Рокун хэрхэн хийх вэ: HAAS төсөл: 9 алхам (зурагтай)

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:05

Энэхүү зааварчилгааны цаад санаа нь хэмнэлттэй пуужин харвах өөр арга өгөх боловч боломжгүй мэт санагдах болно. Сансрын технологийн сүүлийн үеийн хөгжил зардлыг бууруулахад чиглэгдэж байгаа тул рокуныг илүү өргөн хүрээний хүмүүст танилцуулах нь зүйтэй гэж бодож байна. Энэхүү зааварчилгаа нь танилцуулга, дизайн, барилга, үр дүн гэсэн дөрвөн хэсэгт хуваагддаг. Хэрэв та рокунуудын тухай ойлголтыг алгасахыг хүсч байгаа бөгөөд яагаад миний уурхайг яагаад ийм загвар зохион бүтээсэн бол шууд барилгын хэсэг рүү очно уу. Танд таалагдсан гэж найдаж байна, мөн миний төсөл эсвэл өөрийн дизайн, бүтээн байгуулалтын талаархи таны сэтгэгдлийг сонсохыг хүсч байна !!

Алхам 1: Үндсэн мэдээлэл

Encyclopedia Astronautica-ийн мэдээлснээр рокун (пуужин ба бөмбөлөгөөс) нь пуужин бөгөөд агаараас хөнгөн хий дүүргэсэн агаарын бөмбөлөгөөр эхлээд агаар мандлын дээд давхарга руу зөөгдөж, дараа нь салгаж, гал авалцдаг. Энэ нь пуужин нь агаар мандлын доод ба зузаан давхаргаар дамжин хүчээр хөдлөх шаардлагагүй тул пуужин бага түлшээр өндөр өндөрт хүрэх боломжийг олгодог. Анхны үзэл баримтлалыг 1949 оны 3 -р сард Нортон Саунд аэробигийн гал асаах үед бүтээсэн бөгөөд Жеймс А. Ван Аллены удирдлаган дор Тэнгисийн цэргийн судалгааны алба анх санаачилсан юм.

Би анх рокун дээр төслөө эхлүүлэхдээ рокун гэж юу болохыг огт мэддэггүй байсан. Төслийнхөө дараа бичиг баримтаа бүрдүүлж дууссаны дараа л миний хийсэн энэ төхөөрөмжийн нэр байгааг олж мэдсэн юм. Сансрын технологийг сонирхож буй Өмнөд Солонгосын оюутны хувьд би бага байхаасаа л эх орныхоо пуужин бүтээж байгаад сэтгэл дундуур байсан. Хэдийгээр Солонгосын сансар судлалын агентлаг KARI сансарт хөөргөх пуужин руу хэд хэдэн удаа оролдлого хийж, нэг удаа амжилтанд хүрсэн боловч манай технологи нь НАСА, ESA, CNSA, Роскосмос гэх мэт бусад сансрын агентлагуудтай ойролцоо байдаггүй. Манай анхны пуужин болох Наро-1-ийг гурван удаа хөөргөх оролдлогод ашигласан бөгөөд тэдгээрийн хоёр нь үе шатыг салгах, эсвэл салхинд хийснээс болж амжилтгүй болсон гэж таамаглаж байна. Дараагийн хийх пуужин болох Наро-2 бол гурван үе шаттай пуужин бөгөөд энэ нь пуужинг хэд хэдэн үе шатанд хуваах нь ухаалаг хэрэг гэж надад эргэлзээ төрүүлж байна. Үүний ач тус нь пуужин үе шатыг салгахад ихээхэн хэмжээний жин алдаж, улмаар түлшний үр ашгийг дээшлүүлэх болно. Гэсэн хэдий ч олон үе шаттай пуужин хөөргөх нь хөөргөх амжилтгүй болох магадлалыг нэмэгдүүлдэг.

