TEKNOFEST 2019 ROKET YARIŞMASI Kritik Tasarım Raporu (KTR) Sunuşu

(1)

Herkese Açık | Public

TEKNOFEST 2019 ROKET YARIŞMASI

Kritik Tasarım Raporu (KTR) Sunuşu

UYARI:

Bu Format dışında herhangi bir format kullanılmayacaktır.

Üretilen bilgilerin orijinal hali ile yansılara konulması (ekran görüntüsü alınmaması), çözünürlük ve okunurluğunun iyi olması ve profesyonel bir sunum hazırlanmasına özen gösterilmesi gerekmektedir.

El çizimi yapılmamalıdır.

1 17 Mayıs 2019 Cuma 2019 TEKNOFEST ROKET YARIŞMASI KRİTİKTASARIM RAPORU

(KTR)

(2)

Takım Yapısı

(KTR)

AD-SOYAD

ÜNİVERSİTE BÖLÜM GÖREV

Altan Berdan Minaz Konya Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği CAD

Muhammet Harun Demir Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Takım Lideri, Anten Takip, Payload Erol Öztürk Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Atış Alanı Sorumlusu

Samet Cömert Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Anten Takip

Ahmet Furkan Yaldız Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Telekomünikasyon

Büşra Çolak Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Devre Tasarımı

Zahide Zeynep Uğurcu Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Video Aktarma

Cennet Ceylan Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği GPS

Bengisu Tozoğlu Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği GPS

Talha Karaca Konya Teknik Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Devre Tasarımı

Nurcan Çevik Konya Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Paraşüt

Yunus Orhan Konya Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Üretim

Mehmet Emre Arıtürk Konya Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Kurtarma, CAD,Üretim

Nisa Tuncer Konya Teknik Üniversitesi Bilgisayar Mühendisliği Arayüz

(3)

Roket Genel Tasarımı

(KTR)

(4)

ÖZET

4 17 Mayıs 2019 Cuma

Tahmin Edilen Uçuş Verileri ve Analizleri

Ölçü Yorum

Boy (metre): 2,65

Çap (metre): 10,8

Roketin Kuru Ağırlığı(kg.): 13,915

Yakıt Kütlesi(kg.): 1,864

Motorun Kuru Ağırlığı(kg.): 1,584

Faydalı Yük Ağırlığı (kg.): 4

Toplam Kalkış Ağırlığı (kg.): 17,362

İtki Tipi: KATI YAKIT

Ölçü Yorum

Kalkış İtki/Ağırlık Oranı: 46

Rampa Hızı(m/s): 25,7

Yanma Boyunca En az Statik

Denge Değeri: 1,81

En büyük ivme (g): 61,3

En Yüksek Hız(m/s & M): 183&0,55

Belirlenen İrtifa(m): 1622

Yarışma Roketi Hakkında Genel Bilgiler

Marka : Cesaroni İsim:3727-

L1050-BS-0

Sınıf: L

Motorun Toplam İtki Değeri(Ns): 3732

Marka : Cesaroni İsim:3683-L581-

WH-0

Sınıf: L

Motorun Toplam İtki Değeri(Ns): 3679

Motor Seçimleri

2019 TEKNOFEST ROKET YARIŞMASI KRİTİKTASARIM RAPORU (KTR)

(5)

Open Rocket Genel Tasarım

(KTR)

(6)

Open Rocket Genel Tasarım

(KTR)

Zaman İrtifa Hız

Fırlatma 0 s 0 m 0 m/s

Rampa Tepesi

0,51 s 6 m 25,7 m/s

Burn Out 3,73 s 380 m 183 m/s Tepe

Noktası

19,1 s 1622 m 0 m/s

Birincil Paraşütün

Açılması

19,1 s 1622 m 0 m/s

Birincil Paraşüt Sonrası

- - 21,4m/s

İkincil Paraşütün

Açılması

71s 520m 21,4 m/s

İkincil Paraşüt Sonrası

131 s 0 8,44m/s

(7)

Mekanik Görünüm

(KTR)

(8)

Kütle Bütçesi

(KTR)

PARÇA MALZEME MALZEME TÜRÜ ADET AĞIRLIK

1 BURUN FİBERCAM 1 715

2 GÖVDELER KARBONFİBER 4 4194

3 PARAŞÜT 1-2(MAPA+KUMAŞ+LASTİK) İMPERTEKS 1 300

4 PARAŞÜT 3(MAPA+KUMAŞ+LASTİK) İMPERTEKS 1 300

5 PAYLOAD ÇELİK 1 4000

6 AVİYONİK GÖVDE BİRLEŞTİRME ALÜMİNYUM 2 624

7 KANATÇIK FİBERCAM 4 275

8 FIRLATMA KULPU ALÜMİNYUM 2 4.07

9 MOTOR HALKASI AHŞAP 3 199.8

10 MOTOR TIPASI ALÜMİNYUM 1 83.8

11 AYRILMA PARÇASI ALÜMİNYUM 1 624

12 FIRLATMA MEKANİZMASI KARIŞIK 2 200

13 AVİYONİK (YEDEK,PC DİĞER) KARIŞIK 1 800

14 BATARYA KARIŞIK 1 200

15 ALTİMETER - 1 50

16 VİDA vb. METAL 60

(9)

(KTR)

Operasyon Konsepti (CONOPS)

Şekil-a

•Roket atış alanında son işlemleri yapılacak ve görevliler tarafından verilecek olan altimeter yerleştirilecek.

