Makríl veiðibúnaður fyrir handfærabáta

Arinbjörn Þór Kristinsson

Lokaverkefni til BS gráðu í tæknifræði Rafmagns- og tölvuverkfræðideild Verkfræði- og náttúruvísindasvið

Háskóli Íslands

Makríl veiðibúnaður fyrir handfærabáta

Arinbjörn Þór Kristinsson

24 eininga ritgerð sem er hluti af Baccalaureus Scientiarum gráðu í Mekatróník hátæknifræði

Leiðbeinendur Andri Þorláksson

Sigurður Ingi Einarsson Sverrir Guðmundsson

Rafmagns- og tölvuverkfræðideild Verkfræði- og náttúruvísindasvið

Háskóli Íslands Reykjanesbær, Maí mánuður 2015

4

Makríl veiðibúnaður fyrir handfærabáta 24 eininga ritgerð sem er hluti af Baccalaureus Scientiarum gráðu í Mekatróník hátæknifræði Höfundarréttur © 2015 Arinbjörn Þór Kristinsson Öll réttindi áskilin Tæknifræðideild Keilis Verkfræði- og náttúruvísindasvið Háskóli Íslands Grænásbraut 910 235 Reykjanesbær Sími: 578 4000 Skráningarupplýsingar: Arinbjörn Þór Kristinsson, 2015, Makríl veiðibúnaður fyrir handfærabáta, BSc ritgerð, Rafmagns- og tölvuverkfræðideild, Háskóli Íslands, 169 bls. Prentun: Háskólaprent ehf. Reykjavík, Maí mánuður 2015

5

Útdráttur

Í þessari ritgerð er farið í gegnum þróun á nýjum tilraunaveiðibúnaði sem er í eigu Guðjóns

Ólafssonar útgerðamanns og er til veiða á makríl á smábátum. Búnaðurinn er keyptur af

fyrirtækinu Slippurinn Akureyri ehf. Hnökrar hafa verið í búnaðinum sem síðastliðin tvö ár

hefur verið reynt að finna lausnir á án fullnægjandi árangurs. Slippurinn dró sig útúr

verkefninu áður en skýrsluhöfundur tók verkefnið að sér. Sá búnaður sem er í boði í dag fyrir

makrílveiðar smábáta er bæði stór og fyrirferðamikill og hentar þar af leiðandi illa smábátum

auk þess sem bæði afkastageta hans og áreiðanleiki er ekki ásættanleg. Tilraunaútfærslan frá

Slippnum er mun fyrirferðaminni, öruggari og afkastameiri en hefðbundinn veiðibúnaður en

áreiðanleiki hans er ófullnægjandi. Markmiðið var að finna hagkvæmustu en jafnframt

skilvirkustu lausn á vandamálum tilraunaveiðibúnaðarins. Nýr stjórn og drifbúnaður var

hannaður, smíðaður og komið fyrir á búnaðinn í stað þess eldri og hann prófaður. Við prófun

búnaðarins kom í ljós að breytingarnar sem gerðar voru skiluðu þeim árangri sem sóst var

eftir.

Abstract

This paper presents the development process of prototype fishing equipment designed for

mackerel. The project was undertaken for Guðjóns Ólafsson, who operates a small-vessel

fishing fleet. The project revolved around the improvement of systems within the innovative

equipment which Mr. Ólafsson purchased from Slippurinn Akureyri ehf. The aim was to

eliminate persistent flaws within the equipment, which have been present for the past two

years. Slippurinn had ceased there maintenance of the equipment before the work presented

in this paper was commenced. Despite the flaws within Mr. Ólafsson’s equipment, it was

purchased as other available fishing equipment intended for mackerel fishing is too bulky to

be practical for use on small-vessels. Moreover, the performance and reliability of this bulky

equipment is underwhelming. The objective of this project was to find an economical

method of eliminating the flaws within the innovative equipment, as to allow it to take full

advantage of its small size, safety, and promising efficiency. To this end, enhancements have

been implemented on the existing equipment by incorporating a new control and actuator

system. The result of testing preformed on the enhanced system showed that many of the

existing flaws were eliminated.

7

Tileinkun

Mig langar til þess að tileinka þessa ritgerð konunni minni Fanney Magnúsdóttur og

börnunum mínum, Perlu Sóley, Pálma Rafni og Óskari Loga. Þau hafa stutt óendanlega

mikið við bakið á mér í gegnum námið og hafa heldur betur þurft að hliðra til svo námið mitt

og verkefni þetta gat orðið að veruleika. Einnig vill ég tileinka þessari ritgerð góðum vini

mínum honum Arthur Galvez. Án þessara aðila væri ég ekki að klára langþráðan draum um

að öðlast háskólagráðu.

ix

Efnisyfirlit

Myndir ................................................................................................................................ xii

Töflur .................................................................................................................................. xv

Jöfnur ................................................................................................................................. xvi

Skammstafanir og orðskýringar .................................................................................... xvii

Þakkir .................................................................................................................................. ix

1 Inngangur ........................................................................................................................ 1

2 Bakgrunnur ..................................................................................................................... 3 2.1 Veiðiaðferðin ........................................................................................................... 3

2.2 Hefðbundin veiðibúnaður ........................................................................................ 3

2.3 Tilraunaveiðibúnaður .............................................................................................. 5

2.3.1 Verkefnið ....................................................................................................... 7

2.3.2 Vandamálið .................................................................................................... 8

3 Hönnunarforsendur og framkvæmd ............................................................................. 9 3.1 Efnisval .................................................................................................................... 9

3.1.1 Smíðaefni ....................................................................................................... 9

3.1.2 Rafbúnaður ..................................................................................................... 9

3.2 Greining ................................................................................................................. 10

3.2.1 Verkefnið ..................................................................................................... 10

3.2.2 Stöðurafmagn ............................................................................................... 12

3.2.1 Hugbúnaður núverandi drifbúnaðar ............................................................. 14

3.2.2 Drif- og stjórnbúnaður ................................................................................. 14

3.2.3 Annar búnaður ............................................................................................. 17

3.2.4 Aflþörf.......................................................................................................... 17

3.2.5 Niðurstaða greiningar og hönnunarforsendur .............................................. 22

4 Val á íhlutum ................................................................................................................. 23 4.1 Kostnaðaráætlun .................................................................................................... 23

4.2 Iðntölva og aðgerðaskjár ....................................................................................... 24

4.2.1 Fylgihlutir .................................................................................................... 25

4.3 Mótor og gír ........................................................................................................... 26

4.3.1 Mótorar í öðrum vindum .............................................................................. 28

4.3.2 Valin mótor og gír ........................................................................................ 29

4.4 Mótorstýring og I/O eining .................................................................................... 31

4.4.1 Fylgihlutir .................................................................................................... 35

4.5 Aðrir íhlutir ............................................................................................................ 36

4.5.1 Hnappar og kapalþéttingar ........................................................................... 36

4.5.2 Hringteljari ................................................................................................... 36

x

5 Samskipti ........................................................................................................................ 37

6 Forritun .......................................................................................................................... 40 6.1 Forsendur forritunar ............................................................................................... 40

6.2 Mótorstýringaforritun ............................................................................................. 40

6.3 Iðntölvuforritun ...................................................................................................... 43

6.3.1 Uppbygging iðntölvuforrits ......................................................................... 43

6.3.2 Forritið ......................................................................................................... 46

6.3.3 Aðgerðasjár og Gagnagrunnsskráning ......................................................... 52

7 Hönnun og Smíði ........................................................................................................... 55 7.1 Teikningar vélbúnaðar ........................................................................................... 56

7.2 Teikningar rafbúnaður ............................................................................................ 55

7.3 Betrumbætur á núverandi búnaði ........................................................................... 58

7.3.1 Stöðurafmagn ............................................................................................... 58

7.3.2 Styrkingar .................................................................................................... 58

7.4 Mótorhýsing ........................................................................................................... 58

7.4.1 Vatns- og rakavörn ...................................................................................... 58

7.4.2 Afstaða mótors og vægisarmur .................................................................... 59

7.4.3 Smíði ............................................................................................................ 59

7.5 Breytistykki fyrir gír .............................................................................................. 60

8 Forprófanir .................................................................................................................... 61

9 Niðurstöður .................................................................................................................... 63

10 Umræða .......................................................................................................................... 65

Heimildir ............................................................................................................................. 67

Viðauki A – Hugarvinna .................................................................................................... 73

Viðauki B – Val á iðntölvu ................................................................................................. 75

Viðauki C – Mótor samanburður ..................................................................................... 77

Viðauki D – Mótor og gír útreikningar ............................................................................ 79

Viðauki E – Samanburður á handfæravindum ............................................................... 81

Viðauki F – Verkáætlun .................................................................................................... 83

Viðauki G – Styrktarumsókn til Tækniþróunarsjóð RANNÍS ...................................... 85

Viðauki H – Vinnuteikningar_Öxlar og fóðringar........................................................ 103

Viðauki I – Vinnuteikningar_Plötur .............................................................................. 115

Viðauki J – Rafmagnsteikningar .................................................................................... 129

Viðauki K – MicroBasic kóði .......................................................................................... 131

x

xi

Viðauki L – Iðntölvuforrit _Vindu form ....................................................................... 133

Viðauki M – Iðntölvuforrit _Aðalforrit ......................................................................... 135

Viðauki N – Aðgerðaskjámyndir ................................................................................... 143

Viðauki O – Mælingar á dýpi, radíus færakeflis og hringjafjölda ............................. 149

xii

Myndir

Mynd 1-1 Veiði á Norður-Atlantshafs makríl á Íslandi síðastliðin fimm ár [6] [7] .............. 2

Mynd 2-1 Brynja SH með hefðbundinn makrílbúnað [4] ..................................................... 4

Mynd 2-2 Ian Carey Mackerel Stripper [8] ........................................................................... 5

Mynd 2-3 Frumútgáfa af makríl færavindu frá DNG [9] ...................................................... 5

Mynd 2-4 Einfölduð mynd af Tilraunabrúnaði DNG - Sjónarhorn 1 ................................... 6

Mynd 2-5 Einfölduð mynd af Tilraunabrúnaði DNG - Sjónarhorn 2 ................................... 6

Mynd 2-6 Mynd 2 5 Einfölduð mynd af Tilraunabrúnaði DNG - Sjónarhorn 3 ................... 6

Mynd 2-7 Síðasta útfærslan á DNG búnaðnum .................................................................... 7

Mynd 3-1 Uppbygging IP staðalsins [13] ........................................................................... 10

Mynd 3-2 Tilraunabúnaður – hliðarmynd ........................................................................... 12

Mynd 3-3 Tilraunabúnaður – bremsa og tannhjól ............................................................... 12

Mynd 3-4 Tilraun til að losa stöðurafmagn – borði snerti sjaldan jarðtengda keflið ......... 12

