Raketová štartovacia podložka Overkill Model !: 11 krokov (s obrázkami)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2024-01-30 11:56

Pred nejakým časom som vydal príspevok s pokynmi o mojom „ovládači raketového spustenia modelu Overkill Model“spolu s videom na YouTube. Urobil som to ako súčasť obrovského modelového raketového projektu, kde robím všetko tak prehnane, ako je to možné, v snahe naučiť sa čo najviac o elektronike, programovaní, 3D tlači a iných formách výroby. Príspevok Instructables bol veľmi obľúbený a zdalo sa, že sa to ľuďom páči, a tak som sa rozhodol, že stojí za to urobiť jeden o mojom novom odpaľovacej rampe prebytočných!

Typický model odpaľovacej rakety pozostáva z koľajnice, ktorá vedie raketu, a základnej konštrukcie, ktorá ju drží. Ale keďže sa snažím, aby boli veci čo najkomplexnejšie, vedel som, že nemôžem mať iba zábradlie. Po dlhom výskume som našiel niekoľko modelových odpalovacích rakiet, ktoré sú podobné skutočným odpaľovacím rampám, aj keď boli vyrobené z dreva a vyzerali dosť chaoticky.

Začal som teda brainstormingovať, ako by som mohol ten svoj urobiť najpokročilejším a najkomplikovanejším na svete. Rozhodol som sa, že žiadna myšlienka nie je „príliš bláznivá“alebo „nemožná pre 16-ročného človeka“, takže každá myšlienka, ktorá bola cenovo dostupná, bola zapísaná a vytvorená. Hneď od začiatku som sa rozhodol, že chcem pokračovať v temnej téme, ktorá je vidieť na mojej rakete a ovládači, takže oceľový rám a hliníkové platne boli určite správnou cestou.

Ale Eddy, čo má štartovacia rampa a čím sa líši?

Moja modelová raketa nie je úplne typická raketa s plutvami. Namiesto toho je raketa plná vlastného elektronického zariadenia a zariadenia na ovládanie vektora ťahu. Ovládanie vektora ťahu alebo TVC zahŕňa pohyb motora vo vnútri rakety, aby sa nasmeroval jej ťah, a preto sa raketa nasmeruje na príslušnú trajektóriu. To však zahŕňa GPS navádzanie, ktoré je NELEGÁLNE! Takže moja raketa používa TVC, aby udržala super stabilnú raketu vo vzpriamenej polohe pomocou gyroskopu na letovom počítači, bez zariadenia GPS. Aktívna stabilizácia je legálna, navádzanie nie je!

Po tomto dlhom úvode som stále nevysvetlil, čo podložka vlastne robí a aké sú jej vlastnosti! Odpaľovacia rampa nie je jednoduchá koľajnica, ale veľmi zložitý systém plný mechanických častí, elektroniky a pneumatiky. Cieľom bolo, aby bol podobný skutočnému odpaľovacím rampám, čo vysvetľuje mnoho funkcií. Podložka je vybavená pneumatickým piestom na stiahnutie opierky, 3D tlačenými hornými svorkami a základňovými svorkami, bezdrôtovou komunikáciou s ovládačom, množstvom RGB osvetlenia (samozrejme!), Oceľovým rámom, hliníkovou kontrolnou doskou pokrývajúcou základňu, stranami z brúseného hliníka, plameňový priekopa a niekoľko vlastných počítačov na ovládanie všetkého.

Čoskoro zverejním video z YouTube o odpaľovacej rampe, ako aj mnoho ďalších videí o veciach, ktoré som vytvoril pred prvým uvedením na trh asi za 2 mesiace. Ďalšou dôležitou vecou, ktorú treba poznamenať, je to, že tento príspevok s pokynmi bude menej návodom a bude predstavovať viac môjho postupu a nejaké námety na zamyslenie.

Zásoby

Keďže žijem v Austrálii, moje časti a odkazy sa budú pravdepodobne líšiť od tých vašich, odporúčam vám urobiť si vlastný prieskum a zistiť, čo je pre váš projekt to pravé.

Základy:

Materiál na stavbu rámu (drevo, kov, akryl atď.)

