TEKNOFEST 2020 ROKET YARIŞMASI Aphelion Roket Takımı Atışa Hazırlık Raporu (AHR)

(1)

TEKNOFEST 2020 ROKET YARIŞMASI

Aphelion Roket Takımı

Atışa Hazırlık Raporu (AHR)

1 20 Temmuz 2020 Pazartesi TEKNOFEST 2020 ROKET YARIŞMASI ATIŞA HAZIRLIK RAPORU (AHR)

(2)

Takım Yapısı

(3)

KTR’den Değişimler

Yapılan Değişiklikler KTR’de Belirtilen Üretilen Değişikliğin Sebebi

Kanatçık montaj çubuğunun sayısının değişmesi

8 adet 4 adet Kaynak sırasında yaşanılan sıkıntı nedeniyle sayısı yarıya inmiştir

Faydalı yükün boyutu 16 cm

uzunluğundadır

14 cm

uzunluğundadır

Kullandığımız malzemenin yoğunluğuna uygun olabilmesi için boyu kısaltılmıştır

Ayrılma için kullanılan karbondioksit tüpü 16 g tüp 45 g tüp Testlerde 45 g tüpün daha iyi sonuçlar vermesi

(4)

Roket Alt Sistemleri

Alt Sistem Üretim/Tedarik Durumu Tamamlanmamış İşler Bitirme Tarihi Kalan İşlerin Planlanan Bitiş Tarihleri

Burun konisi Üretimi tamamlanmıştır. Boya 1/07/2020 15/08/2020

Gövde Üretimi tamamlanmıştır. Boya, vida deliği açma 22/06/2020 17/08/2020

Aviyonik Sistem Üretimi tamamlanmıştır. Hazneye montelenmesi 29/06/2020 24/08/2020

Ayrılma ve Kurtarma Sistemi

Üretimi tamamlanmıştır. Boya ve aviyonik ile son bağlantısı 25/06/2020 28/08/2020

Paraşütler Üretimi tamamlanmıştır. - 1/07/2020 -

Motor kundağı Üretimi tamamlanmıştır Vida deliği açma 28/07/2020 12/08/2020

(5)

OpenRocket / Roket Tasarımı Genel Görünüm

(6)

OpenRocket / Roket Tasarımı Genel Görünüm

(7)

Roket Alt Sistemleri

Mekanik Görünümleri ve Detayları

(8)

Burun ve Faydalı Yük Mekanik Görünüm

(9)

Burun – Detay

9 20 Temmuz 2020 Pazartesi

Burun konisinin basımı tasarımlara uygun olarak PC/ABS filamentten 3D yazıcımızda gerçekleştirilmiş olup üretimi tamamlanmıştır. Burun konisi 25 cm, shoulder 21 cm uzunluğundadır.

Parça dayanım testlerini geçtiğinden herhangi bir sıkıntı görülmemektedir. Burun konisinin içine yerleştirilen bulkhead de yine 3D yazıcımızda üretimi tamamlanmış, ilgili mapa üzerine monte edilmiştir.

Tamamlanacak iş olarak yalnızca boya işlemi kalmıştır. 15 Ağustos tarihine kadar boyanması planlanmıştır.

TEKNOFEST 2020 ROKET YARIŞMASI ATIŞA HAZIRLIK RAPORU (AHR)

(10)

Faydalı Yük ve Faydalı Yük Bölümü – Detay

Faydalı yük tornada her biri ikişer kilo olan 2 parça demir olarak işlenmiştir. Daha sonra bu demir parçalarının arasına demir mil kaynak edilerek bu iki parça birleştirilmiştir. KTR’de 16 cm olan faydalı yükümüz demir olduğundan istenilen kiloda olabilmesi için kısaltılmıştır. İkişer kilo olan parçaların uzunlukları 5 cm’den 3 cm’ye indirilmiş ve aradaki çubuk ise 6 cm’den 8 cm’ye çıkarılmıştır. Gerekli tüm testler ve kodlar tamamlandığında faydalı yükün GPS sistemi yerleştirilip yarışma gününe hazır hale getirilecektir.

