منصة إطلاق الصاروخ من طراز Overkill: 11 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:36

منذ فترة ، أصدرت منشورًا Instructables حول "Overkill Model Rocket Launch Controller" جنبًا إلى جنب مع مقطع فيديو على YouTube. لقد صنعته كجزء من مشروع صاروخ نموذجي ضخم حيث أبذل قصارى جهدي في كل شيء ، في محاولة لتعلم أكبر قدر ممكن عن الإلكترونيات والبرمجة والطباعة ثلاثية الأبعاد وأشكال التصنيع الأخرى. كان منشور Instructables شائعًا للغاية ويبدو أن الناس يحبونه ، لذلك قررت أن الأمر يستحق أن أقوم بعمل واحد حول منصة إطلاق المبالغة الجديدة الخاصة بي!

تتكون منصة إطلاق الصاروخ النموذجية من سكة توجه الصاروخ وهيكل أساسي لتثبيته. لكن بينما كنت أحاول جعل الأمور مبالغة قدر الإمكان ، أدركت أنه لا يمكنني الحصول على سكة حديدية فقط. بعد الكثير من البحث ، عثرت على نموذجين لمنصات إطلاق الصواريخ تشبه منصات الإطلاق الحقيقية ، على الرغم من أنها مصنوعة من الخشب وتبدو فوضوية تمامًا.

لذلك بدأت في العصف الذهني كيف يمكنني جعل عملي الأكثر تقدمًا وتعقيدًا في العالم. قررت أنه لا توجد فكرة "مجنونة جدًا" أو "مستحيلة على طفل يبلغ من العمر 16 عامًا تحقيقها" ، لذلك تم تدوين أي فكرة ميسورة التكلفة وخلقها. لقد قررت منذ البداية أنني أرغب في مواصلة موضوع badass الذي يظهر على صاروخي وجهاز التحكم ، لذلك كان الإطار الفولاذي وألواح الألمنيوم بالتأكيد السبيل للذهاب.

لكن إيدي ، ما الذي تمتلكه منصة الإطلاق وما الذي يجعلها مختلفة تمامًا؟

حسنًا ، صاروخ نموذجي ليس بالضبط صاروخًا نموذجيًا بزعنفة. وبدلاً من ذلك ، يُملأ الصاروخ بالإلكترونيات المخصصة ومعدات التحكم في ناقلات الدفع. يتضمن التحكم في ناقلات الدفع ، أو TVC ، تحريك المحرك داخل الصاروخ لتوجيه دفعه وبالتالي توجيه الصاروخ إلى مساره المناسب. لكن هذا يتضمن إرشادات GPS وهو أمر غير قانوني! لذلك يستخدم صاروخي TVC للحفاظ على استقرار الصاروخ في وضع مستقيم مع وجود جيروسكوب على كمبيوتر الرحلة ، بدون معدات GPS. الاستقرار النشط قانوني ، التوجيه ليس كذلك!

بعد هذه المقدمة الطويلة ما زلت لم أشرح ما تفعله اللوحة بالفعل وما هي ميزاتها! منصة الإطلاق ليست مجرد سكة حديدية ، ولكنها بدلاً من ذلك نظام معقد للغاية مليء بالأجزاء الميكانيكية والإلكترونيات والهوائية. كان الهدف جعله مشابهًا لمنصة الإطلاق الحقيقية ، والتي تشرح الكثير من الميزات. تتميز اللوحة بمكبس هوائي لسحب الظهر القوي ، ومشابك علوية مطبوعة ثلاثية الأبعاد ومشابك أساسية ، واتصال لاسلكي مع وحدة التحكم ، والكثير من إضاءة RGB (بالطبع!) ، وإطار فولاذي ، ولوحة مدقق من الألومنيوم تغطي القاعدة ، وجوانب من الألومنيوم المصقول ، خندق اللهب والعديد من أجهزة الكمبيوتر المخصصة للتحكم في كل شيء.

سأطلق مقطع فيديو على YouTube حول منصة الإطلاق قريبًا جدًا ، بالإضافة إلى الكثير من مقاطع الفيديو الأخرى للأشياء التي صنعتها في الفترة التي تسبق الإطلاق الأول في حوالي شهرين. شيء آخر مهم يجب أن نلاحظه أن هذا المنشور Instructables سيكون أقل من الكيفية وأكثر من عمليتي وبعض المواد الغذائية للتفكير.