Энэ нь пуужингийн шатлалыг багасгахын зэрэгцээ хөдөлгүүрийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх арга замыг бодоход хүргэсэн юм. Пуужин гэх мэт онгоцноос пуужин харвах, пуужингийн шатны биед шатамхай материал ашиглах нь надад байсан хэд хэдэн санаа байсан ч намайг татсан нэг сонголт бол өндөрт хөөргөх тавцан байв. Би Яагаад пуужин ихэнх агаар мандлаас дээш гелий бөмбөлөгөөс хөөрч болохгүй гэж? Пуужин нь нэг үе шаттай дуут пуужин байж болох бөгөөд энэ нь хөөргөх үйл явцыг ихээхэн хөнгөвчлөхөөс гадна өртөгийг бууруулах болно. Тиймээс би үзэл баримтлалын нотолгоо болгон рокуныг өөрөө зохиож, бүтээхээр шийдсэн бөгөөд хэрэв та хүсвэл үүнийг туршиж үзэхийн тулд энэхүү зааврыг хуваалцахаар шийдлээ.

Миний бүтээсэн загварыг HAAS гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь өндөр уулын нисэх онгоцны буудлын товчлол юм..

Алхам 2: Дизайн

Би HAAS -ийг загварлаг хэлбэр, үндсэн тооцоонд үндэслэн бүтээсэн

Тооцоолол:

Насагийн "Өндөр өндөрт бөмбөлөг зохион бүтээх тухай" гарын авлагыг ашиглан би хамгийн ихдээ 2 кг жин өргөхөд 60L орчим гелий хэрэгтэй болно гэж тооцоолсон бөгөөд энэ нь HAAS -ийн жингийн дээд хязгаар бөгөөд температур, өндөр нь агаарын температурт нөлөөлөх болно. Мишель Транкоссигийн "Устөрөгчийн нисэх онгоцны эзлэхүүний хяналтад өндөр ба температурын нөлөө" -д дурдсанчлан гелийн хөвөх хүч. Гэсэн хэдий ч энэ нь хангалтгүй байсан бөгөөд үүнийг би илүү дэлгэрэнгүй ярих болно, гэхдээ энэ нь усны уурын гелийн хөвөх чадварт үзүүлэх нөлөөг харгалзан үзээгүйтэй холбоотой юм.

Хүрээ:

• Салхины нөлөөг багасгахын тулд цилиндр хэлбэртэй
• Гурван давхарга (Пуужин барихын тулд дээд, хөөргөх механизмын дунд, 360 камерын доод хэсэг)
• Нэмэлт тогтвортой байдлыг хангахын тулд зузаан дунд давхарга
• Пуужин байрлуулах, чиглүүлэх босоо төмөр зам
• Бичлэг хийх 360 ° камер
• Аюулгүй байдлыг хангах үүднээс эвхэгддэг шүхэр
• Нимгэн цилиндр хэлбэртэй гелийн бөмбөлөг нь пуужингийн хамгийн бага офсет өнцөг юм

Ажиллуулах механизм

• Микропроцессор: Arduino Uno
• Эхлүүлэх арга: Таймер / Дижитал Альтиметр

• Хийн түлшийг идэвхжүүлэх арга: Өндөр даралттай CO2 капсулыг нүхлэх замаар

  • Булаг дээр бэхлэгдсэн металл баяжуулалт
  • Суллах механизм нь хоёр дэгээнээс бүрдэнэ
  • Моторын хөдөлгөөнөөр ялгардаг
• Цахим төхөөрөмжийг бага температураас хамгаалах

Би хөдөлгүүрийн хөдөлгөөнөөр баяжуулалтыг суллах хэд хэдэн аргыг бодож олсон.

Товчлууртай хаалганы түгжээтэй төстэй загварыг ашиглан төмөр хавтанг татаж, төгсгөлийн түлхүүр нь илүү том нүхтэй тэнцэх хүртэл баяжуулалтыг эхлүүлж болно. Гэсэн хэдий ч үрэлт нь хэт хүчтэй байсан тул мотор нь хавтангаа хөдөлгөж чадахгүй байв.

