Рокунду кантип жасоо керек: HAAS долбоору: 9 кадам (сүрөттөр менен)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Акыркы өзгөртүү: 2024-01-30 10:42

Бул Нускаманын артында идеалдуу ракеталарды учуруу үчүн, мүмкүн эместей көрүнгөнү менен, альтернативалуу ыкманы берүү турат. Акыркы космостук технологиялардын чыгымдарын азайтууга багытталгандыктан, мен кененирээк аудиторияга рокун менен тааныштыруу жакшы болот деп ойлогом. Бул Instructables негизинен төрт бөлүккө бөлүнөт: киришүү, долбоорлоо, куруу жана натыйжалар. Эгерде сиз рокундар түшүнүгүн өткөрүп жибергиңиз келсе жана эмне үчүн меники меникине окшоштурулган болсо, түз эле имараттын бөлүгүнө өтүңүз. Сизге жагат деп үмүттөнөм жана сизден менин долбоорум жөнүндө же өзүңүздүн дизайныңыз жана курулуштарыңыз жөнүндө ойлоруңузду уккум келет!

1 -кадам: Негизги маалымат

Encyclopedia Astronautica айтымында, рокун (ракетадан жана шардан)-бул биринчи кезекте абадан жогору газ менен толтурулган шар аркылуу атмосферанын жогорку катмарына көтөрүлүп, андан кийин бөлүнүп күйүп кетүүчү ракета. Бул ракетага азыраак күйүүчү май менен бийиктикке жетүүгө мүмкүндүк берет, анткени ракета атмосферанын төмөнкү жана жоон катмарлары аркылуу бийликтин астында жылууга тийиш эмес. Түпнуска түшүнүк 1949 -жылдын мартында Нортон Саунддун аэробинин атуучу крусунда ойлонулган жана биринчи жолу Джеймс А. Ван Аллендин жетекчилиги астында Аскердик изилдөө тобу тарабынан ишке киргизилген.

Мен биринчи жолу рокунда долбоорумду баштаганда, мен рокун деген эмне экенин билчү эмесмин. Мен өзүмдүн долбоорумдан кийин документтерди бүтүргөндөн кийин гана мен жасаган бул аппараттын аты бар экенин билдим. Космостук технологияга кызыккан түштүк кореялык студент катары, мен жаш кезимден бери өз өлкөмдүн ракеталарды жасап жатканына капа болдум. Корей космостук агенттиги КАРИ космоско учуучу аппараттарга бир нече жолу аракет кылып, бир жолу ийгиликке жеткени менен, биздин технология NASA, ESA, CNSA же Роскосмос сыяктуу башка космостук агенттиктерге жакын эмес. Биздин биринчи ракетабыз Наро-1 үч учуруу аракетинде колдонулган, алардын экөө этаптардын бөлүнүшүнөн же жаракадан улам ишке ашпай калган деп шектелүүдө. Кийинки жасала турган Naro-2 ракетасы үч баскычтуу ракета, бул мени ойлондурат, ракетаны бир нече баскычка бөлүү акылдуулукка жатабы? Мунун артыкчылыгы ракета этаптары бөлүнгөн сайын олуттуу массасын жоготот, ошондуктан кыймылдаткычтын эффективдүүлүгүн жогорулатат. Бирок, көп баскычтуу ракеталарды учуруу да учуруу ийгиликсиз аяктайт деген мүмкүнчүлүктү жогорулатат.

Бул мени ракета этаптарын азайтуунун жолдорун ойлонууга мажбур кылды, ал эми отундун эффективдүүлүгүн жогорулатуу. Ракеталар сыяктуу учактан ракеталарды учуруу, ракеталык этаптын органдары үчүн күйүүчү материалды колдонуу, менде болгон дагы бир нече идеялар, бирок мени кызыктырган бир вариант бийик тоолуу учуруу платформасы болду. Мен ойлодум: «Эмне үчүн ракета атмосферанын басымынан жогору турган гелий шарынан учурулбайт? Ракета андан кийин учуруу процессин бир кыйла жөнөкөйлөтүүчү, ошондой эле баасын төмөндөтүүчү бир баскычтуу үн чыгаруучу ракета боло алат. Ошентип, мен концепциянын далили катары рокунду өзүм долбоорлоону жана курууну чечтим жана бул Нускамалар менен бөлүшкүңүз келсе, баарыңыз кааласаңыз, сынап көрүңүз.