Mynd 3-5 Tilraun til að losa stöðurafmagn – jarðtenging út í grind .................................. 12

Mynd 3-6 Tilraun til að losa stöðurafmagn – vír stungið inn í endann og hamlar

snúning keflis ................................................................................................... 13

Mynd 3-7 Tilraun til að losa stöðurafmagn – vír stungin inn í kefli í von um að snerta

stálrör ................................................................................................................ 13

Mynd 3-8 Hugmynd 1 – einfalt stjórn kerfi ........................................................................ 15

Mynd 3-9 Snúningsvægi/Hraða rit [16] .............................................................................. 18

Mynd 3-10 Afl samsvarar flatamál í S/H riti [18] ............................................................... 18

Mynd 3-11 Snúningsvægi og afl á móti snúningshraða [18] .............................................. 18

Mynd 3-12 Makríll á línu .................................................................................................... 19

Mynd 3-13 Kraftamynd ....................................................................................................... 20

Mynd 4-1 Unistream Iðntölva ............................................................................................. 24

Mynd 4-2 Fylgihlutir fyrir iðntölvu .................................................................................... 25

Mynd 4-3 Afl á móti hraða mismunandi mótortegunda [25] ............................................. 26

xii

xiii

Mynd 4-4 Uppbygging á vægismótor [26] .......................................................................... 27

Mynd 4-5 DNG C-6000i – án færakeflis ............................................................................. 28

Mynd 4-6 Belatronic BJ5000 – mótor og gír ...................................................................... 28

Mynd 4-7 Belatronic BJ5000 EX – aflmótor ...................................................................... 28

Mynd 4-8 Transtecno EC600.240 – mótor [29] .................................................................. 30

Mynd 4-9 Spennibreytir á mótor ......................................................................................... 31

Mynd 4-10RoboteQ MDC1460 hraðastýring [32] .............................................................. 33

Mynd 4-11 RoboteQ forrit - Keyrsluflipi ............................................................................ 34

Mynd 4-12 Fylgihlutir fyrir mótorstýringu ......................................................................... 35

Mynd 4-13 RMQ Titan hnappar og þéttinippill .................................................................. 36

Mynd 4-14 Hringteljaranemar ............................................................................................. 36

Mynd 5-1 Dæmi um Object Directory í EDS skrá .............................................................. 37

Mynd 5-2 CANopen tengimynd [35] .................................................................................. 37

Mynd 5-3 Uppbygging CANopen skilaboðaramma [36] .................................................... 38

Mynd 5-4 NMT flæðirit [37] ............................................................................................... 39

Mynd 6-1 Flæðirit fyrir iðntölvu forrit – fyrrihluti ............................................................. 44

Mynd 6-2 Flæðirit fyrir iðntölvu forrit – seinnihluti ........................................................... 46

Mynd 6-3 Iðntölvuforrit – hífa línu inn ............................................................................... 48

Mynd 6-4 Iðntölvuforrit – senda SDO ................................................................................ 49

Mynd 6-5 Iðntölvuforrit – geyma hitastigstölur .................................................................. 50

Mynd 6-6 Rit yfir dýpi, radíus á færakefli og hringafjölda ................................................. 51

Mynd 6-7 Bestun til að finna jöfnu sem lýsir dýpi á móti hringjafjölda ............................. 52

Mynd 6-8 þriðja stigs margliðujafna lýsir dýpi á móti hringjafjölda .................................. 52

Mynd 6-9 Aðgerðaskjár – aðalmynd ................................................................................... 54

Mynd 6-10 Aðgerðaskjár – rýniskjár 4, rit og gagnasöfnun................................................ 54

Mynd 7-1 Einfölduð tengimynd milli raftækja.................................................................... 55

Mynd 7-2 Ljósmynd og teikning af DNG búnaði – séð að framan ..................................... 56

xiv

Mynd 7-3 Ljósmynd og teikning af DNG búnaði – séð að aftan ........................................ 56

Mynd 7-4 Ljósmynd og teikning af DNG búnaði – séð frá hlið ......................................... 57

Mynd 7-5 Veiðibúnaðurinn með nýjum drifbúnaði ............................................................ 57

Mynd 7-6 Mótor og mótorstýring í mótorhýsingu .............................................................. 57

Mynd 7-7 Vatnslás á töfluskáp [54] .................................................................................... 59

Mynd 7-8 Breytistykki milli færakeflisöxuls og gírs .......................................................... 60

Mynd 9-1 Myndasería af búnaðnum eftir smíði og samsetningu ........................................ 64

xiv

xv

Töflur

Tafla 2-1 Helstu vandamál við tilraunabúnaðinn .................................................................. 8

Tafla 3-1 Hugsanlegar ástæður og lausn fyrir vandamálum á tilraunabúnaðnum ............... 11

Tafla 3-2 Verðáætlun ef skipt er út núverandi drifbúnaði ................................................... 16

Tafla 4-1 Samantekin kostnaðar áætlun .............................................................................. 23

Tafla 4-2 Samanburður á mismunandi mótortegundum [25] .............................................. 26

Tafla 4-3 Samanburðir á mismunandi gírtegundum [25] .................................................... 27

Tafla 4-4 Val á gír ............................................................................................................... 30

Tafla 4-5 Samanburður á I/O einingum ............................................................................... 32

Tafla 4-6 Samanburður á hraðastýringum ........................................................................... 33

Tafla 5-1 COB-IB forgangsröðun [34] ................................................................................ 38

Tafla 6-1 TPDO listi ............................................................................................................ 42

Tafla 8-1 Tilraun á innslegni lengd á móti raun lengd línu (Hraði á færakefli: 500RPM)

.......................................................................................................................... 61

Tafla 8-2 Samanburður tilraunum og útreikning í iðntölvu ................................................ 62

Tafla 8-3 Samanburður á annarsvegar innslegnu dýpi og útreinuðu dýpi og hinnsvegar

innslegnu dýpi og mældri lengd línu ................................................................ 62

xvi

Jöfnur

Jafna 3-1 Aflhringhreyfingar .............................................................................................. 17

Jafna 3-2 Kraftur ................................................................................................................. 18

Jafna 3-3 Snúningsvægi ...................................................................................................... 18

Jafna 3-4 Snúningshraði ..................................................................................................... 18

Jafna 3-5 Flatarmál hrings .................................................................................................. 20

Jafna 3-6 Mótstöðukraftur .................................................................................................. 20

Jafna 3-7 Þyngd hlutar í vökva ........................................................................................... 20

Jafna 6-1 Togkraftur ........................................................................................................... 43

Jafna 6-2 Tíðni .................................................................................................................... 43

Jafna 6-3 Nyquest tíðni ....................................................................................................... 43

xvi

xvii

Skammstafanir og orðskýringar

AC - Riðstraumur (e. Alternating Current)

AISI - American Iron and Steel Institute

ASCII - ISO 8859-1 staðallin fyrir stafakóðun í tölvum (e. American Standard

Code for Information Interchange)

AVS - Aukið Verðmæti Sjáfargangs

Bakborð - Vinstri hluti báts/skips

BLDC mótor - Kolalaus jafnstraumsmótor (e. Brusseles DC motor)

Bus - Samskiptabraut

CAN - e. Controller Area Network

COB ID - e. Communication Object Identifier

COM tengi - Samskipta tengi (e. Communication port)

DC - Jafnstraumur (e. Direct Current)

DL - e. Data Legth

EDS - e. Electronic Data Sheet

EEPROM - Minniskubbur sem hægt er að skrifa varanlega gögn inn á og eiða af

með rafmagni (e. Electrically Erasable Programmable Read-Only

Memory)

FBD - e. Function Block Diadram

FC - e. Function Code

Fjölleiðari - Kapall með mörgum einstökum vírum

Glussadrif - Drif sem drifið er að einskonar seigfljóðandi vökva (oftast olíu)

GUI - e. Graphical User Interface

GUI - Grafískt notendaviðmót (e. Graphical User Interface)

HB - Niðurstaða mælinga úr Brinell hörku prófun

I/O eining - Búnaður með inn- og útgöngum sem iðntölva getur tengst yfir BUS

I/O - Inn- og útgangar (e. Input and Output)

ID - e. Identity

IEC - International Electrotechnical Commission

IP - Aðskotavörn (e. Ingress Protection)

Kvíslkennitala - Tölur sem gefin er hverju tæki í CANopen samskiptastaðli (e. Node

ID)

LD - e. Ladder Diadram

LS - Landsamband smábáta

Meistari - Stjórntæki sem stýrir þræl tækjum í CANopen samskiptastaðlinum (e.

Master)

Merki - Rafmagns púls (e. Puls)

NMT - e. Network Managemetn

OD - e. Object Directory

PA - Nælon (e. Nylon)

PDO - e. Process Data Object

PE 1000 - e. Ultra-high-molecular-weight polyethylene (UHMWPE)

xviii

PE - e. Polyethylene

PIC - e. Peripheral Interface Controller

PLC - Iðntölva (e. Programmable Logic Controller)

PMDC mótor - Síseguls jafnataumsmótor (e. Permanent Magnet DC motor)

POM - e. Polyoxymethylene

PTFE - e. Teflon

PWM - e. Puls Width Modulation

RF - Ryðfrítt

RPM - Snúningar á mínútu (e. Rounds Per Minute)

RTR - e. Remote Transmission Request

S/H rit - Snúningsvægi/Hraða rit (e. Torque/Speed curve)

SD kort - Stafrænt minniskort (e. Secure Digital memory card)

SDO - e. Service Data Object

Sml - Sjómíla (e. nm - Nautical mile )

Stjórnborð - Hægri hluti báts/skips

Stýrishús - Stjórnklefi á bát eða skipi

USB - e. Universal Serial Bus

Þilfar - Gólf sem liggur yfir skipsskrokknum öllum eða að hluta

Þræll - Tæli sem þjónar og fer eftir skipunum meistara í CANopen

samskiptastaðlinum (e. Slave)

Öxulnemi - Tæki sem breytir hringhreyfingu í stafrænan kóða (e. Rotary encoder)

xviii

ix

Þakkir

Í fyrstu vil ég þakka leiðbeinendum mínum, Andra Þorlákssyni, Sigurði Einarssyni og Sverri

Guðmundsyni, fyrir góða og hvetjandi leiðsögn. Einnig vill ég þakka Guðjóni Ólafssyni fyrir

að treysta mér fyrir verkefninu og fyrir að veita mér þetta tækifæri.

Við smíði þessarar búnaðar komu aðilar mér til aðstoðar sem ég vil þakka sérstaklega. Það

er Guðjón Jónson eigandi Vélaverkstæðis Guðjóns ehf, Þorsteinn Birgisson eiganda og

Svanþór Ævarsson framleiðslustjóra Stálnausts ehf.