Баяжуулалтын дээр дэгээ барьж, дэгээгээ хөдөлгөөнгүй объектод түгжих нь өөр нэг шийдэл байв. Гал унтраагчийн аюулгүйн зүүний урвуу адил, зүүг сугалахад дэгээ зам тавьж, баяжуулалтыг эхлүүлнэ. Энэхүү загвар нь хэт их үрэлтийг бий болгосон.

Миний одоо ашиглаж байгаа загвар бол бууны гохтой төстэй хоёр дэгээ юм. Эхний дэгээ нь баяжуулалтыг барьдаг бол нөгөө дэгээ нь эхний дэгээний арын хэсэгт жижиг зүүгээр баригддаг. Булгийн даралт нь дэгээг бэхэлсэн бөгөөд хөдөлгүүр нь хоёрдогч дэгээг онгойлгож, пуужин хөөргөхөд хангалттай эргүүлэх хүчийг агуулдаг.

Пуужин:

• Дэмжих бодис: даралттай CO2
• Жингээ багасгах
• Бие махбодид нэгтгэсэн үйлдлийн камер
• Сольж болох CO2 капсул (дахин ашиглах боломжтой пуужин)
• Загвар пуужингийн бүх үндсэн шинж чанарууд (хамар, цилиндр хэлбэртэй бие, сэрвээ)

Хатуу пуужингийн хөдөлгүүр нь хүн ам ихтэй газарт хөөргөх хамгийн сайн сонголт биш байсан тул би өөр төрлийн түлш түлш сонгохоос өөр аргагүй болсон. Хамгийн түгээмэл сонголт бол даралттай агаар, ус юм. Ус нь онгоцонд байгаа электроникийг гэмтээж болзошгүй тул даралттай агаарыг өдөөгч байх ёстой байсан ч жижиг агаарын насос нь HAAS дээр байхын тулд хэтэрхий хүнд байсан бөгөөд хэт их цахилгаан зарцуулсан байв. Азаар би дугуйн дугуйндаа хэд хоногийн өмнө худалдаж авсан CO2 мини капсулыг бодож үзээд үр дүнтэй түлш болгоно гэж шийдсэн.

Алхам 3: Материал

HAAS -ийг хийхийн тулд танд дараахь зүйлс хэрэгтэй болно.

Хүрээний хувьд:

• Нимгэн модон хавтан (эсвэл хөнгөн, тогтвортой хавтан, БСХС)
• Урт самар ба боолт
• Хөнгөн цагаан тор
• 4х хөнгөн цагаан гулсагч
• 1х хөнгөн цагаан хоолой
• 360 ° камер (заавал биш, Samsung Gear 360)
• Том ширхэг даавуу, олс (эсвэл загварын пуужингийн шүхэр)

Ажиллуулах механизмын хувьд

• 2х урт булаг
• 1х металл саваа
• Нимгэн утас
• Зарим хөнгөн цагаан хавтан
• 1х талхны самбар
• 1x Arduino Uno (USB холбогчгүй)
• Температур ба даралтын мэдрэгч (Adafruit BMP085)
• Piezo Buzzer (Adafruit PS1240)
• Жижиг мотор (Motorbank GWM12F)
• Холбогч утас
• Мотор хянагч (L298N хос H-Bridge мотор хянагч)
• Батерей ба зай эзэмшигч

Агаарын пуужингийн хувьд

• CO2 дугуйн дугуй дүүргэх лааз (Bontager CO2 Threaded 16g)
• Хэд хэдэн хөнгөн цагаан лааз (пуужин тус бүрт 2 ширхэг)
• Нийлэг хавтан (эсвэл хуванцар)
• Тууз
• Уян харимхай хамтлаг
• Урт утас
• Үйлдлийн камер (заавал биш, Xiaomi үйлдлийн камер)

Хэрэгсэл:

• Цавуу буу
• Эпокси шаваас (заавал биш)
• Харсан/алмазан таслагч (заавал биш)
• 3D принтер (заавал биш)
• Лазер таслагч эсвэл CNC тээрэмдэх машин (заавал биш)

Анхаар! Багаж хэрэгслийг болгоомжтой ашиглаж, болгоомжтой хандах хэрэгтэй. Боломжтой бол өөр хэн нэгэнтэй туслаарай, хэрэв та үүнийг хэрхэн ашиглахаа мэдэхгүй байгаа бол сонгосон хэрэгслүүдийг ашиглан тусламж аваарай.