Tlačidlá a prepínače

PLA vlákno

Veľa skrutiek M3

Elektronika

Môžete použiť akékoľvek nástroje, ktoré máte, ale tu som použil hlavne:

Spájkovačka

Vŕtačka

Cigaretový zapaľovač (na zmršťovacie bužírky)

Pádová píla

Zvárač MIG

Kliešte

Skrutkovače

Multimetr (toto mi zachránilo život!)

Krok 1: Začíname

Čo musí štartovacia rampa urobiť? Ako to musí vyzerať? Ako to môžem dosiahnuť? Aký je rozpočet? To všetko sú veľmi dôležité otázky, ktoré si musíte položiť skôr, ako sa pustíte do tejto úlohy. Začnite teda tým, že si zaobstaráte papier, nakreslíte náčrty a zapíšete si nápady. Veľa výskumov vám tiež veľa pomôže, môže vám to priniesť zlatú myšlienku, vďaka ktorej je oveľa lepší!

Akonáhle premýšľate o všetkom, čo chcete, aby to urobilo, rozdeľte to na časti, aby to nebolo také ohromujúce. Mojimi hlavnými 6 sekciami boli kovovýroba, základné svorky, pneumatika, softvér, elektronika a osvetlenie. Tým, že som to rozdelil na sekcie, som bol schopný robiť veci podľa poradia a uprednostniť to, čo bolo potrebné urobiť najskôr.

Zaistite, aby ste všetko veľmi dobre naplánovali a vytvorili si schémy každého systému, aby ste pochopili, ako bude všetko fungovať. Keď viete, čo je potrebné urobiť a ako to urobíte, je čas začať to budovať!

Krok 2: Kovoobrábanie

Rozhodol som sa, že táto štartovacia rampa bude skvelou príležitosťou dozvedieť sa niečo o práci s kovom, a tak som to urobil. Začal som navrhovaním oceľovej konštrukcie a zahrnutím všetkých rozmerov. Išiel som do celkom základného rámca, aj keď som sa rozhodol skrátiť konce na 45 stupňov všade tam, kde bol 90-stupňový ohyb, len aby som sa naučil trochu viac a získal viac skúseností. Môj konečný návrh bol základný rám so závesom pripevneným na závese. Potom by ho pokrýval hliník a lemovacie pásy, aby bol o niečo úhľadnejší. Zahŕňal by aj plameňový priekop vyrobený z oceľových rúrok, ktoré mali na konci asi 45-stupňové rezy, takže plameň vychádza pod miernym uhlom.

Začal som tým, že som odrezal všetky kusy rámu a potom ich zvaril. Zabezpečil som, aby zvonku neboli žiadne zvary, inak by hliníkové dosky nesedeli v jednej rovine s rámom. Po množstve upínaní a magnetov sa mi podarilo rám rovno zvárať. Potom som všetky hliníkové pláty narezal na mieru veľkými nožnicami na kov a orezal pásiky na hrany cínovými nožničkami. Keď to bolo hotové, všetko bolo zaskrutkované na miesto, čo sa ukázalo byť ťažšie, ako som čakal.

Oceľové a hliníkové lemovanie spevnenej výstuže bolo potom natreté čiernou farbou a na jeho záves bol nainštalovaný zadný diel. Nakoniec boli pre piest vyrobené niekoľko jednoduchých oceľových konzol, ktoré mu umožnili stiahnuť opierku chrbta a otáčať sa v bode svojho otáčania.

Krok 3: Základné svorky

Keď bol hlavný rám hotový a podložka začala niečo vyzerať, rozhodol som sa, že ju chcem čo najskôr držať tak, aby držala raketu. Základné svorky a horné svorky teda boli na zozname ďalej.

Základňové svorky potrebovali na to, aby boli schopné udržať raketu pod ťahom a potom ju v presnom čase uvoľniť. S približne 4,5 kg ťahu by raketa zničila servomotory sg90, ktoré sa používajú na základných svorkách. To znamenalo, že som musel vytvoriť mechanický dizajn, ktorý by zo serva odstránil všetko napätie a namiesto toho ho prešiel cez konštrukčnú časť. Servo potom muselo byť schopné ľahko zasunúť svorku, aby sa raketa mohla zdvihnúť. Rozhodol som sa vziať inšpiráciu z zbytočnej škatule pre tento dizajn.