Мен курган модель HAAS деп аталат, ал бийик тоолуу аэрокосмостун кыска сөзү, бир күнү рокундар ракеталар үчүн убактылуу учуруучу аянтча болуп калбайт деп үмүттөнөт, бирок космоско учуруучу машиналарды учуруу, май куюу жана конуу үчүн колдонулган туруктуу платформа..

2 -кадам: Дизайн

Мен HAASты интуитивдүү формаларга жана негизги эсептөөлөргө негиздеп иштеп чыккам

Эсептөөлөр:

Насанын "Бийиктиктеги шарды долбоорлоо" боюнча көрсөтмөсүн колдонуп, мен эң көп 2кг көтөрүү үчүн 60L гелийге муктаж болоорумду эсептеп чыктым, биз HAAS салмагынын жогорку чеги, температура менен бийиктиктин таасирин тийгизерин эске алып. Гелийдин сүзүү күчү, Мишель Транкосси тарабынан "Суутек дирижабынын көлөмүн көзөмөлдөөгө бийиктик менен температуранын таасири" деп аталган. Бирок, бул жетишсиз болгон, мен кененирээк сүйлөшөм, бирок бул суу буусунун гелийдин көтөрүлүүсүнө тийгизген таасирин эске албаганымдан улам болгон.

Frame:

• Шамалдын таасирин азайтуу үчүн цилиндр формасы
• Үч катмар (Ракетаны кармоо үчүн үстү, ишке киргизүү механизми үчүн орто, 360 камера үчүн асты)
• Кошумча туруктуулук үчүн калың орто катмар
• Ракетаны жайгаштыруу жана багыттоо үчүн вертикалдуу рельстер
• Кадрлар үчүн 360 ° камера
• Коопсуз болуу үчүн бүктөлүүчү парашют
• Минималдуу ракета бурулуш бурчу үчүн жука цилиндрдик гелий шары

Ишке киргизүү механизми

• Микропроцессор: Arduino Uno
• Ишке киргизүү ыкмалары: Таймер / Санарип Альтиметр

• Күйгүчтү иштетүү ыкмасы: Жогорку басымдагы СО2 капсуласындагы тешикти тешүү менен

  • Булактарга бекитилген металл башы
  • Бошотуу механизми эки илгичтен турат
  • Мотордун кыймылы менен чыгарылган
• Электрондук түзүлүштөрдү төмөнкү температурадан коргоо

Мен мотор кыймылы менен баштыкты бошотуунун бир нече ыкмаларын ойлоп таптым.

Эшиктин ачкыч кулпусуна окшош дизайнды колдонуп, темир пластинаны тартып, чоңураак тешикке дал келгенге чейин, баштыкты ишке киргизсе болот. Бирок, сүрүлүү өтө күчтүү экени далилденди жана мотор табакты ийлей алган жок.

Баштакка илгич жана илгичти кыймылсыз нерсеге бекитип коюу дагы бир чечим болгон. Өрт өчүргүчтүн коопсуздук тетигинин арткы тарабы сыяктуу, пин тартылганда, илгич жол бошотуп, баштыкты учуруп жиберет. Бул дизайн да өтө көп сүрүлүүнү жараткан.

Учурдагы мен колдонгон дизайн мылтыктын триггерине окшош эки илгичти колдонуу. Биринчи илгич баштыкка илинет, ал эми экинчи илмек биринчи илгичтин артындагы кичинекей никке илинет. Булактардын басымы илгичтерди ордунда кармап турат жана мотор орточо илгичтин кулпусун ачуу жана ракетаны учуруу үчүн жетиштүү моментке ээ.

Ракета:

• Күйгүч: басымдуу CO2
• Салмагын азайтыңыз
• Аракет камерасы денеге киргизилген
• Алмаштырылуучу CO2 капсуласы (кайра колдонулуучу ракета)
• Модель ракеталарынын бардык негизги өзгөчөлүктөрү (мурун, цилиндрдик корпус, канаттар)

Катуу ракета кыймылдаткычы эл жашаган аймакта учуруунун эң жакшы варианты болбогондуктан, башка отун түрлөрүн тандап алууга туура келди. Эң кеңири таралган альтернативалар - басымдагы аба жана суу. Суу борттогу электроникага зыян келтириши мүмкүн болгондуктан, басымдуу аба кыймылдаткыч болушу керек болчу, бирок мини аба насосу да HAASта болушу үчүн өтө оор жана өтө көп электр энергиясын керектеген. Бактыга жараша, мен бир нече күн мурун велосипед дөңгөлөктөрүм үчүн сатып алган мини CO2 капсулаларын ойлоп, натыйжалуу кыймылдаткыч болот деп чечтим.

