Разработка тактильных навигационных систем для судов

Smart-Ship производит системы управления с обратной связью для морских судов и современные учебные тренажеры. Узнайте, как Smart-Ship использовала возможности для ускорения разработки продукта и производства деталей с высокими допусками для передачи тончайшей тактильной информации операторам судов.

Задача проекта

Морские суда, от судов внутреннего плавания и дноуглубительных судов до небольших военно-морских катеров и буксиров, все сталкиваются с аналогичной проблемой. Операторы на борту этих судов имеют много информации для обработки и полагаются на аудио- и визуальный ввод. Чтобы сделать морские операции более безопасными и эффективными, Smart-Ship использует другой сенсорный канал. Компания внедряет тактильную обратную связь в консоли и рычаги для передачи сигналов для улучшения навигации.

Одна из ключевых задач — найти производителей, которые могут без сбоев выпускать высококачественные компоненты для связи с людьми посредством вибрации.

Инновации для Королевского военно-морского флота Нидерландов

Морской технологический стартап Smart-Ship был основан в 2018 году в Делфте братьями Брентом и Роем Коками. Будучи студентом Делфтского университета, Рой разрабатывал технологию управления кораблями с обратной связью в рамках своей магистерской диссертации. Это было сделано в ответ на уникальную задачу, с которой столкнулись морские пехотинцы Королевского военно-морского флота Нидерландов.

Конкретные суда, на которых они сосредоточили свое внимание, могли двигаться со скоростью от 40 до 50 узлов в условиях высоких волн, что могло существенно и отрицательно сказаться на экипаже. Если оператор не сможет действовать достаточно быстро, его быстроходное судно может столкнуться с лобовой волной, что невероятно небезопасно как для оператора, так и для судна. Таким образом, морские пехотинцы постоянно сталкиваются с травмами на борту кораблей из-за этого опасного сочетания высоких скоростей и неспокойных условий.

В диссертации Роя утверждалось, что тактильная обратная связь является более безопасным и интуитивно понятным способом передачи информации морским пехотинцам и операторам судов. Основываясь на скорости судна и данных о приближающихся волнах, тактильная обратная связь может рекомендовать более безопасную скорость, значительно улучшая самочувствие операторов судов.

Увидев возможность на рынке, Рой и Брент решили превратить эту концепцию в стартап, и вскоре к ним присоединился Джелле Тименсма в качестве технического директора. В этой статье мы подробно рассматриваем, как Smart-Ship превратила академическую концепцию в функциональный прототип.

От симулятора к встроенному приложению

Изначально Smart-Ship планировала устанавливать свои инновационные тактильные консоли и рычаги непосредственно на морские суда. Однако, по словам Тиенсма, вскоре команда обнаружила, что для этого нужно преодолеть множество бюрократических препятствий.

«Чтобы установить рычаг на борту настоящего корабля, нужно соблюдать множество правил и предписаний, — говорит Тиенсма. — Кроме того, нужно провести множество испытаний, чтобы всё было правильно для целей страхования и сертификации». Это означает, что команде Smart-Ship нужно было как-то оставаться на плаву во время этого длительного процесса.

Решение, к которому пришла компания Smart-Ship, заключалось в интеграции инновационных рычагов и программного обеспечения в морские тренажеры. Морские пехотинцы, проходящие подготовку, а также любые операторы судов в различных отраслях могли использовать эти тренажеры, чтобы почувствовать, каково это — использовать тактильную обратную связь для более безопасной и эффективной навигации.

«Наш продукт помогает сделать это обучение более качественным и эффективным, — говорит Тименсма. — Мы предоставляем обучающимся всю недостающую сенсорную информацию, которую они обычно получают на корабле».

Как для бортового оборудования, так и для тренажера детали, включающие эти технологии, должны быть невероятно точными, чтобы обеспечивать надежную тактильную обратную связь и при этом быть удобными в использовании во время длительных морских путешествий (или их симуляций).

Производство для обеспечения тактильной точности

Когда проект Smart-Ship только начинался, у команды не было ни аппаратного, ни программного обеспечения, а была только идея тактильного управления. По словам Тиенсма, «нам пришлось разрабатывать всё с нуля».

Чтобы создать прототип рычагов, Smart-Ship хотела напечатать компоненты на 3D принтере, но у них не было собственного 3D принтера. Поэтому компания обратилась к компании, предоставляющей 3D услуги, чтобы быстро создать прототип. Тиенсма вспоминает: «Это был действительно хороший способ понять, как всё будет сочетаться друг с другом и будет ли это вообще работать».

