כרית שיגור רקטות לדגם Overkill !: 11 שלבים (עם תמונות)

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:12

לפני זמן מה פרסמתי פוסט Instructables על 'בקר הבקרה של שיגור רקטות Overkill' שלי יחד עם סרטון YouTube. עשיתי את זה כחלק מפרויקט דגמי טילים ענק שבו אני עושה הכל כמה שיותר מוגזם, בניסיון ללמוד כמה שאפשר על אלקטרוניקה, תכנות, הדפסה תלת מימדית וצורות ייצור אחרות. הודעת Instructables הייתה מאוד פופולרית ונראה שאנשים אוהבים את זה, אז החלטתי שכדאי להכין אחד על משטח ההשקה החדש שלי!

משטח שיגור רקטות דגם טיפוסי מורכב ממעקה המנחה את הרקטה ומבנה בסיסי לאחיזתה. אבל כשאני מנסה להפוך את הדברים ליותר מדי מוגזמים, ידעתי שלא יכולה להיות לי רק מעקה. לאחר מחקר רב מצאתי כמה כריות דגמים לשיגור רקטות הדומות לרפידות השיגור האמיתיות, אם כי הן עשויות עץ ונראו די מבולגנות.

אז התחלתי לחשוב איך אני יכול להפוך את שלי למתקדמת והמסובכת ביותר בעולם. החלטתי ששום רעיון אינו 'משוגע מדי' או 'בלתי אפשרי עבור ילד בן 16', ולכן כל רעיון במחיר סביר נרשם ויוצר. החלטתי כבר מההתחלה שאני רוצה להמשיך את נושא הבאסה שנראה על הרקטה והבקר שלי, כך שמסגרת פלדה ולוחות אלומיניום הייתה בהחלט הדרך ללכת.

אבל אדי, מה יש למשטח השיגור ומה הוא עושה שהופך אותו לשונה כל כך?

ובכן רקטת הדגם שלי היא לא בדיוק רקטה טיפוסית עם סנפיר. במקום זאת הרקטה מלאה באלקטרוניקה מותאמת אישית וציוד בקרת וקטורים. בקרת וקטור דחף, או TVC, כוללת הזזת המנוע בתוך הרקטה כדי לכוון את דחיפתה ולכן לכוון את הרקטה למסלול המתאים לה. אולם זה כרוך בהנחיית GPS שהיא לא חוקית! אז הרקטה שלי משתמשת ב- TVC כדי שהרקטה סופר יציבה תלך זקוף עם ג'ירוסקופ על מחשב הטיסה, ללא ציוד GPS. התייצבות פעילה היא חוקית, הכוונה היא לא!

לאחר ההקדמה הארוכה הזו עדיין לא הסברתי מה המשטח עושה בפועל ומה התכונות שלו! משטח השיגור אינו מסילה פשוטה, אלא במקום מערכת מורכבת מאוד המלאה בחלקים מכניים, אלקטרוניקה ופנאומטיקה. המטרה הייתה להפוך אותו לדומה לכרית שיגור אמיתית, מה שמסביר הרבה מהתכונות. הכרית כוללת בוכנה פנאומטית לסגת מהגב החזק, מהדקים עליונים מודפסים ותלתלי בסיס, תקשורת אלחוטית עם הבקר, הרבה תאורת RGB (כמובן!), מסגרת פלדה, צלחת בודק אלומיניום המכסה את הבסיס, דפנות אלומיניום מוברשות, תעלת להבה ומחשבים מותאמים אישית מרובים לשליטה בהכל.

בקרוב אפרסם סרטון יוטיוב על משטח ההשקה, כמו גם הרבה סרטונים אחרים של דברים שהכנתי לקראת ההשקה הראשונה מזה כחודשיים. עוד דבר חשוב לציין שהפוסט הזה של Instructables יהיה פחות מדריך ויותר מתהליך שלי וכמה חומר למחשבה.

אספקה

מכיוון שאני גר באוסטרליה החלקים והקישורים שלי כנראה יהיו שונים משלך, אני ממליץ לעשות מחקר משלך כדי למצוא מה מתאים לפרויקט שלך.

הבסיס:

חומר לבניית המסגרת (עץ, מתכת, אקריליק וכו ')

כפתורים ומתגים

נימה PLA

הרבה ברגים M3

מכשירי חשמל

אתה יכול להשתמש בכל הכלים שיש לך, אבל הנה מה שהשתמשתי בו בעיקר:

מלחם

תרגיל

מצית (לצינורות כיווץ חום)

מסור זרוק

רתך MIG

צְבָת

מברגים

מולטימטר (זה היה מציל חיים בשבילי!)