3 -кадам: материалдар

HAAS жасоо үчүн төмөнкүлөр керек болот.

Рамка үчүн:

• Жука жыгач тактайлар (же кандайдыр бир жеңил жана туруктуу тактай, MDF)
• Узун гайкалар жана болттар
• Алюминий тор
• 4x Алюминий слайдер
• 1х Алюминий түтүк
• 360 ° камера (милдеттүү эмес, Samsung Gear 360)
• Чоң кездеме жана жип (же ракеталык парашют модели)

Учуу механизми үчүн

• 2x Узак булактар
• 1х металл таяк
• Жука зым
• Кээ бир алюминий плиталар
• 1x нан тактасы
• 1x Arduino Uno (USB туташтыргычы менен)
• Температура жана басым сенсору (Adafruit BMP085)
• Piezo Buzzer (Adafruit PS1240)
• Чакан мотор (Motorbank GWM12F)
• Өткөргүч зымдар
• Motor Controller (L298N Dual H-Bridge Motor Controller)
• Батареялар жана батарейка кармагыч

Аба ракетасы үчүн

• CO2 велосипед дөңгөлөктөрүн толтуруучу кутулар (Bontager CO2 Threaded 16g)
• Бир нече алюминий банкалар (ар бир ракета үчүн 2)
• Акрил плиталар (же пластмасса)
• Тасмалар
• Эластикалык топтор
• Узун кылдар
• Аракет камерасы (милдеттүү эмес, Xiaomi Action Camera)

Куралдар:

• Желим курал
• Эпоксиддүү шыбак (милдеттүү эмес)
• Араа/Алмаз кескич (милдеттүү эмес)
• 3D принтер (милдеттүү эмес)
• Лазердик кескич же CNC фрезердик станок (милдеттүү эмес)

Абайла! Сураныч, шаймандарды этияттык менен колдонуңуз жана кылдаттык менен колдонуңуз. Мүмкүн болсо башка бирөөнү жардамга чакырыңыз жана эгер сиз аларды кантип колдонууну билбесеңиз, тандалган куралдарды колдонуп жардам алыңыз.

4 -кадам: кадр

1. Тиркелген сүрөттөрдөгү ичке жыгач тактайды кесүү үчүн лазер кескичти, CNC фрезер станогун же каалаган куралыңызды колдонуңуз. Үстүнкү катмары стабилдештирүү үчүн болттор менен байланышкан эки тактадан турат. (Фрезердик же лазердик кесүү үчүн файлдар төмөндө келтирилген.
2. Алюминий жылдыргычтарды бирдей узундукта кесип, аларды ар бир катмардын ички шакеги боюнча жаракаларга салыңыз. Желим тапанчаны колдонуп, үстүңкү бөлүгүндө ракетага орун калгандай кылып катмарларды жабыштырыңыз.
3. Алюминий түтүктү орто катмардын ортосуна коюңуз. Ал катмарга мүмкүн болушунча туруктуу жана вертикалдуу экенин текшериңиз.
4. Астыңкы катмарга тешип, кошумча 360 ° камераны тиркеңиз. Камерага конуу баскычында шок тийип калса, мен резина капкакты жасачумун.
5. Чоң кездемени же кездемени кичинекей тик бурчтуктарга бүктөп, эң алыскы бурчтарга бирдей узундуктагы 8 жипти бекиңиз. Чырмалып калбашы үчүн жипти эң четине байлаңыз. Парашют эң аягында тиркелет.

5 -кадам: ишке киргизүү механизми

1. Эки илгич жасаңыз, бири темир таякка, экинчиси триггер болууга тийиш. Мен эки башка дизайнды колдондум: бири металл плиталар менен, экинчиси 3D принтер менен. Жогорудагы сүрөттөрдүн негизинде илгичтериңизди иштеп чыгыңыз жана 3D басып чыгаруу файлдары төмөндө шилтемеде.

2. Триггерди кое берүү жана таймерди же санариптик бийиктигин колдонуу менен ракетаны учуруу үчүн, жогорудагы сүрөттө көрсөтүлгөн Arduino схемасы жасалышы керек. Санарип альтиметрди бул казыктарды туташтыруу менен кошсо болот.