Að lokum vill ég þakka skólafélögum mínum fyrir þann tíma sem við höfum átt saman í

gegnum námið og fyrir þann stuðning sem þeir hafa veitt mér og samvinnu í öllum þeim

skemmtilegu og krefjandi verkefnum sem við tókum að okkur.

1

1 Inngangur

Frá landnámi hafa Íslendingar lifað á landbúnaði og fiskveiðum. Norður-Atlantshafs makríl

(Scomber scombrus) er einn þeirra fiska sem fram að þessu hefur einungis verið flækings

fiskur við Íslands strendur. Síðan 1904 hafa einungis verið skráð örfá tilfelli um að makríll

hafi komið til Íslands í torfum. Síðastliðin sex sumur hefur hann hinsvegar verið að koma

hingað í stórum stíl. Makríllinn er uppsjávarfiskur eins og síld og loðna. Á veturna er hann

djúpt á hafi úti en á vorin safnast hann fyrir í stórum torfum og færir sig nær landi. Makríllinn

lifir á margvíslegri fæðu allt frá ljósátu að síld. Einnig er vitað til þess að hann éti smáan

þorsk og annan bolfisk [1].

Veiðar á makríl hafa verið stundaðar síðan hans varð fyrst vart árið 2007 en markvissar

veiðar hófust ekki fyrr enn árið 2013 [2]. Eftir að veiðar hófust hefur sjávarútvegsráðherra

gefið út heildar kvóta á allan íslenska flotann [3]. Aflaheimildunum hefur síðan verið skipt

upp á milli vinnsluskipa, skipa sem landa til vinnslu í landi og handfærabáta. Árið 2014

fengu smábátar á handfæraveiðum úthlutað 6.000 tonnum sem nam 4,1% af heildar

veiðiheimildinni [4]. Landssamband smábáta (LS) berst nú fyrir því að makrílveiðar á

handfæra- og línubátum verði ekki kvótasett og að úthlutunin fari í 18% [2].

Ef litið er til veiða smábáta á makríl hér á Íslandi þá er framtíðin afar óljós, þar sem margir

þættir geta haft áhrif á það hvernig og hreinlega hvort hann verður veiddur. Talið er að

makríllinn hafi rakið göngur sínar hingað til lands vegna hlýnunar sjávar [5]. Ef sú hlýnun

gengur til baka myndi það hafa þær afleiðingar að makríllin hætti að ganga inn í Íslenska

fiskveiðilögsögu. Það myndi ekki einungis hafa áhrif á smábátana heldur á allan flotann í

heild sinni. Verið var að leggja fram frumvarp á Alþingi um að kvótasetja makrílinn og

miðast þá kvóta úthlutunin við veiðireynslu undanfarinna ára [3]. Í nýju frumvarpi er lagt til

að smábátar fái einungis 5% af heildar kvótanum. Að sögn tveggja viðmælenda og eigenda

smábáta, þá telja þeir að ef þetta frumvarp nái fram að ganga mun það hafa í för með sér

stöðnun í fjölgun smábáta sem stunda veiðar á makríl. Breytingar þessar ásamt sífellt

hækkandi veiðigjaldi gætu jafnvel haft í för með sér rýrnun á fjölda smábáta sem stunda

veiðar á makríl hér við land. Ef hinsvegar kröfur LS sem lúta að frjálsum veiðum á 18% af

heildar kvótanum næði í gegn myndi það hvetja fleiri smábátaeigendur til þess að stunda

veiðar á makríl.

2

Síðastliðin ár hafa smábátaveiðar á makríl vaxið gríðarlega. Árið 2010 voru einungis 11

bátar sem stunduðu veiðar á móti 121 bátum árið 2014 [6]. Á mynd 1-1 má sjá hvernig

aukningin hefur orðið á fjölda smábáta sem stundað hafa veiðar á makríl (blá súla) og

aflatölur bæði heildar afli þeirra (appelsínugul súla) sem og mesta veiði á einstakan smábát

(grá súla). Einnig má sjá heildarveiði alls íslenska fiskveiðiflotans á makríl (Gula súlan) [7].

Til samanburðar má sjá að lítil breyting hefur verið á heildar veiði á makríl. Á þessum tölum

sést að makrílveiði á smámátum hér á landi hefur verið dafnandi atvinnugrein sem hefur haft

í för með sér fjöldann allan af annarri starfsemi í landi. Bæði þegar kemur að fiskverkun og

þjónustu við smábáta og búnað þeirra.

Mynd 1-1 Veiði á Norður-Atlantshafs makríl á Íslandi síðastliðin fimm ár [6] [7]

Hefðbundinn búnaður til veiða á makríl á smábátum er frekar varasamur, óáreiðanlegur og

fyrirferðarmikill. Tilraunir hafa verið gerðar til að koma með betri lausnir á þessari

veiðiaðferð og hafa niðurstöðurnar verið misgóðar. Sumar hafa leitt í ljós að það sé

möguleiki að bæta öryggi, áreiðanleika, fyrirferð og betri veiðigetu búnaðarins. Enn sem

komið er hefur ekki fundist heildstæð lausn sem nær utan um alla þessa þætti. Ef hagkvæm

og skilvirk lausn myndi finnast gæti það haft í för með sér nýa atvinnuskapandi grein í smíði

á búnaði. Áætla má að það sé stór markaður fyrir slíkan bunað ekki einungis fyrir Íslands

markað heldur einnig erlendan markað.

Í þessari skýrslu verður farið í að skoða möguleika á því að hanna búnað sem getur bætt

stöðu smábáta við veiðar á makríl með einföldum og skilvirkum hætti. Unnið verður með

búnað sem var hannaður og smíðaður sérstaklega með fyrrnefnd atriði í huga. Enn eru þó

nokkrir hlutir búnaðarins sem ekki virka eins og skyldi og verður reynt að einfalda og leysa

á hagkvæman hátt. Spurningar á borð við, á að halda áfram að nota tilraunabúnaðinn eða

byrja frá grunni með nýjan verða skoðaðir betur og leitað svara.

3

2 Bakgrunnur

2.1 Veiðiaðferðin

Veiði smábáta á makríl fer þannig fram að þegar búið er að finna torfuna og mæla þykkt

hennar með sónartækni er lína með krókaslóða slakað niður að dýpsta punkti hennar. Á enda

línunnar er slóði með um það bil 30 til 70 krókum með 30 til 40sm millibili. Rauð gervibeita

er á hverjum öngli og á enda slóðans er komið fyrir sökku. Siglt er í gegnum torfuna á um 1

- 2,5 sml. hraða á meðan slóðanum er stöðugt slakað niður og híft upp aftur. Makrílinn er

svo slitinn af krókunum sjálfvirkt með því að draga slóðann í genum slítara sem

samanstendur af tveimur rörum. Eftir að makríllin hefur verið slitinn af króknum er hann

leiddur ofan í lest í rennum.1

2.2 Hefðbundin veiðibúnaður

Hefðbundin uppsetning búnaðar til veiði á makríl smábáta hér á Íslandi er að norskri

fyrirmynd. Búnaður þessi uppi stendur meðal annars af hefðbundinni færavinda sem á er

hringuð lína. Þar sem krókarnir myndu flækjast saman ef slóðanum yrði hringað inn á

færakeflið þá er slóðanum slengt yfir svokölluð makrílhjól víðsvegar um bátinn. Ýmist er

makríl hjólunum komið fyrir á sérsmíðuðum möstrum eða á rekkverkum og/eða á

stýrishúsum bátanna. Sérsmíðaðar rennur eru settar út fyrir bátinn og slíturum komið fyrir

yst á endum þeirra. Eftir að fiskurinn er slitinn af önglinum þá endar hann í rennunni sem

flytur hann ofan í lest þar sem hann lendir í fiskikari fullu af ísvatni.

Þegar bátum eru breytt fyrir makrílveiðar þá er yfirleitt reynt að koma fyrir eins mikið af

búnaði og unnt er á bátinn. Lengd og lögun bátsins ræður því hversu langan slóða er hægt

að koma fyrir. Sem dæmi gæti verið að bátur sem rúmar sex búnaði geti verið með 10m. á

þremur vindur og 8m. á einni vindu og kannski einungis 4m. á síðustu tveim vindurnar. Þar

með væri heildar lengd slóðanna á bátnum 46m eða um það bil 300 krókar.

1 Samkvæmt viðtölum við skipstjóra og eigenda smábáta sem stundað hafa veiðar á makríl síðastliðin ár

4

Á mynd 2-1 má sjá dæmi um það hvernig smábátar eru almennt búnir fyrir makríl veiðar.

Brynja SH sem hefur verið aflahæsti smábáturinn síðastliðin tvö ár er útbúinn með sex

makrílbúnuðum. Brynja er útfærð þannig að aftarlega er komið fyrir sex hefðbundnum

færavindum (1 á mynd 2-1). Slóðanum (2 á mynd 2-1) er síðan hringað á milli

makrílhjólanna (3 á mynd 2-1) og endar á síðasta hjólinu sem liggur ofaná slítarakassanum

(4 á mynd 2-1) sem er staðsettur yst á rennunni (5 á mynd 2-1) Ástæða þess að farið er með

rennuna langt út fyrir borðstokk er tvíþættur, annarsvegar til þess að koma lengri slóða á

bátinn og þar með fleiri önglum og hinsvegar til þess að sporna við því að flækja slóðann

undir bátnum.

Mynd 2-1 Brynja SH með hefðbundinn makrílbúnað [4]

Samkvæmt viðtölum við smábátasjómenn þá telja þeir þessa veiðiaðferð afar hættulega,

óáreiðanlega og allt of fyrirferðamikla. Þetta stafar meðal annars af því að veiðibúnaðurinn

samanstendur af mörgum einingum sem upphaflega þjónuðu öðrum tilgangi. Augljóst er að

mikil hætta geti stafað af notkun þessa búnaðs þar sem sjómenn gætu átt í hættu að fá í sig

öngla þegar verið er að vinna við búnaðinn eða ef taumur skyldi slitna. Eins er mikil hætta á

því að menn geti fallið fyrir borð þegar verið er að koma fyrir nýjum slóða því þá þarf að

klífa út á rennuna til þess að þræða slóðann aftur í slítarann.

1 2

3 4 5

5

2.3 Tilraunaveiðibúnaður

DNG2 hóf tilraunaveiðar með nýrri útfærslu af sérútbúnum makrílbúnaði árið 2013. Búnaður

þessi var hannaður af DNG en virðist vera byggður á hugmynd enska fyrirtækisins Ian Carey

Welding Specialists. Búnaður Ian Careys er handknúin færavinda sem byggir á þeirri tækni

að vinda einskonar borða á milli króka laga. Þar með þarf ekki að draga slóðann yfir fleiri

kefli annarstaðar á bátnum. Borðinn liggur á þilfarinu þar til slóðinn kemur upp úr sjónum.