•Roketin dış yüzeyinde bulunacak olan butonlarla elektronik sistemler aktifleştirilecektir ve haberleşme kontrol edilecek.

•Roket, roketsan görevlileri tarafından ateşlenecek.

•Roket uçuş süresi boyunca telemetri verisi ve görüntü aktarımı yapacaktır. Maximum yükseklikte drag paraşütü açılacak.

•ve payload paraşütu ile gövde içerisinden çıkacak.

•Roket drag paraşütü ile süzülürken payload da roketten bağımsız bir şekilde süzülecektir.

•Roket ve payload üzerinde bulunan telemetri sistemleri ile ayrı ayrı konum verileri alınacaktır.

•Belirli bir seviyeye düştükten sonra ana paraşüt açılacak ve yavaşlayarak süzülmeye devam edecektir.

•Roket ve payload yere düştükten sonra 1 dk boyunca telemetri verilerini göndermeye devam edecektir.

•Belirlenen sürenin ardından sistemler kolay

bulunabilmesi amacıyla buzzer ile ses çıkarmaya başlayacaktır.

•Roket arama zamanında gps noktalarından yerleri belirlenerek daha önce belirlemiş kurtarma ekibi ile beraber bulunacaktır.

(10)

Roket Alt Sistemleri

(KTR)

(11)

Burun Konisi

(KTR)

•Burun konisi, fiber cam malzemeden üretilecektir.

Malzemenin mukavemet değerinin yüksek olması bize uçuş sırasındaki gerilemelere karşı dayanıklı hale

getirecek. Öte yandan gevrek olması olumsuz bir durumda yere çakılması durumunda çatlaklıklar kırılmalar gerçekleşecektir.

•Kompozit bir malzemeden üretilecek olması

avantajlarının dezavantajlarından daha yüksek olduğu anlamına gelir.

•Geometrik şekil verebilmek için bir kalıp üretilecektir.

Kalıp, CNC ahşap işleme makinesinden üretilecektir.

Kalıp erkek ve dişiden oluşacaktır.

•Vakum yöntemi ile kalıptan çıkarılacak olan buruna en son astar sürülecektir.

•Burun, aynı zamanda bir ek kısımdan oluşacaktır. Bu ek kısım, gövdeye geçecek kısım olup, gövdeye orta geçme ile geçirelecek, burnun gövdeden en iyi durumda

ayrılması için üretimden sonra ek kısmın çapı ile oynanılabilir.

•Test ve proje takviminde öngörülen tarih aralıkları belirtilmiştir.

(12)

Burun Konisi

17 Mayıs 2019 Cuma 12

•Burun üretilmesi gereken malzemeden bir parça üretilmiş ve çekme gerilemesi testi yapılmıştır.

•Örnek 1 numaralı ürün burun malzemesi olan fibercamdan bir numudedir.

•Grafikler şekildekiler gibidir.

(13)

Herkese Açık | Public Herkese Açık | Public

Baskı Gerilimi ile

Kurtarma

Yaylı Kurtarma Sistemi

Barutlu

Kurtarma Sistemi

Avantajları

-Paraşütün açılmasını sağlayacak motorun kontrolü kolay.

-Paraşütün açılması kolay.

-Sistemin kapladığı yer minimum düzeyde.

-Yayın potansiyel kuvveti çok fazladır.

Bu sayede paraşütü rahatlıkla itebilir.

-İçeride çok fazla basınç oluşturduğu için burun ve paraşütü rahatlıkla fırlatabilir.

Dezavantajları

-Roketin aerodinamiği üzerine az da olsa olumsuz etkisi var.

-Paraşüt bölmesindeki herhangi bir boşluk, hareket esnasında

ağırlık merkezinin kaymasına sebep olabilir.

-Kapladığı alan fazladır.

-Roketin burun ağırlığı da dahil olduğu için yayda zorlanma olur.

-Paraşütün yay ve roket gövdesi arasına girmesiyle mekanizmanın hareketi

-İçeride oluşacak basınç ve sıcak gaz elektronik sisteme zarar verebilir.

-İçeride oluşacak sıcak gaz; paraşüte, paraşüt ipine zarar verebilir.

13

Kurtarma Sistemi

17 Mayıs 2019 Cuma

(14)

Kurtarma Sistemi

14

• Kurtarma sisteminde gövdenin ayrılması ve paraşütün açılması için sıkıştırılmış gaz enerjisi kullanılmaktadır.

• Tasarlanan tetik ve yay mekanizması ile sıkıştırılan yay,servo motor ile serbest

bırakılmakta ve tetiğin ucuna konumlandırılan iğne sıkıştırılmış gaz tüpünü delmekte, açığa çıkan yüksek basınçlı gaz ise gövdenin ve paraşütün ayrılmasını

sağlamaktadır.