اللوازم

نظرًا لأنني أعيش في أستراليا من المحتمل أن تكون أجزائي وروابطي مختلفة عن أجزائي وروابطك ، أوصي بإجراء البحث الخاص بك للعثور على ما هو مناسب لمشروعك.

أساسيات:

مادة لبناء الإطار (خشب ، معدن ، أكريليك ، إلخ)

الأزرار والمفاتيح

خيوط جيش التحرير الشعبى الصينى

الكثير من مسامير M3

إلكترونيات

يمكنك استخدام أي أدوات لديك ، ولكن إليك ما استخدمته بشكل أساسي:

لحام حديد

تدريبات

ولاعة السجائر (لأنابيب الانكماش الحراري)

رأى قطرة

لحام MIG

كماشة

مفكات البراغي

المتر المتعدد (كان هذا منقذًا للحياة بالنسبة لي!)

الخطوة الأولى: البدء

ماذا يجب أن تفعل منصة الإطلاق؟ كيف يجب أن تبدو؟ كيف يمكنني أن أجعلها تفعل هذا؟ ما هي الميزانية؟ هذه كلها أسئلة مهمة جدًا يجب أن تطرحها على نفسك قبل أن تبدأ في معالجة هذه المهمة. لذا ابدأ بالحصول على بعض الأوراق ورسم بعض الرسومات وكتابة الأفكار. سيساعدك إجراء الكثير من الأبحاث أيضًا كثيرًا ، فقد يمنحك هذه الفكرة الذهبية التي تجعلها أفضل بكثير!

بمجرد أن تفكر في كل ما تريده أن يفعله ، قسّمه إلى أقسام بحيث لا يكون مرهقًا. كانت الأقسام الستة الرئيسية الخاصة بي عبارة عن أعمال معدنية ، ومشابك أساسية ، وضغط هوائي ، وبرمجيات ، وإلكترونيات ، وإضاءة. من خلال تقسيمها إلى أقسام ، تمكنت من القيام بالأشياء بترتيب وتحديد أولويات ما يجب القيام به في أقرب وقت.

تأكد من أنك تخطط لكل شيء بشكل جيد للغاية وأن تقوم بعمل مخططات لكل نظام حتى تتمكن من فهم كيفية عمل كل شيء. بمجرد أن تعرف ما يجب أن تفعله وكيف ستفعله ، فقد حان الوقت لبدء بنائه!

الخطوة الثانية: الأشغال المعدنية

قررت أن منصة الإطلاق هذه ستكون فرصة رائعة لتعلم القليل عن الأعمال المعدنية ، وهذا ما فعلته. بدأت بتصميم الهيكل الفولاذي وتضمين جميع الأبعاد. لقد اخترت إطارًا أساسيًا إلى حد ما ، على الرغم من أنني قررت قطع النهايات إلى 45 درجة أينما كان هناك انحناء بمقدار 90 درجة ، فقط لتعلم المزيد قليلاً والحصول على مزيد من الخبرة. كان تصميمي النهائي هو الإطار الأساسي ، مع تثبيت دعامة قوية عليه على مفصلة. عندها سيغطيها الألمنيوم وشرائط حواف لجعلها أكثر إتقانًا. سيشمل أيضًا خندق لهب مصنوع من أنابيب فولاذية بها بعض القطع بمقدار 45 درجة في النهاية ، بحيث يخرج اللهب بزاوية طفيفة.

لقد بدأت بقطع كل قطع الإطار ثم لحامها معًا. لقد تأكدت من عدم وجود لحامات في الخارج ، وإلا فإن ألواح الألمنيوم لن تتساوى مع الإطار. بعد الكثير من التثبيت والمغناطيس ، تمكنت من لحام الإطار بشكل مستقيم. ثم قمت بعد ذلك بقص جميع ألواح الألمنيوم حسب الحجم باستخدام بعض المقصات المعدنية الكبيرة وقطع شرائط الحواف ببعض قصاصات القصدير. بمجرد الانتهاء من ذلك ، تم تثبيت كل شيء في مكانه ، والذي ثبت أنه أصعب مما كنت أتوقعه.