Faydalı yük haznesi ise 3D yazıcıdan PC/ABS filament ile tasarıma uygun bir şekilde 10/07/2020 tarihinde basılmıştır.

Böylece faydalı yükün üretimi 28/07/2020 tarihinde tamamen gerçekleşmiş olup faydalı yükü bulmayı sağlayan elektronik parçaların yerlerine yerleştirilmesi dışında tamamlanmamış bir işi kalmamıştır. 20 Ağustos tarihine kadar da bu işlemler tamamlanacaktır.

(11)

Kurtarma Sistemi Mekanik Görünüm

(12)

Ayrılma Sistemi – Detay

❑ Ayrılma sisteminde kullanılan selenoid vana ve karbondioksit tüpü adaptörü gibi tüm parçaların tedariği ve sistemin yerleştirildiği haznenin 3 boyutlu yazıcıdan üretimi tamamlanmıştır. Üretimi veya tedariği tamamlanmamış herhangi bir parça bulunmamaktadır.

❑ Testlerde sırasıyla 16 gram, 20 gram ve 45 gram tüp kullanıldı. 3 tüp için de testler yapıldıktan sonra en verimli sonuç 45 gram ile elde edildi. 45 gram test tüpünün dezavantajı diğer tüplere göre büyük olmasıdır. Roketin iç büyüklüğü 45 gramlık tüp için yeterlidir. Bu yüzden 45 gramlık tüp seçilmiştir.

(13)

Paraşütler – Detay

❑ Paraşütlerde ripstop naylon kumaş kullanılmıştır. Paraşütlerin üretiminde terziyle anlaşılmış ve paraşütler diktirilmiştir.

Paraşütlerin ip bağlantıları için kuş gözü delikler açılmıştır ve ip bağlantıları yapılabilmektedir. Geriye sadece ip bağlantılarının epoksi ile güçlendirilmesi kalmıştır, bu da bilinçli bir şekilde ertelenmiştir ve yarışma takvimine yakın bir tarihte gerçekleştirilecektir ve montaj gününe kadar tamamlanması planlanmıştır.

❑ Kumaş rengi olarak farklı renk seçeneği tedarik edilemediği için turuncu ve lacivert rengi seçilmiştir. Ağustos ayında farklı renkte kumaş bulunduğu takdirde daha önce anlaşmış olduğumuz terzinin yardımı ile ana paraşütün farklı renkte kumaşla tekrar dikilmesi düşünülmektedir.

(14)

Aviyonik Sistem Mekanik Görünüm

(15)

Aviyonik Sistem – Detay

Ana Aviyonik Sistem ve Yedek Aviyonik Sistemde Kullanılacak APHF3 Uçuş Kontrol Kartı:

İçerisinde barındırdığı ivmeölçer MPU9250, ADXL345 ile yüksek doğruluklu ve anlık bir eksen hareket verisi alınabilmektedir. Bu ivmeölçer değerinin doğruluğu uçuş kontrolcümüz, dolayısı ile roketimiz için çok önemli olup ilk aşamadaki paraşüt ateşleme işlemi bu sensörlerden gelen veriye göre olacaktır. Örnek olarak bu ivmeölçer verilerinin önceden belirlenmiş uç ve sınır değerlerinin üstüne veya altına çıkması durumunda -bu roketin burun konisinin olağan durumdan saptığını ve düşüş aşamasına geçtiğini gösterir- paraşüt tetiklenecektir. İvmeölçerin yanı sıra uçuş kontrolcümüz üzerinden MPL3115a2 irtifa ve basınç sensörü ile MCP9808 yüksek hassasiyetli sıcaklık sensörünü de barındırır. Bu verilerin önemi de şudur: Roketin ikinci paraşüt açılma işlemi irtifa verisine göre yapılacaktır. ( 500-700m aralığında yere yaklaştığını anlaması ve roketi ateşlemesi) Burada ilk roketin çıkış aşamasında ikinci paraşütün açılmasını engellemek için önceden atanan referans değeri kontrol edilir ve bu değer ivmeölçer verisine göre ilk paraşüt açıldıktan sonra ancak aktif olur. Bu sebepten ötürü de yüksek hassasiyetli bir irtifa verisine ihtiyaç vardır. Bunu düzgün ve stabil şekilde elde etmek için de şüphesiz ki basınç ve sıcaklık değerleri ehemmiyetlidir.