•Kurtarma sisteminde bir diğer unsur paraşüttür. Paraşüt kolay fark edilmesi açısından turuncu yeşil

renklerden seçilecektir. Drag paraşüt çap olarak 100cm, payload paraşüt 100 cm ve ana paraşüt 225cm olacaktır. Drag paraşüt hem buruna hem de gövdeye bağlıdır. İlk ayrılma burundan gerçekleşecek ve gövde içinden bağımsız olarak payload paraşütle çıkacak. Ardından belli bir yükseklik seviyesinden sonra ana

paraşüt gövdesi ve motor govdesı ayrılacak beraberinde paraşüt çıkacak. Payload bağımsız olarak, roket birbirine bağlı şekilde yere inişi gerçekleştirilecek. Roketin yere çarpma hızı 8,87m/s olması tahmin

edilmektedir.

17 Mayıs 2019 Cuma

(15)

Aviyonik

Uçuş bilgisayarı haberleşme, kurtarma devreleri, video aktarımı ve güç devreleri bulunan 4 katlı bir yapıda tasarlanmıştır. Güç katından 4 adet 18650 pilden gelen 8.4 volt gerilim LM2596 regülatörleri ile 5 volt ve 3.3 volt 3 amperlik gerilimlere düşürülecektir. Video aktarımı katında bir raspberry pi 3 bilgisayarı bulunacaktır. Raspberry pi bilgisayarına bağlı harici 2.4ghz wifi modülü ve antenleri ile yer istasyonunda bulunan Tp- Link WBS210 Access point ile haberleşecektir. Aynı ağ üzerinde

bulunacak olan cihazlar ile python programlama dilinde yazılacak yazılım sayesinde TCP/IP protokolü ile alınan görüntüler sıkıştırılıp yer

istasyonuna aktarılacaktır. Haberleşme katı Atmel Samd21 Arm Cortex M0+ tabanlı işlemciye Lora SX1276 868 mhz 1W gücünde telemetri modülü, sd kart, Quectel L80 gps, Max471 voltaj sensörü ve buzzer

bağlanması ile oluşturulacaktır. Kurtarma katında Atmel Sam21 işlemcisi ile MPL3115A2 ve GY-BMP280 isimli 2 adet basınç sensörü, BNO055 imu sensörü, Ds1302 gerçek zaman saati ve servo motor kontrolü için gerekli çıkışlar bulunacaktır. Kurtarma devreleri ve haberleşme devreleri aralarında SPI protokolü ile haberleşecektir.

KOMPONENT TÜRÜ SEÇİLEN KOMPONENTLER MİKRODENETLEYİCİ Atmel Samd21

GPS ALICISI Quectel L80 GPS Modülü BASINÇ SENSÖRÜ MPL3115A2 Basınç Sensörü

GY-BMP280 Basınç Sensörü SICAKLIK SENSÖRÜ 10k NTC Sıcaklık Sensörü PİL GERİLİM SENSÖRÜ MAX471 Voltaj Sensörü

GYRO SENSÖRÜ BNO055 İMU

KAMERA Raspberry pi 3 +usb kamera TELEMETRİ Lora SX1276

ACCESS POİNT Tp-link WBS210

(16)

Aviyonik

(KTR)

Tercih Edilen 2. tercih

1)Mikrodenetleyici Atmel Samd21: 32-bit ARM Cortex® M0 mimarisine sahiptir. 3.3 volt çalışma gerilimine ile 48Mhz hızda çalışmaktadır. 256kb flash hafıza, 32kb sram, 16kb eeprom beleğe sahiptir. Kullanılan sensörlerin 3.3 volt ile çalışması ve arm mimarisine sahip 48mhz çalışma frekansından dolayı tercih edilmiştir.

Atmega 328p: 5 volt çalışma gerilimine sahiptir. 16mhz çalışma frekansında çalışmaktadır. 32kb flash hafıza, 2kb sram, 1kb eeprom belleğe sahiptir.

2)GPS Quectel L80 gps: Dahili patch anten ve harici anten arasında kesinti olmadan geçiş yapabilmektedir. Düşük güç tüketimi sağlar(20mA). Oldukça yüksek hassasiyete sahiptir. RAM belleğinde saklanan verileri kullanarak yörüngeleri otomatik olarak hesaplamasını ve tahmin etmesini sağlar. Uygun fiyatı ve belirtilen özellikleri göz önünde bulundurularak tercih edilmiştir.

GY-NEO6MV2 gps: 5 metrelik bir hassasiyete sahiptir.

Haberleşme Birimi: UART (RX-TX). Enerji kesildiğinde konfigürasyon ayarlarını EEPROM'da saklar. Çalışma gerilimi : 3.3V-5V ‘tur. Default Baud Rate: 9600

3)Telemetri Lora SX1276: 868mhz frekansında ve 1w rf gücü ile çalışmaktadır. 0.3kbps hızda uzun mesafe haberleşme yapabilmektedir. 30 dBm transfer üçüne ve - 148 dBm alıcı hassasiyetine sahiptir. Fiyatı ve performansı göz önüne alınarak tercih edilmiştir.

Xbee Pro S6: 868 mhz frekansında ve 315mw rf gücü ile çalışmaktadır. 24kbps maximum haberleşme hızına sahiptir. +25dBm iletim gücü bulunmaktadır.