Serva a mechanické časti museli byť tiež úplne zakryté, aby neboli v priamom kontakte s výfukom rakiet, preto boli vyrobené bočné a horné kryty. Keď sa svorka zatiahla, horný kryt sa musel pohnúť, aby sa „skrinka“zatvorila, jednoducho som ju pomocou gumičiek stiahol. Aj keď na jeho potiahnutie môžete použiť aj pružiny alebo inú mechanickú časť. Základňové svorky potom bolo potrebné namontovať na odpaľovaciu rampu na nastaviteľnej koľajnici, aby bolo možné doladiť ich polohu a potenciálne mohli držať aj ďalšie rakety. Prispôsobivosť bola dôležitá pre základné svorky.

Základňové svorky boli pre mňa veľmi náročné, pretože nemám skúsenosti s mechanickými časťami a všetko, čo potrebuje, aby tolerancia 0,1 mm fungovala hladko. Trvalo mi 4 dni, odkedy som spustil svorky, do doby, kedy som mal prvú plne funkčnú svorku, pretože tam bolo veľa CAD a prototypovania, aby mohli fungovať hladko. Potom to bol ďalší týždeň 3D tlače, pretože každá svorka má 8 dielov na prácu.

Neskôr, keď som mal nainštalovaný padový počítač, zistil som, že som plánoval použiť iba jeden pin Arduino na ovládanie štyroch serv. Nakoniec to nefungovalo a tiež som mal problémy s regulátorom napätia, takže som vyrobil „servopočítač“, ktorý je pod štartovacou plochou a ovláda svorky. Regulátory boli potom namontované na hliníkové platne doštičiek, ktoré sa použili ako veľký chladič. Servo počítač tiež zapína a vypína napájanie serva pomocou MOSFETov, takže nie sú zapnuté pod neustálym stresom.

Krok 4: Horné svorky

Po týždňoch práce na základných svorkách a súvisiacej elektronike bolo načase vyrobiť ďalšie svorky! Horné svorky majú veľmi jednoduchý dizajn, aj keď sú veľmi slabé a v budúcnosti budú určite vylepšené. Jedná sa o jednoduchý držiak, ktorý sa naskrutkuje na zadnú časť a drží servomotory. Na tieto servomotory sú namontované ramená, do ktorých je epoxidom vlepený servo roh. Medzi týmito ramenami a raketou je niekoľko malých zakrivených kúskov, ktoré sa otáčajú a tvarujú do tvaru rakety.

Tieto svorky majú káble vedené cez opierku chrbta a do hlavného pad počítača, ktorý ich ovláda. Jedna vec, ktorú treba dodať, je, že trvalo dlho, kým sa v softvéri jemne doladili ich otvorené a zatvorené polohy, pretože som sa snažil nezastaviť servá, ale stále bezpečne držať raketu.

Na navrhnutie svoriek som nakreslil 2D pohľad na hornú časť rakety a silného chrbta s presnými rozmermi medzi nimi. Potom som dokázal navrhnúť ramená na správnu dĺžku a serva od seba na správnu šírku, aby držali raketu.

Krok 5: Osvetlenie

Väčšina krokov odtiaľto nie je v žiadnom poradí, v podstate som mohol urobiť čokoľvek, na čo som sa v ten deň alebo týždeň cítil. Stále som sa však sústredil iba na jednu sekciu naraz. Odpaľovacia rampa má 8 RGB LED diód, ktoré sú pripojené k trom pinom Arduino, čo znamená, že všetky majú rovnakú farbu a nie je ich možné jednotlivo adresovať. Napájanie a ovládanie tohto množstva RGB LED diód bolo samo osebe veľkou úlohou, pretože každá LED dióda potrebuje vlastný odpor. Ďalším problémom bolo, že by ťahali príliš veľa prúdu, keby boli na jednom pine Arduino na farbu, takže potrebovali externý zdroj napätia regulovaný na správne napätie.

Aby som to všetko urobil, vyrobil som ďalší počítač s názvom „LED Board“. Je schopný napájať až 10 RGB LED diód, z ktorých všetky majú svoje vlastné odpory. Na napájanie všetkých som použil tranzistory na odoberanie energie z regulovaného napätia a zapínanie farieb, ako som chcel. To mi umožnilo použiť stále iba tri piny Arduino, ale nevyťahovať príliš veľa prúdu, aby sa doska vyprážala.

