Overkill Model Roket Fırlatma Pedi!: 11 Adım (Resimlerle)

2024 Yazar: John Day | [email protected]. Son düzenleme: 2024-01-30 13:17

Bir süre önce bir YouTube videosuyla birlikte 'Overkill Model Rocket Launch Controller' hakkında bir Instructables yazısı yayınladım. Elektronik, programlama, 3D baskı ve diğer yapım biçimleri hakkında mümkün olduğunca çok şey öğrenmek için her şeyi olabildiğince abarttığım büyük bir model roket projesinin parçası olarak yaptım. Instructables gönderisi çok popülerdi ve insanlar bunu beğendi, bu yüzden yeni overkill fırlatma rampam hakkında bir tane yapmaya değer olduğuna karar verdim!

Tipik bir model roket fırlatma rampası, roketi yönlendiren bir ray ve onu tutmak için temel bir yapıdan oluşur. Ama işleri olabildiğince abartmaya çalışırken, sadece bir korkuluğum olamayacağını biliyordum. Çok fazla araştırmadan sonra, ahşaptan yapılmış olmalarına ve oldukça dağınık görünmelerine rağmen gerçek fırlatma rampalarına benzeyen birkaç model roket fırlatma rampası buldum.

Böylece benimkini dünyadaki en gelişmiş ve aşırı karmaşık hale nasıl getirebileceğim konusunda beyin fırtınası yapmaya başladım. Hiçbir fikrin 'çok çılgın' veya '16 yaşındaki birinin başarması imkansız' olmadığına karar verdim, bu yüzden uygun fiyatlı herhangi bir fikir yazıldı ve oluşturuldu. Roketimde ve kontrol cihazımda görülen badass temasına devam etmek istediğime en başından karar verdim, bu yüzden çelik çerçeve ve alüminyum plakalar kesinlikle gidilecek yoldu.

Ama Eddy, fırlatma rampasında ne var ve onu bu kadar farklı kılan ne yapıyor?

Benim model roketim tam olarak yüzgeçli tipik bir roket değil. Bunun yerine roket, özel elektronik ve itme vektörü kontrol ekipmanı ile doldurulur. İtki vektörü kontrolü veya TVC, itme gücünü yönlendirmek ve dolayısıyla roketi uygun yörüngeye yönlendirmek için motoru roketin içinde hareket ettirmeyi içerir. Ancak bu, YASAL OLMAYAN GPS yönlendirmesini içerir! Bu yüzden roketim, uçuş bilgisayarında bir jiroskopla, GPS ekipmanı olmadan roketin süper sabit durmasını sağlamak için TVC kullanıyor. Aktif stabilizasyon yasaldır, rehberlik değildir!

Bu uzun girişten sonra pedin gerçekte ne yaptığını ve özelliklerinin neler olduğunu hala açıklamadım! Fırlatma rampası basit bir ray değil, bunun yerine mekanik parçalar, elektronikler ve pnömatiklerle dolu çok karmaşık bir sistemdir. Amaç, birçok özelliği açıklayan gerçek bir fırlatma rampasına benzer hale getirmekti. Ped, arka kısmı geri çekmek için pnömatik bir piston, 3D baskılı üst kelepçeler ve taban kelepçeleri, kontrolör ile kablosuz iletişim, çok sayıda RGB aydınlatma (tabii ki!), çelik çerçeve, tabanı kaplayan alüminyum kontrol plakası, fırçalanmış alüminyum kenarlar, her şeyi kontrol etmek için bir alev hendeği ve birden fazla özel bilgisayar.

Çok yakında fırlatma rampası hakkında bir YouTube videosu ve yaklaşık 2 ay içinde ilk lansmana kadar yaptığım birçok başka video yayınlayacağım. Unutulmaması gereken bir diğer önemli nokta da, bu Eğitilebilir Yazılar gönderisinin nasıl yapılır hakkında daha az ve sürecimin daha fazla ve düşünce için bir miktar yiyecek olacağını belirtmektir.

Gereçler

Avustralya'da yaşadığım için parçalarım ve bağlantılarım muhtemelen sizinkinden farklı olacaktır, projeniz için doğru olanı bulmak için kendi araştırmanızı yapmanızı öneririm.

Temeller:

Çerçeveyi oluşturmak için malzeme (ahşap, metal, akrilik vb.)

