проект поэтапно и в деталях
Этап #1

Постановка задачи

Морской датчик (компас) устанавливают на яхтах, чтобы на соревнованиях измерять и контролировать курс судна — в нём есть модуль спутниковой система навигации GNNS. Корпус простой и состоит всего из двух деталей — треугольной крышки (передней панели, которая защищает "начинку" от ударов) и задней крышки, где закрепляются все "внутренности" прибора. Но.

В составе датчика есть солнечная панель, то есть там, где она расположена — а именно в верхней части устройства — корпус должен иметь прозрачные области. И самое главное — компас должен выдерживать погружение в солёную воду на глубину до метра (IP68), а ещё — тепловое воздействие прямых солнечных лучей в тропическом климате в течение полного светового дня: задняя часть корпуса может нагреться до 80°C.
Старая версия датчика
Прототип датчика — солнечная панель на нём не установлена
Ещё есть два дисплея для отображения курса, два пьезоэлемента в форме дисков диаметром 20 мм. Каждый из них выполняет роль как кнопки, так и динамика. Работает компас не только от энергии солнца: в его составе имеются аккумулятор и модуль для беспроводной зарядки.
На яхтах датчик закрепляется на специальном основании, стандартном для таких приборов (BoatHolder). Срок жизни компаса — минимум 5 лет. За это время он будет два-три раза разбираться — для замены аккумулятора.
Так датчик закрепляют на яхте
Так подобные датчики закрепляются на яхтах
Угол между дисплеями можно изменить не более, чем на 5-7 градусов, габариты корпуса — не больше, чем на 5 мм по каждому из измерений. Металлические элементы использовать запрещено (в том числе и винты).

Осталось посмотреть на конкурентные разработки и аналоги:
Посмотрели. Теперь можно работать.
Этап #2

Разработка дизайна корпуса

Эскизирование
Корпус будет прозрачным со стороны боковых и верхних граней треугольника (там, где размещены экраны и солнечная панель) и непрозрачен на остальных гранях. Солнечная панель — чёрного или темно-синего цвета. Черновики:
Уже не совсем черновые эскизы:
Пластик будет прозрачный и матовый, прозрачный — чтобы был виден дисплей, и был доступ солнца к панели, а непрозрачный матовый — чтобы закрыть внутренности корпуса. Можно сделать их шершавыми на ощупь.
На рендерах матовость не очень заметна, но всё же.
А где кнопки — динамики-пьезоэлементы? А вот: есть и круглые, есть и прямоугольные.

Изменения в "начинке": кнопки заменили на инфракрасные, над ними нужны прозрачные окна оставить, как и над всеми светодиодами. Пьезодинамик остался один. Он вклеивается в колодец и располагается в нижней части устройства.
Что получилось:
Этап #3

Разработка дизайна корпуса

3D-моделирование
Одна из первых моделей — солнечная батарея взяла и пересеклсь с корпусом примерно на 2 мм. Поверхность стекла пришлось увеличить.
Следующая модель:
Итог моделирования:
Внешне все согласовано, дизайн утвержден. Но осталась одна из самых главных проблем — герметизация корпуса, без решения которой весь проект теряет смысл. Эту проблему мы решали на этапе проработки конструкции.
Этап #4

Инжиниринг корпуса

Конструкторская разработка и CAD-моделирование
Финальные рендеры по конструкторской модели. Именно так должно выглядеть серийное устройство.
— Этот проект — скорее, исключение из правил. В процессе разработки конструкции корпуса выяснилось, что предложенные нами решения не нравятся заказчику. Именно технические решения, а не дизайн. При этом предложения заказчика по реализации конструктива мы, в свою очередь, тоже отвергли как несостоятельные. В итоге у нас не получилось договориться, а проект был заморожен. Ситуация неприятная, но и такое может случиться.

Искренне надеемся что клиент всё же смог реализовать в серии своё устройство, пусть и не с нашей помощью.

Евгений Аракас
Руководитель проекта