שלב 1: תחילת העבודה

מה צריך לעשות כרית ההשקה? איך הוא צריך להיראות? איך אני יכול לגרום לזה לעשות את זה? מהו התקציב? כל אלה שאלות חשובות במיוחד לשאול את עצמך לפני שתתחיל להתמודד עם משימה זו. אז התחל עם קניית נייר, ציור כמה סקיצות ורישום רעיונות. גם מחקר רב יעזור לך מאוד, זה יכול רק לתת לך את הרעיון הזהוב הזה שעושה את זה הרבה יותר טוב!

לאחר שחשבת על כל מה שאתה רוצה שהוא יעשה, פרק אותו לחלקים כך שזה לא יהיה מכריע. 6 החלקים העיקריים שלי היו עבודות מתכת, מלחציים בסיסיים, פנאומטיקה, תוכנה, אלקטרוניקה ותאורה. על ידי פירוק זה למקטעים, הצלחתי לעשות דברים בסדר ולתעדף את מה שצריך לעשות הכי מהר.

ודא שאתה מתכנן הכל בצורה טובה במיוחד וערוך תרשימים של כל מערכת כך שתוכל להבין כיצד הכל יעבוד. ברגע שאתה יודע מה הוא צריך לעשות וכיצד אתה עומד לעשות זאת, הגיע הזמן להתחיל לבנות אותו!

שלב 2: עבודות מתכת

החלטתי שמשטח השיגור הזה יהיה הזדמנות מצוינת ללמוד קצת על עבודות מתכת, אז זה מה שעשיתי. התחלתי בעיצוב מבנה הפלדה וכולל את כל הממדים. הלכתי על מסגרת די בסיסית, למרות שהחלטתי לחתוך את הקצוות ל -45 מעלות בכל מקום שיש עיקול של 90 מעלות, רק כדי ללמוד קצת יותר ולקבל עוד ניסיון. העיצוב הסופי שלי היה המסגרת הבסיסית, כשהחזק חזק מותקן עליה על ציר. לאחר מכן היה מכסה אותו אלומיניום ורצועות קצוות כדי שיהיה קצת יותר מסודר. הוא יכלול גם תעלת להבה עשויה צינורות פלדה שהיו בה כמה חתכים של 45 מעלות בקצה, כך שהלהבה יוצאת בזווית קלה.

התחלתי בחיתוך כל חלקי המסגרת ולאחר מכן ריתוך אותם יחד. הבטחתי שאין ריתוכים מבחוץ, אחרת לוחות האלומיניום לא ישבו סומכים על המסגרת. לאחר הרבה הידוק ומגנטים, הצלחתי לרתך את המסגרת ישר. לאחר מכן חתכתי את כל לוחות האלומיניום במידה מסוימת בעזרת מספריים מתכת גדולים וחתכתי את רצועות הקצוות בכמה גזירי פח. ברגע שזה נעשה, הכל התברג למקומו, מה שהוכיח שהוא קשה יותר משציפיתי שיהיה.

קצוות הפלדה והאלומיניום החזקים נצבעו אז בשחור והצמיד החזק הותקן על הציר שלו. לבסוף, נעשו כמה סוגרי פלדה פשוטים עבור הבוכנה, מה שאפשר לו למשוך את הגב ולסובב בנקודת הציר שלו.

שלב 3: מהדקי בסיס

כשהמסגרת הראשית נעשית והכרית מתחילה להיראות כמו משהו, החלטתי שאני רוצה לגרום לזה להחזיק את הרקטה כמה שיותר מהר. אז מלחציים הבסיס ומהדקים העליונים היו הבאים ברשימה.

מלחציים הבסיס היו צריכים להיות מסוגלים להחזיק את הרקטה כשהיא דחוקה, ואז לשחרר אותה בזמן מדויק. עם דחף של כ -4.5 ק ג, הרקטה תהרוס את מנועי הסרוגו sg90 המשמשים את מלחציים הבסיס. המשמעות היא שעלי ליצור עיצוב מכני שיוציא את כל המתח מהסרוו ובמקום זאת יעביר אותו דרך חלק מבני. לאחר מכן היה על הסרוו להיות מסוגל למשוך את המהדק בקלות כך שהטיל יוכל להתרומם. החלטתי לקחת קצת השראה מקופסה חסרת תועלת לעיצוב הזה.