   • Arduino A5 -> BMP085 SCL
   • Arduino A4 -> BMP085 SDA
   • Arduino +5V -> BMP085 VIN
   • Arduino GND -> BMP085 GND
3. HAASка схеманы кошуу. Триггерди илгичти моторго зым менен туташтырыңыз жана илгичтин жылмакай жылып кете аларын текшерүү үчүн моторду айлантыңыз.
4. Жука темир таяктын учун майдалап, алюминий түтүккө салыңыз. Андан кийин, таяктын аягына эки узун булакты бекитип, үстүңкү катмарга туташтырыңыз. Таяктын учун ийилтүү, аны ишке киргизүү механизмине оңой илинет.
5. Таяктын бир калыпта ишке киришине ынануу үчүн бир нече жолу сынап көрүңүз.

3D басып чыгаруу файлдары:

6 -кадам: Ракета

1. Алюминийден эки бөтөлкө даярдаңыз. Бир бөтөлкөнүн үстүнкү бөлүгүн, экинчисинин астынкы бөлүгүн кескиле.
2. Биринчи бөтөлкөнүн үстүнө кичине кайчылаш кесип, экинчи бөтөлкөнүн түбүнө.
3. Биринчи бөтөлкөдөгү CO2 капсуласына кармагыч жасоо үчүн зым менен кездемени колдонуңуз.
4. CO2 капсуласын үстүңкү бөлүгүнө салыңыз жана аны экинчи бөтөлкөнүн түбүнө сыгыңыз, ошондо CO2 капсуласынын кире бериши ылдый карайт.
5. Дизайн жана пластмассадан же акрилден жасалган канаттарды кесип, анан ракетанын капталына чаптаңыз. Конус үчүн каалаган материалды колдонуңуз, мында эпоксиден шыбак.
6. Кошумча аракет камерасы үчүн ракетанын капталындагы тик бурчтуу тешикти кесип алыңыз.

HAASты бүтүрүү үчүн, ишке киргизүү механизмин орноткондон кийин, алюминий торун алкактын айланасына ороп, сыртындагы алкактын кичинекей тешиктерине байлаңыз. Түзмөккө оңой жетүү үчүн капталдагы тешикти кесип алыңыз. Парашют үчүн кичинекей корпус жасап, аны үстүңкү катмарга коюңуз. Парашютту бүктөп, корпуска салыңыз.

7 -кадам: Коддоо

Ишке киргизүү механизми эки башка жол менен жандандырылышы мүмкүн: таймер же санариптик бийиктик. Arduino коду берилген, андыктан аны Arduinoго жүктөөдөн мурун колдонууну каалабаган ыкмаңызды комментарий бериңиз.

8 -кадам: Тестирлөө

Эгерде сиз ракетаны учуруу үчүн таймерди колдонуп жатсаңыз, бир нече мүнөттө запастык CO2 капсуласы менен бир нече жолу сынап көрүңүз.

Эгерде сиз бийиктиги өлчөгүчтү колдонуп жатсаңыз, учуруу механизми ракетасыз иштээрин текшериңиз ~ 2 метрге учуруп, тепкичтен өйдө көтөрүңүз. Андан кийин, лифтке чыгуу менен аны эң бийик бийиктикте сынап көрүңүз (Менин тестим 37,5 метр деп коюлган). Учуу механизми чындыгында таймер ыкмасын колдонуу менен ракетаны учураарын текшериңиз.

HAASтын 12 тесттик видеосу камтылган

9 -кадам: Жыйынтыктар

Балким, сиз азыр өзүңүз рокун жасоого аракет кылдыңыз жана балким ийгиликтүү ракета учурулганын белгилеп жатасыз. Мен билдиришим керек, бирок менин учуруу аракетим ийгиликсиз аяктады. Менин ийгиликсиздигимдин негизги себеби, мен ХААСты көтөрүү үчүн керектүү гелийди аз баалаганымда болду. Гелийдин молярдык массасынын абанын молярдык массасына болгон катышын, ошондой эле температураны жана басымды колдонуу менен, мен болжол менен 20L гелий газынын үч танкасына муктаж экенимди эсептеп көргөм, бирок мен абдан туура эмес түшүндүм. Студент кезимде гелий танктарын сатып алуу кыйын болгондуктан, менде эч кандай запастык цистерналар жок болчу, ал тургай HAASты жерден 5 метр бийиктикке көтөрө алган жокмун. Демек, эгер сиз рокунуңузду учурууга аракет кыла элек болсоңуз, бул жерде бир кеңеш бар: колуңузга тийгенче гелий алыңыз. Чындыгында, эгер сиз бийиктиги жогорулаган сайын (биздин учуу диапазонунда) басымдын жана температуранын төмөндөшүн жана суунун буусу канчалык көп болсо, гелийдин сүзүлүү деңгээли ошончолук төмөн болорун эске алып, керектүү сумманы эсептесеңиз, кыйла акылга сыярлык болмок. эки эсе көп сумманы алыңыз.