(16)

Aviyonik Sistem – Detay

Harici GPS Kartı:

Faydalı yükte, bu yükün düştüğü yerin koordinatlarını bulmak ve kurtarma işlemini gerçekleştirmek üzere kullanılmaktadır. İçerisinde konum bilgisini uydular aracılığı ile elde etmek için bir adet L80 GPS ve bu bilgileri yer istasyonuna göndermek üzere bir adet xbee pro s2c modül bulundurmaktadır. Bunun haricindeki mikrodenetleyici iletişimi kuvvetli şekilde sağlamak ve operasyonu en opsiyonel şekilde gerçekleştirmek ve yönetmek üzere yerleştirilmiştir. Atış alanında, faydalı yük ayrıldıktan sonra ana aviyonikten bağımsız olan bu faydalı yük kartımız, bizlere düştüğü yerin koordinatlarını bildirecek olup; bunları yer istasyonumuza telekomünikasyon modülümüz aracılığı ile iletecektir.

Haberleşme kartı:

APHF3 uçuş kontrol kartımıza modüler şekilde entegre olan haberleşme kartımız üzerinde bulundurduğu ana aviyonikten bağımsız regülatör devresi; L80 GPS ile koordinat

(17)

Kanatçıklar Mekanik Görünüm

(18)

Kanatçıklar – Detay

Özgün üretim cam elyaf kanatçıkların üretimi tamamlanmıştır. Üretimi nasıl gerçekleştirdiğimiz hakkındaki detaylar üretim videosunda paylaşılmıştır. Cam elyaf levhanın üretimi tarafımızca KTR’de de belirtilen 4-7 Temmuz tarihlerinde sponsorumuz Atom Fiberglass’ın atölyelerinde gerçekleştirilmiştir. Levha üzerine kanatçıkları çizme, spiral kesme makinesi ile kesme ve ince zımpara işlemlerimiz tamamlanmıştır. Kanatçık montaj elemanlarımızın (alüminyum çubuklar) üretimi de tamamlanmış olup ilgili merkezleme halkalarına kaynakla birleştirilmiştir. Gövde üzerinde kanatçıklar için kesikler açılmış ve kanatçıkların bu kesiklere yerleşmesi alıştırılmıştır.

Kanatçıkların üzerine montaj için vida deliklerinin açılması ve kanatçıkların boyanması gerekmektedir. Vida delikleri matkap ile açılacak, kanatçıklar ise sprey ya da poliüretan boya ile boyanacaktır. Fiberglass numuneler üzerinde yapılacak

(19)

Roket Genel Montajı

İlk olarak roketin her bir alt sistemi kendi içinde monte edilip daha sonra roket gövdesinin içine yerleştirilip vidalanacaktır.

Yarışma günü birçok alt sistemimiz monte edilmiş halde gelinecektir:

a) Aviyonik sistemde kartlar 3 mm’lik cam elyaf çubuklar sayesinde üst üste dizilmiş ve çubuklar bulkheadlere monte edilmiş halde,

b) Kurtarma haznesinin içine solenoid vana sabitlenmiş halde, c) Alt gövde bulkheadi vidalanmış halde

d) Kanatçıklar motor kundağına sabitlenmiş halde yarışma alanına gelinecektir.

