Werken volgens het V-model (2)

We werken volgens het V-model, dit houdt in dat we de voedselhover: hoofdsysteem verdelen in subsystemen: het ballenkanon en de hovercraft. Deze systemen worden op het einde weer samengevoegd tot een systeem. De subsystemen zullen in de volgende fases nog verder worden verdeeld tot sub-sub-systemen, bijvoorbeeld de licht- en geluidsignalen, en de sensoren. 

Met de subsystemen wordt er verwezen naar de volgende onderdelen:

Systeemintegratie

Gedurende deze fase hebben we beide Proof of Concepts geïntegreerd tot een grote voedselhover. Daarvoor zijn aanpassingen gemaakt aan zowel de hover als het ballenkanon. Het ballenkanon zoals hij hier te zien is zal nog geoptimaliseerd worden om het apparaat zo klein mogelijk te maken. Nu zit er nog een groot blok op waar de motor in zit verwerkt, dit zal in de uiteindelijke versie een veel kleinere vorm hebben. Hieronder is de integratie te zien van de hover en het ballenkanon.

De volgende aanpassingen moeten nog uitgedacht worden om het product nog meer te optimaliseren.

·         De hovercraft moet in zijn geheel nog beter worden vormgegeven, hierbij moet gedacht worden aan stroomlijning en de plaatsing van de accu’s

• ·         Veiligheidsaspecten moeten nog worden toegevoegd, denk hierbij aan een veiligheidscherm voor zowel de Lift- als de thrustmotor
• ·         De loop en het magazijn van het ballenkanon moet worden aangepast naar een meer optimale verhouding. De loop wordt wat langer en het reservoir wat korter en platter.
• ·         De constructie die het kanon verbindt met de hover zal nog worden verstevigd, dit zal gebeuren aan de hand van de evenwichtsverdeling en het uiteindelijke ontwerp van het kanon.
• ·         De hoogte van de Liftmotor tot het kanon moet nog worden bepaald. Dit zal ook gebeuren aan de hand van uitleg bij dit bovenste punt.

Procesboom

De procesboom geeft een overzicht wat er met de hovercraft gebeurt tijdens het gebruik, en dient als hulpmiddel om geen aandachtspunten te vergeten. De reden waarom de procesboom in dit geval enkel gericht is op de gebruiksfase, is omdat de hovercraft voort komt uit een gegeven opdracht, en niet aan particulieren verkocht zal worden.

DFA

Per systeem zal er moeten worden gekeken hoeveel tijd er zal moeten worden besteed aan het in elkaar zetten van het systeem. Een DFA (design for assembly) is hiervoor een zeer geschikte tool. Voor het opstellen van een DFA moet er als eerste een duidelijk beeld zijn van de onderdelen die er in het product aanwezig zullen zijn. Omdat dat beeld hier nog niet precies heel duidelijk is, is dit DFA minder gederailleerd, er kan bijvoorbeeld nog niet precies gezegd worden hoeveel schroefjes in de hovercraft komen, en waar deze komen. Wel kan er een inschatting worden gemaakt welke onderdelen geassembleerd moeten worden, en met welke stappen- en waar deze onderdelen op de hovercraft geassembleerd kunnen worden.

 Bij het plaatsen van dezelfde onderdelen horen een groot aantal handelingen die meerdere malen moeten worden herhaald. Verder is het per handeling belangrijk om te kijken welke draaihoek er moet worden gemaakt om een onderdeel te bevestigen. Dit komt omdat een lastige handeling met een grote draaihoek meer tijd in beslag zal nemen.

Functieboom

Om inzicht te kunnen krijgen van het systeem binnen de hovercraft met ballenkanon is er een functieboom gemaakt. Deze functieboom geeft weer welke functies onder welk sub-systeem binnen hovercraft met ballenkanon.

Met deze functieboom is de basis gelegd voor het maken van het FMEA en het DFA. Volgens deze indeling wordt er te werk gegaan deze fase van het project. De volgende fase van het project zal er een diepere functieboom worden gemaakt, om die fase meer te kunnen indelen.

Het hoofdsysteem in deze functieboom is de voedslehover (de hovercraft met ballenkanon), de twee subsystemen zijn het ballenkanon en de hovercraft. De subsystemen hebben ook sub-subsystemen, deze zijn hier nog niet weergegeven, maar hierbij moet gedacht worden aan de accu's, motoren, servo's etc.

Definitieve morfologische kaart

De morfologische kaart van de hovercraft en het ballenkanon zijn samengevoegd, daar is ook nog de categorie het ballenkanon op de hovercraft plaatsen aan toegevoegd. De morfologisch kaart is hieronder weergegeven.

Helaas heeft de computer de nare eigenschap de plaatjes slechts tot het onderdeel vormgeving te kopiëren, gelukkig is de volledige morfologische kaart wel in het verslag terug te vinden. 

