Стартовая площадка ракеты Overkill Model !: 11 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:48

Некоторое время назад я выпустил сообщение Instructables о моем «Контроллере запуска ракеты Overkill Model» вместе с видео на YouTube. Я сделал это как часть проекта огромной модели ракеты, где я делаю все как можно более излишним, пытаясь узнать как можно больше об электронике, программировании, 3D-печати и других формах производства. Пост Instructables был очень популярен, и людям он, похоже, понравился, поэтому я решил, что стоит сделать его про мою новую стартовую площадку Overkill!

Типичная модель стартовой площадки ракеты состоит из рельса, который направляет ракету, и базовой конструкции, удерживающей ее. Но, пытаясь сделать вещи максимально излишними, я знал, что у меня просто не может быть рельсов. После долгих исследований я нашел пару моделей пусковых площадок для ракет, которые похожи на настоящие стартовые площадки, хотя они были сделаны из дерева и выглядели довольно грязно.

Так что я начал мозговой штурм, как мне сделать свою самую продвинутую и сверхсложную в мире. Я решил, что никакая идея не является «слишком сумасшедшей» или «невозможной для 16-летнего», поэтому любая идея, которая была доступной, была записана и воплощена в жизнь. Я с самого начала решил, что хочу продолжить крутые темы, которые можно увидеть на моей ракете и контроллере, поэтому стальная рама и алюминиевые пластины, безусловно, были лучшим вариантом.

Но Эдди, что есть у стартовой площадки и чем она отличается от других?

Моя модель ракеты не совсем обычная ракета с плавником. Вместо этого ракета оснащена нестандартной электроникой и аппаратурой управления вектором тяги. Управление вектором тяги, или TVC, включает в себя перемещение двигателя внутри ракеты, чтобы направить ее тягу и, следовательно, направить ракету по соответствующей траектории. Однако это связано с GPS-наведением, которое НЕЗАКОННО! Итак, моя ракета использует TVC, чтобы поддерживать сверхстабильность ракеты в вертикальном положении с гироскопом на бортовом компьютере, без оборудования GPS. Активная стабилизация разрешена, наведение - нет!

После этого длинного вступления я так и не объяснил, что на самом деле делает пэд и каковы его особенности! Стартовая площадка - это не просто рельс, а очень сложная система, заполненная механическими частями, электроникой и пневматикой. Цель заключалась в том, чтобы сделать его похожим на настоящую стартовую площадку, что объясняет многие функции. Подушка оснащена пневматическим поршнем для втягивания прочной спинки, верхними зажимами и зажимами основания, напечатанными на 3D-принтере, беспроводной связью с контроллером, множеством RGB-подсветки (конечно!), Стальной рамой, алюминиевой шахматной пластиной, покрывающей основание, матовыми алюминиевыми боковинами, траншея с пламенем и несколько пользовательских компьютеров для управления всем.

В ближайшее время я опубликую на YouTube видео о стартовой площадке, а также множество других видеороликов о материалах, которые я снял в преддверии первого запуска примерно за 2 месяца. Еще одна важная вещь, которую следует отметить, это то, что этот пост с инструкциями будет не столько инструкциями, сколько моим процессом и некоторой пищей для размышлений.

Запасы

Поскольку я живу в Австралии, мои части и ссылки, вероятно, будут отличаться от ваших, я рекомендую провести собственное исследование, чтобы найти то, что подходит для вашего проекта.

Основы:

Материал, из которого изготовлен каркас (дерево, металл, акрил и т. Д.)

Кнопки и переключатели

Нить PLA

Множество винтов M3

Электроника

Вы можете использовать любые имеющиеся у вас инструменты, но в основном я использовал следующие:

Паяльник

Дрель

Прикуриватель (для термоусадочной трубки)

Пила

Сварщик MIG

Плоскогубцы

Отвертки

Мультиметр (мне это спасло!)

Шаг 1. Начало работы

Что нужно для стартовой площадки? Как это должно выглядеть? Как я могу это сделать? Какой бюджет? Это очень важные вопросы, которые нужно задать себе, прежде чем приступить к решению этой задачи. Итак, начните с того, что возьмите бумагу, нарисуйте несколько набросков и запишите идеи. Проведение большого количества исследований также очень поможет вам, это может просто дать вам ту золотую идею, которая сделает его намного лучше!

Как только вы обдумаете все, что вы хотите, разбейте его на части, чтобы не было слишком много. Мои основные 6 разделов - это работа с металлом, базовые зажимы, пневматика, программное обеспечение, электроника и освещение. Разбив его на разделы, я смог сделать все по порядку и расставить приоритеты в том, что нужно было сделать как можно скорее.

