Qanday qilib rokun qilish kerak: HAAS loyihasi: 9 qadam (rasmlar bilan)

2024 Muallif: John Day | [email protected]. Oxirgi o'zgartirilgan: 2024-01-30 13:28

Bu yo'riqnomaning g'oyasi, iqtisodiy jihatdan qulay raketalarni uchirish uchun, iloji bo'lmasa ham, muqobil usulni taklif qilishdir. Oxirgi kosmik texnologiyalarning rivojlanishi xarajatlarni kamaytirishga qaratilgan bo'lsa, men rokunni kengroq auditoriyaga tanishtirish yaxshi bo'lardi, deb o'yladim. Ushbu ko'rsatma asosan to'rt qismga bo'lingan: kirish, dizayn, qurilish va natijalar. Agar siz rokunlar kontseptsiyasini o'tkazib yubormoqchi bo'lsangiz va nima uchun meniki meniki kabi ishlab chiqilgan bo'lsa, to'g'ridan -to'g'ri qurilish qismiga o'ting. Umid qilamanki, sizga yoqadi va men sizdan mening loyiham yoki o'zingizning dizayningiz va qurilishingiz haqidagi fikrlaringiz haqida eshitishni istardim !!

1 -qadam: Asosiy ma'lumot

Encyclopedia Astronautica ma'lumotlariga ko'ra, raketa (raketa va balondan)-birinchi bo'lib havodan engil gaz bilan to'ldirilgan havo sharining yuqori qatlamiga olib boriladi, so'ng ajratiladi va yondiriladi. Bu raketaga kam yoqilg'i bilan yuqori balandlikka erishishga imkon beradi, chunki raketa atmosferaning quyi va qalin qatlamlari orqali kuch ostida harakatlanishi shart emas. Asl kontseptsiya 1949 yil mart oyida Norton Sound aeroportida otish paytida o'ylab topilgan va birinchi bo'lib Jeyms A. Van Allen boshchiligidagi Dengiz tadqiqotlari guruhi tomonidan ishga tushirilgan.

Men o'z loyihamni rokunda birinchi marta boshlaganimda, rokun nima ekanligini bilmasdim. Men o'z loyihamdan keyin hujjatlarni tayyorlaganimdan keyingina men bu qurilmaning nomi borligini bildim. Kosmik texnologiyalarga qiziqqan janubiy koreyalik talaba sifatida, men yoshligimdan o'z mamlakatimning raketalarini ishlab chiqarishdan hafsalam pir bo'lgan. Garchi Koreya kosmik agentligi, KARI, kosmik raketalarni uchirish uchun bir necha bor urinishlar qilgan va bir marta muvaffaqiyat qozongan bo'lsa -da, bizning texnologiyamiz NASA, ESA, CNSA yoki Roskosmos kabi boshqa kosmik agentliklarga yaqin emas. Bizning birinchi raketamiz Naro-1 uchta uchirish urinishida ishlatilgan, ulardan ikkitasi bosqichlarni ajratish yoki parvoz tufayli muvaffaqiyatsizlikka uchragan. Keyingi ishlab chiqariladigan "Naro-2" raketasi uch bosqichli raketadir, bu meni savolga soladi: raketani bir necha bosqichlarga bo'lish oqilona emasmi? Bosqichlar ajratilganda raketa katta massasini yo'qotadi, shuning uchun yoqilg'ining samaradorligi oshadi. Shu bilan birga, ko'p bosqichli raketalarning uchirilishi muvaffaqiyatsizlikka uchrash ehtimolini oshiradi.

Bu meni raketa bosqichlarini minimallashtirish va yonilg'i samaradorligini oshirish yo'llarini o'ylashga majbur qildi. Raketa kabi samolyotlardan raketalarni uchirish, yonuvchi materiallardan raketa korpuslari uchun - menda boshqa bir nechta fikrlar bor edi, lekin meni o'ziga jalb qilgan variant - bu balandlikdagi uchirish platformasi edi. Men o'yladim: Nega raketa atmosferaning ko'p qismida, geliy balonidan ucha olmaydi? Keyin raketa bir bosqichli ovozli raketa bo'lishi mumkin, bu uchirish jarayonini sezilarli darajada soddalashtiradi va narxini pasaytiradi.” Shunday qilib, men kontseptsiya isboti sifatida o'zim rokun loyihalashtirish va qurishga qaror qildim va agar xohlasangiz, barchangiz sinab ko'rishingiz uchun ushbu ko'rsatmalarni baham ko'rishga qaror qildim.