Hann dregst svo inn með slóðanum og vefst inn á færakeflið (1 á mynd 2-2 og 4 á mynd

2-3). Í grófum dráttum er búnaður þeirra DNG frábrugðin búnaði Ian´s á þann hátt að bæði

er hann rafknúinn með DNG færavindu (1 á mynd 2-3) og einnig hefur verið bætt við auka

kefli (2 á mynd 2-3) sem borðinn (3 á mynd 2-3) hringast upp á.

Mynd 2-2 Ian Carey Mackerel Stripper [8] Mynd 2-3 Frumútgáfa af makríl færavindu frá DNG

[9]

2 DNG er í eigu Slippsins á Akureyri

1 1

3

4

3

3

6

Í myndaseríu hér að neðan sést hvernig búnaðnum var komið fyrir á bátnum og útskýrt nánar

hvernig hann var uppbyggður.

Hér má sjá sneiðmynd af bát þar sem sést hvernig búnaðurinn er tengdur við rennuna. Búnaðurinn er boltaður niður í þilfarið. Rennan er á hjörum á borðstokknum þannig að hægt sé að hífa hana upp með síðu bátsins til þess að geta lagt að bryggju.

.

Mynd 2-4 Einfölduð mynd af Tilraunabrúnaði DNG

- Sjónarhorn 1

Hér má sjá hvernig borðanum er vafið upp á gormlestað borðakeflið. Línan er þrædd í gegnum lykkju á enda borðans. Kúla á milli línunnar og slóðans dregur síðan borðann með inn á færakeflið.

.

Mynd 2-5 Einfölduð mynd af Tilraunabrúnaði DNG

- Sjónarhorn 2

Hér má sjá hvernig litlu kúlunni er komið fyrir á undan krókunum. Bæði kúlan og krókarnir komast í gegnum slítarann. Fyrir neðan slítarann kemur svo áframhaldandi renna sem flytur makrílinn áfram niður í lest.

.

Mynd 2-6 Mynd 2 5 Einfölduð mynd af

Tilraunabrúnaði DNG - Sjónarhorn 3

Rennan »

Búnaðurinn »

Þilfarið

Slóðinn » « Borðstokkur Síðan

« Borðakeflið

« Borðstokkur

« færakeflið

« Borðstokkur

Krókar »

Slítari »

7

2.3.1 Verkefnið

Útgerðarfélagið Sjávarmál ehf. keypti átta tilraunabúnaði af DNG fyrir sumarið 2013. Að

sögn Guðjóns Ólafsonar eiganda Sjávarmáls, þá var búið að breyta búnaðnum frá upphaflegu

hönnuninni eins og þeirri sem sést á mynd 2-3 í svipaðri þeirri sem sést á mynd 2-7. Eftir

fyrsta sumarið og margar misheppnaðar veiðiferðir var ráðist í fjölmargar breytingar. Síðustu

útfærsluna má sjá á mynd 2-7. Meðal annars var allur búnaðurinn breikkaður og festing fyrir

vinduna sjálfa breytt.

Mynd 2-7 Síðasta útfærslan á DNG búnaðnum

Sumarið 2014 var svo farið af stað aftur til þess að prufa nýju útfærsluna. Búnaðurinn átti að

sögn DNG að vera orðin nánast gallalaus. Eftir nokkrar tilraunaveiðiferðir komu í ljós fleiri

kvillar sem einnig hrjáði eldri útfærsluna auk þess sem aðrir nýir bættust við. Þá ákvað

Guðjón að taka búnaðinn allann í land og koma fyrir hefðbundnum búnaði til þess að geta

klárað veiði tímabilið. Þrátt fyrir að búnaðurinn hafi ekki virkað sem skildi allan tímann þá

lofaði hann mjög góðu þau fáu skipti sem allt virkaði. Gott dæmi er að í einni veiðiferðinni

náðist að veiða 16 tonn á 5 tímum. Á sama tíma voru sambærilegir bátar að landa undir 10

tonnum.

Guðjón leitaði til þeirra hjá DNG með áhyggjur sínar um að hann hefði lagt í mikinn kostnað

í búnaðinn sem ekki virkaði sem skyldi. Atriði sem Guðjón hafði bent þeim á árið 2013 þegar

fyrst var farið á tilraunaveiðar hafi ekki verið löguð og einnig væru að bætast við fleiri atriði

á athugasemdalistann. Þeir hjá DNG tilkynntu Guðjóni að þeir væru hættir þróuninni.

Guðjón tilkynnti þeim í kjölfarið að hann myndi fá annan aðila til þess að halda áfram þróun

búnaðarins. Hafði þá Guðjón samband við skýrsluhöfund um aðstoð við lausn á

vandamálinu.

Í áframhaldi þessa kafla verður vitnað í Guðjón sem eiganda búnaðarins.

8

2.3.2 Vandamálið

Helstu atriði sem voru að hrjá búnaðinn að sögn eiganda hans má sjá í töflu 2-1.

Tafla 2-1 Helstu vandamál við tilraunabúnaðinn

Númer: Vandamál: Afleiðing:

1 Tímareim (5 á mynd 2-3) sem liggur á

milli DNG vindunnar og

tilraunabúnaðarins átti til að hoppa á

milli tanna

Varð til þess að slóðinn, annaðhvort varð

eftir í sjónum eða kom of langt inn og dró

þar með sökkuna inn í búnaðinn og sleit

þar með slóðann

2 Tímareim sem liggur á milli DNG vindu

og tilraunabúnaðar vildi detta af

Varð til þess að þeir misstu línuna og

slóðann út í sjó

3 Ef rafmagn fór af bátnum þá var ekkert

sem hélt línuna á sínum stað

Varð til þess að þeir misstu allar átta

línurnar og slóðann út í sjó

4 Búnaðurinn átti það til að búa til

stöðurafmagn

Forritið í DNG vindunni ruglaðist. Sem

leiddi til þess að vindurnar virkuðu ekki

sem skyldi

5 Ásinn3 gat bilað eða staðið á sér Gat ruglað í hinum vindunum eða varð til

þess að þær stöðvuðust allar.

6 Einungis var hægt að stoppa og hífa inn

vindu ef hún var á uppleið

Varð til þessa að það tók langan tíma að ná

inn línunum.

3 Ásinn er sú vinda sem hægt er að stjórna öðrum vindum í gegnum. (e. Master - Slave connection)

9

3 Hönnunarforsendur og framkvæmd

Verkefnið var skoðað út frá þremur megin þáttum. Fyrst frá vélrænu sjónarhorni þar sem

vélbúnaður tilraunabúnaðarins var skoðaður ítarlega ásamt hugsanlegri vélrænni viðbót eða

útskiptingu. Því næst var rafmagnsbúnaður skoðaður þar sem áhersla var lögð á DNG

rafmagns vinduna til þess að átta sig á því hverskonar búnaður gæti komið í stað hennar ef

út í það væri farið. Að lokum var farið í að skoða stjórnbúnaðinn í því skyni að átta sig á

hvernig og hvað gæti valdið því að forrit DNG vindunnar hegðaði sér furðulega við ákveðnar

aðstæður. Ekki var þetta þó svo einfalt að hægt væri að skipta vandamálinu upp í fullkomnar

ferkantaðar einingar og vinna eina í einu. Eitt heldur í höndina á öðru og þess vegna varð að

hafa í huga að vinna jafnt og þétt að heildar niðurstöðu í gegnum allt framkvæmdar ferlið.

3.1 Efnisval

3.1.1 Smíðaefni

Vanda þurfti til verka þegar valið var efni sem notast átti við í erfiðum aðstæðum líkt og

gerist úti á sjó. Málmar sem eru úti á þilfari verða fyrir miklu áreiti. Aðallega er það selta

sem reynir hvað mest á málminn en einnig þarf hann að þola önnur efni á borð við sápur og

klór. Einnig þarf málmurinn að þola mikið áreiti á borð við högg, núning og titring. Þegar

valið verður efni þá var m.a. stuðst við fagmannlegar ráðleggingar söluaðila hér á landi á því

efni sem til þurfti.

Kopar, eir, brons, ál, járn og stál eru meðal þeirra málma sem notaðir eru í smíði tækja og

búnaðar um borð í skip. Hver og einn málmur hefur mismunandi eiginleika, styrki og galla.

RF stál hefur flesta kosti fram yfir aðra málma þegar kemur að hörku, efnisþoli og endingu.

Ef RF stál er borið saman við ál og smíðastál þá er það mun þolnara gegn tæringu, sterkara

og yfirborðs fallegra en á sama tíma er það dýrasti kosturinn.

Þar sem tilraunabúnaðurinn var að mestu smíðaður úr RF stáli þá var reynt að halda sér við

það að mestu. Valið stóð á milli AISI 303, 304 og 316 þar sem það eru mest notuðu gerðir

stáls af þessu tagi hér á landi4. 303 er öxulefni sem er auðvinnanlegt en á móti hefur það ekki

eins gott þol gegn tæringu. 304 er algengasta RF stálið og hefur miðlungs þol gegn tæringu.

316 er hinsvegar mjög sterkt gegn tæringu en er afar hart og þar með erfiðara að vinna með

[10].

Einnig var skoðað val á plastefnum á borð við PE, POM, PA og PTFE við hönnun þessa

verkefnis. PE plast er víða notað í iðnaði í ýmsum tækjum þar sem það er hægt að fá það í

mörgum mismunandi hörku stigum. POM er afar hart plast sem hefur lágan núningsstuðul

og hentar þar með afar vel sem leguefni. Bæði PA og PTFE eru einnig efni sem henta vel

sem legu efni vegna lágs núningsstuðuls en er hinsvegar ekki eins hart og POM [11].

3.1.2 Rafbúnaður

Sá rafmagns búnaður sem yrði valinn, yrði að vera vatnsheldur og/eða gengið frá honum á

þann hátt að ekki kæmist meiri raki að honum en framleiðandi hans gefur upp. IP staðallin

er alþjóðlega viðurkenndur mælikvarði á vörn gegn aðskotahlutum og vatni [12]. Þeir hlutir

4 Samkvæmt söluaðila hjá Ferro zink sem er innflutnings aðili RF stáls.

10

sem þurfa að vera útsettir fyrir sjó verða að minnsta kosti að vera með IP 55 eða hærri

merkingu. Á mynd 3-1 sést hvernig IP staðallin er uppbyggður þar sem fyrsti tölustafurinn í

merkingunni seigir til um heldi gegn aðskotahlutum og seinni talan seigir til um vatnsheldni.

Mynd 3-1 Uppbygging IP staðalsins [13]

3.2 Greining

Til þess að geta leyst vandamálið á veiðibúnaðnum þurfti að greina verkefnið. Í þessum kafla

er verkefnið skilgreint og fundið hugsanlegar ástæður fyrir því að tilraunabúnaðurinn hegðar

sér samkvæmt töflu 2-1. Þegar lausnin er fundin verður áætlað hvaða efni og aðföng þurfi

til að klára verkefnið.