Düğmeler ve anahtarlar

PLA filamenti

Çok sayıda M3 vida

Elektronik

Elinizde ne tür araçlar varsa kullanabilirsiniz, ancak benim en çok kullandığım şey şu:

Havya

Delmek

Çakmak (ısıyla daralan makaron için)

Testereyi bırak

MIG kaynakçı

pense

Tornavidalar

Multimetre (bu benim için hayat kurtarıcıydı!)

1. Adım: Başlarken

Fırlatma rampasının ne yapması gerekiyor? Neye benzemesi gerekiyor? Bunu yapmasını nasıl sağlayabilirim? Bütçe nedir? Bunların hepsi, bu görevin üstesinden gelmeye başlamadan önce kendinize sormanız gereken çok önemli sorular. Bu yüzden biraz kağıt alarak, eskizler çizerek ve fikirleri yazarak başlayın. Çok fazla araştırma yapmak da size çok yardımcı olacaktır, sadece size onu çok daha iyi yapan altın fikri verebilir!

Yapmak istediğiniz her şeyi düşündükten sonra, bunaltıcı olmaması için bölümlere ayırın. Ana 6 bölümüm metal işleri, taban kelepçeleri, pnömatik, yazılım, elektronik ve aydınlatma idi. Bölümlere ayırarak, işleri bir sırayla yapabildim ve en kısa sürede yapılması gerekenleri önceliklendirdim.

Her şeyi son derece iyi planladığınızdan emin olun ve her şeyin nasıl çalışacağını anlayabilmeniz için her sistemin diyagramlarını oluşturun. Ne yapması gerektiğini ve nasıl yapacağınızı öğrendikten sonra, onu inşa etmeye başlamanın zamanı geldi!

2. Adım: Metal İşi

Bu fırlatma rampasının metal işleri hakkında biraz bilgi edinmek için harika bir fırsat olacağına karar verdim, o yüzden öyle yaptım. Çelik yapıyı tasarlayarak ve tüm boyutları dahil ederek başladım. Oldukça basit bir çerçeve seçtim, ancak biraz daha fazla öğrenmek ve biraz daha deneyim kazanmak için 90 derecelik bir kıvrımın olduğu her yerde uçları 45 dereceye kesmeye karar verdim. Son tasarımım, bir menteşe üzerine monte edilmiş güçlü sırt ile temel çerçeveydi. Daha sonra, onu kaplayan alüminyum ve biraz daha düzgün hale getirmek için kenar şeritleri olurdu. Ayrıca, alevin hafif bir açıyla çıkması için ucunda 45 derecelik kesikler bulunan çelik borudan yapılmış bir alev hendeği de içerecektir.

Çerçevenin tüm parçalarını keserek ve sonra birbirine kaynak yaparak başladım. Dış kısımda kaynak olmadığından emin oldum, aksi takdirde alüminyum plakalar çerçeveye tam oturmazdı. Bir sürü kenetleme ve mıknatıstan sonra çerçeveyi düz bir şekilde kaynaklamayı başardım. Daha sonra tüm alüminyum plakaları bazı büyük metal makaslarla boyutlarına göre kestim ve kenar şeritlerini bazı teneke makaslarla kestim. Bu yapıldıktan sonra her şey yerine oturdu ve bu beklediğimden daha zor oldu.

Sağlam sırtlı çelik ve alüminyum kenar daha sonra siyaha boyandı ve sağlam sırt menteşesine yerleştirildi. Son olarak, piston için, güçlü sırtı geri çekmesine ve pivot noktasında dönmesine izin veren bazı basit çelik braketler yapıldı.

Adım 3: Taban Kelepçeleri

Ana çerçeve yapıldıktan ve ped bir şeye benzemeye başlayınca, roketi mümkün olan en kısa sürede tutmasını istediğime karar verdim. Böylece listede sıradaki taban kıskaçları ve üst kıskaçlar vardı.

Taban kıskaçlarının roketi itme altındayken tutabilmesi ve ardından tam zamanında serbest bırakabilmesi gerekiyordu. Yaklaşık 4.5Kg itme ile roket, taban kelepçelerinde kullanılan sg90 servo motorları imha edecektir. Bu, servodaki tüm stresi alıp onun yerine yapısal bir parçaya yerleştirecek bir mekanik tasarım oluşturmam gerektiği anlamına geliyordu. Ardından servonun, roketin kalkabilmesi için kelepçeyi kolayca geri çekebilmesi gerekiyordu. Bu tasarım için işe yaramaz bir kutudan biraz ilham almaya karar verdim.