4) imu BNO055: İvmeyi, manyetik alanın gücünü ve gyro değerlerini ölçerek 9 eksen çalışmaktadır. Verileri içerisinde bulunan mikroişlemci ile füzyon edilerek 3 eksen euler açıları hesaplanabilir. Hassas ölçüm yapabilmesi ve 3 eksende açı değerlerini hesaplayabilmesinden dolayı tercih edilmiştir.

MPU9250: 3 eksenli jiroskop, 3 eksenli ivmeölçer, 3 eksenli manyetometre verilerini birleştirerek 9 eksenli hareket takibi sağlayan bir sensördür. MPU-9250 üç adet 16-bit analog-dijital dönüştürücüye (ADC) sahiptir.

(17)

Aviyonik

(KTR)

Tercih Edilen 2. tercih

5)Basınç sensörleri BMP280: 300-1100hPa hava basıncı aralığı, ±1hPa mutlak doğruluk ile basınç ölçümü yapabilir. ±1 metre yükseklik hassasiyeti bulunmaktadır.

MPL3115A2: Sensör çıkışları 24 bit adc ile yüksek çözünürlükte basınç, yükseklik ve sıcaklık ölçümü yapabilmektedir.

*Bir adet ucuz, bir adet pahalı ve kaliteli sensör seçilmiştir.

LPS25H: 260 mbar ile 1260 mbar arasında ±0.2 mbar hassasiyetinde ölçüm yapabilir. Çalışma gerilimi: 2.5- 5.5V ve

çalışma akımı: 2mA

6)Video aktarma sistemi Tp-link WBS210 Access point: 2.4ghz frekansına ve 300mbps hızına kadar veri aktarım hızına sahiptir. 27 dBm, 500mW iletim gücüne sahip olan Access point ile 30 km mesafeye veri aktarımı yapılabilmektedir. Gelişmiş

Qualcomm Atheros AR9350B 560MHz işlemci ve 64MB DDR2 RAM, 8MB Flash hafızaya sahiptir. 24 volt 1 amper güç ile çalışmaktadır. Video aktarmak için gerekli yazılımı oluşturup video aktarabileceğimiz için tercih edilmiştir.

Fpv video transmitter: 2.4ghz frekansında 2w rf gücüne sahip analog video iletimi sağlamaktadır.

600vtl pal görüntü yayını yapan kameradan alınan görüntüyü modülasyon yaparak alıcı modüle iletmektedir.

Kurtarma sistemlerinin bulunduğu devrede farklı marka olmak üzere 2 hava basıncı sensörü ve 1 adet imu sensörü

bulunmaktadır. Bu sensörlerden alınan veriler sensör füzyonu yapılarak yükseklik hesaplanacaktır ve uygun yüksekliklerde paraşüt açma komutları servo motorlara verilecektir.

(18)

Aviyonik

(KTR)

Üretilecek sistemlerin temel özellikleri:

1) Uçuş bilgisayarı üzerinde haberleşme ve kurtarma bölümlerinde farklı mikroişlemciler kullanarak daha güvenli bir sistem oluşturulmaktadır.

2) Aviyonik sistemler için bir gövde üretilecektir ve bu gövde kolay bir şekilde rokete

montajlanacaktır. Tasarlanan devrelerdeki üretim hatalarını azaltmak amacıyla profesyonel pcb üretimi yaptırılacaktır.

3) Yer istasyonunda bulunacak antenler daha sağlıklı sinyal alabilmesi amacıyla anten takip sistemi oluşturulacaktır. Roketten gelen verilere göre yükseklik ve gps verilerini karşılaştırarak 2 eksende anten takibi yapılacaktır. Antenlerin ağırlığı fazla olmasından dolayı Nema 17 step motorlar ve redüktör kullanılacaktır.

4) Yer istasyonuna aktarılan telemetri verileri bir bilgisayar arayüzü üzerinde gösterilecektir. Bu arayüz üzerinde gps noktasını gösteren harita, roket üzerinden aktarılan anlık video görüntüleri, roketin 2 eksen üzerindeki duruşunun görselleştirilmesi, veri kayıt edilmesi ve diğer hız, yükseklik, paraşüt durumu gibi verilerin gösterimi gerçekleştirilecektir.

5) Roket üzerine 868mhz ve 2.4 ghz olmak üzere iki adet patch anten bulunacaktır. Yer istasyonunda 2 adet 868 mhz parabolik anten ve Tp-link WBS210 Access point ile uyumlu çanak anten

bulunacaktır. Roket üzerine dizi anten üretimi ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır.

(19)

Aviyonik&Telekomünikasyon

• ÖTR Raporuna göre değişiklikler:

• 1) Ötr raporunda video aktarmanın fpv video alıcı verici sistemi ile gerçekleştirilmesine karar verilmişti. Fpv video alıcı ile yapılan testler sonucunda başarılı bir şekilde 4.7 km mesafede video aktarımı gerçekleştirilmiştir. Aktarılan videoya düzenleme yapmak ve 2 ayrı kamera görüntüsünü aktarabilmek amacıyla Raspberry pi 3 bilgsayarı ve Tp-Link WBS210 Access point kullanılarak kendi yazdığımız yazılım ve görüntü sıkıştırma algoritmaları ile video aktarımı

gerçekleştirilecektir.