تم بعد ذلك طلاء حواف الفولاذ والألومنيوم ذات الظهر القوي باللون الأسود وتم تثبيت الظهر القوي على مفصلتها. أخيرًا ، تم عمل بعض الأقواس الفولاذية البسيطة للمكبس ، مما سمح له بسحب ظهره القوي وتدويره عند نقطة ارتكازه.

الخطوة 3: قاعدة المشابك

بعد الانتهاء من الإطار الرئيسي وبدأت اللوحة تبدو وكأنها شيء ما ، قررت أنني أرغب في حملها على حمل الصاروخ في أسرع وقت ممكن. لذلك كانت المشابك الأساسية والمشابك العلوية هي التالية في القائمة.

يجب أن تكون مشابك القاعدة قادرة على حمل الصاروخ أثناء دفعه ، ثم إطلاقه في الوقت المحدد. مع قوة دفع تبلغ 4.5 كجم تقريبًا ، سيدمر الصاروخ محركات المؤازرة sg90 المستخدمة في مشابك القاعدة. هذا يعني أنني اضطررت إلى إنشاء تصميم ميكانيكي من شأنه أن يزيل كل الضغط بعيدًا عن المؤازرة وبدلاً من ذلك وضعه في جزء هيكلي. يجب أن تكون المؤازرة قادرة على سحب المشبك بسهولة حتى يتمكن الصاروخ من الإقلاع. قررت أن أستلهم بعض الإلهام من صندوق عديم الفائدة لهذا التصميم.

يجب أيضًا تغطية الماكينات والأجزاء الميكانيكية بالكامل حتى لا تكون على اتصال مباشر مع عادم الصواريخ ، لذلك تم صنع أغطية جانبية وأعلى. كان يجب أن يتحرك الغطاء العلوي لإغلاق "الصندوق" عندما يتراجع المشبك ، لقد استخدمت ببساطة بعض الأشرطة المطاطية لسحبه لأسفل. على الرغم من أنه يمكنك أيضًا استخدام النوابض أو أي جزء ميكانيكي آخر لسحبها. بعد ذلك ، كان لا بد من تثبيت المشابك الأساسية على منصة الإطلاق على سكة قابلة للتعديل بحيث يمكن ضبط موضعها بدقة ، ومن المحتمل أن تحمل صواريخ أخرى. كانت القدرة على التكيف مهمة بالنسبة لمشابك القاعدة.

كانت المشابك الأساسية صعبة للغاية بالنسبة لي حيث ليس لدي أي خبرة في الأجزاء الميكانيكية ، وكل ما يلزم للحصول على تفاوتات 0.1 مم للعمل بسلاسة. استغرق الأمر مني 4 أيام متتالية من عندما بدأت المشابك عندما كان لدي أول مشبك يعمل بشكل كامل حيث كان هناك الكثير من CAD والنماذج الأولية لجعلها تعمل بسلاسة. لقد كان بعد ذلك أسبوعًا آخر من الطباعة ثلاثية الأبعاد ، حيث يحتوي كل مشبك على 8 أجزاء للعمل.

في وقت لاحق عندما قمت بتثبيت الكمبيوتر اللوحي ، أدركت أنني كنت قد خططت فقط لاستخدام دبوس Arduino واحد للتحكم في الماكينات الأربعة. انتهى الأمر بعدم العمل وواجهت أيضًا مشكلات في منظم الجهد ، لذلك صنعت "كمبيوتر مؤازر" أسفل لوحة التشغيل ويتحكم في المشابك. ثم تم تركيب المنظمين على ألواح الألمنيوم لاستخدامها كمشتت حرارة كبير. يعمل الكمبيوتر المؤازر أيضًا على تشغيل وإيقاف الطاقة عن الماكينات المزودة بوحدات MOSFET ، بحيث لا يتم تشغيلها تحت ضغط مستمر.