Servolar ve mekanik aksamların da roket egzozuna direkt temas etmemesi için tamamen kaplanması gerekiyordu, böylece yan ve üst kapaklar yapıldı. Kelepçe geri çekildiğinde 'kutuyu' kapatmak için üst kapağın hareket etmesi gerekiyordu, aşağı çekmek için sadece bazı lastik bantlar kullandım. Çekmek için yaylar veya başka bir mekanik parça da kullanabilirsiniz. Daha sonra taban kıskaçları, konumlarının ince ayarlanabilmesi ve potansiyel olarak diğer roketleri tutabilmeleri için ayarlanabilir bir ray üzerinde fırlatma rampasına monte edilmek zorundaydı. Uyarlanabilirlik, taban kelepçeleri için önemliydi.

Mekanik parçalarla ilgili deneyimim olmadığı ve sorunsuz çalışması için her şeyin 0,1 mm toleranslara sahip olması gerektiği için taban kelepçeleri benim için çok zorlayıcıydı. Kelepçeleri kullanmaya başladığımdan tam olarak çalışan ilk kelepçeye sahip olmam 4 gün sürdü, çünkü bunların sorunsuz çalışması için çok fazla CAD ve prototipleme gerekliydi. O zaman, her bir kelepçenin çalışacak 8 parçası olduğundan, 3D baskının başka bir haftasıydı.

Daha sonra ped bilgisayarını kurduğumda, dört servoyu kontrol etmek için sadece bir Arduino pini kullanmayı planladığımı fark ettim. Bu işe yaramadı ve voltaj regülatörü sorunlarım da vardı, bu yüzden fırlatma rampasının altında bulunan ve kelepçeleri kontrol eden bir 'servo bilgisayar' yaptım. Regülatörler daha sonra büyük bir soğutucu olarak kullanılmak üzere alüminyum plakaların üzerine monte edildi. Servo bilgisayar da MOSFET'li servolara giden gücü açıp kapatır, böylece sürekli stres altında kalmazlar.

Adım 4: Üst Kelepçeler

Taban kıskaçları ve ilgili elektronik parçalar üzerinde haftalarca çalıştıktan sonra, daha fazla kıskaç yapma zamanı geldi! Üst kelepçeler, çok zayıf olmalarına ve gelecekte kesinlikle yükseltilmelerine rağmen çok basit bir tasarımdır. Bunlar sadece, arkaya vidalanan ve servo motorları tutan basit bir brakettir. Bu servo motorların üzerine epoksi ile yapıştırılmış servo kornaya sahip kollar monte edilmiştir. Bu kollar ve roket arasında dönen ve roket şeklini alan bazı küçük, kavisli parçalar bulunur.

Bu kıskaçların, arka kısımdan aşağı doğru ve onları kontrol eden ana ped bilgisayarına uzanan kabloları vardır. Eklenecek bir şey, servoları oyalamamaya, ancak yine de roketi güvenli bir şekilde tutmaya çalıştığım için yazılımdaki açık ve kapalı konumlarına ince ayar yapmanın uzun zaman almasıydı.

Kelepçeleri tasarlamak için, roketin tepesinin ve sırtının tam boyutlarını aralarında olacak şekilde 2 boyutlu bir görünüm çizdim. Daha sonra roketi tutmak için kolları doğru uzunlukta ve servoları doğru genişlikte tasarlayabildim.

Adım 5: Aydınlatma

Buradaki adımların çoğu gerçekten herhangi bir sırayla değil, temelde o gün veya haftada ne istersem onu yapabilirdim. Ancak yine de her seferinde sadece bir bölüme odaklandım. Başlatma rampası, üç Arduino pinine bağlı 8 RGB LED'e sahiptir, yani hepsi aynı renktedir ve ayrı ayrı adreslenemezler. Bu kadar çok sayıda RGB LED'i çalıştırmak ve kontrol etmek, her LED'in kendi direncine ihtiyaç duyduğu için kendi başına büyük bir görevdi. Diğer sorun, renk başına bir Arduino pini üzerinde olmaları durumunda çok fazla akım çekmeleriydi, bu yüzden doğru voltaja ayarlanmış harici bir voltaj kaynağına ihtiyaçları vardı.

Tüm bunları yapmak için 'LED Board' adında başka bir bilgisayar yaptım. Hepsi kendi dirençlerine sahip 10 RGB LED'e kadar güç sağlayabilir. Hepsine güç sağlamak için, düzenlenmiş voltajdan güç almak ve renkleri istediğim gibi açmak için transistörler kullandım. Bu, hala sadece üç Arduino pini kullanmama izin verdi, ancak kartı kızartacak kadar fazla akım çekmedi.

