Кремень FMZ Реклама
Kremen FMHM Реклама

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

ekatarios
Идет загрузка
Загрузка
21.11.2019
9470
62
Применение

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

30

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

В преддверии фестиваля хочу рассказать об одном проекте, который я притащу туда в формате модели. Я его и в прошлый раз привозила, но без пояснений, похоже, было не очень понятно, что это за конструкция. 

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Итак, я “напечатала” пятиметровый шатер.

На самом деле не совсем “напечатала”... но обо всем по порядку.

Еще лет пять назад появилась у меня идея создания шатра-геокупола. Мы много ездили на уазике, в том числе по тундре, где очень ветрено и стандартные туристические конструкции (а ля кемпинговая палатка) цеплять не за что. В то же время, надоело уже надевать толстые гидрокостюмы, лежа в штормовой палатке - то еще занятие, скажу вам, особенно если костюм уже промок, а в палатке вам еще спать… Геокупол казался реальным выходом: быстро поставили, часть использовали под сон, в другой - не то, что костюмы надеть, а сплясать можно. 

Я тогда просмотрела массу чужих проектов и с точки зрения соотношения денег/веса и легкости в обслуживании мне показалась перспективной идея использовать полипропиленовые трубы. Был один вопрос - как сделать хабы (места соединения) с фиксированными хитрыми углами так, чтобы сборка не занимала 4-5 часов времени.

Где-то во время этих раздумий меня и застал декрет на двух детей... Поездки свернулись, появились другие задачи и т.п.

Однако идея шатра не давала мне покоя. Выглядело это как-то так:

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Расчет: http://acidome.ru/lab/calc/#1/2_Piped_D100_2V_R5_beams_20x20

Такие идеи надо либо выкидывать из головы, либо уж реализовывать…  

К этому моменту у меня уже появился 3D-принтер. Так что глупо было искать какие-то другие способы сделать хабы.

Хабы

На Thingiverse есть довольно много геокупольных проектов. Но есть ощущение, что в реальном мире их не тестировали. Потому что по тем или иным причинам мне не подошло ничего. Однако понравилась идея отсюда: https://www.thingiverse.com/thing:1001999. Ее-то я и взяла за основу.

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Спойлер: идея в походных условиях и при моих масштабах оказалась нежизнеспособна. Но я ее доработала.

В проекте eLab_Hackerspace мне понравилось совмещение печатных и литых (заводских, дешевых) элементов. Шатер предполагалось использовать в долгих поездках - дети-то рано или поздно вырастают - а значит нужно иметь возможность там же и отремонтировать. Это эквивалентно тому, что надо иметь с собой запчасти, закрывающие возможную поломку любого элемента. Ремкомплект же стоит денег и занимает место, т.е. задача его удешевить и минимизировать. Идея с совмещением печатного и заводского отлично решает эту задачу.

По сути есть только 2 способа зацепления трубы - клипсы (как тут) или штыри, на которые эти трубы надеваются. В обоих случаях как раз на место крепления трубы и приходится основная нагрузка. Это и на глаз понятно. А эксплуатация шатра показала, что даже когда его срывает штормом, страдают только крепежи труб. За все время жестких экспериментов ни одна основа хаба не пострадала!

Литые детали именно в месте крепления труб позволили уйти от проблемы межслойного склеивания АБС-а - т.е. я могла основу хаба печатать так, чтобы ее прочность была максимальной, не думая, как все это повернуть, чтобы клипсы (или штыри) не отвалились. С другой стороны, тот факт, что это все собирается из нескольких частей, упрощает ремонт: когда отваливается одна труба, мне надо перепечатывать весь хаб. Я могу просто заменить клипсу.

Упомянутый проект был нарисован для другого типа геокупола, так что рисовать свои пришлось с нуля. Мой проект тоже теперь выложен на Thingiverse: https://www.thingiverse.com/thing:3382982. Основа печатается из АБС-а без поддержек (это, кстати, было одним из важных для меня факторов - отсутствие постобработки поверхностей под поддержками и экономия материала на большем количестве хабов).

Грани

Я ориентировалась на диаметр сферы чуть меньше 5 м. Размеры были выбраны не просто так: трубы граней должны были поперек укладываться в багажник Патриота, а внутри взрослый человек должен был спокойно стоять на бОльшей части площади. Поскольку к моменту реализации шатра Патриот уже продали, на точность расчета длин я плюнула и взяла 5 м для ровного счета… Позже пришлось, правда, выбирать бокс на крышу легковухи, чтобы эти трубы туда укладывались.

Сборка и доработка

Хабы печатались долго - недели три принтер занимался только этим.

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

По началу хабы выглядели как у проекта-образца (как большая часть на снимке выше).

Они распечатаны в двух цветах, поскольку в выбранной геометрии их два типа. Так точно не запутаться. Труб тоже два вида - они у меня отмечены разноцветной изолентой (каждая в двух местах, потому что изолента вполне срывается в таких условиях).

Оранжевые хабы - 5-конечные. Туда подсоединяются только “короткие” трубы, поэтому никаких пометок не предусмотрено.

Зеленые хабы - 6-конечные. К ним подсоединяется 4 “длинных” трубы и 2 “коротких”. На цилиндре основания хаба есть выемки, которые отмечают, где именно должны пойти “короткие” трубы. Такие пометки можно нащупать даже в темноте (идею написать буквы, как это сделано у проекта-образца, отмела сразу - это в перчатках, да в сумерках сложно идентифицировать).

Я не печатала отдельно хабы для нижнего ряда (с отрезанным основанием - как у проекта-образца), чтобы не увеличивать количество разных деталей. На моих нижних хабах пока не стоят клипсы там, где они не нужны. В ближайшем будущем я доставлю клипсы и туда, чтобы при сборке не пришлось соображать, какие хабы идут вверх, а какие - вниз.