Men qurgan model "HAAS" deb nomlanadi, u baland balandlikdagi aerokosmik port uchun qisqartirilgan bo'lib, umid qilamanki, bir kun kelib raketalar raketalar uchun vaqtinchalik uchish platformasi emas, balki kosmik raketalarni uchirish, yonilg'i quyish va qo'nish uchun ishlatiladigan doimiy platforma bo'ladi..

2 -qadam: Dizayn

Men HAASni intuitiv shakllar va asosiy hisob -kitoblarga asoslangan holda ishlab chiqdim

Hisob -kitoblar:

NASAning "Baland balandlikdagi balonni loyihalash" qo'llanmasidan foydalanib, men 2 kg gacha ko'tarish uchun 60L ga yaqin geliy kerak bo'ladi, deb hisobladim, biz HAAS vaznining yuqori chegarasi, bu harorat va balandlik ta'sir qiladi. Mishel Trankossining "Balandlik va haroratning vodorodli samolyotni boshqarishga ta'siri" da aytilganidek, geliyning ko'tarilish kuchi. Ammo bu etarli emas edi, men bu haqda batafsilroq gaplashaman, lekin suv bug'ining geliyning suzuvchanligiga ta'sirini hisobga olmaganim uchun.

Ramka:

• Shamol ta'sirini minimallashtirish uchun silindr shakli
• Uchta qatlam (tepada raketa, o'rtada ishga tushirish mexanizmi, pastda 360 kamera)
• Qo'shimcha barqarorlik uchun qalin o'rta qatlam
• Raketalarni joylashtirish va yo'naltirish uchun vertikal relslar
• Rasmlar uchun 360 ° kamera
• Ishonchli odam uchun katlanadigan parashyut
• Minimal raketa siljish burchagi uchun ingichka silindrli geliy balon

Ishga tushirish mexanizmi

• Mikroprotsessor: Arduino Uno
• Ishga tushirish usullari: Taymer / Raqamli Altimetr

• Yonilg'i yoqish usuli: CO2 yuqori bosimli kapsuladagi teshikni teshish orqali

  • Buloqlarga biriktirilgan metall boshoq
  • Chiqarish mexanizmi ikkita ilgakdan iborat
  • Dvigatel harakati natijasida chiqariladi
• Elektron qurilmalarni past haroratlardan himoya qilish

Men motor harakati bilan boshoqni bo'shatishning bir necha usullarini o'ylab topdim.

Zanjirli eshik qulfiga o'xshash konstruktsiyadan foydalanib, metall plastinkani tortib, tugma tugmachasi katta teshikka to'g'ri kelguncha torting. Biroq, ishqalanish juda kuchli bo'lib chiqdi va dvigatel plastinkadan qimirlay olmadi.

Qopqog'ini ushlab turadigan ilgagi va ilgagini harakatsiz narsaga qulflab qo'yishi boshqa yechim edi. Yong'in o'chirgichining xavfsizlik pinining teskari tomonida bo'lgani kabi, pin chiqarilganda, ilgak joyini bo'shatib yuboradi. Ushbu dizayn, shuningdek, juda ko'p ishqalanishni keltirib chiqardi.

Men hozir ishlatadigan dizayn - bu ikkita qurol yordamida, qurol miltig'iga o'xshash dizayn. Birinchi ilgak pog'onani ushlab turadi, boshqa ilgak esa birinchi ilgakning orqa qismidagi kichkina taxtaga ilinadi. Buloqlarning bosimi ilgaklarni joyida ushlab turadi va dvigatelda ikkilamchi ilgakni ochish va raketani ishga tushirish uchun etarli moment bor.

Raketa:

• Yonilg'i: bosimli CO2
• Og'irlikni minimallashtirish
• Tanaga o'rnatilgan harakat kamerasi
• O'zgartiriladigan CO2 kapsulasi (qayta ishlatiladigan raketa)
• Model raketalarining barcha asosiy xususiyatlari (burun, silindrsimon korpus, qanotlari)

Qattiq raketa yoqilg'isi aholi yashaydigan hududda ishga tushirishning eng yaxshi varianti bo'lmagani uchun, men boshqa yoqilg'i turlarini tanlashga majbur bo'ldim. Eng keng tarqalgan alternativalar - bu bosimli havo va suv. Suv bortdagi elektronikaga zarar etkazishi mumkinligi sababli, bosimli havo qo'zg'atuvchi bo'lishi kerak edi, lekin hatto mini havo pompasi ham HAASda bo'lishi uchun juda og'ir va juda ko'p elektr sarflagan. Yaxshiyamki, men velosiped shinalari uchun bir necha kun oldin sotib olgan CO2 mini -kapsulalari haqida o'yladim va bu samarali yonilg'i bo'ladi deb qaror qildim.