Tüm LED'ler, onları yerinde tutan özel 3D baskılı parantez içindedir. Ayrıca, LED Panosuna takılan ve fırlatma rampası yapısından düzgün bir şekilde yönlendirilen özel yapım Dupont kabloları vardır.

Adım 6: Penumatik

Sistemlerin nasıl çalıştığını hiçbir zaman tam olarak anlamamış olsam da, her zaman hem pnömatik hem de hidrolik ile ilgilendim. Ucuz bir piston ve ucuz bağlantı parçaları alarak pnömatiğin nasıl çalıştığını öğrenip kendi sistemime uygulayabildim. Amaç, pnömatik piston ile güçlü sırtı yumuşak bir şekilde geri çekmekti.

Sistem bir hava kompresörü, akış sınırlayıcılar, bir hava tankı, valfler, bir basınç tahliye valfi ve bir dizi bağlantı parçası gerektirecektir. Bazı akıllı tasarımlar ve bir dizi özel 3D baskılı parantez ile, bunların hepsini pedin içine zar zor sığdırabildim.

Tasarladığım sistem oldukça basitti. Bir hava kompresörü pompası bir hava deposunu doldurur ve basıncı (30PSI hedefi) görüntülemek için bir basınç göstergesi kullanılır. Tankların basıncını ayarlamak, güvenliğini sağlamak ve kullanılmadığında havayı boşaltmak için bir basınç tahliye vanası kullanılacaktır. Strongback geri çekilmeye hazır olduğunda, bilgisayar tarafından bir solenoid valf etkinleştirilerek pistona hava verilir ve geri itilir. Akış kısıtlayıcılar, bu geri çekme hareketini yavaşlatmanın bir yolu olarak kullanılacaktır.

Henüz gerekli donanımlara sahip olmadığım için hava deposu şu anda kullanılmıyor. Tank sadece eski, küçük bir yangın söndürücüdür ve çok benzersiz bir montaj boyutu kullanır. Ve evet, bu 2Kg'lık bir dambıl, orada olmasaydı, sırt geri çekildiğinde ped devrilirdi.

Adım 7: Elektronik

En önemli kısım, asıl kısım ve sonsuz problemlerin olduğu kısım. Her şey elektronik olarak kontrol ediliyor, ancak bazı basit ama aptal PCB tasarımı ve şematik hatalar kabuslara neden oldu. Kablosuz sistem hala güvenilmez, bazı girişler arızalı, PWM hatlarında gürültü var ve planladığım birçok özellik çalışmıyor. Gelecekte tüm elektroniği yeniden yapacağım, ancak ilk lansman için hevesli olduğum için şimdilik bununla yaşayacağım. Nitelikleri ve deneyimi olmayan, tamamen kendi kendini yetiştirmiş 16 yaşında biriyseniz, işler ters gitmeye ve başarısız olmaya mahkumdur. Ancak başarısızlık, öğrenme şeklinizdir ve birçok hatamın bir sonucu olarak çok şey öğrenebildim ve becerilerimi ve bilgimi ilerlettim. Elektroniklerin yaklaşık iki hafta sürmesini bekliyordum, 2,5 ay sonra hala zar zor çalışıyor, işte bu kadar başarısız oldum.

Tüm sorunlardan uzak, neyin işe yaradığından ve ne yapılması gerektiğinden/yapılması gerektiğinden bahsedelim. Bilgisayar başlangıçta birçok amaca hizmet etmek için tasarlandı. Bunlara LED kontrolü, servo kontrolü, valf kontrolü, ateşleme kontrolü, kablosuz iletişim, harici girişlerle mod değiştirme ve pil gücü ile harici güç arasında geçiş yapma özelliği dahildir. Thrust PCB'nin gelecekteki sürümleri bu durumu iyileştirecek olsa da, bunların çoğu çalışmıyor veya hatalı. Ayrıca bilgisayarın egzozla doğrudan teması kesmesi için bir kapağı 3D yazdırdım.

İki ana bilgisayar, bir servo bilgisayar, iki LED Pano, çok sayıda kablolama ve özel Dupont kabloları yaptığım için süreç boyunca büyük miktarda lehimleme yapıldı. Her şey ayrıca ısıyla daralan makaron ve elektrik bandı ile uygun şekilde yalıtıldı, ancak bu şortların hala olmasını engellemedi!