3.2.1 Verkefnið

Verkefnið fól í sér að finna einfalda og skilvirka lausn á vandamálum sem hafa verið að hrjá

tilraunabúnaðinn. Í töflu 3-1 er velt fram hugsanlegum ástæðum þess að búnaðurinn hafi

ekki virkað sem skyldi og tillögur um lausnir settar upp. Greiningin og niðurstöðurnar voru

unnar í sameiningu með eiganda búnaðarins ásamt áhöfn báts hans.

11

Tafla 3-1 Hugsanlegar ástæður og lausn fyrir vandamálum á tilraunabúnaðnum

Ástæða fyrir vandamálum í

töflu 3-1: Hugsanlegar lausnir:

Gæti leist

vandamál

númer í

töflu 3-1:

Festing (1 á mynd 3-2) fyrir DNG

vinduna er ekki nógu stöðug og

þar með sígur hún niður við titring

og annað áreiti. Það veldur því að

reimin missir strekkingu.

1. Festa undirstöðu fyrir vinduna og

setja strekkjarahjól á reim.

2. Skipta út reim fyrr keðju eða aðra

aflflutnings aðferð.

3. Flytja vinduna þannig að ekki þyrfti

að notast við reim eða aðra afl

flutnings aðferð.

4. Skipta út vindunni fyrir annan mótor

með gír sem færi beint á öxul

færakeflisins.

1 og 2

Einungis er handvirk bremsa á

færakeflinu. Bremsa þessi er

diskabremsa af reiðhjóli og ekki

hentug þeim aðstæðum sem

búnaðurinn býr við (sjá mynd 3-3).

1. Skipta bremsu út fyrir rafknúna

bremsu.

2. Skipta út vindunni fyrir annan mótor

með gír sem færi beint á öxul

færakeflisins. Ef gírinn er snekkjugír

þá heldur hann ef rafmagn ef tekið af

3

Plastreim sem hringast upp á milli

krókana er illa jarðtengd þar sem

allar fóðringar og aðrir snertifletir

eru úr plasti. Þar með getur hlaðist

upp stöðurafmagn.

1. Koma fyrir stöðurafmagnsbursta5 á

búnaðinn.

2. Skipta plast borða út fyrir RF

fjaðurstál renning6

3. Skipta plastfóðringum og -öxlum út

fyrir málmfóðringar og -öxla.

4 og 5

Samskipta leið milli DNG

vindanna er raðbundin samskipti7

sem virðist geta staðið á sér.

Einnig er forritið í DNG vindunni

einungis aðgengilegt af þeim hjá

DNG.

1. Skipta út vindunni fyrir annan

drifbúnað sem er með aðgengilegri

og áreiðanlegra samskiptamáta.

1, 2, 3, 5

og 6

5 e. Anti-Static Brush. Dæmi um slíkan bursta má finna á: http://www.kullen.de/en/products/product-

catalogue/antistatic-and-ostrich-feather-brushes/antistatic-brushes.html 6 e. Stainless Spring Steel sheet. Dæmi um slíkt stál má finna á: http://www.precisionsteel.com/stainless-

steel/410-annealed 7 e. Serial communication. Virðist vera RS-485 þar sem það er USB í RS-485 breytir um borð í bátnum sem

notaður er í að tengja tölvu við .

12

Mynd 3-2 Tilraunabúnaður – hliðarmynd

Mynd 3-3 Tilraunabúnaður – bremsa og tannhjól

3.2.2 Stöðurafmagn

Plastborðinn sem hringast inn á milli krókalaga vildi til að magna upp stöðurafmagn. Á mynd

3-4 sjást tvö rúllukefli sem eru á milli færavindunnar (merkt 1 á mynd 3-4) og borðakeflisins

(merkt 2 á mynd 3-4). Á endanum á borðanum er komið fyrir þykkingu (stoppari) sem ekki

kemst í gegnum rúllukeflin sem stoppar borðann frá því að rúlla of langt inn á borðakeflið.

Á mynd 3-5, mynd 3-6 og mynd 3-7 má sjá tilraunir sem voru gerðar til að leysa vandamálið.

Það hefur verið borað göt í sitthvorn endann á neðri rúllunni og í það sett vír sem síðan var

boltaður við búnaðinn. Þetta hamlaði keflið frá því að geta snúist eins og sést á mynd 3-5.

Þrátt fyrir að það náðist jarðtenging þá er afstaðan á neðra keflinu þannig að borðinn snertir

það hjól ekki hvort sem borðinn er allur á borðakeflinu eða allur á færavinduni. Það yrði

einungis snerting þegar stopparinn á borðanum hvílir á milli keflanna eða hugsanlega þegar

færavindan skiptir um snúningsátt. Þetta má betur sjá á mynd 3-4 þar sem gula linan sýnir

afstöðu borðans þegar mest af honum er enn inni á borðakeflinu og rauða línan sýnir

afstöðuna þegar borðin er allur komin inn á færavinduna.

Mynd 3-4 Tilraun til að losa stöðurafmagn

– borði snerti sjaldan jarðtengda keflið

Mynd 3-5 Tilraun til að losa stöðurafmagn

– jarðtenging út í grind

1

1 2

13

Mynd 3-6 Tilraun til að losa stöðurafmagn –

vír stungið inn í endann og hamlar snúning

keflis

Mynd 3-7 Tilraun til að losa stöðurafmagn

– vír stungin inn í kefli í von um að snerta stálrör

Þegar skoðuð var ný lausn á stöðurafmagns vandamálinu þá voru stöðurafmagnsburstar

útilokaðir vegna þess að þeir myndu mjög fljótlega mettast af slori og drullu auk þess sem

það gæti orðið erfitt að fylgjast með því hvort þeir væru að gera það sem til er ætlast.

Við skoðun á því að skipta út plast borðanum fyrir stál renning þá komu aðrir áhugaverðir

kostir í ljós.

Stöðurafmagns vandamál yrði leyst

Önglar gata ekki stálið eins og þeir hafa gert við plastið

Það kæmist mun lengri stál borði fyrir á færavinduni en plastborði8.

Stálborðinn stífnar ekki í kulda

Stálborðinn þolir seltu, efni og útfjólubláa geisla mun betur en plastið9

Fengin voru verð í RF fjaðurstál (AISI 310) frá innflutningsaðila stáls hér á landi. Uppgefið

fékkst að stálið kosti um það bil 5.000kr. á kílóið. Til þess að áætla verðið á renningnum

voru eftirfarandi reikningar gerðir.

Fastar:

Verð á 310 RF stáli 5.000kr/kg

Eðlisþyngd 310 RF stáls 7.750kg/m3 [13]

Breidd borða 0,20m

Heildar lengd plastborða 15m

Óskuð lengd á stálborða10 23m

Áætluð þykkt á stálborða 0,25mm

8 Plast borðinn er 1,5mm þykkur. Stál renningurinn er fáanlegur frá 0,125mm þykkum renningum. 9 Ekki er vitað hvaða efni er í plastborðanum en það ber merki með sér að það hafi bæði gulnað og stífnað.

Hugsanlegt val á stál væri AISI-410 sem er afar sýru helt stál [16]. 10 Samkvæmt eiganda búnaðarins þá er það einungis hægt að koma fyrir 12m löngum slóða á hvern búnað enn

það mætti vera 20m.

14

Útreikningar:

Rúmmál borða:

25m * 0,20m * 0,00025m = 0,000125m3

Þyngd stálborða:

7.750Kg/m3 * 0,00125m3 ≈ 9,7Kg

Verð á stálborða:

5.000kr/kg * 9,7Kg ≈ 48.500Kr

Útfrá þessum útreikningum var ákveðið að skipta borðanum út eftir að búið væri að laga

aðra hnökra. Til þess að leysa stöðurafmagns vandamálið fram að því að stálborðinn yrði

settur í þá var ákveðið að skipta út plastöxlunum og -fóðringunum fyrir málmöxla og -

fóðringar.

3.2.1 Hugbúnaður núverandi drifbúnaðar

Erfitt var að greina ástæðu þess að hugbúnaður í núverandi drifbúnaði hegðaði sér ekki sem

skyldi. Einungis var hægt að fá aðgang að ákveðnum skakforritum og stillingum þeim

tengdum. Til þess að greina vandamálið þyrfti að geta komist í bakendaforritið en það var

ekki mögulegt. Þar sem DNG náði ekki að leysa vandamálið á þeirra eigin vindu þá er afar

ólíklegt að lausn fyndist á þessu verkefni þó svo það fengist aðgangur að bakendaforritinu.

3.2.2 Drif- og stjórnbúnaður

Ef niðurstöður greiningar sýndu fram á að það yrði að skipta út núverandi drifbúnaði fyrir

annan drifbúnað þá voru margir þættir sem þurfti að huga að. Þar á meðal varð að skoða

hverskonar aflgjafa væri hægt að nota. DNG vindan er drifin af 24V. rafmótor. Hugmyndir

voru uppi um að nota glussadrifinn mótor en það var fljótlega hætt við þá hugmund þar

sem það er bæði hávær og mögulega sóðaleg kerfi ef t.d. glussaslanga gefur sig. Einnig var

rætt að skoða bæði 230V riðstraumskerfi (AC) sem og 24V jafnstraumskerfi (DC) þar sem

það er 220V spennir og áriðill um borð í bátnum sem búnaðurinn á að fara í. Vegna þess að

slíkir spennar eru ekki í öllum smábátum en flestir eru með 24V jafnstraumskerfi þá var

220V riðstraumskerfi útilokað.

15

Ef farið væri í að setja rafmótor í staðinn fyrir DNG vinduna þá yrði að tengja hann við

hraðastýringu og henni stýrt með tölvu sem yrði í stýrishúsi bátsins. Einnig þyrfti að vera

nemi sem skynjar það dýpi sem línan er á. Að lokum þyrfti einnig að vera einföld leið til að

geta stjórnað hverjum búnaði fyrir sig. Upp kom sú hugmynd að hanna stjórnkerfið frá

grunni og byggja það á örtölvu á borð við PIC11. Áætlað var að ekki væri nægur tími til þess

að hanna, prófa og smíða slíkt kerfi á tilgefnum tíma og þar með var ákveðið að notast við

iðntölvu og aðgerðaskjá sem stjórnbúnað.