3 -qadam: materiallar

HAASni yaratish uchun sizga quyidagilar kerak bo'ladi.

Ramka uchun:

• Yupqa yog'och taxtalar (yoki har qanday engil va barqaror taxta, MDF)
• Uzun somun va murvat
• Alyuminiy to'r
• 4x alyuminiy slayder
• 1x alyuminiy quvur
• 360 ° kamera (ixtiyoriy, Samsung Gear 360)
• Katta mato va arqon (yoki namunali raketa parashyuti)

Ishga tushirish mexanizmi uchun

• 2x uzun buloqlar
• 1x metall tayoq
• Yupqa sim
• Ba'zi alyuminiy plitalar
• 1x non paneli
• 1x Arduino Uno (USB ulagichsiz)
• Harorat va bosim sensori (Adafruit BMP085)
• Piezo buzzer (Adafruit PS1240)
• Kichik dvigatel (Motorbank GWM12F)
• Jumper simlari
• Dvigatelni boshqarish moslamasi (L298N Dual H-Bridge Motor Controller)
• Batareyalar va batareya ushlagichi

Havo raketasi uchun

• CO2 velosiped shinalarini to'ldirish qutilari (Bontager CO2 tishli 16 g)
• Bir nechta alyuminiy qutilar (har bir raketa uchun 2 tadan)
• Akril plitalar (yoki plastmassa)
• Iplar
• Elastik tasmalar
• Uzoq iplar
• Harakat kamerasi (ixtiyoriy, Xiaomi Action Camera)

Asboblar:

• Yelimli qurol
• Epoksi macun (ixtiyoriy)
• Arra/olmos kesuvchi (ixtiyoriy)
• 3D printer (ixtiyoriy)
• Lazerli kesuvchi yoki CNC freze mashinasi (ixtiyoriy)

Ehtiyot bo'ling! Asboblarni ehtiyotkorlik bilan ishlating va ehtiyotkorlik bilan ishlating. Iloji bo'lsa, yordam beradigan boshqa odamni oling va agar siz ulardan qanday foydalanishni bilmasangiz, tanlangan vositalar yordamida yordam oling.

4 -qadam: ramka

1. Yupqa yog'och taxtani ilova qilingan rasmlar shakliga kesish uchun lazerni kesuvchi, CNC frezalash mashinasi yoki xohlagan asbobingizdan foydalaning. Yuqori qatlam barqarorlashtirish uchun murvat bilan bog'langan ikkita taxtadan iborat. (Frezeleme yoki lazer bilan kesish uchun fayllar quyida keltirilgan.
2. Alyuminiy slayderlarni teng uzunlikka kesib oling va ularni har bir qavatning ichki halqasi bo'ylab yoriqlarga joylashtiring. Yelimli tabancadan foydalanib, qatlamlarni yopishtiring, shunda tepada raketa uchun joy bo'ladi.
3. Alyuminiy quvurni o'rta qatlamning o'rtasiga qo'ying. Qatlamga iloji boricha barqaror va vertikal ekanligiga ishonch hosil qiling.
4. Pastki qatlamga teshik oching va ixtiyoriy 360 ° kamerani ulang. Men kamera uchun olinadigan rezina qopqoq yasadim, agar qo'nish bosqichida kamera zarba oladigan bo'lsa.
5. Katta mato yoki matoni kichikroq to'rtburchaklar shaklida buking va eng uzoq burchaklarga teng uzunlikdagi 8 arqonni bog'lang. Arqonni chetidan bog'lab qo'ymaslik uchun bog'lang. Parashyut eng oxirida biriktiriladi.

5 -qadam: ishga tushirish mexanizmi

1. Ikkita ilgak yasang, biri metall tayoqchaga, ikkinchisi esa tetik bo'lishi kerakligini aytdi. Men ikki xil dizayndan foydalandim: biri metall plitalardan, ikkinchisi 3D -printerdan. Yuqoridagi rasmlar asosida ilgaklaringizni yarating va 3D bosib chiqarish fayllari quyida bog'langan.

2. Raketani taymer yoki raqamli balandlik o'lchagich yordamida ishga tushirish va ishga tushirish uchun yuqoridagi rasmda ko'rsatilgan Arduino sxemasi bajarilishi kerak. Raqamli altimetrni bu pinlarni ulash orqali qo'shish mumkin.