Montaj günü ise tüpler vanaya takılıp tüm bu alt sistemler yerlerine vidalanacaktır.

Faydalı yük, haznesine hazne vidalandıktan sonra yerleştirilecektir. Şok kordonları mapalara bağlanıp paraşütler katlama stratejisine uygun bir şekilde katlandığında roketin içine yerleştirilecektir. Son olarak burun konisi ve alt gövde üst gövdeye sıkı geçirilerek montaj tamamlanacaktır.

Genel Montaj Videosu: https://youtu.be/OIfk_5T_Mog

Paraşüt Katlama Videosu: https://youtu.be/kqFC_LhKZ3M

(20)

Roket Genel Montajı

(21)

Roket Motoru Montajı

Montajı tamamlanmış olan roketimizin motor kundağına roket motoru motor bloğuna kadar sürülecektir. Daha sonra alüminyum sacdan lazer ile keserek ürettirdirdiğimiz retainer ringimiz motoru sabitleyecek biçimde merkezleme halkasına vidalanacaktır. Retainer ringin vidaları sökülerek istendiğinde motor kolayca çıkarılabilir.

Video Linki: https://youtu.be/GiKnW9Xh000

(22)

Atış Hazırlık Videosu

Atış günü bize verilen 10 dakikalık hazırlık süresinde gövdede açılmış olan altimetre kapakçığının vidaları sökülecektir. Altimetre haznesinde yer alan aviyonik aktivasyon düğmesine basılarak aviyonik aktivasyonu gerçekleştirilecek, son olarak altimetre hazneye yerleştirilerek kapakçık geri vidalanacaktır.

Böylece roketimiz uçuşa hazır olacaktır.

Video Linki: https://youtu.be/gPNH1tJlP50

(23)

Testler

YAPISAL/MUKAVEMET TESTLERİ 1.Gövde Dayanım Testi:

KTR’de numune gövde üzerine yapılan testler üst gövde üzerinde yeterli dayanıma sahip olup olmadığını görmek adına tekrar edilmiştir.

Roketin üst gövdesi 5 m yükseklikten aşağı bırakılmıştır. Serbest düşmeye göre gövde 9,8 m/s hızla düşmüştür. Videoda da görüldüğü üzere gövdede herhangi bir hasar oluşmamıştır. Roketimizin düşüş hızı hesaplamalarımızda 7,71 m/s olduğundan test başarılı olarak değerlendirilmiştir.

Roketin uçuş sırasında maruz kalacağı kuvvete gövdenin dayanımını ölçmek adına 1 takım üyesi alt gövdenin üzerine çıkmıştır. Herhangi bir hasar oluşmamıştır. Kısacası özgün üretim gövdemiz yeterli dayanıma sahiptir.

Gövde Düşme Testi Videosu: https://youtu.be/UbaAnoQCwWQ Gövde Yük Testi Videosu: https://youtu.be/OEWo3B_x0GQ

2. Şok Kordonu Dayanım Testi

Şok kordonunun dayanımı önceki aşamada dinamik olarak gerçekleştirilmiştir ve yaklaşık 300N yüke dayandığı gözlenmiştir.

Kullanılan kordonda değişikliğe gidilmediği için test tekrar edilmemiştir.

THR’de Yapılan Test Videosu: https://youtu.be/OynRJU-cqGs

(24)

Testler

YAPISAL/MUKAVEMET TESTLERİ

3.Kanatçık Dayanım Testi:

Kanatçıkların yeterli dayanıma sahip olup olmadığını test etmek adına bir kanatçık 5 m yükseklikten serbest bırakılmıştır. Serbest düşmeye göre kanatçıkların düşme hızı 9,8 m/s’dir. Roketimizin düşme hızından (7,71 m/s) daha yüksek bir hız olduğu ve iniş yapacağı zeminin beton yerine toprak olması göz önünde bulundurulmuştur. Düşüş sonrası kanatçıkta herhangi bir hasar oluşmamıştır. Tüm bunlara göre test başarılıdır.