Ишке ашпай калгандан кийин, мен 360 камераны айланадагы дарыянын жана парктын абадан видеосун тартууну чечтим, ошондуктан аны түбүнө узун жип менен байланган гелий шарына байладым, анан учуп кетсин. Күтүлбөгөн жерден, бир аз бийиктиктеги шамал толугу менен карама -каршы багытта бараткандыктан, шамал төмөнкү шамал менен коштолуп, гелийдин шары жакын жердеги электр зымдарын орнотууга кирип кеткен. Камерамды куткаруу жана зымдарга зыян келтирбөө үчүн абдан аракет кылып, тиркелген арканды тарттым, бирок ал эч нерсеге жарабады; шар буга чейин зымга илинип калган. Кантип Жерде мынча көп нерсе бир күндө жаңылып калышы мүмкүн? Акыры мен зым тартуучу компанияга телефон чалып камераны алуусун сурандым. Сыягы, алар кылышты, бирок аны кайтарып алуу үчүн мага үч ай керек болду. Сиздин көңүл ачууңуз үчүн бул окуядан алынган айрым сүрөттөр жана видеолор тиркелет.

Бул кырсык, башында оюма келбесе да, рокундарды колдонуунун олуттуу чектөөсүн ачып берди. Аба шарларын башкарууга болбойт, жок дегенде ХААСка орнотула турган жеңил жана башкарууга жеңил механизм менен эмес, ошондуктан ракетаны белгиленген орбитага чыгаруу дээрлик мүмкүн эмес. Ошондой эле, ар бир учуруунун шарттары ар башка болгондуктан жана көтөрүлүүдө өзгөрүлө бергендиктен, рокундун кыймылын алдын ала айтуу кыйын, бул андан кийин бир нече километрге тегерегинде эч нерсе болбогон жерде учууну талап кылат, анткени ийгиликсиз учуруу далилдей алат коркунучтуу болуу.

Менин оюмча, бул чектөөнү шардан сүйрөө менен 3D учакта навигациялоо механизмин иштеп чыгуу жана шамалды вектордук күчтөр катары чечмелөө аркылуу жеңүүгө болот. Мен ойлогон идеялар парустар, кысылган аба, пропеллер, жакшыраак рамка дизайны ж.б.у.с. Бул идеялардын иштелмелери мен HAASтын кийинки модели менен иштей турган нерсе жана кээ бирлериңиздин өнүгүшүн чыдамсыздык менен күтөбүз. аларды да.

Бир аз изилдөө менен мен Стэнфорд аэрокосмостук эки адиси Дэниэл Бекерра менен Чарли Кокс окшош дизайнды колдонушканын жана 30 000 футтан ийгиликтүү учурулганын байкадым. Алардын учурулган кадрларын Stanford Youtube каналынан тапса болот. JP Aerospace сыяктуу компаниялар рокундар боюнча "Адистиктерди" иштеп чыгышат, катуу отун менен татаалыраак рокундарды иштеп чыгышат. Алардын "Стек" деп аталган он шардык системасы рокондогу ар кандай жакшыртуулардын мисалы болуп саналат. Мен үн чыгаруучу ракеталарды учуруунун үнөмдүү ыкмасы катары, келечекте башка бир нече компаниялар рокун жасоо үчүн иштешет деп ишенем.

Профессор Ким Кванг Илге, бул долбоордо мени колдогону үчүн, ошондой эле ресурстарды жана кеңештерди бергени үчүн ыраазычылык билдиргим келет. Мен дагы ата -энеме ырахматымды айткым келет, алар мага абдан жагат. Акырында, эң аз дегенде, мен бул Нускаманы окугандыгың үчүн рахмат айткым келет. Жакында космостук чөйрөдө экологиялык таза технология иштелип чыгат жана ал жактын кереметтерине тез -тез барууга мүмкүнчүлүк берет деп үмүттөнөбүз.