Onderzoek lift en thrust

(onderdeel van systeem decompositie en grenzen)

Om te bepalen welke specificaties de motoren en de propellers zullen moeten hebben, heb ik onderzoek gedaan, en berekeningen gemaakt naar hoeveel stuwkracht de motoren en propellers moeten kunnen leveren. Deze zijn hieronder weergegeven.

Voor de thrust heb ik de volgende tabel en grafieken gemaakt:

In de onderstaande grafiek wordt weergegeven wat de kinetische energie is van de hovercraft bij een bepaalde snelheid volgens Ek=1/2*m*v^2. Hier wordt er geen rekening gehouden met eventuele (wrijvings)weerstand.

Hieronder is een grafiek te zien met de thrust en de kracht die de thrust moet hebben om en stabiele voortbeweging te genereren. De blauwe lijn geeft de kracht weer die benodigd is om de voedselhover van 8 kilogram en bepaalde snelheid te laten versnellen volgens F=m*a. De groene lijn laat dezelfde gegevens zien maar dan bij een gewicht van 5 kilogram.

Kosten, vermogen, stroomsterkte en gewicht zijn ook onderdelen van systeem decompositie en grenzen.

FMEA

Het FMEA zal laten zien welke schade er wordt veroorzaakt door een beperking in het ontwerp. In dit FMEA zal worden aangeven welke gevolgen een schade kan veroorzaken, hoe makkelijk het is te ontdekken, en de ernst van de schade. In het FMEA staan  onderdelen die zeer schadelijk (gevaarlijk) zullen zijn in kleur aangeven. Alleen de punten die in het roze of rood zijn aangeven zullen worden herzien, omdat deze duidelijk een potentieel gevaar kunnen vormen.
Het doel van het FMEA is ontdekken waar de zwakke, gevaarlijke punten in het ontwerp zitten, de ernstigste punten zullen in het ontwerp moeten worden aangepast, om zo de gevaren weg te werken. In het fmea dat wij gemaakt hebben, hebben we een extra kolom gemaakt waarin het systeem waaraan het onderdeel toebehoort wordt weergegeven.

Definitief Programma van eisen en wensen

Voor het definitief programma van eisen en wensen hebben we de programma's van eisen en wensen van de hovercraft en het ballenkanon samengevoegd. Verder hebben we alle eisen en wensen nogmaals nagelopen, en waar nodig aangepast. Tot slot hebben we eisen en wensen toegevoegd, deze hebben betrekking tot de montage van het ballenkanon op de hovercraft, en zijn met rood aangegeven.

Definitieve probleemstelling

Voor het formuleren van de definitieve probleemstelling heb ik gebruik gemaakt van de voorlopige probleemstelling van de hovercraft en die van het ballenkanon. Hier heb ik gekeken welke vragen er al beantwoord zijn, en welke er nog beantwoord moeten worden. Verder zijn er in de loop van deze fase (door het beantwoorden van de voorlopige deelvragen) nieuwe deelvragen ontstaan. Aan de hand van dit alles heb ik de voorlopige probleemstellingen samengevoegd en aangepast tot de definitieve probleemstelling, deze is hieronder weergegeven.

Probleemstelling

Er moet een hovercraft met daarop een voedingsdispenser met boeidetectie- en een afschriksysteem voor vogels gerealiseerd om op een alternatieve manier mosselen van voeding te voorzien en vogels af te schrikken.

Hoofdvraag

Hoe kan een hovercraft met daarop een voedseldispenser voor mosselen en een afschriksysteem voor vogels geoptimaliseerd worden voor water en land, waarbij rekening wordt gehouden met veiligheid, stabiliteit en bestuurbaarheid.

Deelvragen

·         Hoe genereer je zoveel mogelijk lift onder de hovercraft?

·         Hoe genereer je voldoende thrust om de hovercraft te verplaatsen?

·         Hoe kan de hovercraft van richting veranderen?

·         Hoe garandeer je de stabiliteit van de hovercraft?

·         Hoe garandeer je de veiligheid bij het gebruik?

·         Hoe garandeer je de waterdichtheid van de componenten?

·         Welke materialen zijn het meest geschikt voor de hovercraft?

·         Hoe zorg je dat de hovercraft bij storing niet zinkt?

·         Hoe kan de aerodynamica van de hovercraft wordt verbeterd?

·         Wat zijn de exacte afmetingen van de hovercraft?

-          Wat zijn de maattoleranties?

·         Wat is het exacte gewicht van de hovercraft, met alle systemen?

-          Wat zijn de gewichten van ieder (sub) systeem apart?

-          Welke toleranties worden er qua gewicht per (sub) systeem aangehouden?

·         Waar worden alle (sub) systemen exact gepositioneerd op de hovercraft?