Алхам 4: Хүрээ

1. Лазер таслагч, CNC тээрэмдэх машин эсвэл өөрт тохирсон багаж хэрэгслийг ашиглан хавсаргасан зурган дээрх нимгэн модон хавтанг хэлбэртэй болгоно. Дээд давхарга нь тогтворжуулах зорилгоор боолтоор холбогдсон хоёр самбараас бүрдэнэ. (Тээрэмдэх эсвэл лазераар огтлохын тулд файлуудыг доор үзүүлэв.
2. Хөнгөн цагаан гулсагчийг ижил уртаар хайчилж, давхарга бүрийн дотоод цагираг дагуух ан цав руу оруулна. Цавуу буу ашиглан дээд давхаргад пуужин хийх зай байхаар давхаргыг наана.
3. Хөнгөн цагаан хоолойг дунд давхаргын төвд байрлуулна. Энэ нь аль болох тогтвортой, давхаргад босоо байрлалтай эсэхийг шалгаарай.
4. Доод давхаргад нүх өрөмдөж, нэмэлт 360 ° камерыг хавсаргана уу. Буух үед камер цочирдох магадлалтай бол би зөөврийн резинэн камер хийсэн.
5. Том даавуу эсвэл даавууг жижиг тэгш өнцөгт хэлбэрээр нугалж, хамгийн алслагдсан буланд ижил урттай 8 олс бэхлээрэй. Олс орооцолдохгүйн тулд хамгийн төгсгөлд нь уя. Шүхрийг хамгийн сүүлд хавсаргана.

Алхам 5: Механизмыг эхлүүлэх

1. Хоёр дэгээ хий, нэг нь төмөр саваа, нөгөө нь гох гэж хэл. Би хоёр өөр загвар ашигласан: нэг нь металл хавтан, нөгөө нь 3D принтер ашиглан. Дээрх зургуудыг үндэслэн дэгээгээ хий, 3D хэвлэх файлуудыг доор холбоно уу.

2. Пуужинг хөөргөх, таймер эсвэл дижитал өндөр хэмжигч ашиглан пуужин хөөргөх боломжтой байхын тулд дээрх зураг дээр заасан Arduino хэлхээг хийх ёстой. Эдгээр зүүг холбосноор дижитал өндөр хэмжигчийг нэмж болно.

   • Arduino A5 -> BMP085 SCL
   • Arduino A4 -> BMP085 SDA
   • Arduino +5V -> BMP085 VIN
   • Arduino GND -> BMP085 GND
3. HAAS -д хэлхээг нэмнэ үү. Гох дэгээг мотортой утсаар холбоод хөдөлгүүрийг эргүүлээд дэгээ нь гулсах эсэхийг шалгаж үзээрэй.
4. Нимгэн төмөр савааны үзүүрийг нунтаглаж, хөнгөн цагаан хоолойд оруулна. Дараа нь савааны төгсгөлд хоёр урт булаг хавсаргаад дээд давхаргад холбоно. Бариулын үзүүрийг нугалж, хөөргөх механизмд амархан холбоно.
5. Саваа жигд хөдөлж байгаа эсэхийг шалгахын тулд хэд хэдэн удаа туршиж үзээрэй.

3D хэвлэх файлууд:

Алхам 6: Пуужин

1. Хөнгөн цагаан хоёр шил бэлтгэ. Нэг шилний дээд хэсгийг, нөгөө савны доод хэсгийг хайчилж ав.
2. Эхний лонхны дээд талд, хоёр дахь савны ёроолд бага зэрэг загалмай хайчилж ав.
3. Эхний лонхны CO2 капсулыг барихын тулд утас, даавуу ашиглана уу.
4. CO2 капсулыг дээд хэсэгт хийж, хоёр дахь лонхны ёроолд шахаж, CO2 капсулын орох хаалга доошоо харна.
5. Хуванцар эсвэл акрилаар сэрвээ хийж, хайчилж, дараа нь пуужингийн хажуу талд наа. Конусын хувьд эпокси шаваасыг илүүд үздэг аливаа материалыг ашигла.
6. Нэмэлт үйлдэл хийх камерын хувьд пуужингийн хажуу талд байгаа тэгш өнцөгт нүхийг хайчилж ав.