Test Videosu: https://youtu.be/TGz-ebFBDXM

4.Kanatçık Bağlantıları Dayanım Testi:

Gövdeye ve motor kundağına monte edilerek bağlantıları sağlanmış olan kanatçığı elimizle kuvvet uygulayarak kanatçık bağlantıların

(25)

Testler

YAPISAL/MUKAVEMET TESTLERİ

5.Burun Konisi Dayanım Testi:

Burun konisinin yeterli dayanıma sahip olup olmadığını test etmek adına burun konisi 5 m yükseklikten serbest bırakılmıştır. Serbest düşmeye göre burun konisinin düşme hızı 9,8 m/s’dir. Roketimizin düşme hızından (7,71 m/s) daha yüksek bir hız olduğu ve iniş yapacağı zeminin beton yerine toprak olması göz önünde bulundurulmuştur. Düşüş sonrası burun konisinde herhangi bir hasar oluşmamıştır. Tüm bunlara göre test başarılıdır.

Test Videosu:https://youtu.be/IsIdBVV9hYc

6.Motor Bağlantıları Dayanım Testi:

Motor bağlantılarının sağlam olduğunu ve atış sırasında bir sıkıntı çıkmaması adına motor bağlantıları dayanım testi yapılmıştır.

Normalde dikey olarak gerçekleştirmeyi düşündüğümüz test motor kundağının uzun olması ve iş güvenliğinin sağlanması adına yatay olarak gerçekleştirilmiştir.

Test Videosu: https://youtu.be/Qo_qlM_M_JA

(26)

Testler

KURTARMA SİSTEMİ TESTLERİ

1. Burun Konisi Ayrılma Testi

Prototip test aşamasında süre kısıtlılığı sebebiyle test gerçek boyutlarda gerçekleştirilememiştir. Gövdenin ve burun konisinin gerçek boyutlarda üretilmesi ardından aynı test düzeneği ile burun konisinin 16g karbondioksit gazıyla ayrılıp ayrılamayacağı test edilmiş ve her ne kadar prototip aşamasında daha küçük boyutlarda test başarılı olmuş olsa bile gerçek ölçülerde gerçekleştirilen test sonucunda gazın hacim için yeterli olmadığı görülmüştür. Devamında 20g co2 gazı ile test tekrarlanmış ve yine başarısız sonuç alınmıştır. En son 45g tüp ile test tekrarlanmış ve başarıyla sonuçlanmıştır. Böylece 16 g tüp yerine 45 g tüp kullanımına geçilmiştir. Test sürecinde montajlanan elemanların sızdırmazlık bakımından sorun

çıkarması test sürecini aksatmış ve doğru veri almak güç bir hal almıştır. Bu sorun ise sürenin kısıtlı olması sebebiyle

(27)

Testler

KURTARMA SİSTEMİ TESTLERİ 2.Gövde Ayrılma Testi

Bu test önceki prototip test aşamasında gövdenin üretiminin tamamlanmamış olması sebebiyle gerçekleştirilememiştir.

Test 16 g ile gerçekleştirildiğinde 16 g tüp bu kısım için de yeterli olmamış ve 45 g ile başarılı bir test gerçekleştirilmiştir ve 45 g tüp kullanımına geçilmiştir. Gövde ayrılması düşüş esnasında roketin dikey konumda olduğu bir anda gerçekleşeceği için test dikey düzlemde gerçekleştirilmiştir.

*Videoda ayrılmadan sonra çıkan sarı parçalar test içerisinde gaz sızdırmazlığını sağlamak için kullanılmış parçalardır.