סרווס וחלקים מכניים גם היו צריכים להיות מכוסים לחלוטין, כך שהם לא יהיו במגע ישיר עם פליטת הרקטות, כך שנוצרו מכסים צד וחלק עליון. המכסה העליון היה צריך לזוז כדי לסגור את ה'קופסה 'כשהמהדק נסוג, פשוט השתמשתי בכמה גומיות כדי למשוך אותו כלפי מטה. למרות שאתה יכול גם להשתמש קפיצים או חלק מכני אחר כדי למשוך אותו. לאחר מכן היה צריך להיות מותקן על מלחציים הבסיס על משטח השיגור על מסילה מתכווננת, כך שניתן יהיה לכוונן את מיקומם בצורה טובה, והם עלולים להחזיק רקטות אחרות. ההתאמה הייתה חשובה עבור מלחציים הבסיס.

מלחציים הבסיס היו מאתגרים מאוד עבורי מכיוון שאין לי ניסיון עם חלקים מכניים, וכל מה שצריך כדי לקבל סובלנות של 0.1 מ מ כדי לעבוד בצורה חלקה. לקח לי 4 ימים רצופים מהרגע שהתחלתי את המהדקים ועד שהייתה לי המהדק הראשון שעבד במלואו מכיוון שהיו מעורבים הרבה CAD ואב טיפוס כדי לגרום להם לעבוד בצורה חלקה. זה היה אז עוד שבוע של הדפסה תלת מימדית, שכן לכל מהדק יש 8 חלקים לעבודה.

מאוחר יותר כאשר התקנתי את מחשב הפד, הבנתי שתכננתי להשתמש רק בסיכת ארדואינו אחת לשליטה בארבעת הסרווואים. זה בסופו של דבר לא עבד וגם היו לי בעיות בוויסות המתח, אז הכנתי 'מחשב סרוו' שנמצא מתחת לרפידת ההשקה ושולט על המהדקים. לאחר מכן הותקנו הרגולטורים על הלוחות מאלומיניום שישמשו כיור קירור גדול. מחשב הסרוו גם מדליק ומכבה את המתח לשרווסים בעזרת MOSFET, כך שהם אינם מופעלים תחת לחץ מתמיד.

שלב 4: מהדקים עליונים

לאחר שבועות של עבודה על מלחציים הבסיס ואלקטרוניקה קשורה הגיע הזמן להכין מהדקים נוספים! המהדקים העליונים הם בעיצוב פשוט מאוד, אם כי הם חלשים מאוד ובוודאי ישודרגו בעתיד. הם רק סוגר פשוט המתברג על הגב החזק ומחזיק את מנועי הסרוו. על מנועי סרוו אלה מותקנות הזרועות עם קרן סרוו המודבקת אליהן באפוקסי. בין הזרועות הללו לבין הרקטה יש כמה חתיכות קטנות ומעוקלות המסתובבות ומעצבות את עצמן לצורת הרקטות.

מהדקים אלה מכילים כבלים הזורמים דרך ה- backback אל מחשב הכרית הראשי ששולט בהם. דבר אחד להוסיף הוא שלקח הרבה זמן לכוונן את המיקומים הפתוחים והסגורים שלהם בתוכנה כשניסיתי לא לעצור את הסרווואים, אך עדיין להחזיק את הרקטה בצורה מאובטחת.

כדי לעצב את המהדקים, ציירתי תצוגה דו -ממדית של החלק העליון של הרקטה והגב, עם הממדים המדויקים ביניהם. לאחר מכן הצלחתי לעצב את הזרועות באורך הנכון ואת הסרווס ברוחב הנכון בנפרד כדי להחזיק את הרקטה.

שלב 5: תאורה

רוב הצעדים מכאן אינם באמת בסדר כלשהו, אני יכול בעצם לעשות מה שהתחשק לי באותו יום או שבוע. אולם עדיין התמקדתי רק בחלק אחד בכל פעם. למשטח ההשקה 8 נוריות RGB המחוברות לשלושה סיכות ארדואינו, כלומר כולן באותו צבע ואינן ניתנות להתייחסות בנפרד. הפעלה ושליטה של נוריות RGB רבות אלה הייתה משימה גדולה בפני עצמה מכיוון שכל נורית זקוקה לנגד משלה. הבעיה השנייה הייתה שהם ימשכו יותר מדי זרם אם היו על סיכת ארדואינו אחת לכל צבע, ולכן הם היו זקוקים למקור מתח חיצוני המווסת למתח הנכון.

כדי לעשות את כל זה הכנתי מחשב אחר בשם 'לוח הלדים'. הוא מסוגל להפעיל עד 10 נוריות RGB אשר לכולם יש נגדים משלהם. כדי להפעיל את כולם השתמשתי בטרנזיסטורים כדי לקחת חשמל מהמתח המווסת ולהדליק צבעים כרצוני. זה איפשר לי עדיין להשתמש רק בשלושה סיכות ארדואינו, אך לא למשוך יותר מדי זרם שיטגן את הלוח.