Убедитесь, что вы все очень хорошо спланируете и сделаете схемы каждой системы, чтобы понять, как все будет работать. Как только вы узнаете, что ему нужно делать и как вы собираетесь это делать, пора приступить к его созданию!

Шаг 2: Работа с металлом

Я решил, что эта стартовая площадка будет прекрасной возможностью немного узнать о работе с металлом, поэтому я и сделал. Я начал с проектирования стальной конструкции, включая все размеры. Я выбрал довольно простую раму, хотя решил обрезать концы до 45 градусов везде, где есть изгиб на 90 градусов, просто чтобы узнать немного больше и получить больше опыта. Моей окончательной конструкцией была базовая рама с креплением к ней на шарнире. Затем он будет покрыт алюминием и обрезными полосами, чтобы сделать его немного аккуратнее. Он также будет включать в себя траншею для пламени, сделанную из стальной трубы, с надрезом под 45 градусов на конце, так что пламя выходит под небольшим углом.

Я начал с того, что вырезал все части рамы, а затем сварил их вместе. Я позаботился о том, чтобы снаружи не было сварных швов, иначе алюминиевые пластины не прилегали бы к раме. После большого количества зажимов и магнитов мне удалось получить прямую сварку рамы. Затем я вырезал все алюминиевые пластины по размеру большими ножницами по металлу и отрезал кромочные полосы несколькими ножницами для жести. Как только это было сделано, все было прикручено, что оказалось сложнее, чем я ожидал.

Затем стальную и алюминиевую окантовку спинки покрасили в черный цвет, а на ее петли установили спину. Наконец, для поршня было изготовлено несколько простых стальных кронштейнов, которые позволили ему отодвигать упор и вращаться в точке поворота.

Шаг 3: Базовые зажимы

Когда основная рама была готова, и площадка начала выглядеть как-то, я решил, что хочу, чтобы она удерживала ракету как можно скорее. Следующими в списке были зажимы основания и верхние зажимы.

Базовые зажимы должны были удерживать ракету, пока она находится под тягой, а затем отпускать ее в точное время. Имея тягу около 4,5 кг, ракета могла бы разрушить серводвигатели SG90, которые используются в зажимах основания. Это означало, что мне пришлось создать механическую конструкцию, которая снимала бы все напряжения с сервопривода и вместо этого пропускала бы его через конструктивную часть. Сервопривод должен был иметь возможность легко убирать зажим, чтобы ракета могла взлететь. Я решил черпать вдохновение в бесполезной коробке для этого дизайна.

Сервоприводы и механические части также должны были быть полностью закрыты, чтобы они не контактировали напрямую с выхлопом ракет, поэтому были изготовлены боковые и верхние крышки. Когда зажим убирался, верхняя крышка должна была сдвинуться, чтобы закрыть «коробку», я просто использовал несколько резинок, чтобы потянуть ее вниз. Хотя вы также можете использовать пружины или другую механическую часть, чтобы тянуть его. Затем базовые зажимы должны были быть установлены на стартовой площадке на регулируемой направляющей, чтобы их положение можно было точно настроить, и они потенциально могли удерживать другие ракеты. Приспособляемость была важна для зажимов основания.

Базовые зажимы были для меня очень сложными, так как у меня нет опыта работы с механическими деталями, и все, что должно было иметь допуск 0,1 мм, чтобы работать плавно. Мне потребовалось 4 дня подряд с того момента, когда я начал зажимы, до того момента, когда у меня был первый полностью рабочий зажим, поскольку требовалось много CAD и прототипов, чтобы заставить их работать бесперебойно. Затем настала еще одна неделя 3D-печати, так как каждый зажим имеет 8 частей для работы.

Позже, когда у меня был установлен пэд-компьютер, я понял, что планировал использовать только один вывод Arduino для управления четырьмя сервоприводами. В итоге это не сработало, и у меня также были проблемы с регулятором напряжения, поэтому я сделал «сервокомпьютер», который находится под стартовой площадкой и управляет зажимами. Затем регуляторы были установлены на алюминиевые пластины контактных площадок, которые использовались в качестве большого радиатора. Сервокомпьютер также включает и выключает питание сервоприводов с полевыми МОП-транзисторами, поэтому они не работают под постоянной нагрузкой.