الخطوة 4: المشابك العلوية

بعد أسابيع من العمل على المشابك الأساسية والإلكترونيات ذات الصلة ، حان الوقت لصنع المزيد من المشابك! المشابك العلوية تصميم بسيط للغاية ، على الرغم من أنها ضعيفة جدًا وسيتم ترقيتها بالتأكيد في المستقبل. إنها مجرد شريحة بسيطة تثبت بالظهر القوي وتحمل محركات المؤازرة. مثبتة على محركات المؤازرة هذه أذرع لها قرن مؤازر ملتصق بها بالإيبوكسي. بين هذه الأذرع والصاروخ توجد قطع منحنية صغيرة تدور وتشكل نفسها على شكل الصاروخ.

تحتوي هذه المشابك على كبلات تتدفق عبر الدعامة القوية إلى كمبيوتر اللوحة الرئيسية الذي يتحكم بها. شيء واحد لإضافته هو أن الأمر استغرق وقتًا طويلاً لضبط مواضعها المفتوحة والمغلقة في البرنامج حيث كنت أحاول عدم إيقاف الماكينات ، ولكن ما زلت أمسك الصاروخ بأمان.

لتصميم المشابك ، قمت برسم عرض ثنائي الأبعاد لقمة الصاروخ والظهر القوي ، مع الأبعاد الدقيقة بينهما. تمكنت بعد ذلك من تصميم الأذرع بالطول المناسب والمضاعفات بالعرض المناسب لحمل الصاروخ.

الخطوة 5: الإضاءة

معظم الخطوات من هنا ليست في الواقع بأي ترتيب ، يمكنني في الأساس فعل ما شعرت به في ذلك اليوم أو الأسبوع. ومع ذلك ، ما زلت أركز فقط على قسم واحد في كل مرة. تحتوي لوحة التشغيل على 8 مصابيح RGB LED متصلة بثلاثة دبابيس Arduino ، مما يعني أنها كلها من نفس اللون ولا يمكن معالجتها بشكل فردي. كان تشغيل العديد من مصابيح RGB LED والتحكم فيها مهمة كبيرة بحد ذاتها حيث يحتاج كل LED إلى المقاوم الخاص به. كانت المشكلة الأخرى أنهم سوف يسحبون الكثير من التيار إذا كانوا على دبوس Arduino واحد لكل لون ، لذلك كانوا بحاجة إلى مصدر جهد خارجي ، يتم تنظيمه وفقًا للجهد الصحيح.

للقيام بكل هذا ، صنعت جهاز كمبيوتر آخر يسمى "لوحة LED". إنه قادر على تشغيل ما يصل إلى 10 RGB LED والتي تحتوي جميعها على مقاوماتها الخاصة. لتشغيلهم جميعًا ، استخدمت الترانزستورات لأخذ الطاقة من الجهد المنظم وتشغيل الألوان كما أردت. سمح لي هذا بالاستمرار في استخدام ثلاثة دبابيس Arduino فقط ، ولكن ليس سحب الكثير من التيار لدرجة أنه قد يقلى اللوحة.

جميع مصابيح LED موجودة في أقواس مطبوعة ثلاثية الأبعاد مخصصة تثبتها في مكانها. لديهم أيضًا كبلات Dupont المصممة خصيصًا والتي يتم توصيلها بلوحة LED ويتم توجيهها بدقة من خلال هيكل لوحة التشغيل.

الخطوة 6: علم الترقق

لطالما كنت مهتمًا بالهواء المضغوط والهيدروليكا ، على الرغم من أنني لم أفهم تمامًا كيفية عمل الأنظمة. من خلال شراء مكبس رخيص وتركيبات رخيصة ، تمكنت من التعرف على كيفية عمل بضغط الهواء وتطبيقها على نظامي الخاص. كان الهدف هو التراجع السلس للظهر القوي باستخدام المكبس الهوائي.

سيتطلب النظام ضاغط هواء ، ومحددات تدفق ، وخزان هواء ، وصمامات ، وصمام تنفيس الضغط ومجموعة من التركيبات. مع بعض التصميم الذكي ومجموعة من الأقواس المطبوعة ثلاثية الأبعاد المخصصة ، تمكنت بالكاد من وضع كل هذا داخل اللوحة.