• 2) Ötr raporunda uçuş bilgisayarının dairesel şekilde tasarlanacağına karar verilmişti. Uçuş bilgisayarına video aktarma sistemiyle eklenen raspberry pi 3 bilgisayarının ölçülerine uygun olarak dikdörtgen şeklinde bir tasarıma geçilmiştir.

• Uçuş bilgisayarı kontrol testleri ve üretimi:

• 1) Uçuş bilgisayarı üzerinde bulunan devre elemanlarının lehimleri mikroskop ile kontrol edilecektir ve dayanıklı hale getirilecektir. Devrelerinin üretimi sonrası kopabilecek parçalar belirlenerek epoksi ile kaplanması planlanmaktadır.

• 2) Kurtarma devrelerinin kontrolü için elektrik süpürgesi ile bir vakum düzeneği oluşturulacaktır. Bu sistem ile uçuş anındaki hava basıncı değişimi simule edilecektir ve testler yapılacaktır.

• 3) Devrenin sağlamlığı test edilmesi amacıyla matkap uçuna bağlanarak yüksek hızlarda döndürme ve serbest düşme testleri yapılacaktır.

• 4) Uçuş bilgisayarı üzerindeki haberleşme sistemleri döner kanatlı bir iha yardımı ile yüksek mesafelerden ve araba yardımıyla mesafe testleri yapılarak testleri

gerçekleştirilecektir.

• 5) Roketin aviyonik sistemleri kolay montajlanabilmesi için üretilecek bir gövde üzerine yerleştirilecektir. Roket içerisinde aviyonik sistemlere ayrılan bölümü tamamen kaplayacak olan bu gövde kolay bir şekilde roketin içerisine

yerleştirilebilecektir.

Kullanılacak devrelerin tasarım aşaması devam etmektedir. Yukarıdaki görselde tasarlanan bölümleri bulunmaktadır.

(20)

•Roket gövdesi tamamen 4 parçadan karbon fiber malzemeden üretilecektir.

•Çap uzunluk et kalınlığı gibi değerler tasarıma uygun seçilmiştir.

•Kompozit malzeme gerilmelere karşı dayanıklı olduğundan yüksek hızlar

ve ani ivmelere karşı metallere göre daha dayanıklıdır.

•Öte yandan karbon fiber, çeliğe ve alüminyuma kıyasla daha hafif olması

yönünden birkaç önemli tercih sebebidir.

•Korozyon, darbe vb. etkilere karşı da diğer ihtimali malzemelere karşı avantajlı olmasına başka sebepleridir.

•Gövde gövde içi aksamlara ulaşımı kolay olması için 4 parçadan yapılmıştır. Drag paraşüt gövdesi, aviyonik gövdesi, ana paraşüt gövdesi ve motor gövdesi şeklindedir ve hepsi karbon fiberden üretilecektir.

•Aviyonik gövdeyi diğer gövdelerle birleştirmek için alüminyumdan yapılacak olan birleştirme elamanı ile M6 vida ile 6 noktadan

vidalanacaktır.

Motor Halkası

20

Motor Tıpası

Yapısal – Gövde/Gövde İçi Yapısal Destekler

17 Mayıs 2019 Cuma 2019 TEKNOFEST ROKET YARIŞMASI KRİTİKTASARIM RAPORU (KTR)

(21)

•Motor gövdesi ile ana paraşüt havada ayrılma gerçekleşeceğinden bu iki gövde bir birleştirme elamanı her iki gövdeyle buluşturulacaktır. Bu parça alüminyumdan üretilecek ve tasarımda gövdenin en az 1.5 katı kuralına uyulmuştur.

•Motor için motor halkaları ahşaptan üretilecektir.

•Motorun gövde içinde yukarı hareketini engellemek için alüminyum

blok üretilecektir.

•Paraşütlerin gövde ile bağlantısı için hafif ve dayanıklı mapalar kullanacaktır.

•Darbe , çekme ,basma ve akış testleri yaparak malzemenin mukavemet ve gevreklik değerlerini ölçeceğiz.

21

Birleştirme Elemanı

Yapısal – Gövde/Gövde İçi Yapısal Destekler

17 Mayıs 2019 Cuma 2019 TEKNOFEST ROKET YARIŞMASI KRİTİKTASARIM RAPORU (KTR)

(22)

22

Yapısal – Gövde/Gövde İçi Yapısal Destekler

17 Mayıs 2019 Cuma

(23)

23

Yapısal – Gövde/Gövde İçi Yapısal Destekler

•Gövde, üretilmesi gereken malzemeden bir parça üretilmiş ve çekme gerilemesi testi yapılmıştır.

•Örnek 2 numaralı ürün burun malzemesi olan karbonfiberden bir numudedir.

17 Mayıs 2019 Cuma

(24)

•Kanatçıklar tasarıma uygun 4 adet olacaktır. 4mm et kalınlığındadır.

•Roketimizde genel olarak kullandığımız mukavemeti yüksek malzeme türü olan fiber cam malzemeden yapılacak.

•Ancak daha sonra 2018 Teknofest’ te kullandığımız gibi fiber cam kanatlar gövde etrafına bir sacla beraber montajlanmış şekilde gövde ile perçinlenebilir. Böylece yüksek hızlarda rüzgara karşı daha sağlam ve dirençli yapı elde etmiş oluruz.