כל הלדים נמצאים בסוגריים מותאמים תלת -ממד המחזיקים אותם במקומם. יש להם גם כבלים מסוג Dupont בהתאמה אישית המתחברים ללוח ה- LED ומנותבים בצורה מסודרת דרך מבנה כרית השיגור.

שלב 6: פנומטיות

תמיד התעניינתי הן בפנאומטיקה והן בהידראוליקה, אם כי מעולם לא הבנתי היטב כיצד פועלות המערכות. על ידי רכישת בוכנה זולה ואביזרים זולים, הצלחתי ללמוד כיצד פועלת הפנאומטיות וליישם אותם על המערכת שלי. המטרה הייתה לסגת בצורה חלקה מהגב החזק בעזרת הבוכנה הפנאומטית.

המערכת תדרוש מדחס אוויר, מגבלי זרימה, מיכל אוויר, שסתומים, שסתום להורדת לחץ ומערך אביזרים. עם עיצוב חכם וחבורה של סוגריים מודפסים תלת -ממדיים מותאמים אישית, בקושי הצלחתי להתאים את כל זה בתוך המשטח.

המערכת שעיצבתי הייתה בסיסית למדי. משאבת מדחס אוויר ממלאת מיכל אוויר ומד לחץ משמש לצפייה בלחץ (יעד 30PSI). שסתום להורדת לחץ ישמש להתאמת לחץ המיכלים, הבטיחות ושחרור האוויר כאשר הוא אינו בשימוש. כאשר ה- backback מוכן לסגת, שסתום סולנואיד יופעל על ידי המחשב, ויכניס אוויר לתוך הבוכנה וידחוף אותו לאחור. מגבלי זרימה ישמשו כדרך להאט את תנועת הנסיגה הזו.

מיכל האוויר כרגע אינו בשימוש, כיוון שאין לי עדיין את האביזרים הנדרשים עבורו. המיכל הוא רק מטף ישן וקטן, והוא משתמש בגודל מתאים מאוד ייחודי. וכן זה משקולת של 2 ק ג, אם זה לא היה שם הרפידה הייתה מתה כאשר הגב החוזר חוזר.

שלב 7: אלקטרוניקה

החלק החשוב ביותר, החלק העיקרי והחלק עם בעיות אינסופיות. הכל נשלט באופן אלקטרוני, אך כמה עיצוב PCB פשוט אך טיפשי וטעויות סכמטיות גרמו לסיוטים. המערכת האלחוטית עדיין לא אמינה, כניסות מסוימות פגומות, יש רעש בקווי ה- PWM וחבורה של התכונות שתכננתי לא עובדות. אני אעשה מחדש את כל האלקטרוניקה בעתיד, אבל אני הולך לחיות עם זה לעת עתה כיוון שאני מעוניין להשקה הראשונה. כשאתה בן 16 לגמרי אוטודידקט ללא כישורים וללא ניסיון, הדברים עלולים להשתבש ולהיכשל. אבל כישלון הוא האופן שבו אתה לומד, וכתוצאה מהטעויות הרבות שלי הצלחתי ללמוד הרבה ולהקדם את הכישורים והידע שלי. ציפיתי שהאלקטרוניקה תיקח כשבועיים, אחרי 2.5 חודשים זה עדיין בקושי עובד, עד כדי כך נכשלתי בזה.

הרחק מכל הבעיות, בואו נדבר על מה עובד ומה הוא היה/אמור לעשות. המחשב תוכנן במקור לשרת מטרות רבות. אלה כוללים בקרת LED, בקרת סרוו, בקרת שסתומים, בקרת הצתה, תקשורת אלחוטית, החלפת מצבים עם כניסות חיצוניות והיכולת לעבור בין הסוללה לחשמל חיצוני. הרבה זה לא עובד או פגום, אם כי גרסאות עתידיות של ה- PCB של Thrust ישפרו את המצב הזה. הדפסתי גם תלת מימד למחשב כדי לעצור מגע ישיר עם האגזוז.

הייתה כמות עצומה של הלחמות לאורך כל התהליך כאשר הכנתי שני מחשבים עיקריים, מחשב סרוו, שני לוחות LED, הרבה חיווט וכבלי Dupont מותאמים אישית. הכל גם היה מבודד כראוי בעזרת צינורות כיווץ חום וסרטים חשמליים, אם כי זה לא מנע מכמה מכנסיים קצרים!