-          Waar wordt het ballendropsysteem geplaatst?

-          Waar worden de geluidshoorn en de lampjes geplaatst?

·         Wat worden inkooponderdelen, en wat worden maakonderdelen?

·         Welke inkoop onderdelen worden er gebruikt (exacte specificaties)

-          Welke liftmotor wordt er gebruikt?

-          Welke rotorbladen worden er gebruikt?

-          Welke thrustmotor wordt er gebruikt?

-          Welke rotorbladen worden er gebruikt

-          Welke motor voor het ballen dropsysteem wordt er gebruikt?

-          Welke accu's worden er gebruikt, en hoeveel?

-          Welke geluidshoorn wordt er gebruikt?

-          Welke lampjes worden er gebruikt, en hoeveel?

·         Welke materialen worden er gebruikt voor de maakonderdelen?

Ideeschetsen en exploded view

Wat betreft de ideeschetsen is er niet veel veranderd ten opzichte van die van het proof of concept, we hebben namelijk de ideeschetsen van  het proof of concept meegenomen naar deze tweede fase. Wel hebben zijn er nieuwe ideeën bij geschetst over hoe het ballenkanon op de hovercraft vastgezet kan worden.  Ook is er een exploded view van het totale integrale idee van de hovercraft met ballenkanon gemaakt. 

Presentatie proof of concept

De presentatie van het proof of concept is goed verlopen. Kevin, Charlene, Roel, en ik waren verantwoordelijk voor de presentatie van de hovercraft. Voor de presentatie hebben we gebruik gemaakt van een poster op A1 formaart, hierop stonden foto's, en de Unique Selling Points vermeld. De verdieping op de USP's was mijn taak in de presentatie. Ik vertelde de inhoud van de USP's, en gaf uitleg over de werking van bepaalde onderdelen. 
Verder hebben we in de presentatie uitleg gegeven over het door ons doorlopen proces, en zijn we dieper ingegaan op de werking van de hovercraft. 

Tot slot hebben wij een demonstratie gegeven van de hovercraft. Omdat wij niet de beschikking hadden over accu's of batterijen, hebben wij gebruik gemaakt van twee enorme omvormers. De motoren hadden een stroomsterkte nodig van 11 ampère, maar de omvormers, de lengte van de kabels van de omvormers naar de hovercraft, en de netstroom vormden een beperking. Om toch aan 8 ampère te komen, hebben wij de kabels van de omvormers tot de hovercraft verkort. Daarom moesten de omvormers op een kar gezet worden, met een verlengsnoer naar het stopcontact. Daarnaast hebben wij de demonstratie in de werkplaats gegeven, omdat wij hier meer stroomsterkte hadden.

Unique Selling Points

Wat maakt onze hovercraft beter dan die van anderen? Dat zullen wij u duidelijk maken met de volgende Unique Selling Points:

• Meer thrust door venturi-effect

• Rotor afgedekt met gaas

• Deels gesloten rok:

• -Minder kans op water 'happen' 

• -Bij tijdelijk te weinig lift drijfvermogen

• Goed wendbaar (tot 90⁰) door 3 flaps, met 3 scharnierpunten

• Aerodynamische afwerking

Mindmap

We hebben een mindmap gemaakt door middel van brainstormen. Met deze mindmap willen we zo veel mogelijk dingen waar we aan moeten denken bij een hovercraft vastleggen, om ze niet te vergeten. De mindmap dient als basis voor de probleemstelling en het PVE&W.

Oplossing proof of concept

We hebben het voor elkaar gekregen dat de hovercraft 8 ampère ontvangt, dit hebben we gedaan door de kabel tussen de hovercraft en de transformator korter te maken. Echter hierdoor kan de hovercraft geen lange afstanden meer afleggen, maar ook hier hebben we een oplossing voor gevonden. We hebben de transformatoren op een trolley gezet, en een verlengsnoer naar het stopcontact. Nu lopen we met de trolley achter de hovercraft aan, en kunnen we toch langere afstanden afleggen.

Bouw proof of concept

Het proof of concept is gebouwd, we hebben hoofdzakelijk schuim gebruikt om het gewicht zo laag mogelijk te houden. Het proof of concept bleek niet helemaal zo te werken als gehoopt, de gaten in de rok waren niet groot genoeg om genoeg lucht onder de rok te blazen. Ook voelden we veel wind terugslaan boven de liftmotor, dit laatste hebben we proberen op te lossen door een gat in de bodemplaat te zagen, dit werkte niet, dus hebben we het weer dichtgemaakt. Op advies van dhr. Velraeds hebben we de rok aan de onderkant losgemaakt, dit heeft wel geholpen omdat er nu veel meer lucht onder de hovercraft opgestuwd wordt, waardoor er nu meer lift is. Ook hebben we het gewicht van de hovercraft in evenwicht gebracht, deze lessen zullen we verder meenemen in het project. Een andere mogelijke verklaring waarom dat er niet genoeg lift was, is omdat de rok mogelijk van een te stug materiaal was, waardoor er aan de voorkant meer lucht kon ontsnappen. Tot slot geven de transformatoren te weinig sterkte, omdat we slechts 5 ampère krijgen, terwijl we 10 nodig hebben.