•Bu değişiklik openrocket,solidworks ve ansys analiz

programında bu ihtimal denenmiş ve herhangi bir tasarımsal sorun çıkarmamıştır.

24

Yapısal - Kanatçık

17 Mayıs 2019 Cuma

(25)

25

Yapısal - Kanatçık

•Kanatçık, üretilmesi gereken malzemeden bir parça üretilmiş ve çekme gerilemesi testi yapılmıştır.

•Örnek 3 numaralı ürün burun malzemesi olan fibercamdan bir numudedir.

17 Mayıs 2019 Cuma

(26)

• Seçilen motorlar, rokete hedeflenen irtifayı sağlamak için seçilmiştir.

• Motorlar roketi hedeflenen irtifalara openrockette taşımaktadır.

• Motoru, motor halkaları adını verdiğimiz halkalarla roket gövdesi içinde sabit ve düz bir eksende tutulacaktır. Halkların görevi bağlantı elemanı değildir. Bu yüzden herhangibir motora montesi söz konusu değildir.

• Halkalara,motora serbest ancak hareket toleransı çok düşük şekilde üretilecektir.

• Motor , burnouttan sonra roketten ayrılıp yere düşmemesi için basitçe motor nozzle kısmının bulunduğu yere karşılık uzun vidalar atarak aşağı hareket etmesine ve düşmesine engel olunacaktır. Basit bir

çözüm üretilmesi olası bir beklenmeyen yanlış teknik resim okumaya karşı sorunu halletmiş olacaktır.

• Yine motorun yukarı hareketi engellemek maksadıyla alüminyumdan yapılmış bir blok üretilecektir. Bu blok, forward closure kısmına temas edecektir. Blok kullanarak ve bu bloğuda vidalarla sıkıştırılarak motorun hareketi iyice

engellemiş olunacak.

26

Motor

17 Mayıs 2019 Cuma

Alçak İrtifa Motor Montaj: https://youtu.be/aQcrhTdn1Ic

(27)

İkinci Motor Seçimi

•Şartamede belirtildiği gibi her iki motorda da tasarlanan roketler istenilen ve olunması gereken değerdedir.

•Openrocket dosyasından bu görülebilmektedir.

•Her ihtimale karşın programdaki ağırlıkların, gerçek ağırlıklarla uyuşmaması durumda roketi istenilen ve olması gereken sınır şartlarından kaydırmadan burun et kalınlığı,payload ağırlığı ve kanatçık geometrisi ile oynayarak roket hazır hale getirilecektir.

(28)

Roketin Bütünleştirilmesi ve Testler

(KTR)

(29)

•Roket; burun, drag paraşüt gövdesi(A), aviyonik gövdesi, ana paraşüt gövdesi(B) ve motor gövdesinden oluşacaktır.

•Bu gövdelerden aviyonik gövde, içerisinde konulan ve hazır hale getirilen aviyonik ve yedek pc yerleştirilip, kurtarma mekanizması da kurulduktan sonra A ve B gövdesiyle M6 vidalarla 6’ er noktadan alüminyum birleştirme parçası ile bağlanacaktır.

17 Mayıs 2019 Cuma 2019 TEKNOFEST ROKET YARIŞMASI KRİTİKTASARIM RAPORU 29 (KTR)

Alçak irtifa Genel Montaj: https://www.youtube.com/watch?v=-YloMcDwCZk&feature=youtu.be

Roket Bütünleştirme

Stratejisi

(30)

Roket Bütünleştirme Stratejisi

•Ana paraşüt yani B gövdesinin bu işlem sırasında kurtarma mekanizması kurulacaktır.

•A gövdesine payload koyulacak.

•A ve B gövdesine paraşütler yerleştirilecektir.

•Ardından kanatçıklar motor gövdesine yerleştirilip montajı yapılacaktır.

•Ana paraşüt, motor gövdesine de mapalarla bağlantısı sağlanacak ve birleştirme elemanı her iki gövdeye

geçirilecek.

•Drag paraşütün burun ile bağlantısı sağlanacak. Drag paraşütün olduğu gövde de payloada da bağlı bir paraşüt daha olacak. Serbest çıkacak olan payloadın üzerinde ticari veya özgün bir gps sistemi bulunacak.

•En son altimeter burundan içeri konulacak ve altimeterin doğru çalışması için 2, 3mm’lik bir delik açılacak.

(31)

Roket Bütünleştirme Stratejisi

•Ardından kanatçıklar motor gövdesine yerleştirilip montajı yapılacaktır.

•Fırlatma kulpları yerleştirilecek ve rampada geçme testi yapılacak.

•Ardından teslim edilen motor, gövdeye vidalarla sabitlenmiş halkaların merkezinden geçirilerek daha

önceden gövdeye vidalarla sabitlenmiş alüminyum blokla forward closure bölgesinden temas edilene kadar itilecektir.

•Motor gövdesinde ki son işlem ise motorun düşmesini engelleyecek sistem kurulacaktır.

(32)

Testler

Cd katsayıları için kullanılan formüller ve katsayılar. (Hesaplamalar sırasında Cd katsayıları emniyet açısından yüksek seçilmiştir.)

