HBM 工程服務(wù)團(tuán)隊參與 IMOCA’s Advens Cybersecurity 帆船項目

發(fā)布時間：2023-08-04 點擊次數(shù)：1062

HBM 工程服務(wù)團(tuán)隊參與 IMOCA’s Advens Cybersecurity 帆船項目

在上一次 Vendée全球競賽中，HBM參與了 Advens for Cybersecurity 項目，該項目涉及在帆船上開發(fā)和安裝光學(xué)應(yīng)變片。

這些翼片是放置在船體下面的特殊“翼”，由一根軸（通常是進(jìn)出船體的最長部分）、一個支撐面（通常是彎曲的）和一個尖端組成。吃水越深，水對其阻力越小，越能提高船速。在側(cè)風(fēng)時，翼片最有效。由于翼片只能在航行條件相對平靜時使用。進(jìn)一步優(yōu)化帆船性，因此還需能將翼片收回到船體。

在航海比賽中使用翼片是最近的事；2016年 Vendée Globe首次使用翼片（比賽每四年舉辦一次）。其效率很快就被發(fā)覺—成為第四艘到達(dá)終點的船只。但是這項技術(shù)顯示出一些弱點。從那以后，設(shè)計師們一直致力于對其性能和可靠性進(jìn)行提升。

問題

Vendée環(huán)球帆船賽（Vendée Globe）是11月開始的一項單選手、不間斷的環(huán)球帆船賽，勇敢的船長們將在沒有任何幫助的情況下獨(dú)立完成這項為期三個月的艱苦比賽。

在這段時間里，他們將面臨極端的天氣條件、波濤洶涌的海洋（尤其是太平洋和南極海域）以及與單獨(dú)航行高危險。Vendée Globe不僅是一次冒險，而且需要一艘堅固、高性能的帆船，努力達(dá)到航行極限——或是超越極限。

解決方案

帆船上需要安裝傳感器，以便對船只性能進(jìn)行監(jiān)控。試驗和測量專家HBM在這方面享有盛譽(yù)，該公司以前曾與 HBM 合作，這次采用了 HBM 光纖測量設(shè)備。

結(jié)果

這個項目很快被敲定，并于 2019年9月下水 — 并經(jīng)過了多次測試以確保可以參加比賽。盡管在比賽開始后不久就出現(xiàn)了一次故障（與自動駕駛千斤頂有關(guān)），迫使他們在瑟堡停留了四個小時，但最終還是第五名結(jié)束比賽，具有令人驚嘆的平均速度，帆船曾在24小時內(nèi)行駛了521英里。

國際帆船公開級協(xié)會（IMOCA）

國際帆船公開級協(xié)會（IMOCA）是一家公司，為 Thomas Ruyant 船長設(shè)計和建造參加 Vendée Globe 競賽的帆船。該公司的技術(shù)總監(jiān) Laurent Bourgues 表示：“翼片已經(jīng)成為最重要的元素。毫不夸張地說，這艘船是圍繞著翼片建造的，而不是相反。”

“關(guān)于翼片，我們?nèi)蕴幱趯W(xué)習(xí)階段，因為它們在不斷發(fā)展，特別是在形狀和尺寸方面。需要在海上對技術(shù)選擇、行駛數(shù)據(jù)和效果進(jìn)行驗證”。

由于缺乏時間和金錢（一個翼片大約需要15萬歐元），不可能在實驗室對原型進(jìn)行開發(fā)和測試。”我們決定在海上對翼片進(jìn)行現(xiàn)場測試并記錄數(shù)據(jù)。幫助船長了解其應(yīng)用極限，我們在測試后進(jìn)行分析，并將結(jié)果與其他數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，如風(fēng)、海況、船速等，” Laurent 補(bǔ)充道。

“顯然，這些翼片在提高帆船性能方面發(fā)揮了重要作用。通過傳感器和采集系統(tǒng)，船長能夠在不超過極限的情況下，以最佳方式使用它們。"

選擇光纖測試設(shè)備

由于高度了解測量領(lǐng)域的最新技術(shù)進(jìn)展，今年 Thomas Ruyant 選擇使用光纖應(yīng)變片，因為這種應(yīng)變片比傳統(tǒng)的應(yīng)變片更為堅固。復(fù)雜設(shè)備能力和可靠性方面的聲譽(yù)，使 IMOCA 設(shè)計師再次聯(lián)系 HBM 參與此項目。