   • Arduino A5 -> BMP085 SCL
   • Arduino A4 -> BMP085 SDA
   • Arduino +5V -> BMP085 VIN
   • Arduino GND -> BMP085 GND
3. HAAS -ga sxemani qo'shing. Triggerni motorga sim bilan ulang va ilgak silliq chiqib ketishini tekshirish uchun dvigatelni aylantiring.
4. Yupqa metall tayoqning uchini maydalab, alyuminiy trubaga soling. Keyin, tayoqning uchiga ikkita uzun buloqni mahkamlang va uni yuqori qatlamga ulang. Chiziqning uchini egib oling, shunda u osongina ishga tushirish mexanizmiga ulanadi.
5. Bir necha marta sinab ko'ring, novda silliq ishga tushadi.

3D bosib chiqarish fayllari:

6 -qadam: raketa

1. Ikkita alyuminiy idishni tayyorlang. Bir shishaning yuqori qismini, ikkinchisining pastki qismini kesib oling.
2. Birinchi shishaning yuqori qismida va ikkinchi shishaning pastki qismida engil xochni kesib oling.
3. Birinchi shishadagi CO2 kapsulasi uchun ushlagichni yasash uchun sim va matodan foydalaning.
4. CO2 kapsulasini yuqori qismiga joylashtiring va uni ikkinchi shishaning pastki qismiga siqib qo'ying, shunda CO2 kapsulasining kirish joyi pastga qaraydi.
5. Qanotlarni plastmassa yoki akril bilan kesib oling va kesib oling, so'ng ularni raketaning yon tomoniga yopishtiring. Konus uchun har qanday afzal qilingan materialdan foydalaning, bu holda epoksi macun.
6. Ixtiyoriy harakat kamerasi uchun raketaning yon tomonidagi to'rtburchaklar teshikni kesib oling.

HAASni tugatish uchun, ishga tushirish mexanizmini o'rnatgandan so'ng, alyuminiy to'rni ramkaga o'rab oling va uni tashqi chetidagi kichik teshiklarga bog'lab qo'ying. Qurilmaga osongina kirish uchun yon tomondan teshik qiling. Parashyut uchun kichik korpus yasang va uni yuqori qavatiga qo'ying. Parashyutni buking va korpusga soling.

7 -qadam: kodlash

Ishga tushirish mexanizmini ikki xil usulda yoqish mumkin: taymer yoki raqamli altimetr. Arduino kodi taqdim etilgan, shuning uchun uni Arduino -ga yuklamasdan oldin ishlatmoqchi bo'lmagan usulni izohlang.

8 -qadam: sinov

Agar siz raketani ishga tushirish uchun taymerdan foydalansangiz, zaxira CO2 kapsulasi bilan bir necha daqiqada bir necha marta sinab ko'ring.

Agar siz altimetrdan foydalanayotgan bo'lsangiz, ishga tushirish balandligini ~ 2 metr qilib, zinapoyadan yuqoriga ko'tarib, raketasiz ishga tushirish mexanizmining ishlashini tekshiring. Keyin, uni liftga ko'tarilish orqali balandroq balandlikda sinab ko'ring (Mening testim 37,5 metrga o'rnatildi). Ishga tushirish mexanizmi taymer usuli yordamida raketani ishga tushirganligini sinab ko'ring.

HAASning 12 ta sinov videosi kiritilgan

9 -qadam: Natijalar

Umid qilamanki, hozirgacha siz o'zingiz rokun yasashga harakat qildingiz va hatto muvaffaqiyatli raketa uchirilishini nishonladingiz. Men xabar berishim kerakki, mening ishga tushirish urinishim muvaffaqiyatsiz tugadi. Muvaffaqiyatsizligimning asosiy sababi, HAASni ko'tarish uchun zarur bo'lgan geliy miqdorini past baholaganligim edi. Geliyning molyar massasining havo molyar massasiga nisbati, shuningdek, harorat va bosimdan foydalanib, men taxminan 20L geliy gazidan iborat uchta tankga ehtiyoj borligini hisoblab chiqdim, lekin men dahshatli xato qilganimni bildim. Talabalik davrida geliy tanklarini sotib olish qiyin bo'lgani uchun, menda hech qanday zaxira tank yo'q edi, hatto HAASni erdan 5 metr balandlikda ham ololmadim. Shunday qilib, agar siz hali ham rokuningizni uchirishga harakat qilmagan bo'lsangiz, mana bir maslahat: qo'llaringizni ushlab turadigan darajada geliy oling. Balandlik (bizning uchish masofamizda) oshgani sayin bosim va harorat pasayishini va suv bug'lari qancha ko'p bo'lsa, geliyning sho'ng'inligi shunchalik past bo'lishini hisobga olib, agar siz kerakli miqdorni hisoblasangiz, maqsadga muvofiq bo'ladi. ikki baravar miqdorini oling.