Analizde Kullanılan Formüller

1. Çekme Testi: https://youtu.be/BWzWeyUiWG8

(33)

Testler

Yapısal Kanatçık Analizi

(34)

Testler

Motor Tıpası Analizi

•Kontak noktalarındaki çok ufak bölümlerde yüksek gerilmeler ortaya çıkmıştır, ancak geneldeki en büyük gerilmeye bakıldığında 50Mpa civarında olacağı gözükmektedir.

•Kullanılacak malzemenin mukavemeti düşünüldüğü zaman herhangi bir sorun teşkil etmemektedir.

(35)

Testler

Burun elemanın bağlatısı olduğu gövdenin analizi

(36)

Testler

• Aviyonik Sistem Testleri :

Aviyonik sistemde kullanılacak olan sensörlerin testleri yapılmıştır.

- GPS Modülü Testleri :

Kullanılacak olan GPS modülünden veri aktarımını sağlamak amacıyla gerekli test yapılmıştır. Oldukça yüksek hassasiyete sahip olan bu modül dahili anten ve patch anten arasında kesintisiz geçiş yapabilmektedir. Kullanılan test düzeneği ve elde edilen veriler aşağıdaki fotoğrafta gösterilmiştir. Bu modül ile istenilen konum bilgileri elde edilmiştir. Yapılan testin videosu aşağıdaki linkte verilmiştir.

(37)

Testler

• Aviyonik Sistem Testleri :

- MPL3115A2 Basınç Sensörü Testi :

Aviyonik sistemde kullanılan MPL3115A2 basınç sensörünün test edilmiştir. Yükseklik verisinin aktarımını sağlamak amacıyla gerekli testler yapılmıştır. MPL3115A2 sensörü 19 bit çözünürlükte yükseklik ölçümü yapabilen hassas bir sensördür. Kullanılan test düzeneği ve elde edilen veriler aşağıdaki fotoğrafta

gösterilmiştir. Yapılan testin videosu aşağıdaki linkte verilmiştir.

- Lora RF Modülü Testi, Video Alıcı Verici Testi Ve FPV Kamera Testi:

Kullanılacak olan Lora RF modülüyle haberleşme testi yapılmıştır. Lora SX1276 868 MHz frekansında 1W RF gücü ile çalışmaktadır. Uzun mesafede haberleşme yapabilmektedir. 2.4ghz frekansında 2w RF gücüne sahip analog video iletimi sağlamaktadır. FPV kamera ile görüntü sorunsuz bir şekilde

aktarılmıştır. Test düzeneğinin fotoğrafı ve yapılan testin videosunun linki aşağıda verilmiştir.

(38)

Testler

• Telekomünikasyon Testleri :

Anten testleri açık alanda bir drone yardımıyla gerçekleştirilecektir. Drone mesafesinin yetmediği mesafeler için bir araba ile boş bir caddede 4.5 km’ye kadar başarılı bir şekilde test edilmiştir. Drone, elektronik yükü 500 metreye

çıkartıp geri bırakacaktır. Video aktarma sistemimiz haricinde 2.4GHz 300Mbps dış mekân kablosuz dağıtım istasyonu, yer istasyonunda kullanılıp elektronik yük ile yer istasyonunun haberleşmesini sağlayıp kamera verilerini yer

istasyonuna aktarılması denenecektir. Farklı antenler kullanılıp alınan veriler bir SD karta kaydedilecektir, telemetri sistemi ile yer istasyonuna aktarılacaktır ve veri kaybı, telemetri sisteminin kesilmesi vs. sorunlar test edilecektir.

Sorunlar giderilene kadar testler devam edecektir.

Denenecek kablosuz haberleşme sistemi elemanları şu şekildedir;

2.4GHz 300Mbps Dış Mekân Kablosuz Dağıtım İstasyonu

TP-Link TL-ANT2424MD 2.4GHz 24dBi 2×2 MIMO Çanak Anten

2. GPS Testi: https://youtu.be/p- WtCnfMn1Y

3. Telemetri Testi: https://youtu.be/b0D- mkB0VdA

(39)

Kurtarma Sistemi

- Tasarlanan kurtarma sisteminde, paraşütün

açılması ve gövdenin ayrılması için basınçlı gaz enerjisi kullanılmaktadır.

- Basınçlı gazın açığa çıkarılması için bir tetik mekanizması ile sıkıştırılan yayın içerisinde depolanan potansiyel enerji kullanılmaktadır.

- Tetik Fırlatmadan önce el ile çekilmekte, fırlatmadan sonra ise servo motor ile kontrol edilmektedir.

- Servo motorun tetiği serbest bırakarak tüpün delinmesiyle açığa çıkan basınçlı gaz sayesinde gövdenin ayrılması ve içerideki paraşütün gövdeyi terk etmesi sağlanmaktadır.

- Henüz tüp delme testini geçen bu sistem, mayıs ayı içerisinde atışını yapmayı planladığımız

rokette denenecektir.

Test raporuna kadar burun, gövde ve ayrılma testleri yapılacaktır.