Ondernomen stappen

Voor het komen tot het proof of concept van de hovercraft zijn wij systematisch te werk gegaan, en hebben wij de volgende stappen of chronologische wijze uitgevoerd:

• Allereerst hebben wij een voorlopige probleemstelling geformuleerd, deze luidt: "Er moet een hovercraft gerealiseerd worden die voldoende lift en stuwkracht heeft om zichzelf, de voedingsdispenser en een vogelverjager te verplaatsen over water en land, waarbij rekening gehouden moet worden met mens markt techniek en milieu." Bij deze probleemstelling horen natuurlijk ook een hoofdvraag en deelvragen:           Hoofdvraag:
  • Hoe kan een hovercraft geoptimaliseerd worden voor water en land, waarbij rekening wordt gehouden met veiligheid en stabiliteit.
    Deelvragen:
    ·         Hoe genereer je zoveel mogelijk lucht in de rok.
    ·         Hoe genereer je zoveel mogelijk lift onder de hovercraft?
    ·         Hoe genereer je voldoende thrust om de hovercraft te verplaatsen?
    ·         Hoe kan de hovercraft van richting veranderen?
    ·         Hoe garandeer je de stabiliteit van de hovercraft?
    ·         Hoe garandeer je de veiligheid bij het gebruik?
    ·         Hoe garandeer je de waterdichtheid van de componenten?
    ·         Welke materialen zijn het meest geschikt voor de hovercraft?
    ·         Hoe zorg je dat de hovercraft bij storing niet zinkt?
    ·         Hoe kan de aerodynamica van de hovercraft wordt verbeterd? 
  • 
    
• Vervolgens hebben we ook een functieboom gemaakt, hierin staat wat de hoofdfunctie is van een bepaald (sub)systeem, en wat hiervoor nodig is.
  
• Met de nu al bekende gegevens hebben wij het programma van eisen en het programma van wensen opgesteld.
  
• We hebben alle vier ideeën geschetst, hiervoor hebben we creativiteitstechnieken gebruikt, zoals het bekende brainstormen, associëren en rotatie.
• Van de ideeën hebben we een morfologische kaart opgesteld, om vervolgens integrale ideeën te genereren. 
  
• Sommige integrale ideeën lijkenop elkaar, maar hebben toch nuttige aanvullingen voor elkaar. Uiteindelijk hebben we integrale ideeën deels gecombineerd, om hiermee aan de slag te gaan om een krachtig proof of concept te maken. 
  

Mijn ideeschetsen:

Werken volgens het V-model

In deze analysefase werken we volgens het V-model, dit houdt in dat er op een systematische manier stappen worden afgewerkt, om tot de oplevering van een bepaald product te komen. Dit product dient eerst goedgekeurd te worden, om vanuit dit product  wederom op een systematische manier stappen te ondernemen om tot het uiteindelijke product te komen.'

Wij zitten nu nog in het linker deel van het V-model en werken naar de oplevering van het eerste product, hier het proof of concept. Voor het proof of concept hebben wij onze groep in twee gespitst om met een andere in twee gesplitste groep samen te werken. Op door op deze manier de subsystemen te verdelen, kunnen ze sneller en efficienter gerealiseerd worden.

Ik en Roel werken nu samen met Kevin en Charlene aan het proof of concept van de hovercraft (subsysteem 1), terwijl Connor en Martijn met Stan en Dion aan het ballen kanon (subsysteem 2) werken. Met het proof of concept willen wij de haalbaarheid, en de werking van onze hovercraft aantonen.

Planning analysefase

Om de analysefase efficiënt te laten verlopen, is er een gestructureerde planning nodig. Deze heb ik gemaakt als eerste stap in de analysefase. De planning is als volgt:

plannning
1	Voorlopige probleemstelling	8-4-2014	14:45		samen
2	PVE	8-4-2014	15:00		samen
3	PVW	8-4-2014	16:00		samen
4	ideeën genereren	9-4-2014	9:00		samen rouleren
5	Morfologische kaart	9-4-2014	13:00		deling taken
6	Integraal idee	9-4-2014	14:15		(afhankelijk van opleverings criteria)
7	bouw hovercraft en ballenkanon	10-4-2014	13:00		groepen van 2 onderdelen
8	Proof of concept
9	Proces volgens V model
10	Blog	eiv
11	A1 presentatie	15-4-2014			voorbereiding ieder info aanleveren 1 poser maken.