HBM工程服务团队参与 IMOCA’s Advens Cybersecurity 帆船项目

在上一次 Vendée全球竞赛中,HBM参与了 Advens for Cybersecurity 项目,该项目涉及在帆船上开发和安装光学应变片。

这些翼片是放置在船体下面的特殊“翼”,由一根轴(通常是进出船体的最长部分)、一个支撑面(通常是弯曲的)和一个尖端组成。吃水越深,水对其阻力越小,越能提高船速。在侧风时,翼片最有效。由于翼片只能在航行条件相对平静时使用。进一步优化帆船性,因此还需能将翼片收回到船体。

在航海比赛中使用翼片是最近的事;2016年 Vendée Globe首次使用翼片(比赛每四年举办一次)。其效率很快就被发觉—成为第四艘到达终点的船只。但是这项技术显示出一些弱点。从那以后,设计师们一直致力于对其性能和可靠性进行提升。

问题

Vendée环球帆船赛(Vendée Globe)是11月开始的一项单选手、不间断的环球帆船赛,勇敢的船长们将在没有任何帮助的情况下独立完成这项为期三个月的艰苦比赛。             

在这段时间里,他们将面临极端的天气条件、波涛汹涌的海洋(尤其是太平洋和南极海域)以及与单独航行高危险。Vendée Globe不仅是一次冒险,而且需要一艘坚固、高性能的帆船,努力达到航行极限——或是超越极限。    

解决方案

帆船上需要安装传感器,以便对船只性能进行监控。试验和测量专家HBM在这方面享有盛誉,该公司以前曾与 HBM 合作,这次采用了 HBM 光纤测量设备。  

结果

这个项目很快被敲定,并于 2019年9月下水 — 并经过了多次测试以确保可以参加比赛。尽管在比赛开始后不久就出现了一次故障(与自动驾驶千斤顶有关),迫使他们在瑟堡停留了四个小时,但最终还是第五名结束比赛,具有令人惊叹的平均速度,帆船曾在24小时内行驶了521英里。

国际帆船公开级协会(IMOCA)

国际帆船公开级协会(IMOCA)是一家公司,为 Thomas Ruyant 船长设计和建造参加 Vendée Globe 竞赛的帆船。该公司的技术总监 Laurent Bourgues 表示:“翼片已经成为最重要的元素。毫不夸张地说,这艘船是围绕着翼片建造的,而不是相反。”

“关于翼片,我们仍处于学习阶段,因为它们在不断发展,特别是在形状和尺寸方面。需要在海上对技术选择、行驶数据和效果进行验证”。

由于缺乏时间和金钱(一个翼片大约需要15万欧元),不可能在实验室对原型进行开发和测试。”我们决定在海上对翼片进行现场测试并记录数据。帮助船长了解其应用极限,我们在测试后进行分析,并将结果与其他数据相关联,如风、海况、船速等,” Laurent 补充道。

“显然,这些翼片在提高帆船性能方面发挥了重要作用。通过传感器和采集系统,船长能够在不超过极限的情况下,以最佳方式使用它们。"

选择光纤测试设备

由于高度了解测量领域的最新技术进展,今年 Thomas Ruyant 选择使用光纤应变片,因为这种应变片比传统的应变片更为坚固。              

IMOCA 设计师再次联系 HBM,以实施该项目。HBM 工程部 Carola Corazza 经理与 Laurent Bourgues 一起确定了应变片的规格和在翼片上的安装方法。

最终选择了 FS70 裸光纤进行应变测量,并确定了翼片的四个测量点。并与客户的讨论,在光纤阵列中增加了一个温度传感器,并将这些应变和温度信号传输到 FS22 DI 光纤解调仪中获取测量数据。最远的测量点与光纤解调仪之间的距离为5米,这对很多光纤应用来说是一个非常短的距离。

与时间赛跑...

这些技术选择是在2019年第一季度确定的。翼片是由多层碳纤维组成的复合材料制成 - 外部包含一个凹槽,需要将光纤插入这个凹槽中,并使用 X120胶水粘合。整个安装过程还使用了特殊保护层,以确保其能耐海水侵蚀。在安装完成过后,还对其进行了测试评估和数据关联,改善船只操纵性能。