Všetky LED diódy sú vo vlastných 3D tlačených zátvorkách, ktoré ich držia na svojom mieste. Majú tiež káble Dupont vyrobené na mieru, ktoré sa pripájajú k doske LED a sú úhľadne vedené štruktúrou odpaľovacej rampy.

Krok 6: Penumatika

Vždy ma zaujímala pneumatika a hydraulika, aj keď som nikdy úplne nepochopil, ako systémy fungujú. Kúpou lacného piestu a lacného príslušenstva som sa mohol dozvedieť o tom, ako pneumatika funguje, a aplikovať ich na svoj vlastný systém. Cieľom bolo plynule stiahnuť opierku pneumatickým piestom.

Systém by vyžadoval vzduchový kompresor, obmedzovače prietoku, vzduchovú nádrž, ventily, pretlakový ventil a rad armatúr. S nejakým múdrym dizajnom a množstvom vlastných 3D tlačených zátvoriek som to ledva zmestil do vnútra podložky.

Systém, ktorý som navrhol, bol celkom základný. Čerpadlo vzduchového kompresora plní vzduchovú nádrž a tlakomer sa používa na zobrazenie tlaku (cieľ 30 PSI). Na nastavenie tlaku v nádrži, bezpečnosť a vypúšťanie vzduchu, ak sa nepoužíva, by sa mal použiť pretlakový ventil. Keď je chrbtová opierka pripravená na stiahnutie, počítač by aktivoval elektromagnetický ventil, ktorý by do piestu vpustil vzduch a zatlačil ho späť. Na spomalenie tohto sťahovacieho pohybu by sa použili obmedzovače prietoku.

Vzduchová nádrž sa momentálne nepoužíva, pretože k nej zatiaľ nemám potrebné príslušenstvo. Tank je len starý malý hasiaci prístroj a používa veľmi unikátnu veľkosť. A áno, to je 2 kg činka, keby tam nebola, podložka by sa prevrátila, keď sa opierka stiahne.

Krok 7: Elektronika

Najdôležitejšia časť, hlavná časť a časť s nekonečnými problémami. Všetko je riadené elektronicky, ale jednoduchý, ale hlúpy dizajn DPS a schematické chyby spôsobili nočné mory. Bezdrôtový systém je stále nespoľahlivý, niektoré vstupy sú chybné, v linkách PWM je šum a veľa funkcií, ktoré som plánoval, nefunguje. V budúcnosti budem prerábať všetku elektroniku, ale zatiaľ s tým budem žiť, pretože sa teším na prvé uvedenie. Keď ste 16-ročný samouk, bez kvalifikácie a bez skúseností, veci sa môžu pokaziť a zlyhať. Ale neúspech je v tom, ako sa učíš, a v dôsledku mnohých mojich chýb som sa mohol veľa naučiť a rozšíriť svoje schopnosti a znalosti. Očakával som, že elektronika bude trvať asi dva týždne, po 2,5 mesiacoch stále takmer nefunguje, takto zle som zlyhal v tomto.

Ďaleko od všetkých problémov si povedzme, čo funguje a čo malo/má robiť. Počítač bol pôvodne navrhnutý tak, aby slúžil mnohým účelom. Patria sem ovládanie LED, ovládanie servomotora, ovládanie ventilov, ovládanie zapaľovania, bezdrôtová komunikácia, prepínanie režimov s externými vstupmi a možnosť prepínať medzi napájaním z batérie a externým napájaním. Väčšina z toho nefunguje alebo je chybná, aj keď budúce verzie Thrust PCB túto situáciu zlepšia. Tiež som 3D vytlačil kryt pre počítač, aby sa zastavil priamy kontakt s výfukom.

V priebehu celého procesu bolo zapojených obrovské množstvo spájkovania, keď som vyrobil dva hlavné počítače, servopočítač, dve LED dosky, veľa vodičov a vlastné káble Dupont. Všetko bolo tiež primerane izolované tepelne zmršťovacou trubicou a elektrickou páskou, aj keď to nezabránilo tomu, aby sa šortky stále diali!

