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Oct 04, 2023

Costruire da zero un vaso per la raccolta dell'acqua

Opensource.com Il mio team del Politecnico di Singapore ha realizzato un vaso di raccolta dell'acqua per il modulo Engineering & Design, come parte del programma Engineering Academy. La squadra era composta da quattro membri

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Il mio team del Politecnico di Singapore ha realizzato un vaso di raccolta dell'acqua per il modulo Engineering & Design, come parte del programma Engineering Academy. Il team era composto da quattro membri provenienti da diverse discipline: Thomas e Ryan del Diploma in Ingegneria Meccanica, e Hwee Peng e io, Ajay, del Diploma in Ingegneria Elettrica ed Elettronica. Il completamento del progetto ha richiesto diversi mesi, da dicembre 2015 a febbraio 2016.

Il programma Engineering Academy è offerto ai migliori studenti della Scuola di Ingegneria Elettrica ed Elettronica, nonché della Scuola di Ingegneria Meccanica e Aeronautica del Politecnico di Singapore. Il programma mira a impartire competenze provenienti da una moltitudine di discipline: elettrica, elettronica, meccanica, chimica, design e affari.

La dichiarazione di progetto che ci è stata presentata all'inizio del semestre era: "Progetta un veicolo che possa prelevare due campioni d'acqua, a un metro e due metri sott'acqua". Ciò ha rappresentato una sfida per noi poiché c'erano molte complessità del veicolo a cui dovevamo pensare, ed è stata un'impresa enorme.

Tuttavia, abbiamo accolto la sfida a braccia aperte. Sapevamo che avrebbe messo alla prova tutte le nostre conoscenze e avrebbe richiesto la ricerca di ulteriori informazioni da parte nostra. Questo articolo illustrerà il processo iterativo di pianificazione e prototipazione e mostrerà il frutto del nostro lavoro.

Abbiamo avuto molte idee dopo aver esercitato la nostra lungimiranza elencando tutte le sfide che probabilmente avremmo dovuto affrontare e poi proponendo le soluzioni corrispondenti. Dopotutto, sarebbe stato un veicolo che avrebbe galleggiato o immerso nell'acqua. Una volta che l'acqua entra in gioco quando si tratta di componenti elettronici, l'impermeabilizzazione è fondamentale. Col senno di poi, è divertente aver preso in considerazione anche l’idea di un veicolo sommergibile invece di una semplice nave galleggiante, data la quantità di vincoli che avevamo in termini di tempo, materiali e metodi di fabbricazione.

Per il corpo principale della nave, abbiamo deciso di utilizzare tubi in cloruro di polivinile (PVC) per la base della nave e acrilico per formare la struttura portante principale. Abbiamo scoperto che il PVC era un materiale relativamente economico ma galleggiante, e in una rete di tubi chiusi intrappola l’aria al suo interno, il che aiuta ancora di più la galleggiabilità. Volevamo utilizzare pezzi acrilici perché erano facili da fabbricare e fornivano un supporto strutturale adeguato. Tutto ciò di cui avevamo bisogno era un disegno schematico 2D e il laser cutter avrebbe potuto fare il resto del lavoro.

Inizialmente avevamo previsto l'utilizzo di elettrovalvole da 12 V per regolare l'ingresso dell'acqua nei contenitori. Tuttavia, abbiamo riscontrato che le valvole forniteci dai nostri docenti non funzionavano come previsto per un motivo particolare. Tutti i componenti sembravano funzionare bene, tuttavia, le valvole non consentivano all'acqua di fluire liberamente nonostante avessimo effettuato test approfonditi. Sospettavamo che avesse qualcosa a che fare con la forza del solenoide al loro interno, o forse era dovuto a un grave difetto di progettazione fin dall'inizio.

Poiché l'acquisto di nuove valvole era fuori dal nostro budget e avrebbe comportato una serie di altri problemi, ci siamo rimessi al tavolo da disegno e abbiamo effettuato ulteriori ricerche sui campionatori dell'acqua.

Abbiamo scoperto il campionatore d'acqua Van Dorn, che è un metodo ingegnoso di raccolta dell'acqua, che funziona sull'elasticità e su un meccanismo di rilascio rapido. Abbiamo semplificato ulteriormente il progetto per adattarlo alla nostra nave.

Il grafico seguente illustra il funzionamento del contenitore. Viene abbassato tramite una fune di nylon e, una volta raggiunta la profondità desiderata, un messaggero (un peso) viene inviato cadendo lungo la fune per colpire la leva che verrebbe rilasciata dalla sua posizione incuneata e causare la chiusura del contenitore, intrappolando l'acqua all'interno Esso.

Abbiamo deciso di immergere i contenitori nell'acqua alle rispettive profondità e di raccogliere i campioni d'acqua mentre il corpo principale della nave rimaneva galleggiante. Inizialmente abbiamo pensato di utilizzare un braccio per abbassare il contenitore e poi riportarlo su. Tuttavia ciò sarebbe stato possibile solo se avessimo utilizzato l'elettrovalvola come parte del contenitore dell'acqua.