Í viðauka A eru fjórar hugsanlegar útfærslur sem upp komu hvað varðar útfærslu á

stjórnbúnaði. Á mynd 3-8 má sjá fyrstu og einföldustu útfærsluna á því hvernig mætti útfæra

kerfið. Myndinni er skipt í tvo helminga þar sem vinstri hlutinn táknar þilfarið og hægri

hlutinn táknar stýrishúsið. Í stýrishúsinu yrði komið fyrir iðntölvu og aðgerðaskjá sem myndi

tengjast aflgjafanum. Stafrænir og/eða hliðrænir inngangar og útgangar á iðntölvu yrðu

tengdir í gegnum fjölleiðara við hraðastýringu, hringteljara (merkt Tacho á mynd 3-8) og

takka úti á þilfari. Stærsti ókosturinn við þessa hugmynd væri sá að þegar tengt yrði við

marga búnaði úti á þilfarinu þá þyrfti iðntölvan að vera með fjöldann allan af inngöngum

og útgöngum. Aðrar hugmyndir byggja á því að tengja tölvuna við I/O einingu sem staðsett

yrði í búnaðnum úti á þilfari. Einhverskonar iðnaðarsamskiptastaðall yrði notaður á milli

þeirra.

Eftir þessa hugmynda vinnu var ákveðið að miða við það að notast við samskiptastaðal þar

möguleikar yrðu á frekari viðbætum við kerfið ef út í það yrði farið. Iðntölva yrði notuð og

hún tengd við annaðhvort I/O einingu úti á þilfari eða beint við mótorstýringu sem gæti

einnig þjónað sem I/O eining.

Mynd 3-8 Hugmynd 1 – einfalt stjórn kerfi

11 Örtölva frá fyrirtækinu Microchip Technology.

16

Í töflu 3-2 má sjá grófa kostnaðaráætlun yfir það ef farið yrði út í að skipta út stjórn- og

drifbúnaðnum fyrir iðntölvu og gírmótor ásamt tilheyrandi rafmagns búnaði. Stutt

verðkönnun var gerð bæði með því að skoða búnað erlendis á netinu og hjá heildsölum hér

heima.

Tafla 3-2 Verðáætlun ef skipt er út núverandi drifbúnaði

Hlutur: Verð

áætlun12

[kr.]

Athugasemd:

Drifbúnaður 65.000 Mótor, gír og bremsa (ef gír er ekki sjálfheldur)

Stjórnbúnaður 145.000 Iðntölva með aðgerðaskjá

Stýribúnaður 50.000 Mótorstýring og öxulnemi13

Kaplar 10.000 Bæði stofn- og merkjakapall

Annar rafbúnaður

15.000

Varnir, tengi og takkar ásamt öðru smærri

rafbúnaði

Hýsing

+ 50.000

Smíðaður RF kassi utan um mótor og annan

rafbúnað

Samtals: 335.000

Endursöluverð á DNG vindu - 250.000 Áætlað verð er um 250 – 350þ

Samtals: 85.000

Eftir þessa greiningu var ákveðið að ganga út frá því að nota veiðibúnaðinn áfram að

undanskyldum DNG vindunum, reimabúnaðinum og bremsubúnaðinum. Meginástæða þess

var að þrátt fyrir að það fyndist lausn á vélrænu vandamálunum þá voru raf- og

stjórnvandamálin mjög óaðgengileg og ekki sjáanleg lausn framhjá mörgum þeirra atriða

sem tengdust þeim.

Út frá kostnaðaráætluninni kom í ljós að breytingarnar varðandi drifbúnaðinn myndu

einungis kosta um helming til þriðjung af því sem ný DNG vinda kostar. Það sem einnig var

afgerandi ákvarðanavaldur var að ef vel heppnast til, þá væri ávalt hægt að selja DNG

vindurnar þannig að endanlegur kostnaður gæti jafnvel komið út á sléttu.

12 Verð fengin á tímabilinu Janúar – Apríl 2015 13 e. Incremental shaft encoder.

17

3.2.3 Annar búnaður

Skoðað var hvort það væri til samskonar búnaður og tilraunabúnaðurinn í því skyni að athuga

hvort það væri hægt að nýta hann eða nýta hann að hluta til. Ekki fannst nokkuð við leit á

netinu og samkvæmt viðtölum við smábátaeigendur þá hafa þeir ekki heyrt um neina aðra

aðferð við veiðarnar en þá norsku.

Þar sem notast er við færavindur við hefðbundna veiði þá voru skoðaðar hinar ýmsu gerðir

af handfæravindum og þær bornar saman. Þetta var gert í því skyni að átta sig á þáttum eins

og aflþörf, hraða og öðrum hönnunar forsendum sem þyrfti að hafa í huga. Í viðauka E sést

hvar bornar voru saman þrjár gerðir af DNG vindum ásamt fjórum öðrum vindum sem

fundust við leit á netinu. Vitað er til þess að hér á landi eru aðallega notast við DNG

vindurnar og vindur frá sænska framleiðandanum Belatronic. Aðallega verður miðað við

DNG vinduna við hönnun nýs drifbúnaðar þar sem hún virðist vera öflugust, bæði er hún

hröðust þeirra vinda sem bornar voru saman og með mesta togkraftinn. Einnig verða kostir

annarra vinda hafðir að leiðarljósi.

3.2.4 Aflþörf

Ákveðið var í samráði við eiganda búnaðarins að hanna drifbúnaðinn þannig að hann væri

það aflmikill að hægt væri að þrengja á milli króka og lengja slóða til þess að athuga hvort

það myndi skila meiri veiðigetu. Ef plastborðanum yrði skipt út fyrir þunnan stálborða þá

ætti leikandi að vera hægt að koma fyrir 20m af slóða á færavinduna. Með því að hafa 15sm

á milli króka þá myndi það gera 130 króka á slóða sem eru um 60 krókum fleiri en DNG

vindan ræður við samkvæmt notendahandbók þeirra [14]. Í auglýsingabæklingi frá DNG má

sjá að vindan er gefin upp fyrir að geta togað 55Kg í lofti [15].

Snúningsvægi rafmagnsmótora er háð snúningshraða þeirra. Fyrir hvern mótor er sérstakt

S/H rit. Á mynd 3-9 á sjá slíkt rit yfir ákveðin mótor. Þar sést að mótorinn er með mesta

vægi (τ) í rúmlega 0.3Nm og mesta hraða um 600RPM sem samsvarar um það bil 62,5rad/s

(ω). Við þessi mörk er aflið í núlli þar sem jafnan fyrir afl í hringhreyfingu er

P = τω. ( 3-1)

P = Afl [W] ; τ = Snúningsvægi [Nm] ; ω = Snúningshraði [rad/s]

18

Mynd 3-9 Snúningsvægi/Hraða rit [16]

Eins og sést á mynd 3-10 þá samsvarar afl mótorsins flatamáli ferhyrningsins sem myndast

undir S/H ritinu. Þar af leiðir að mesta afl sem hægt er að ná út úr mótor er þegar ω = ½ ωn

og τ = ½ τs. Á mynd 3-11 má sjá samhengi snúningsvægis, afls og snúningshraða [16].

Erfitt reyndist að fá uppgefið snúningsvægi á hinum ýmsu vindum. Þar sem toggeta eða afl

var gefið upp var ekki gefið upp miðað við hvaða hraða það átti við. Snúningsvægi og

viðeigandi hraði DNG vindunnar var reiknaður út frá gefnum tölum í bæklingum þeirra.

Hraðaútreikningar á DNG C-6000i vindu:

Jöfnur:

F = mg ( 3-2 )

F = Kraftur / þyngd [N] ; m = massi [kg] ; g = þyngdarhröðun jarðar [m/s2]

τ = d ∗ F ( 3-3 )

τ = Snúningsvægi [Nm] ; d = Fjarlagð í kraft [m] ; F = Kraftur [N]

ω =2π

60∗ N ( 3-4 )

ω = Snúningshraði [rad/s] ; N Snúningar á mínútu [RPM]

Mynd 3-10 Afl samsvarar flatamál í

S/H riti [18] Mynd 3-11 Snúningsvægi og afl á móti

snúningshraða [18]

19

Fastar:

Afl notkun P1 = 250W

Toggeta t1 = 55kg

Meðal radíus á færakefli r1 = 45mm

Útreikningar:

Togkraftur (jafna 3-2 notuð):

FDNG = 55kg * 9,81m/s2 ≈ 540N

Snúningsvægi (jafna 3-3 notuð):

τ DNG = 540N * 0,045m ≈ 22Nm

Snúningshraði (jafna 3-4 notuð):

ωDNG = 2π/60 * N

250W = 22Nm * 2π/60 * N =>

N = 250W / 22Nm * 2π/60 ≈ 110 RPM

Ef þessi niðurstaða er borin saman við ritin á mynd 3-10 og mynd 3-11 þá má áætla að við

110rpm þá er ω = ½ ωn og τ = ½ τs. Þ.e.a.s. hápunktur fleygbogans á mynd 3-11 væri í

110RPM.

Til stuðnings voru gerðir grófir útreikningar á því hvert snúningsvægið

þyrfti að vera miðað við gefnar forsendur. Margir óvissu þættir eru í

þessum útreikningum á borð við halla línunnar og þar með varpað

flatarmál fisksins og lóðsins á vatnið. Á mynd 3-12 sést skissa að því

hvernig línan gæti hallað í sjónum þegar verið er að draga hana og

hvernig makríllin gæti hangið á henni.

Forsendur útreikninga:

Togkrafturinn sem búnaðurinn þarf að yfirvinna er þyngdin á lóðinu,

línunni og þyngd á makrílnum sem er ofan í sjónum ásamt þeim makríl

sem kominn eru uppúr sjónum. Einnig þarf að gera ráð fyrir kraftinum

sem þyrfti til að slíta makrílinn af önglinum. Áætlun um þann kraft er

byggður á viðtali við sjómenn sem stundað hafa veiðar á makríl.

Makríll er ekki með sundmaga sem gerir það að verkum að hann sekkur ef hann er kyrr.

Hann er hinsvegar mjög feitur fiskur og er þar með ekki mjög þungur í sjó [17]. Erfitt

reyndist af finna upplýsingar um það nákvæmlega hversu þungur hann er í sjó. Einnig

reyndist erfitt að átta sig á því hversu mikinn sundkraft hann hefur og hvernig áhrif það getur

haft á línuna. Áætlað var að þyngd hans sé um fjórðungur þyngdar hans á landi. Áætlað var

að það eru jafn margir fiskar að reyna að synda niður eins og þeir sem reyna að synda upp

og eins til hliðanna og þar með þyrfti ekki að gera ráð fyrir sundkrafti makrílsins í þessum

útreikningum.