كان النظام الذي صممته أساسيًا إلى حد ما. تملأ مضخة ضاغط الهواء خزان الهواء ويستخدم مقياس ضغط لعرض الضغط (هدف 30PSI). سيتم استخدام صمام تنفيس الضغط لضبط ضغط الخزانات والسلامة وإطلاق الهواء عند عدم استخدامه. عندما يكون الظهر القوي جاهزًا للتراجع ، سيتم تنشيط صمام الملف اللولبي بواسطة الكمبيوتر ، مما يسمح للهواء بالدخول إلى المكبس ودفعه للخلف. سيتم استخدام قيود التدفق كطريقة لإبطاء حركة التراجع هذه.

لا يتم استخدام خزان الهواء حاليًا ، حيث لا يوجد لدي التركيبات المطلوبة له بعد. الخزان عبارة عن مطفأة حريق قديمة وصغيرة ، ويستخدم حجمًا فريدًا من نوعه. ونعم هذا دمبل بوزن 2 كجم ، إذا لم يكن موجودًا ، فسوف تنقلب الوسادة عندما يتراجع الظهر القوي.

الخطوة السابعة: الإلكترونيات

الجزء الأهم هو الجزء الرئيسي والجزء الذي يعاني من مشاكل لا نهاية لها. يتم التحكم في كل شيء إلكترونيًا ، ولكن بعض تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور البسيط ولكن الغبي والأخطاء التخطيطية تسببت في حدوث كوابيس. لا يزال النظام اللاسلكي غير موثوق به ، وبعض المدخلات معيبة ، وهناك ضوضاء في خطوط PWM ، ومجموعة من الميزات التي خططت لها لا تعمل. سأقوم بإعادة تصنيع جميع الإلكترونيات في المستقبل ، لكنني سأعيش معها الآن لأنني حريص على الإطلاق الأول. عندما تكون شابًا يبلغ من العمر 16 عامًا يدرس نفسه ذاتيًا وليس لديه مؤهلات ولا خبرة ، فمن المحتم أن تسوء الأمور وتفشل. لكن الفشل هو كيف تتعلم ، ونتيجة لأخطائي العديدة تمكنت من تعلم الكثير وزيادة مهاراتي ومعرفي. كنت أتوقع أن تستغرق الإلكترونيات حوالي أسبوعين ، بعد 2.5 شهرًا لا تزال تعمل بالكاد ، وهذا هو مدى فشل هذا الجهاز.

بعيدًا عن جميع المشكلات ، فلنتحدث عن ما ينجح وما الذي كان من المفترض أن يفعله. تم تصميم الكمبيوتر في الأصل لخدمة العديد من الأغراض. وتشمل هذه التحكم LED والتحكم المؤازر والتحكم في الصمام والتحكم في الإشعال والاتصال اللاسلكي وتبديل الوضع مع المدخلات الخارجية والقدرة على التبديل بين طاقة البطارية والطاقة الخارجية. الكثير من هذا لا يعمل أو يكون معيبًا ، على الرغم من أن الإصدارات المستقبلية من Thrust PCB ستعمل على تحسين هذا الموقف. لقد قمت أيضًا بطباعة غطاء ثلاثي الأبعاد للكمبيوتر لإيقاف الاتصال المباشر بالعادم.

كان هناك قدر كبير من عمليات اللحام المتضمنة خلال العملية حيث صنعت جهازي كمبيوتر رئيسيين ، وجهاز كمبيوتر مؤازر ، ولوحتي LED ، والكثير من الأسلاك وكابلات دوبونت المخصصة. تم أيضًا عزل كل شيء بشكل مناسب باستخدام أنابيب الانكماش الحراري والشريط الكهربائي ، على الرغم من أن ذلك لم يمنع حدوث السراويل القصيرة!

الخطوة 8: البرمجيات

برمجة! الجزء الذي أتحدث عنه طوال الوقت ولكني متردد في إصداره في هذه المرحلة. سيتم إطلاق جميع برامج المشاريع في نهاية المطاف ، لكنني متمسك بها في الوقت الحالي.

لقد صممت وأنتجت برنامجًا طويلًا ومعقدًا للغاية لربطه بوحدة التحكم بشكل مثالي. على الرغم من أن مشاكل الأجهزة اللاسلكية أجبرتني على إعادة جعل البرنامج أساسيًا للغاية. الآن يتم تشغيل اللوحة ، ويتم ضبطها والمشابك لتثبيت الصاروخ وتنتظر إشارة واحدة من وحدة التحكم تخبرها ببدء العد التنازلي. ثم ينتقل تلقائيًا خلال العد التنازلي ويتم تشغيله بدون تلقي إشارات ومتابعة. هذا يجعل زر E-stop على وحدة التحكم عديم الفائدة! يمكنك الضغط عليه ولكن بمجرد بدء العد التنازلي ، لا يوجد توقف!