Шаг 4: верхние зажимы

После недель работы над базовыми зажимами и соответствующей электроникой пришло время сделать больше зажимов! Верхние зажимы имеют очень простую конструкцию, хотя они очень слабые и, безусловно, будут модернизированы в будущем. Это простой кронштейн, который привинчивается к спинке и удерживает серводвигатели. На этих серводвигателях установлены рычаги, в которые с помощью эпоксидной смолы вклеен рупор сервопривода. Между этими рычагами и ракетой есть небольшие изогнутые детали, которые вращаются и принимают форму ракеты.

У этих зажимов есть кабели, идущие вниз через стойку к основному компьютеру пэда, который ими управляет. Следует добавить, что на точную настройку их открытого и закрытого положений в программном обеспечении потребовалось много времени, поскольку я пытался не останавливать сервоприводы, но при этом надежно удерживать ракету.

Чтобы спроектировать зажимы, я нарисовал двухмерный вид верхней части ракеты и защитной стенки с точными размерами между ними. Затем я смог сконструировать руки нужной длины, а сервоприводы - нужной ширины, чтобы удерживать ракету.

Шаг 5: Освещение

Большинство шагов отсюда на самом деле не в каком-либо порядке, я мог бы делать все, что хотел в этот день или неделю. Однако я все еще сосредотачивался только на одном разделе за раз. Стартовая панель имеет 8 светодиодов RGB, которые подключены к трем контактам Arduino, что означает, что все они одного цвета и не имеют индивидуальной адресации. Питание и управление этим множеством светодиодов RGB само по себе было сложной задачей, поскольку каждому светодиоду нужен собственный резистор. Другая проблема заключалась в том, что они потребляли бы слишком большой ток, если бы были на одном выводе Arduino для каждого цвета, поэтому им нужен был внешний источник напряжения, регулируемый до правильного напряжения.

Для всего этого я сделал еще один компьютер, названный «LED Board». Он может питать до 10 светодиодов RGB, каждый из которых имеет собственные резисторы. Чтобы запитать их все, я использовал транзисторы, чтобы взять питание от регулируемого напряжения и включить цвета, как я хотел. Это позволило мне по-прежнему использовать только три контакта Arduino, но не затягивать слишком большой ток, который мог бы поджечь плату.

Все светодиоды заключены в специальные кронштейны, напечатанные на 3D-принтере, которые удерживают их на месте. У них также есть изготовленные на заказ кабели Dupont, которые подключаются к плате светодиодов и аккуратно проложены через структуру стартовой площадки.

Шаг 6: Penumatics

Я всегда интересовался как пневматикой, так и гидравликой, хотя никогда полностью не понимал, как работают эти системы. Купив дешевый поршень и дешевые фитинги, я смог узнать, как работает пневматика, и применить их в моей собственной системе. Задача состояла в том, чтобы плавно убрать прочную спину с помощью пневматического поршня.

Система потребует воздушный компрессор, ограничители потока, воздушный резервуар, клапаны, предохранительный клапан и набор фитингов. С умным дизайном и кучей изготовленных на заказ кронштейнов, напечатанных на 3D-принтере, я едва смог уместить все это внутри колодки.

Система, которую я разработал, была довольно простой. Насос воздушного компрессора заполняет воздушный резервуар, а манометр используется для измерения давления (цель 30 фунтов на квадратный дюйм). Клапан сброса давления будет использоваться для регулировки давления в резервуарах, безопасности и выпуска воздуха, когда он не используется. Когда спинка готова к втягиванию, компьютер активирует электромагнитный клапан, впуская воздух в поршень и толкая его назад. Ограничители потока будут использоваться как способ замедлить это движение втягивания.

Баллон с воздухом в настоящее время не используется, так как у меня еще нет для него необходимых приспособлений. Танк - это всего лишь старый маленький огнетушитель, и у него очень уникальный размер. И да, это гантель весом 2 кг, если бы ее не было, пэд опрокинулся при втягивании сильной спины.

Шаг 7: Электроника

Самая важная часть, основная часть и часть с бесконечными проблемами. Все управляется электроникой, но некоторые простые, но глупые ошибки конструкции печатной платы и схемотехники вызвали кошмары. Беспроводная система по-прежнему ненадежна, некоторые входы неисправны, в линиях ШИМ есть шум, а некоторые функции, которые я планировал, не работают. Я буду переделывать всю электронику в будущем, но пока я собираюсь жить с этим, так как я очень хочу первый запуск. Когда вы полностью самоучка, 16 лет, без квалификации и опыта, все обязательно пойдет не так, как надо. Но неудача - это то, как вы учитесь, и в результате моих многочисленных ошибок я смог многому научиться и развить свои навыки и знания. Я ожидал, что электроника займет около двух недель, через 2,5 месяца она все еще почти не работает, вот как сильно я провалил эту.