שלב 8: תוכנה

תוֹכנָה! החלק שאני מדבר עליו כל הזמן אבל אני לא מסכים לשחרר בשלב הזה. כל תוכנות הפרויקטים ישוחררו בסופו של דבר, אבל אני מחזיק בה כרגע.

תכננתי והפקתי תוכנה מאוד מסובכת וארוכה כדי לממשק אותה עם הבקר בצורה מושלמת. למרות שבעיות חומרה אלחוטיות אילצו אותי לעצב מחדש את התוכנה בסיסית ביותר. כעת, המשטח נדלק, הוא מתכווץ והמהדקים להחזיק את הרקטה והוא ממתין לאות אחד מהבקר שאומר לו להתחיל את הספירה לאחור. לאחר מכן הוא עובר אוטומטית את הספירה לאחור ומפעיל מבלי שיתקבלו אותות ומעקב. זה הופך את לחצן ה- E-stop בבקר לחסר תועלת! אתה יכול ללחוץ עליו אבל ברגע שהספירה לאחור מתחילה, אין מניעה!

עדיפות עלי היא לתקן את המערכת האלחוטית מיד לאחר ההשקה הראשונה. למרות שזה ייקח כחודש וחצי של עבודה (בתיאוריה) ומאות דולרים, ולכן אני לא מתקן את זה כרגע. כמעט עברה שנה מאז שהתחלתי את הפרויקט ואני מנסה להעלות את הרקטה לשמיים לפני או לפני יום השנה (4 באוקטובר). זה יאלץ אותי לשגר עם מערכות קרקע חלקיות חלקיות, אם כי השיגור הראשון ממוקד יותר בביצועי הרקטות בכל מקרה.

אני אעדכן סעיף זה בעתיד כך שיכלול את התוכנה הסופית והסבר מלא.

שלב 9: בדיקה

בדיקה, בדיקה, בדיקה. שום דבר שאני עושה אי פעם עובד מושלם בניסיון הראשון, כך אני לומד! בשלב הזה אתה מתחיל לראות עשן, הכל מפסיק לעבוד או דברים מתנפצים. זה רק עניין של סבלנות, למצוא את הבעיה ולברר כיצד לתקן אותה. דברים יקחו יותר זמן ממה שאתה מצפה ויהיו יקרים יותר ממה שחשבת, אבל אם אתה רוצה לבנות רקטה מוגזמת ללא ניסיון, אז אתה פשוט צריך לקבל את זה.

ברגע שהכל עובד מושלם וחלק (בניגוד לשלי) אתה מוכן להשתמש בו! במקרה שלי אני אשגר את רקטת הדגם המופרזת ביותר שלי, וזה מה שכל הפרויקט מבוסס סביב …

שלב 10: השקה

כל מי שזוכר את ההודעה האחרונה שלי ב- Instructables יידע שזו הנקודה שבה אכזבתי אותך. הרקטה עדיין לא שוגרה, מכיוון שמדובר בפרויקט ענק! כרגע אני מכוון ל -4 באוקטובר, אם כי נראה אם אעמוד במועד זה. לפני כן יש לי עוד הרבה דברים לעשות והרבה בדיקות לעשות, כלומר יש עוד פוסטים להוראות וסרטוני יוטיוב בדרך במהלך החודשיים הקרובים!

אבל בזמן שאתה מחכה לקטעי ההשקה המתוקים האלה, למה שלא תעקוב אחר ההתקדמות ותראה איפה אני נמצא עם כל זה:

YouTube:

טוויטר (עדכונים יומיים):

אינסטגרם:

הוראות בקר:

האתר המפוקפק שלי:

מדבקות:

כרגע אני עובד על סרטון כרית ההשקה שיעלה ביוטיוב תוך שבועיים (בתקווה)!

שלב 11: צעד אחד קדימה !?

ברור שיש לי עוד דרך ארוכה עד שהכל יעבוד כמו שאני רוצה, אם כי כבר יש לי רשימה של רעיונות עתידיים כיצד אוכל להפוך אותו לטוב יותר ויותר מוגזם! כמו גם כמה שדרוגים חשובים.

- מלחציים עליונים חזקים יותר

- שיכוך גב חזק

- גיבוי קווי (כאשר האלחוט כואב)

- אפשרות כוח חיצונית

- מצב תצוגה

- הפעל טבור

- וכמובן, תקן את כל הבעיות הנוכחיות

אם כבר מדברים על בעיות עכשוויות:

- מערכת אלחוטית פגומה

- בעיות MOSFET

- רעש PWM

- הפעלה חזקה אחת

תודה שקראתם את ההודעה שלי, אני מקווה שתקבלו ממנו השראה נהדרת!