«Для тактильной обратной связи нам нужны очень точные детали, — говорит Тиенсма. — Любая неровность или царапина на физическом компоненте может повлиять на обратную связь, которую мы обеспечиваем. Мы делаем это на очень высоких частотах, чтобы оператор мог реагировать рефлекторно и интуитивно».

Для достижения требуемой точности и высоких допусков в проекте использовалась SLS печать. Эта технология позволяет получить гладкую поверхность без каких-либо дефектов, что оптимально для такого рода портативных компонентов. Детали SLS также достаточно прочны, что означает, что они хорошо сочетаются с остальными компонентами Smart-Ship, в основном изготовленными с помощью фрезерно-токарной обработки с ЧПУ.

Преодоление инновационного разрыва в морских технологиях

Помимо необходимости проходить сертификацию, чтобы получить разрешение на использование своего продукта на борту судов, еще одним препятствием, с которым сталкивается Smart-Ship, является более консервативный темп внедрения новых технологий в морской отрасли.

«Люди уже хорошо знают, что они делают, поэтому часто не осознают преимуществ, которые могут дать новые технологии, такие как наша», — говорит Тиенсма. Однако по мере появления всё большего числа компаний, таких как Smart-Ship, ситуация постепенно меняется.

На рынок выходит все больше и больше решений и технологий для экологически чистых перевозок, особенно в связи с быстрорастущей потребностью в значительном сокращении использования ископаемого топлива. Кроме того, удаленная доставка становится все более заметной тенденцией, отчасти из-за нехватки персонала. Всегда будет существовать разрыв между объемом информации, собираемой на борту и предоставляемой оператору, и объемом информации, которую он может фактически обработать. Вот почему Smart-Ship заботится о том, чтобы важнейшая информация передавалась оператору интуитивно понятным способом, позволяя ему немедленно действовать.

«Мы действительно пытаемся устранить этот пробел, повышая осведомленность операторов о том, что делает судно и на что оно способно, — говорит Тиенсма, — а также используя гибкость и навыки операторов, чтобы улучшить работу этих судов и обеспечить безопасность морской отрасли».

Безопасность — лишь одно из ключевых преимуществ модели Smart-Ship, которая значительно способствует переходу морской отрасли на электротягу. Многие суда теперь используют как генератор, так и систему электропривода, а также двигатель, работающий на ископаемом топливе, в качестве резервного для длительных рейсов. Операторы могут переключаться между источниками питания судна в зависимости от ряда ситуативных факторов во время рейса.

Технология Smart-Ships способствует более экологичному судоходству, помогая операторам интуитивно переключаться между системами привода, обеспечивая использование наиболее эффективного источника энергии в любой возможной морской ситуации.

Курс на будущее

В начале 2022 года компания Smart-Ship протестировала свою продукцию на симуляторе дноуглубительных работ Royal IHC, чтобы повысить эффективность и безопасность работы. Кроме того, компания установила один из своих рычагов управления дроссельной заслонкой на судне внутреннего плавания, чтобы обеспечить обратную связь с системой вспомогательной блокировки.

С точки зрения целей компании в области устойчивого развития, механизм переключения системы привода (двойной рычаг дроссельной заслонки) тестируется с середины 2022 года в сотрудничестве с Holland Shipyards Group. Цель состоит в том, чтобы внедрить его на гибридных и полностью электрических транспортных средствах.

Благодаря этим важным этапам Smart-Ship набирает обороты, тестируя несколько рычагов и готовясь начать продавать продукцию напрямую судоходным компаниям, параллельно производя интегрированные учебные модули с использованием того же программного обеспечения и рычагов. Компания готовится к масштабированию производства в сотрудничестве с нашей сетью.

Итог

Цель Smart-Ship — не только завершить тестирование изделий, состоящих из деталей с допусками и точностью размеров, как предусмотрено проектом, но и обеспечить качество каждый раз после доставки изделия на борт судна.

«Вы действительно должны быть уверены, что можете обеспечить стабильное качество и что всё соответствует правилам и нормам, — говорит Тиенсма. — Мы хотим показать, что небольшая компания в сотрудничестве с партнером-производителем может обеспечить такое качество».

Наши предыдущие статьи: