HBM 工程服務(wù)團(tuán)隊(duì)參與 IMOCA’s Advens Cybersecurity 帆船項(xiàng)目

發(fā)布時(shí)間：2023-08-04 點(diǎn)擊次數(shù)：989

HBM 工程服務(wù)團(tuán)隊(duì)參與 IMOCA’s Advens Cybersecurity 帆船項(xiàng)目

在上一次 Vendée全球競(jìng)賽中，HBM參與了 Advens for Cybersecurity 項(xiàng)目，該項(xiàng)目涉及在帆船上開(kāi)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(zhǎng)部分）、一個(gè)支撐面（通常是彎曲的）和一個(gè)尖端組成。吃水越深，水對(duì)其阻力越小，越能提高船速。在側(cè)風(fēng)時(shí)，翼片最有效。由于翼片只能在航行條件相對(duì)平靜時(shí)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(jué)—成為第四艘到達(dá)終點(diǎn)的船只。但是這項(xiàng)技術(shù)顯示出一些弱點(diǎn)。從那以后，設(shè)計(jì)師們一直致力于對(duì)其性能和可靠性進(jìn)行提升。

問(wèn)題

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

在這段時(shí)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(xiǎn)。Vendée Globe不僅是一次冒險(xiǎn)，而且需要一艘堅(jiān)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(duì)船只性能進(jìn)行監(jiān)控。試驗(yàn)和測(cè)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(cè)量設(shè)備。

結(jié)果

這個(gè)項(xiàng)目很快被敲定，并于 2019年9月下水 — 并經(jīng)過(guò)了多次測(cè)試以確?？梢詤⒓颖荣?。盡管在比賽開(kāi)始后不久就出現(xiàn)了一次故障（與自動(dòng)駕駛千斤頂有關(guān)），迫使他們?cè)谏ねＡ袅怂膫€(gè)小時(shí)，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(shí)內(nèi)行駛了521英里。

國(guó)際帆船公開(kāi)級(jí)協(xié)會(huì)（IMOCA）

國(guó)際帆船公開(kāi)級(jí)協(xié)會(huì)（IMOCA）是一家公司，為 Thomas Ruyant 船長(zhǎng)設(shè)計(jì)和建造參加 Vendée Globe 競(jìng)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(shuō)，這艘船是圍繞著翼片建造的，而不是相反?！?/p>

“關(guān)于翼片，我們?nèi)蕴幱趯W(xué)習(xí)階段，因?yàn)樗鼈冊(cè)诓粩喟l(fā)展，特別是在形狀和尺寸方面。需要在海上對(duì)技術(shù)選擇、行駛數(shù)據(jù)和效果進(jìn)行驗(yàn)證”。

由于缺乏時(shí)間和金錢（一個(gè)翼片大約需要15萬(wàn)歐元），不可能在實(shí)驗(yàn)室對(duì)原型進(jìn)行開(kāi)發(fā)和測(cè)試?！蔽覀儧Q定在海上對(duì)翼片進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并記錄數(shù)據(jù)。幫助船長(zhǎng)了解其應(yīng)用極限，我們?cè)跍y(cè)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(guò)傳感器和采集系統(tǒng)，船長(zhǎng)能夠在不超過(guò)極限的情況下，以最佳方式使用它們。"

選擇光纖測(cè)試設(shè)備

由于高度了解測(cè)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?yàn)檫@種應(yīng)變片比傳統(tǒng)的應(yīng)變片更為堅(jiān)固。復(fù)雜設(shè)備能力和可靠性方面的聲譽(yù)，使 IMOCA 設(shè)計(jì)師再次聯(lián)系 HBM 參與此項(xiàng)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(shuō)：“我們部門通常盡可能靠近客戶現(xiàn)場(chǎng)工作。然而這次，我們?cè)诳蛻舻囊笙伦隽艘粋€(gè)小小的例外。Thomas Ruyant Racing的總部位于Lorient，但會(huì)議需要在意大利進(jìn)行，因?yàn)榕c在意大利的帆船部件設(shè)計(jì)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(cè)量，并確定了翼片的四個(gè)測(cè)量點(diǎn)?！芭c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(cè)量，也可用于溫度測(cè)量。因此，我們同意對(duì)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(cè)量點(diǎn)（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(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)換為可被常規(guī)采集系統(tǒng)使用的數(shù)字信號(hào)。最遠(yuǎn)的測(cè)量點(diǎn)和光纖解調(diào)儀之間的距離為5米——這與一些長(zhǎng)度需要超過(guò)30米的光纖應(yīng)用相比，是一個(gè)相對(duì)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(jiān)固性方面不斷進(jìn)步。FS70 裸光纖可帶有多個(gè)應(yīng)變和溫度傳感器，實(shí)時(shí)對(duì)翼片進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

與時(shí)間賽跑...

Advens for Cybersecurity 帆船是由 Guillaume Verdier 設(shè)計(jì)，Persico Marine 公司建造。長(zhǎng)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(shí)，IMOCA Thomas Ruyant Racing已經(jīng)在與時(shí)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(shí)際原因和節(jié)省時(shí)間——翼片是在Lorient完成的，而不是像最初計(jì)劃的那樣在米蘭完成。整個(gè)歐洲的HBM工程團(tuán)隊(duì)都具備專業(yè)知識(shí)，因此能輕松適應(yīng)計(jì)劃的變化。

因此，HBM現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)工程師 Nicolas Visoianu 在公司的法國(guó)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(guò)專門設(shè)計(jì)，可與光纖集成，外部包含凹槽。將光纖插入該凹槽是一項(xiàng)細(xì)致的工作，正如 Nicolas 所解釋的：“由于這些纖維相對(duì)較重且難以處理，因此我將翼片固定在一個(gè)可以讓我更容易工作的位置。為了獲得最佳性能，需要對(duì)纖維進(jìn)行精確定位，粘合時(shí)要保持高度注意力，因?yàn)檫@里所犯的錯(cuò)誤無(wú)法糾正！在這一領(lǐng)域，HBM具備更專業(yè)的知識(shí)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(gè)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(gè)例證——其專門為此類應(yīng)變片設(shè)計(jì)，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(xiàng)目進(jìn)展順利，并于2019年9月—— 在Transat Jacques Vabre比賽開(kāi)始前八周下水。經(jīng)過(guò)幾次測(cè)試，它已做好參加比賽的準(zhǔn)備。盡管啟動(dòng)后不久發(fā)生了一次與自動(dòng)駕駛千斤頂有關(guān)的故障，迫使其在Cherbourg停留了四個(gè)小時(shí)，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(lái)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(shí)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(diǎn) ，排名第6。比賽用時(shí)為 80d 15h 22m 01s。

當(dāng)他結(jié)束比賽時(shí)，許多競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手還在路上。查看結(jié)果