Mynd 3-12 Makríll á

línu

20

Jöfnur:

A = πr1r2 ( 3-5 )

A = flatarmál [m2] ; r1 = radíus 1 [m] ; r2 = radíus 2 [m]

Fd =1

2CdρApv

2 ( 3-6 )

Fd = mótstöðukraftur [N] ; Cd = mótstöðufasti ; ρ = eðlismassi vökvans [kg/m3]; Ap = varpað flatamál [m

2] ; v = hraði [m/s]

Wt = mog − (mo

ρo∗ ρl ∗ g) ( 3-7 )

Wt = þyngd hlutar í vökva [N] ; mo = massi hlutar [kg]; g = þyngdarhröðun jarðar [m/s2]; ρ o = eðlismassi hlutar [kg/m

3] ; ρ l = eðlismassi

vökvans [kg/m3]

Ft = Ff +W ( 3-8 )

Ft = Togkraftur [N] ; = Ff = Mótstöðukraftur [N] ; W = þyngd [kg] (sjá mynd 3-13)

Fastar:

Þyngdarhröðun jarðar g = 9,81m/s2

Sjómíla (hnútur) v2 = 1,852km/klst. [18]

Eðlismassi sjávarvatns ρs = 1030kg/m3 [19]

Eðlismassi blýs ρl = 11300kg/m3 [20]

Massi á lóði ml = 2,5kg

Fjarlægð milli króka d1 =15sm

Meðal radíus á færakefli r1 = 45mm

Áætlanir:

Hæð upp í rennu h1 = 1,5m

Fjöldi króka með makríl á n1 = 130 stk.

Mesti massi á makríl w1 = 800g

Mótstöðufasti makríl (vænglögun) μm = 0,045 [21]

Mótstöðufasti sökku (byssukúlulögun) μl = 0,295 [21]

Mesti kraftur til að slíta makríl af krók F1 = 50N

Útreikningar:

Þyngd makríks (jafna 3-2 notuð):

mm = 0,8kg * 9,81m/s2 ≈ 7,8N

Þyngd sökku (jafna 3-2 notuð):

ms = 2,5kg * 9,81m/s2 ≈ 24,5N

Fjöldi fiska fyrir ofan sjávarmál:

nm_o = 1,5m / 0,15m = 10 stk (Þar að einn í slítara)

Fjöldi fiska fyrir neðan sjávarmál miðað við 70 króka:

nm_n = 70stk – 10stk = 60stk

Mynd 3-13 Kraftamynd

21

Fjöldi fiska fyrir neðan sjávarmál miðað við 130 króka:

nm_n = 130stk – 10stk = 120stk

Varpað flatarmál makrílls (jafna 3-5 notuð):

Ap_M = π * 0,04m * 0,1m ≈ 0,013m2

Varpað flatarmál sökku (jafna 3-5 notuð):

Ap_L = π * 0,03m * 0,05m ≈ 0,005m2

Toghraði:

v = 2,5hútar * 1852m/klst = 4630m/h *(1h / 3600s) ≈ 1,3m/s

Mótstöðukraftur makríls (jafna 3-6 notuð):

Fd_m = ½ * 0,045 * 1030kg/m3 * 0,013m2 * (1,3m/s)2 ≈ 1 N

Mótstöðukraftur sökku (jafna 3-6 notuð):

Fd_m = ½ * 0,295 * 1030kg/m3 * 0,005m2 * (1,3m/s)2 ≈ 2,6 N

Þyngd sökku í sjó (jafna 3-7 notuð):

ws_s = 2,5kg * 9,81m/s2 – (2,5kg / 11300kg/m3 * 1030kg/m3 * 9,81kg) ≈ 22,3N

Togkraftur eins makrílls (jafna 3-8 notuð):

Ft_m = 1N + (7,8N)/4 ≈ 3N

Togkraftur Sökku (jafna 3-8 notuð):

Ft_s = 22,3N + 2,6N = 24,9N

Samlagður togkraftar miðað við 70 króka:

Σ70 = 1stk * 50N + 9stk * 7,8N + 60stk * 3N + 22,3N ≈ 323N

Samlagðir togkraftar miðað við 130 króka:

Σ130 = 1stk * 50N + 9stk * 7,8N + 120stk * 3N + 22,3N ≈ 503N

Snúningsvægi miðað við 70 króka:

τ70 = 323N * 0,045m ≈ 14,5Nm

Snúningsvægi miðað við 130 króka:

τ130 = 503N * 0,045 ≈ 23Nm

Útfrá þessum útreikningum fæst að snúningsvægið þyrfti að vera um 23Nm ef það væri

800g makríll á 130 önglum. Eins má sjá að samkvæmt þessum útreikningi þá þyrfti um

15Nm ef það væri fiskur á öllum önglum á 70 öngla slóða. Ef þessi tala er borin saman við

útreiknað snúningsvægi sem fékkst út frá upplýsingum frá DNG þá munar það um 35%.

Það má væntanlega rekja til þeirra marga óvissuþátta sem eru í útreikningunum. Stuðst

verður við þessar tölur þegar fundinn verður nýr drifbúnaður fyrir búnaðinn.

22

3.2.5 Niðurstaða greiningar og hönnunarforsendur

Hér er samantekt á niðurstöðum út frá greiningarferlinu. Hvað varðar drif- og stjórnbúnaðinn

þá eru ákveðin atriði sem ekki fengust breytt vegna aðstæðna um borð í bátnum sem

búnaðurinn á að fara í eða vegna annarra atriða sem ekki fengust breytt.

Markmið

Geta keyrt búnaðinn á 24 voltum þar sem báturinn er með 24V jafnspennugjafa.

Reyna að halda straumnotkun á hverri vindu innan við 35A.

Hanna búnaðinn með einfaldleika í huga.

Geta stjórnað öllum veiðifærabúnuðunum (vindum) í gegnum eina stjórnstöð með

stórum aðgerðasjá inni í stýrishúsi bátsins.

Geta stillt mismunandi dýpi á hvern búnaði fyrir sig sem og sett sama dýpi á allar

vindur í einu.

Snúningshraði færakeflisins þarf að vera með hámarks hraða um 150 til 200 RPM.

Búnaðurinn og íhlutir geti þolað -20 til 25°C.

Að geta híft allar vindur inn öðrumegin í einu á bátinum til þess að það flækist ekki

slóðana saman undir bátnum þegar honum er snúið.

Valið verður RF efni að mestu þar sem það á við. Annars verður valið efni sem

þola aðstæður úti á sjó.

Rafmagnsíhlutir verða vera að minnsta kosti IP 55.

Tilraunabúnaðurinn verður notaður að undanskyldri DNG vindunni, reima- og

bremsubúnaðinum.

Plastöxlum og -fóðringum verður skipt út fyrir málmöxla og -fóðringar til þess að

leysa stöðurafmagnsvandamál.

Þegar allir aðilar sem koma að verkefninu eru orðnir sáttir þá verður plast

borðanum skipt út fyrir RF stál borða.

Lámarks snúningsvægi á færavindu um 22Nm við 110RPM.

Afmörkun

Verkefnið var afmarkað við það að hanna stjórn- og drifbúnað á tvo af átta búnuðum Guðjóns

útgerðamanns og eiganda tveggja smábata. Hannaður verður notendavænn stjórnbúnaður

sem getur stjórnað allt að 10 vindum í senn. Drifbúnaðurinn var hannaður, teiknaður og

smíðaður. Tveimur búnuðum verður breytt í því skyni að sýna fram á að það náist að eiga

samskipti við fleiri en einn búnað í einu og að það sé ekkert sem stangist á í þeim efnum.

Verkefnið er 24 ETCS eininga verkefni sem svarar til um það bil 720 klst. vinnu sem dreifist

yfir 5 mánaða tímabil. Verkefninu var skipt upp í fjóra megin þætti. Þarfagreining, hönnun,

smíði og prófanir. Verkáætlunina má sjá í viðauka F.

23

4 Val á íhlutum

Þegar kom að því að velja búnað fyrir verkefnið var ákveðið að reyna að versla sem mest

við íslenska innflutningsaðila. Það var gert í því skyni að einfaldara væri að fá hjálp með

hugsanleg vandamál sem gætu komið upp. Vöruflokkar stærstu innflutningsaðila voru

skoðaðir og bornir saman. Það sem helst var skoðað og látið ráða vali var úrval hvers og eins

söluaðila, gæði og orðspor birgja og þekkingu söluaðilans á vörunni ásamt verði vörunnar.

Á mynd 7-1 á bls. 55 sést einfölduð tengimynd af þeim íhlutum sem áætlað var að þurfti í

verkefnið.

4.1 Kostnaðaráætlun

Gróf kostnaðaráætlun var gerð fyrir verkefnið í heild og kynnt fyrir eiganda búnaðarins til

samþykktar. Í töflu 4-1 er samantekt yfir það efni sem áætlað var til að klára verkefnið.

Tafla 4-1 Samantekin kostnaðar áætlun

Hlutur: Verð áætlun14

[kr.]

Athugasemd:

Efni í kefli fyrir stöðurafmagns

vandamál

15.000

RF- og koparblendi öxlar

Stálborði í stað plastborða 48.500 RF Stálborði (Verður framkvæmt seinna)

Drifbúnaður

65.000

Mótor, gír og bremsa (ef gír er ekki

sjálfheldur)

Rafbúnaður 220.000

Iðntölva, aðgerðaskjár, mótorstýring,

öxulnemi, kaplar, varnir, tengi, takkar ...

Stál í hýsingu utan um rafbúnað 50.000 RF kassi og tilheyrandi festingavörur

Samtals: 395.000

14 Verð fengin á tímabilinu Janúar – Apríl 2015

24

4.2 Iðntölva og aðgerðaskjár

Þegar kom að því að finna iðntölvu voru fjölmargar tegundir í boði. Haft var samband við

helstu söluaðila iðntölva á Íslandi til þess að fá þeirra skoðun á því hvaða iðntölva væri

hentugust verkefninu. Helstu atriði sem sótt var eftir í iðntölvunni voru eftirfarandi.

7-10 tommu aðgerðaskjár.

Vera með samskiptastaðla á borð við Profibus, EtherCAT, CANopen eða Modbus.

Samskiptastöðull þyrfti að vera sá sami og á I/O einingu eða mótorstýringu.

Nægjanlega öflugur til þess að geta stjórnað allt að 10 veiðifærabúnuðum.

Í viðauka B má sjá þar sem helstu kostir og gallar mismunandi iðntölva frá fimm birgjum

eða innflutningsaðilum voru bornir saman.

Sú iðntölva sem varð fyrir valinu er sjö tommu útgáfa af Unitronics iðntölvu sem er flutt inn

af fyrirtækinu Samey ehf. og er nýjasta tegundin í Unitronics seríunni. Unitronics tölvurnar

voru ódýrastar í samanburði við aðrar sambærilegar tölvur.

Unistream er afar fjölhæf sambyggð iðntölva. Hún er með sjö tommu breiðskjá með

innbyggðum örgjafa sem sér um alla skjávinnslu. Hægt er að fjartengjast tölvunni bæði í

gegnum tölvu sem og snjalltæki. Grunneiningin er aðgerðaskjárinn sjálfur og á hana er síðan

hægt að bæta við einingum eftir þörfum (sjá mynd 4-1). Á skjánum sjálfum eru tengi sem

hægt er að forrita í gegnum bæði staðmundið eða í gegnum netið. Einnig er hægt að tengja

við hana SD-minniskort ásamt hörðum diski svo hægt sé að skrá (logga) upplýsingar.