HBM 西南歐工程部 Carola Corazza 經(jīng)理與 Laurent Bourgues 一起確定了應(yīng)變片的特性和在翼片上的安裝方法。Carola解釋說：“我們部門通常盡可能靠近客戶現(xiàn)場工作。然而這次，我們在客戶的要求下做了一個小小的例外。Thomas Ruyant Racing的總部位于Lorient，但會議需要在意大利進(jìn)行，因為與在意大利的帆船部件設(shè)計師Persco Marine密切合作非常重要。”

最終選擇了 FS70 裸光纖進(jìn)行應(yīng)變測量，并確定了翼片的四個測量點。“與客戶的討論使我們能夠了解他的所有需求并提出解決方案。同一根光纖不僅可進(jìn)行應(yīng)變測量，也可用于溫度測量。因此，我們同意對光纖進(jìn)行定制，并將溫度傳感器集成到陣列中，“ Carola解釋道。

根據(jù)客戶的規(guī)格要求，所有這些測量點（布拉格光柵）被確定并沿光纖精確放布置。然后，光纖被連接到FS22 DI 光纖解調(diào)儀上，其將光學(xué)測量信號轉(zhuǎn)換為可被常規(guī)采集系統(tǒng)使用的數(shù)字信號。最遠(yuǎn)的測量點和光纖解調(diào)儀之間的距離為5米——這與一些長度需要超過30米的光纖應(yīng)用相比，是一個相對較短的距離。

翼片已成為賽艇性能的重要組成部分。在性能和堅固性方面不斷進(jìn)步。FS70 裸光纖可帶有多個應(yīng)變和溫度傳感器，實時對翼片進(jìn)行監(jiān)測。

與時間賽跑...

Advens for Cybersecurity 帆船是由 Guillaume Verdier 設(shè)計，Persico Marine 公司建造。長18.28米，寬5.85米，吃水4.5米。桅桿的高度是29米。

這些技術(shù)選擇是在2019年第一季度確定的。當(dāng)時，IMOCA Thomas Ruyant Racing已經(jīng)在與時間賽跑。他想讓自己的船在10月27日從Le Havre駛往巴西 Salvador de Baia。因此——出于實際原因和節(jié)省時間——翼片是在Lorient完成的，而不是像最初計劃的那樣在米蘭完成。整個歐洲的HBM工程團(tuán)隊都具備專業(yè)知識，因此能輕松適應(yīng)計劃的變化。

因此，HBM現(xiàn)場服務(wù)工程師 Nicolas Visoianu 在公司的法國辦事處安裝了光學(xué)應(yīng)變片。

該翼片由多層碳纖維技術(shù)堆疊而成，經(jīng)過專門設(shè)計，可與光纖集成，外部包含凹槽。將光纖插入該凹槽是一項細(xì)致的工作，正如 Nicolas 所解釋的：“由于這些纖維相對較重且難以處理，因此我將翼片固定在一個可以讓我更容易工作的位置。為了獲得最佳性能，需要對纖維進(jìn)行精確定位，粘合時要保持高度注意力，因為這里所犯的錯誤無法糾正！在這一領(lǐng)域，HBM具備更專業(yè)的知識和技巧。能夠提供μm/m 精度，并能保證具有可接受的不確定性。這是一個很難達(dá)到的專業(yè)水平。

使用的X120膠水也是專業(yè)技術(shù)水平的另一個例證——其專門為此類應(yīng)變片設(shè)計，可填充凹槽直到與表面齊平，并可添加保護(hù)層，確保其能忍耐海水的侵蝕。

該項目進(jìn)展順利，并于2019年9月—— 在Transat Jacques Vabre比賽開始前八周下水。經(jīng)過幾次測試，它已做好參加比賽的準(zhǔn)備。盡管啟動后不久發(fā)生了一次與自動駕駛千斤頂有關(guān)的故障，迫使其在Cherbourg停留了四個小時，但Advens for Cybersecurity被證明非常有效，最終以令人欽佩的第五名結(jié)束比賽。強(qiáng)大的平均速度是其后來居上的制勝法寶：游艇平均速度高達(dá)22.30節(jié)，一天24小時的行駛里程高達(dá)521英里。

2021年1月28日凌晨4:42:01，Thomas Ruyant 完成了 Vendée Globe 2020 – 21，到達(dá)終點，排名第6。比賽用時為 80d 15h 22m 01s。

當(dāng)他結(jié)束比賽時，許多競爭對手還在路上。查看結(jié)果