4. Kurtarma Testi: https://youtu.be/TQdJoIIYG8o

(40)

Testler

MART NİSAN MAYIS

GERİLME TESTİ X

AVİYONİK TESTİ X X

KURTARMA TESTİ X X

TELEKOMİNİKASYON TESTİ X

RÜZGAR TESTİ X

AKIŞ TESTİ X

ATIŞ TESTİ X

(41)

Takvim

(KTR)

(42)

MALZEME(MEKANİK)

AVİYONİK AVİYONİK 1 BMP280 Baınç Sensörü

1

2970mm uzunluğunda 130mm çapında 2,5mm et kalınlığında karbon fiber boru

15 Atmega328 smd 2 MPL3115A2 Basınç

Sensörü

2

2215mm uzunluğunda 108mm çapında

3mm et kalınlığında karbon fiber boru 3 BMS modülü 10A 3S 16 Servo motor

4 3.7V 18650 Pil 17 GPS modülü Quectel

3

Burun ve Kanatçıklar için kompozit

hammadde 5 Esun Pla Plus 1,75 mm

6 Havya 18 BNO055 IMU

4

Epoksi ve Yapıştırıcılar

7 Lehim Teli

5

İç yapısal destekler için alüminyum

hammadde 8 GPS modülü Quectel

6

Paraşüt malzemeleri 9 Smd UFL Konnektör

10 Lipo Şarj Modülü

7

Boya ve kaplama 11 Çevirici Arayüz kablosu

8

^Diğer ¹² ^{Gps ANTEN}

13 FT232RL 14 RF modülü

Mekanik malzemeler yurt içinde tamamen kısa sürede firmalar üzerinden tedarik edilecebilecektir. Üretimi olan parçaların üretimin süresi maksimun 2 haftadır.

Aviyonik malzeler arasında yurt dışından bazı alışveriş siteleri üzerinden tedariği yapılacaktır. Max. Tedarik süresi 1 aydır.

Tüm bu süreler mecvut durumda projenin son rapor tarihine yetişmeme riski bulunmamaktadır

BÜTÇE, hem alçak irtifa hem de yüksek irtifa roketi için toplamda çıkarılmış bir bütçedir.

BÜTÇE: 15.000 TL

42

Bütçe

17 Mayıs 2019 Cuma

(43)

Motor Montaj

(KTR)

SORUMLULAR

1. ALTAN BERDAN MİNAZ 2. YUNUS ORHAN

GEREKLİ ARAÇ/GEREÇ/AYGIT VE PARÇA LİSTESİ

Yarışma Komitesi tarafından teslim edilecek Roket Motorunun yarışmada kullanılacak Rokete montajının gerçekleştirilmesi için gerekli parçaların listesi ve bütünlemede kullanılacak Araç/Gereç/Aygıt Listesi sırasıyla Tablo 1 ve Tablo 2 ile verilmiştir.

Tablo 1’de yer alan parçalara ilişkin görseller Şekil 1,2,3,4,5,6 ile gösterilmiştir.

(44)

Motor Montaj

(KTR)

Tablo 1. Gerekli Parçaların Listesi

Kalem Adı Açıklama

Roket Motoru (Motor Kodu) Yarışma Komitesi tarafından sağlanacaktır

Roket Bütünü Şekil 1’de resmi/katı modeli gösterilemektedir.

Motor Gövdesi Bütünü Şekil 2’de resmi/katı modeli gösterilemektedir.

Merkezleyici Halkalar Şekil 3’de resmi/katı modeli gösterilemektedir.

Motor Tıpası Şekil 4’de resmi/katı modeli gösterilemektedir.

Trapez Vida Şekil 5’de resmi/katı modeli gösterilemektedir.

M6 Vida Şekil 6’de resmi/katı modeli gösterilemektedir.

(45)

Motor Montaj

(KTR)

Tablo 2. Gerekli Araç/Gereç/Aygıt Listesi

Aygıt Listesi

1 Şarjlı Matkap 2 Dramel 3 Tornavida Seti 4 Pense

5 Mengene 6 Alyan Anahtar 7 Ayarlı Pense 8 İngiliz Anahtarı 9 Fleks

1 0

Zımpara

1 1

Bez

Şekil-1 Şekil-2

Şekil-3 Şekil-4

Şekil-5 Şekil-6

(46)

Motor Montaj

(KTR)

UYGULAMA

1. Motor halkalarının ve tıpasının gövdede yerleri saptanır

2. Motor tıpası önceden belirlenen yere birleştirme elamanına kadar itilip yerleştirilerek M6 vidalarla sabitlenir(Şekil-2)

3. M6 vidalarla halkalara belirli noktalardan 2 vida arasına halkalar gelecek şekilde sabitlenir.(Şekil-2) 4. Motor yerleştirilir(Şekil-2)

5. Motorun aşağıdan düşmesini engellemek için trapez vidalı millerle halkalar sabitlenerek nozzle kısmından dayandırılıp sabitlenir(Şekil-2)

6. Hareket-Kayma kontrolü yapılır

7. Motor montajı tamamlanır(Şekil-1,2)

# İSİM SOYİSİM Takımdaki Görevi TARİH

1 Altan Berdan Minaz Takım Kaptanı 15.05.2019

2 Yunus Orhan Mekanik Şefi 15.05.2019