Вдали от всех проблем, давайте поговорим о том, что работает и для чего предназначено. Компьютер изначально разрабатывался для многих целей. К ним относятся управление светодиодами, сервоуправление, управление клапанами, управление зажиганием, беспроводная связь, переключение режимов с помощью внешних входов и возможность переключения между питанием от батареи и внешним питанием. Многие из них не работают или неисправны, хотя будущие версии Thrust PCB улучшат эту ситуацию. Я также напечатал на 3D-принтере крышку для компьютера, чтобы предотвратить прямой контакт с выхлопом.

На протяжении всего процесса было задействовано огромное количество пайки, так как я сделал два основных компьютера, сервокомпьютер, две светодиодные платы, множество проводов и нестандартные кабели Dupont. Все было также должным образом изолировано термоусадочной трубкой и изолентой, хотя это не помешало возникновению коротких замыканий!

Шаг 8: Программное обеспечение

Программное обеспечение! Та часть, о которой я говорю все время, но не хочу выпускать ее на данном этапе. Со временем будет выпущено все программное обеспечение для проектов, но пока я держусь за него.

Я разработал и произвел очень сложное и объемное программное обеспечение для идеального взаимодействия с контроллером. Хотя проблемы с беспроводным оборудованием вынудили меня переделать программное обеспечение очень простым. Теперь пэд включается, он устанавливается и зажимает ракету, и он ждет одного сигнала от контроллера, который прикажет ему начать обратный отсчет. Затем он автоматически выполняет обратный отсчет и запускается без получения последующих сигналов. Это делает кнопку E-stop на контроллере бесполезной! Вы можете нажать на нее, но как только начнется обратный отсчет, остановить его уже невозможно!

Мой главный приоритет - исправить беспроводную систему сразу после первого запуска. Хотя на это уйдет около полутора месяцев работы (теоретически) и сотни долларов, поэтому сейчас я не чиню это. Прошел почти год с тех пор, как я начал проект, и я пытаюсь запустить ракету в небо к годовщине или раньше (4 октября). Это заставит меня начать запуск с частично незавершенными наземными системами, хотя первый запуск в любом случае больше ориентирован на характеристики ракет.

Я буду обновлять этот раздел в будущем, чтобы включить окончательную версию программного обеспечения и полное объяснение.

Шаг 9: Тестирование

Тестирование, тестирование, тестирование. НИЧЕГО из того, что я делаю, не работает идеально с первого раза, вот как я учусь! Именно на этом этапе вы начинаете видеть дым, все перестает работать или что-то ломается. Просто нужно проявить терпение, найти проблему и выяснить, как ее исправить. Это займет больше времени, чем вы ожидаете, и будет дороже, чем вы думали, но если вы хотите построить сверхмощную ракету без опыта, вам просто нужно с этим смириться.

Как только все будет работать идеально и плавно (в отличие от моего), вы готовы к использованию! В моем случае я буду запускать свою очень излишнюю модель ракеты, на которой основан весь проект …

Шаг 10: Запуск

Любой, кто помнит мой последний пост с инструкциями, знает, что именно здесь я вас подвел. Ракета до сих пор не запущена, это огромный проект! В настоящее время я нацелен на 4 октября, но мы посмотрим, уложусь ли я в этот срок. До этого у меня есть еще много вещей, которые нужно сделать, и много тестов, которые нужно сделать, а это означает, что в ближайшие два месяца будет больше публикаций с инструкциями и видео на YouTube!

Но пока вы ждете этих сладких видеороликов о запуске, почему бы не проследить за прогрессом и не посмотреть, где я со всем этим:

YouTube:

Twitter (ежедневные обновления):

Instagram:

Инструкции по контроллеру:

Мой хитрый веб-сайт:

Наклейки:

В настоящее время я работаю над видео о стартовой площадке, которое будет на YouTube через пару недель (надеюсь)!

Шаг 11: еще один шаг !?

Очевидно, мне еще предстоит пройти долгий путь, пока все не заработает так, как я хочу, хотя у меня уже есть список будущих идей о том, как я мог бы сделать это лучше и больше! А также некоторые важные обновления.

- Более прочные верхние зажимы

- Демпфирование Strongback

- Проводное резервное копирование (когда беспроводная связь вызывает затруднения)

- Возможность внешнего питания

- Режим отображения

- Пусковой шлангокабель

- Ну и конечно исправим все текущие проблемы

Кстати о текущих проблемах:

- Неисправная беспроводная система

- Проблемы с MOSFET

- ШИМ шум

- одностороннее срабатывание с защелкой

Спасибо, что прочитали мой пост, надеюсь, он вас вдохновит!