من أولوياتي القصوى إصلاح النظام اللاسلكي مباشرة بعد الإطلاق الأول. على الرغم من أن الأمر سيستغرق حوالي شهر ونصف من العمل (نظريًا) ومئات الدولارات ، ولهذا السبب لا أقوم بإصلاحه الآن. لقد مر ما يقرب من عام منذ أن بدأت المشروع وأنا أحاول الحصول على الصاروخ في السماء في أو قبل الذكرى السنوية الأولى (4 أكتوبر). هذا سيجبرني على الإطلاق بأنظمة أرضية غير مكتملة جزئيًا ، على الرغم من أن الإطلاق الأول يركز بشكل أكبر على أداء الصواريخ على أي حال.

سوف أقوم بتحديث هذا القسم في المستقبل ليشمل البرنامج النهائي وشرح كامل.

الخطوة 9: الاختبار

الاختبار والاختبار والاختبار. لا شيء أجعله يعمل بشكل مثالي أول محاولة ، هكذا أتعلم! في هذه المرحلة تبدأ في رؤية الدخان ، كل شيء يتوقف عن العمل أو الأشياء تنطلق. إنها مجرد مسألة التحلي بالصبر وإيجاد المشكلة ومعرفة كيفية حلها. ستستغرق الأمور وقتًا أطول مما تتوقع وستكون أكثر تكلفة مما كنت تعتقد ، ولكن إذا كنت ترغب في بناء صاروخ مبالغة بدون خبرة ، فعليك فقط قبول ذلك.

بمجرد أن يعمل كل شيء بشكل مثالي وسلس (على عكس لي) ، فأنت جاهز لاستخدامه! في حالتي ، سأطلق صاروخ نموذجي للغاية وهو ما يقوم عليه المشروع بأكمله …

الخطوة 10: الإطلاق

سيعرف أي شخص يتذكر آخر مشاركة لي Instructables أن هذه هي النقطة التي خذلتك فيها. الصاروخ لم ينطلق بعد فهو مشروع ضخم! أستهدف حاليًا الرابع من أكتوبر ، على الرغم من أننا سنرى ما إذا كنت قد أوفت بهذا الموعد النهائي. قبل ذلك ، لدي الكثير من الأشياء التي يجب القيام بها والكثير من الاختبارات التي يجب القيام بها ، مما يعني وجود المزيد من منشورات Instructables ومقاطع فيديو YouTube في الطريق خلال الشهرين المقبلين!

ولكن بينما تنتظر لقطة الإطلاق الرائعة هذه ، فلماذا لا تتابع التقدم وترى أين أنا مع كل ذلك:

يوتيوب:

Twitter (تحديثات يومية):

Instagram:

إرشادات وحدة التحكم:

موقع الويب المراوغ الخاص بي:

الملصقات:

أعمل حاليًا على فيديو لوحة التشغيل الذي سيكون على YouTube في غضون أسبوعين (آمل)!

الخطوة 11: خطوة أخرى !؟

من الواضح أنه لا يزال أمامي طريق طويل لأقطعه حتى يعمل كل شيء كما أريده ، على الرغم من أن لدي بالفعل قائمة بالأفكار المستقبلية حول كيفية تحسينها وزيادة المبالغة فيها! بالإضافة إلى بعض الترقيات المهمة.

- مشابك علوية أقوى

- ترطيب قوي للظهر

- النسخ الاحتياطي السلكي (عندما يكون الاتصال اللاسلكي متعبًا)

- خيار الطاقة الخارجية

- وضع العرض

- إطلاق السرة

- وبالطبع إصلاح كل المشاكل الحالية

الحديث عن المشاكل الحالية:

- خلل في النظام اللاسلكي

- قضايا MOSFET

- ضوضاء PWM

- طريقة تشغيل قوي للظهر

شكرًا على قراءة رسالتي ، أتمنى أن تحصل على بعض الإلهام الرائع منها!