HAAS -ийг дуусгахын тулд хөөргөх механизмыг суулгасны дараа хүрээний эргэн тойронд хөнгөн цагаан торыг боож, гадна талын ирмэг дээрх жижиг нүхэнд уя. Төхөөрөмж рүү амархан нэвтрэхийн тулд хажуугийн нүхийг хайчилж ав. Шүхрийн жижиг бүрхүүл хийж дээд давхарга дээр тавь. Шүхрээ нугалаад бүрхүүлд хий.

Алхам 7: Кодлох

Ажиллуулах механизмыг таймер эсвэл дижитал өндөр хэмжигч ашиглан хоёр өөр аргаар идэвхжүүлж болно. Arduino кодыг өгсөн тул Arduino дээрээ байршуулахаасаа өмнө ашиглахыг хүсэхгүй байгаа аргыг тайлбарлаарай.

Алхам 8: Туршилт

Хэрэв та пуужин хөөргөхөд таймер ашиглаж байгаа бол хэдхэн минутын дотор нөөц CO2 капсулаар хэд хэдэн удаа туршиж үзээрэй.

Хэрэв та өндөр хэмжигчийг ашиглаж байгаа бол хөөргөх өндрийг ~ 2 метр болгож, шатаар өгсөх замаар хөөргөх механизм нь пуужингүйгээр ажилладаг эсэхийг шалгаарай. Дараа нь цахилгаан шатаар дээш хөөрөх замаар илүү өндөр хөөргөх туршилтыг хий (Миний туршилтыг 37.5 метр гэж тогтоосон). Пуужин хөөргөх механизм нь цаг хэмжигч ашиглан пуужин хөөргөж байгааг туршиж үзээрэй.

HAAS -ийн туршилтын 12 видеог оруулсан болно

Алхам 9: Үр дүн

Одоогийн байдлаар та өөрөө рокун хийхийг оролдож, магадгүй амжилттай пуужин хөөргөсөн гэж тэмдэглэсэн байх гэж найдаж байна. Гэсэн хэдий ч миний хөөргөх оролдлого бүтэлгүйтсэн гэж би мэдээлэх ёстой. Миний бүтэлгүйтсэн гол шалтгаан нь би HAAS -ийг өргөхөд шаардлагатай гелийн хэмжээг дутуу үнэлсэн явдал юм. Гелийн молийн массын агаарын молийн массын харьцаа, температур, даралтыг ашиглан ойролцоогоор 20л гелийн хий бүхий гурван танк хэрэгтэй гэж ойролцоогоор тооцоолсон боловч миний үнэхээр буруу байсныг олж мэдэв. Оюутан байхдаа гелийн танк худалдаж авахад хэцүү байсан тул надад ямар ч нөөц сав байгаагүй, HAAS -ийг газраас 5 метрийн өндөрт ч гаргаж чадаагүй. Тиймээс, хэрэв та рокунаа нисэхийг оролдож амжаагүй байгаа бол дараах зөвлөмжийг өгөх хэрэгтэй: гараа барьж чадах хэмжээгээрээ гелий аваарай. Үнэн хэрэгтээ хэрэв та өндрийг нэмэгдүүлэхийн хэрээр даралт, температур буурч, усны уур их байх тусам хөвөх чадвар багатай гелий байх болно. хоёр дахин их мөнгө авах.