Muvaffaqiyatsiz ishga tushirilgandan so'ng, men 360 kameradan foydalanib, atrofdagi daryo va parkning havodan video tasvirini olishga qaror qildim, shuning uchun uni geliy baloniga uzun ip bilan bog'lab qo'ydim, keyin uchib ketishiga ruxsat berdim. Kutilmaganda, biroz baland balandlikdagi shamol, past shamollar kabi, teskari yo'nalishda ketayotgan edi va geliy shari yaqin atrofdagi elektr simlari inshootiga kirib ketdi. Men kameramni qutqarib, simlarga zarar bermaslikka urinib, biriktirilgan arqonni tortdim, lekin foydasi yo'q edi; balon allaqachon simga tutilgan edi. Qanday qilib Er yuzida bir kunda ko'p narsalar noto'g'ri ketishi mumkin? Oxir -oqibat, men sim o'tkazuvchi kompaniyaga qo'ng'iroq qilib, kamerani olishlarini so'radim. Yaxshiyamki, ular buni qilishdi, garchi uni qaytarishimga uch oy vaqt ketgan bo'lsa ham. O'yin -kulgi uchun ushbu hodisadan olingan fotosuratlar va videolar ilova qilingan.

Bu baxtsiz hodisa, garchi bu menga birinchi marta kelmagan bo'lsa -da, rokunlardan foydalanishning jiddiy cheklanganligini ko'rsatdi. Balonlarni boshqarish mumkin emas, hech bo'lmaganda HAAS-ga o'rnatilishi mumkin bo'lgan engil va oson boshqariladigan mexanizm bilan emas, shuning uchun raketani mo'ljallangan orbitaga olib chiqish deyarli mumkin emas. Bundan tashqari, har bir uchishning shartlari turlicha va ko'tarilish davomida o'zgarib borayotgani sababli, rokunning harakatini oldindan aytish qiyin, bu esa uchishni bir necha kilometr atrofida hech narsa bo'lmagan joyda amalga oshirilishini talab qiladi, chunki muvaffaqiyatsiz uchish buni isbotlashi mumkin. xavfli bo'lish.

O'ylaymanki, bu cheklovni 3D tekisligida havo sharidan tortib harakatlanish mexanizmini ishlab chiqish va shamolni vektor kuchlari sifatida talqin qilish orqali engish mumkin. Men o'ylagan g'oyalar - bu yelkan, siqilgan havo, pervanel, ramkaning yaxshi dizayni va boshqalar. Bu g'oyalarni ishlab chiqish men HAASning keyingi modeli bilan ishlay olaman va sizlardan ba'zilarining rivojlanishini orziqib kutaman. ular ham.

Biroz izlanishlar natijasida men Stenford aerokosmik sohasidagi ikkita mutaxassis - Daniel Bekerra va Charli Koks ham xuddi shunday dizayndan foydalanganligini va 30 000 futdan muvaffaqiyatli uchganini aniqladim. Ularning ishga tushirilgan lavhalarini Stenford Youtube kanalida topish mumkin. JP Aerospace kabi kompaniyalar rokunlar bo'yicha "Mutaxassisliklar" ni ishlab chiqmoqdalar, qattiq yoqilg'i bilan murakkabroq rokunlarni loyihalashtirmoqdalar. Ularning "The Stack" deb nomlangan o'n balonli tizimi rokunda har xil yaxshilanishlarga misol bo'la oladi. O'ylaymanki, raketalarni uchirishning iqtisodiy jihatdan samarali usuli sifatida, boshqa bir qancha kompaniyalar kelajakda rokun ishlab chiqarishga harakat qilishadi.

Men loyiha davomida meni qo'llab -quvvatlagan, shuningdek, resurslar va maslahatlar bergan professor Kim Kvan Ilga minnatdorchilik bildirmoqchiman. Men ham o'zim yoqtirgan narsaga ishtiyoq bilan qaragan ota -onamga minnatdorchilik bildirmoqchiman. Oxir -oqibat, men ushbu ko'rsatmalarni o'qiganingiz uchun sizga rahmat aytmoqchiman. Umid qilamizki, yaqin orada kosmik sohada ekologik toza texnologiya ishlab chiqiladi, bu esa u erdagi mo''jizalarga tez -tez tashrif buyurish imkonini beradi.