Krok 8: Softvér

Softvér! Časť, o ktorej stále hovorím, ale v tejto fáze sa zdráham vydať. Všetok softvér pre projekty bude nakoniec vydaný, ale zatiaľ sa ho držím.

Navrhol som a vyrobil veľmi komplikovaný a dlhý softvér, ktorý ho dokonale prepojí s ovládačom. Aj keď ma problémy s bezdrôtovým hardvérom prinútili prerobiť softvér veľmi základným. Teraz sa podložka zapne, nastaví a svorky držia raketu a čaká na jeden signál z ovládača, ktorý jej povie, aby začal odpočítavanie. Potom automaticky prejde odpočítavaním a spustí sa bez prijímania a sledovania signálov. Vďaka tomu je tlačidlo E-stop na ovládači zbytočné! Môžete to stlačiť, ale akonáhle začne odpočítavanie, nie je možné ho zastaviť!

Mojou najvyššou prioritou je opraviť bezdrôtový systém hneď po prvom spustení. Aj keď to bude trvať asi mesiac a pol práce (teoreticky) a stovky dolárov, preto to teraz neopravujem. Je to takmer rok, čo som začal s projektom a pokúšam sa dostať raketu na oblohu k výročiu (4. októbra) alebo skôr. To ma prinúti začať s čiastočne neúplnými pozemnými systémami, aj keď prvé spustenie je aj tak viac zamerané na výkon rakiet.

Túto časť budem v budúcnosti aktualizovať tak, aby obsahovala konečný softvér a úplné vysvetlenie.

Krok 9: Testovanie

Testovanie, testovanie, testovanie. NIČ, čo vyrobím, nikdy nefunguje perfektne, prvý pokus, takto sa učím! V tejto fáze začnete vidieť dym, všetko prestane fungovať alebo veci prasknú. Ide o to, byť trpezlivý, nájsť problém a zistiť, ako ho vyriešiť. Veci budú trvať dlhšie, ako očakávate, a budú drahšie, ako ste si mysleli, ale ak chcete postaviť nadbytočnú raketu bez skúseností, musíte to akceptovať.

Akonáhle všetko funguje perfektne a hladko (na rozdiel od môjho), ste pripravení ho použiť! V mojom prípade vypustím svoju veľmi nadbytočnú modelovú raketu, na ktorej je celý projekt založený …

Krok 10: Spustite

Každý, kto si pamätá môj posledný príspevok Instructables, bude vedieť, že v tomto bode som vás sklamal. Raketa stále neodštartovala, pretože ide o obrovský projekt! Aktuálne sa zameriavam na 4. október, aj keď uvidíme, či tento termín dodržím. Do tej doby musím urobiť oveľa viac vecí a mnoho testovania, čo znamená, že v priebehu nasledujúcich dvoch mesiacov bude k dispozícii viac príspevkov s pokynmi a videí na YouTube!

Ale keď čakáte na tieto sladké zábery z uvedenia na trh, prečo nesledovať pokrok a zistiť, kde som so všetkým:

YouTube:

Twitter (denné aktualizácie):

Instagram:

Pokyny pre ovládač:

Môj riskantný web:

Nálepky:

Aktuálne pracujem na videu pre štartovaciu plochu, ktoré bude na YouTube do niekoľkých týždňov (dúfajme)!

Krok 11: O krok ďalej !?

Očividne mám pred sebou ešte dlhú cestu, kým všetko bude fungovať tak, ako by som chcel, aj keď už mám zoznam budúcich nápadov, ako by som to mohol urobiť lepšie a prehnanejšie! Rovnako ako niektoré dôležité vylepšenia.

- Silnejšie horné svorky

- Tlmenie chrbta

- Káblové zálohovanie (keď bezdrôtové pripojenie spôsobuje problémy)

- Možnosť externého napájania

- Režim zobrazenia

- Spustite pupočnú

- A samozrejme, opravte všetky súčasné problémy

Keď už hovoríme o súčasných problémoch:

- Chybný bezdrôtový systém

- Problémy s MOSFET

- PWM hluk

- Jednosmerné ovládanie zadnou časťou

Ďakujem, že ste si prečítali môj príspevok, dúfam, že sa ním budete inšpirovať!