Бүтэлгүй хөөргөсний дараа би 360 камер ашиглан эргэн тойрны гол, цэцэрлэгт хүрээлэнгийн агаарын видеог авахаар шийдсэн тул ёроолд нь урт утсаар бэхэлсэн гелийн бөмбөлөгт уяж, дараа нь нисэхийг зөвшөөрөв. Бага зэргийн өндөрт салхи гэнэт салхилах үед эсрэг чиглэл рүү чиглэсэн бөгөөд гелийн бөмбөлөг ойролцоох цахилгаан утас руу шилжжээ. Камераа аврах, утсыг гэмтээхгүй байх гэж маш их хичээсэн ч би бэхэлсэн олсоо татсан боловч энэ нь ашиггүй байсан; бөмбөлөг аль хэдийн утсанд баригдсан байв. Дэлхий дээр нэг өдрийн дотор маш олон зүйл хэрхэн буруугаар эргэх вэ? Эцэст нь би утас үйлдвэрлэгч рүү утасдаж, камераа авахыг хүссэн. Надад үүнийг буцааж өгөхөд гурван сар зарцуулсан ч гэсэн хийсэн. Энэхүү зугаа цэнгэлийн үүднээс энэхүү үйл явдлын гэрэл зураг, видеог хавсаргав.

Энэ осол нь надад анх тохиолдоогүй ч рокун ашиглах ноцтой хязгаарлалтыг илрүүлсэн. Бөмбөлөгүүдийг HAAS дээр суурилуулж болох хөнгөн, удирдахад хялбар механизмаар удирдах боломжгүй тул пуужинг төлөвлөсөн тойрог замд гаргах бараг боломжгүй юм. Түүнчлэн хөөргөх бүрийн нөхцөл харилцан адилгүй бөгөөд өгсөх явцдаа өөрчлөгдөж байдаг тул рокуны хөдөлгөөнийг урьдчилан таамаглахад хэцүү байдаг бөгөөд үүний улмаас хэдэн км -ийн эргэн тойронд юу ч байхгүй талбайд хөөргөх шаардлагатай болдог. аюултай байх.

Бөмбөлөгөөс чирэгдэн 3D онгоцоор нисэх механизмыг боловсруулж, салхийг векторын хүч гэж тайлбарлах замаар энэхүү хязгаарлалтыг даван туулж чадна гэж би бодож байна. Миний бодож байсан санаанууд нь далбаат онгоц, шахсан агаар, сэнс, илүү сайн хүрээ хийц гэх мэт. Эдгээр санааг боловсруулсан нь миний дараагийн загвар болох HAAS -тэй хамтран ажиллах болно. тэд ч бас.

Бага зэрэг судалж үзэхэд Стэнфордын нисэх онгоц судлалын чиглэлээр мэргэшсэн хоёр мэргэжилтэн Даниэль Бекерра, Чарли Кокс нар ижил төстэй загварыг ашиглаж, 30,000 футын өндрөөс амжилттай хөөргөсөн болохыг олж мэдэв. Тэдний хөөргөх бичлэгийг Стэнфордын Youtube сувгаас үзэх боломжтой. JP Aerospace гэх мэт компаниуд рокун дээр "Мэргэжил" -ийг хөгжүүлж, хатуу түлшээр илүү нарийн төвөгтэй роконуудыг зохион бүтээж, хөөргөж байна. Тэдний "The Stack" гэж нэрлэгддэг арван бөмбөлөг систем нь рокун дээрх янз бүрийн сайжруулалтын жишээ юм. Дуут пуужин хөөргөх зардал багатай арга зам болохын хувьд бусад хэд хэдэн компани ирээдүйд рокун хийх чиглэлээр ажиллах болно гэдэгт би итгэж байна.

Энэхүү төслийн туршид намайг дэмжиж, нөөц бололцоо, зөвлөгөө өгсөн профессор Ким Кван Илд талархал илэрхийлье. Мөн миний дуртай зүйлд урам зориг хайрладаг эцэг эхчүүддээ баярлалаа гэж хэлмээр байна. Эцэст нь хэлэхэд энэ зааврыг уншсан танд баярлалаа гэж хэлмээр байна. Удахгүй сансрын салбарт байгаль орчинд ээлтэй технологийг боловсруулж, гайхамшгийг илүү олон удаа үзэх боломжийг олгоно гэж найдаж байна.