Adım 8: Yazılım

Yazılım! Her zaman bahsettiğim ama bu aşamada yayınlamak konusunda isteksiz olduğum kısım. Tüm proje yazılımları eninde sonunda piyasaya sürülecek, ancak şimdilik bekliyorum.

Kontrolör ile mükemmel bir şekilde arayüz oluşturmak için çok karmaşık ve uzun bir yazılım tasarladım ve ürettim. Kablosuz donanım sorunları beni yazılımı son derece basit hale getirmeye zorladı. Şimdi ped açılır, roketi tutmak için ayarlar ve kıskaçlar ve kontrolörden geri sayımı başlatmasını söyleyen bir sinyal bekler. Ardından otomatik olarak geri sayıma geçer ve sinyaller alınmadan ve takip edilmeden başlatılır. Bu, kontrolördeki E-stop düğmesini işe yaramaz hale getirir! Basabilirsin ama bir kez geri sayım başladı mı, onu durdurmak yok!

İlk çalıştırmadan hemen sonra kablosuz sistemi onarmak benim en büyük önceliğim. Yaklaşık bir buçuk ay (teoride) ve yüzlerce dolar alacak olsa da, bu yüzden şu anda tamir etmiyorum. Projeye başlayalı neredeyse bir yıl oldu ve roketi bir yıl dönümünde (4 Ekim) veya öncesinde gökyüzüne çıkarmaya çalışıyorum. İlk fırlatma zaten roket performansına daha fazla odaklanmış olsa da, bu beni kısmen eksik yer sistemleriyle fırlatmaya zorlayacak.

Bu bölümü gelecekte nihai yazılımı ve tam bir açıklamayı içerecek şekilde güncelleyeceğim.

9. Adım: Test Etme

Test, test, test. Yaptığım HİÇBİR ŞEY, ilk denemede mükemmel çalışır, işte böyle öğreniyorum! Bu aşamada duman görmeye başlarsınız, her şey çalışmayı durdurur veya bir şeyler kopar. Bu sadece sabırlı olmak, sorunu bulmak ve nasıl düzeltileceğini bulmak meselesi. İşler beklediğinizden daha uzun sürecek ve düşündüğünüzden daha pahalı olacak, ancak deneyimsiz bir overkill roket inşa etmek istiyorsanız, o zaman bunu kabul etmeniz gerekir.

Her şey mükemmel ve sorunsuz çalıştığında (benimkinin aksine) kullanmaya hazırsınız! Benim durumumda, tüm projenin dayandığı şey olan çok abartılı model roketimi fırlatacağım…

Adım 10: Başlatın

Son Instructables yazımı hatırlayan herkes, bunun sizi hayal kırıklığına uğrattığım nokta olduğunu bilir. Büyük bir proje olduğu için roket hala fırlatılmadı! Şu anda 4 Ekim'i hedefliyorum, ancak bu süreyi karşılayıp karşılayamayacağımı göreceğiz. Ondan önce yapacak daha çok işim ve yapacak çok testim var, yani önümüzdeki iki ay boyunca daha fazla Eğitilebilir Yazılar gönderisi ve YouTube videosu yolda!

Ama o tatlı lansman görüntülerini beklerken, neden ilerlemeyi takip etmiyorsun ve tüm bunların neresinde olduğumu görmüyorsun:

YouTube:

Twitter (günlük güncellemeler):

Instagram:

Denetleyici Talimatları:

Tehlikeli web sitem:

Çıkartmalar:

Şu anda birkaç hafta içinde (umarım) YouTube'da olacak fırlatma rampası videosu üzerinde çalışıyorum!

Adım 11: Bir Adım İleri!?

Açıkçası, her şey istediğim gibi çalışana kadar hala uzun bir yolum var, ancak zaten onu nasıl daha iyi ve daha fazla abartılı hale getirebileceğime dair gelecekteki fikirlerin bir listesi var! Bazı önemli yükseltmelerin yanı sıra.

- Daha güçlü üst kelepçeler

- Strongback sönümleme

- Kablolu yedekleme (kablosuz sorun olduğunda)

- Harici güç seçeneği

- Ekran modu

- Göbek fırlat

- Ve elbette, mevcut tüm sorunları düzeltin

Mevcut sorunlardan bahsetmişken:

- Arızalı kablosuz sistem

- MOSFET sorunları

- PWM gürültüsü

- 1 yönlü güçlü geri çalıştırma

Yazımı okuduğunuz için teşekkürler, umarım ondan büyük bir ilham alırsınız!