Mynd 4-1 Unistream Iðntölva

Forritunarumhverfið Unilogic Studio er hægt að sækja frítt á netsíðu Unitronics. Hægt er að

forrita í myndrænu forritunartungumálunum ladder diagram (LD) og function block diagram

(FBD) sem eru tvö af fimm forritunar tungumálunum sem skilgreind eru í staðlinum IEC

61131-3 [22] [23].

25

Í eftirfarandi lista kemur fram helstu kennigildi iðntölvunar [24].

Iðntölva: Unistream USP-070-B10

Spenna 10.2VCD – 28.8VDC

Mesta straum notkun 0,75A á 24VDC

Vinnsluhiti -20°C – 55°C

Vörn IP65/66

Skjár 7 tommu, 800x480 (WVGA)

Örgjafi 32 bita, 800Mhz RISC, með skjáhraðal

Minni (RAM) 512Mb

Minni (ROM) 3GB fyrir kerfið og 1GB fyrir notanda

Tengi 3 USB, 2 Ethernet, 1 CANbus og 1 RS-485

Samskiptastaðlar Eternet/IP, Eternet/TCP, MODBUS, UniCAN,

CANopen og BACnet

Bitahraði 0,13μs

4.2.1 Fylgihlutir

Keyptur var lítill plast rafmagnskassi sem iðntölvan passaði í. Þau tengi sem þurftu að vera

aðgengileg á tölvunni yrðu að vera framlengd yfir á bakhlið kassans. Til þess var keypt

stungutengi fyrir inngangsspennuna, hús fyrir gleröryggi ásamt framlengingum fyrir USB,

Ethernet og SD kort. Þessa íhluti má sjá á mynd 4-2.

Mynd 4-2 Fylgihlutir fyrir iðntölvu

26

4.3 Mótor og gír

Eins og fram kom í kafla 3.2.5 á blaðsíðu 22 þá var ákveðið að takmarka mótorinn við 24V

og ekki hærri straum en 35A sem samsvarar 840W. Þrjár helstu tegundirnar af mótorum sem

notaðar eru í framleiðslu véla voru skoðaðir og þeir bornir saman í því skyni að reyna að

finna þann mótor sem hentaði verkefninu hvað best. Þessar tegundir eru sísegul- (PM),

kolalaus- (BL) og alhliðamótorar. Á ritinu á mynd 4-3 sést samhengi hraða og snúningsvægis

á þessum mismunandi mótorum ásamt hefðbundnum AC mótor.

Mynd 4-3 Afl á móti hraða mismunandi mótortegunda [25]

Tafla 4-2 Samanburður á mismunandi mótortegundum [25]

27

Tafla 4-3 Samanburðir á mismunandi gírtegundum [25]

Tafla 4-2 og 4-3 ásamt ritinu á mynd 4-3 fengust frá amerískum framleiðenda mótora og gíra

og eru notuð til viðmiðunar þegar finna þarf mótor og gír. Tölurnar í þessum töflum og riti

eru einungis viðmiðunartölur [25].

Tvær aðrar tegundir mótora voru einnig skoðaðir. Það voru skrefa- (e. stepper) og

vægismótorar (e. Torque motor). Skrefamótorar eru DC mótorar svipaðir kolalausu

mótorunum nema hvað að þeir eru uppbyggðir þannig að þeir keyra ákveðið mörg skref á

hverjum hring. Þar sem þeir eru dýrir og með lágt snúningsvægi þá voru þeir útilokaðir fyrir

þetta verkefni.

Vægismótorar eru yfirleitt sér framleiddir fyrir ákveðnar aðstæður. Þeir koma yfirleitt sem

aðskildir hlutir sem krefst þess að það þarf að smíða driföxulinn og húsið utan um þá. Þessir

mótorar eru með hátt snúningsvægi á frekar lágum snúningshraða miðað við stærð þeirra.

Einnig þola þessir mótorar að stöðvast (e. stall) af álagi án þess að verða fyrir skaða [26]. Á

mynd 4-4 sést dæmi um uppbyggingu vægismótors. Ekki eru allir vægismótorar þó

vatnskældir eins og þessi á mynd 4-4. Þessi tegund mótors hefði verið hentug verkefninu þar

sem það hefði verið hægt að láta smíða mótor með nákvæmlega því vægi og hraða sem óskað

er eftir. En þar sem upphafskostnaður yrði hár sökum sérsmíði, hönnunarferlis og mikillar

smíðavinnu þá var ákveðið að fara aðra leið að þessu sinni.

Mynd 4-4 Uppbygging á vægismótor [26]

Bæði út frá mynd 4-3 og töflu 4-2 sést að alhliðamótorar henta ekki verkefninu þar sem þeir

keyra á mjög háum snúningi og erfitt er að stjórna hraða þeirra. Einnig eru þessar tegunda

mótora yfirleitt ekki gerðir fyrir gír heldur eru þeir annað hvort í tækjum sem snúast á háum

hraða eins og hárþurrkarar eða hágíruð reimdrifnum tækjum eins og t.d. þvottavélum. Eftir

stendur val milli PM- og BL mótora [27].

28

Helstu gírtegundirnar er hægt að skipta í tvo flokka, beina og vinkil. Í þeim beinu eru

tvennskonar gírar og tveir vinkil gírar. Þar sem það yrði mjög plássfrekt að hafa mótorinn í

beinu framhaldi af gírnum þá voru þessir beinu útilokaðir. Megin munurinn á vinkil gírunum

eru verð, orkunýtni og eiginleikar á að fríhjóla. Snekkjugírinn (e. Worm gear) er mest notaði

gírinn í iðnaði í dag. Verðlega er snekkjugírinn ódýrari kosturinn fram yfir bevel-gírinn en

þar á móti er snekkjugírinn orkufrekari og gæti þar með endað á því að kosta meira ef gírinn

er í mikilli keyrslu. Orkunotkun snekkjugírsins er þó háð gírhlutfalli á meðan bevel-gírinn

er það ekki.

4.3.1 Mótorar í öðrum vindum

Þar sem vinsælustu vindurnar sem notaðar eru við veiðar á makríl hér á landi eru frá DNG

og sænska framleiðandanum Belatronic þá var skoðað hverskonar mótorar eru í þeim

vindum. Á mynd 4-5 sést hvernig mótorinn í DNG vindunni er fyrir innan færakeflið. Lítil

mótstaða er þegar öxlinum er snúið sem bendir til þess að ekki sé gír í vindunni heldur er

hún uppbyggð á vægismótor.

Mynd 4-5 DNG C-6000i – án færakeflis

Skoðað var inní sænsku vindurnar hjá aðila sem þjónustar Belatronic hér á íslandi. Á mynd

4-6 sést hvernig 12V PMDC mótor og snekkjugír er komið fyrir í algengustu gerðinni.

Einnig var nýjasta útfærslan, sem var væntanleg í sölu síðla árs 2015, skoðuð. Sú er með

vægismótor sem er mun fyrirferðaminni en mótorinn og gírinn í þeirri eldri. Samkvæmt

heimasíðu Belatronic þá tekur hún um helmingi minni straum, keyrir hraðar og er tog meiri.

Ekki fannst þó upplýsingar um það hver toggetan væri [28].

Mynd 4-6 Belatronic BJ5000 – mótor

og gír

Mynd 4-7 Belatronic BJ5000 EX –

aflmótor

29

4.3.2 Valin mótor og gír

Haft var samband við helstu innflutningsaðila rafmótora og gíra á Íslandi. Allir nema tveir

aðilar sögðu að þeirra megin áhersla lægi í AC mótorum og gætu ekki útvegað DC mótora

þar sem þekking þeirra á DC mótorum væri takmörkuð. Einn aðili sagðist flytja inn DC

mótora en engan þó sem myndi henta verkefninu. Ástæða þess var aðallega vegna Þess hás

snúningsvægis sem óskað var eftir og þeirra rakra aðstæðna sem mótorinn þyrfti að vera í.

Sá síðari sagðist vera í sambandi við ítalskan framleiðanda sem framleiddi DC mótora fyrir

fjölmargar aðstæður. Haft var samband við þann aðila og athugað hvort þeir væru með

gírmótor sem hentaði verkefninu.

Þar sem ekki reyndist mikið úrval af DC mótorum hér á Íslandi var haft samband við nokkra

heildsölur og framleiðendur erlendis. Þessir aðilar voru fundnir með leit á netinu. Sent var

tölvupóstur á 12 aðila, þar á meðal framleiðandann af gírmótornum í sænsku vindunum, þar

sem allar nauðsynlegar upplýsingar komu fram hvað varðar verkefnið. Einungis reindust þrír

aðilar eiga mótora sem hentaði verkefninu. Í viðauka C sést samanburður á þeim mótorum

og gírum sem þessir aðilar höfðu og mældu með.

Sá gír- og mótorframleiðandi sem varð fyrir valinu er ítalski framleiðandinn Transtecno sem

er fluttur inn af heildsöluversluninni Scanver ehf. Valið stóð á milli níu stærða af mótorum

allt frá 30 upp í 800W. Til þess að finna hvaða mótor stærð hentaði verkefninu voru

eftirfarandi útreikningar gerðir.

Fastar:

Snúningshraði mótors n1 = 3000RPM

Óskaður mesti snúningshraði n2 = 200RPM

Óskuð mesta snúningsvægi Md = 22Nm (við 110RPM)

Útreikningar:

Gírhlutfall:

i = 3000RPM / 200RPM = 15

Snúningsvægi mótors (ekki með tapi):

Mn * 15 = 22Nm =>

Mn = 22Nm / 15 ≈ 1,5Nm

30

Á mynd 4-8 sést rit yfir stærsta mótorinn frá Transtecno. þar sést að við 600W þá er

snúningsvægi mótorsins um 1.45Nm við 3000RPM [29]. Einnig má sjá á ritinu helstu

kennigildi mótorsins.

Mynd 4-8 Transtecno EC600.240 – mótor [29]

Gírinn sem einnig kemur frá Transtecno er snekkjugír. Valið var á milli sex stærða þar sem

megin munurinn var líftími gírsins miðað við notkun. Til þess að finna hvaða stærð af gír

væri hentugust þurfti að finna svokallaðan þjónustustuðul (e. Service factor (SF)). SF segir

til um hversu mikið í yfirstærð gírinn þyrfti að vera miðað við gefnar aðstæður. Til þess að

finna SF þurfti að áætla hversu marga klst. á dag gírinn yrði í gangi, hversu oft gírinn yrði

ræstur á klst. og hverskonar álag væri á gírnum. Í bæklin