При поломке любого другого хаба нижние будут использованы как “доноры”. Нижние опоры не так критичны к углам, поскольку в реальной жизни идеальной поверхности для сборки не бывает и все равно какие-то нештатные нагрузки есть… так что нижний “пояс” можно чуть ли не на стяжках собрать в экстренном случае.

Это только кажется, что полипропиленовые трубы - легкие. Каркас весит килограмм 15:

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Это всяко лучше 100+ кило аналогичного стального каркаса, но первая же сборка показала, что вес - это проблема. Под собственным весом каркас давил на хабы так, что трубы выщелкивались вверх из заводских креплений.

И я отправилась дорабатывать идею (до сих пор интересно, как же этот проект выложили ребята из eLab_Hackerspace…).

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Отказываться от такой хорошей идеи совмещения печатного и покупного не хотелось - с точки зрения прочности хабы себя показали отлично. Поэтому решением стали печатные рамки вокруг каждой клипсы.

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

По ходу дела оказалось, что клипс разных существует очень много, поэтому рамки печатались разных вариантов. Но при сборке шатра на природе их не надо подбирать друг к другу - все уже заранее прикручено к хабу.

Рамки - самая “слабая” часть всей конструкции, и я ее оставляю таковой. Именно они ломаются, когда нагрузка на шатер превышает некий условный порог (хороший шторм), сохраняя основу хаба живой. Как предохранитель. Рамки перепечатывать быстрее, а возить с собой проще, чем эти хитрые и массивные основания.

Хаб с рамками выглядит так:

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Вторая сборка с рамками прошла лучше. Но каркас все равно развалился на финальной стадии. Трубы стали выскакивать по своей оси - не хватило трения между полипропиленом и клипсой. Но нагрузка здесь уже была небольшая - каркас можно было стянуть веревочкой, и тогда он собирался до конца. По идее такое же стягивание обеспечивает шкура, но до накидывания шкуры-то еще дойти надо…

Решением стали банальные шплинты из PLA - он по характеристикам подошел сюда лучше. Они не сильно усложнили сборку, зато трубы уже никуда не выскакивают.

В таком виде хабы и существуют по сей день (и поедут на фестиваль).

На фото - “комнатная” модель шатра с правильными хабами, но трубами мЕньшей длины: 

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Отдельной историей стал пошив шкуры из Оксфорда 600 с ПВХ пропиткой. ПВХ пропитка нужна была, чтобы не иметь проблем с проклейкой швов - вместо спец-лент и нагрева мне достаточно было купить клей Момент для ПВХ лодок и полностью проклеить верхний 5-угольник. Из недостатков - такая ткань весит очень много. Так что шкура добавляет еще килограмм 15 к весу. Благо каркас это выдерживает. 

Оксфорд 600 с ПВХ был самым дешевым вариантом из доступных в опте. Так что на пробу подошел и он. Вероятно, следующая шкура будет из более легкой ткани с другим типом пропитки. Теперь-то я знаю, что шатер - отличная штука и точно будет эксплуатироваться. Но шить я ее буду только когда окончательно “умрет” ПВХ-пропитка (по идее она должна быть не долговечной). И, пожалуй, она будет не оранжевой - в солнечную погоду глазам тяжело;) Оранжевый цвет выбирался из соображений безопасности, но, кажется, надо делать просто яркие вставки в верхних частях шатра.

Первые “наброски” шкуры - без креплений и петелек:

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Тест на Ладоге

Шатер прошел полноценное тестирование в этом году летом на Ладоге - он месяц стоял в шхерах. Поскольку было непонятно, проживет ли он столько времени, я спала рядом в старой палатке, а шатер стал чем-то типа “детской” на время дождя.

В целом - отличная штука. Не течет (ткань и проклейка работают как надо). Имеет огромные размеры и не падает при среднем ветре. “Пузо” с водой даже в ливень на крыше не собирается, особенно если закрепить в нескольких местах шкуру теми же клипсами для труб.  

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Мокрая шкура после ливня длинной в день шатер не ломает, хотя несколько прогибает трубы:

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

Внутрь дождевая вода не затекает, даже если открыты все 5 дверей по периметру.

Когда светит солнце сутра, в нем прохладнее, чем в стандартной палатке. Палатка нагревается, как адское пекло… приходится вставать рано, а тут можно выспаться - я даже один раз попробовала.

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

А на следующем фото внутри шатра я поставила внутреннюю часть от своей четырехместной штормовой палатки (в качестве накомарника, которого у шатра пока нет). Рядом с елкой отлично влезло;) 

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

К сожалению, для штормовых условий, под которые он изначально задумывался, шатер в текущем виде не предназначен. При таких длинах полипропиленовые трубы слишком пружинят. Если ветру хватает силы вдавить одну из вершин внутрь (такое на Ладоге было пару раз за тот весьма холодный и довольно ветреный месяц), шатер тут же складывает. Вообще вся эта конструкция такая, что достаточно вынуть одну палочку или узел - и все рассыпается.

Эта проблема решается - я закрепила шатер за хабы первого уровня к деревьям (это видно на фотке с дрона) и следующий шторм он пережил:

Пятиметровый шатер на 3D-принтере

На фото также закреплены стороны верхнего пятиугольника за те же деревья, хотя это уже было излишним.

Но в целом надо переходить на другие более жесткие трубы. Я пока не остановилась на чем-то конкретном. Надо прикинуть стоимость.

А вот к хабам претензий нет. Живут и здравствуют.

Подпишитесь на автора

Подпишитесь на автора, если вам нравятся его публикации. Тогда вы будете получать уведомления о его новых статьях.

Отписаться от уведомлений вы всегда сможете в профиле автора.

30
Комментарии к статье