Test Videosu: https://youtu.be/QVjckGpJntQ 3. Paraşüt Açılma Testi

Bir önceki prototip test aşamasında test gerçekleştirilmiş olup başarıyla sonuçlanmıştır. Daha sonrasında paraşüt katlama stratejisi veya paraşüt kumaşında değişikliğe gidilmediği için testin tekrar edilmesine gerek duyulmamıştır.

THR’de Yapılan Test Videosu: https://youtu.be/PSqzhFCp7jc

(28)

Testler

AVİYONİK SİSTEM YAZILIM VE DONANIM TESTLERİ

1.Aviyonik Sensörlerinin Yazılımla Testi:

Uçuş kontrol kartımızın üretimi tamamlanmış ve yazılımı kurulmuştur. Bizim istediğimiz sensörlerden düzgün veri alabilmesi ve bunları okuyabilmemizdir. Bu testimizde bunları gerçekleştirdik. Veri alımında ve doğruluğunda hiçbir sıkıntı görmedik ve test başarıyla gerçekleşti.

Ağustos ayı içerisinde sistemin tamamının bütünleşik bir halde uzaktan çalışma kontrolleri tekrardan yapılacaktır.

(29)

Testler

AVİYONİK SİSTEM YAZILIM VE DONANIM TESTLERİ

2.Aviyonik Sistem Kontaktörlerin Çalışması Testi:

Sistemimizde bulunan, kurtarma sistemine 12V akım gönderecek olan rölelerimizin çalışma durumlarını yazılımımızla kontrol ettik. Rölelerimiz başarıyla çalıştılar, testte rölelerin açılıp kapanma seslerini duyabilirsiniz.

Ayrıca ağustos ayı içerisinde son montaj yapıldıktan sonra kurtarma sistemi ile beraber de denenecek, kontrol edilecektir.

Test Videosu Linki: https://youtu.be/du_jkiJk9Z0

(30)

Testler

TELEKOMİNİKASYON TESTLERİ

1.Haberleşme Modüllerinin Bağımsız Testi:

Sistemimizde telemetri olarak kullanacağımız XBEE modüllerini ayrıca bağımsız olarak birbiriyle iletişim kurmasını test ettik.

Telemetrilerimiz başarıyla eşlendi. Bu sayede alıcı-verici bağlantısında sıkıntı olmayacağını görmüş olduk.

Ayrıca ağustos ayı içerisinde uzun mesafeler arası (2 km) tekrar test edilerek son kontrolü yapılacaktır.

Test Videosu Linki: https://youtu.be/8mV6KmA3eYw

2.Konum Verisinin Telemetri ile Alınması:

Sistemimizde bulunan L80 GPS’i kurduğumuz yazılımla test ettik ve verileri xbee aracılığıyla aldık. Sistemimiz sorunsuz çalışmakta, anlık konum bilgisi alabilmekteyiz.

Ayrıca ağustos ayında roketin tüm montajı bittikten, aviyonik sistem uçuş

(31)

Yarışma Alanı Planlaması

Takım Üyeleri Montaj Günü Görev Dağılımı Atış Günü Görev Dağılımı

Osman Zeki Dursun Karbondioksit tüpünün yerleştirilmesinden ve motor montajından sorumludur.

Roketin rampaya taşınmasında sorumludur. Aviyonik

aktivasyonunda görev alacaktır. Kurtarmada arama ekibindedir.

Zeynep Rumeysa Yenel

Kurtarma sisteminin, paraşütlerin montajından ve motor montajından sorumludur.

Kurtarmada yönlendirme ekibindedir.

Anıl Efe Çoban Aviyonik sistemin kontrolünden ve montajından sorumludur. Roketin rampaya taşınmasında sorumludur. Aviyonik

aktivasyonunda görev alacaktır. Kurtarmada arama ekibindedir.

Mehmet Emir Sağıroğlu

Paraşütlerin yerleşmesinden ve şok kordonu bağlantılarından sorumludur.

Roketin rampaya taşınmasında sorumludur.

Kurtarmada yönlendirme ekibinde yer alacaktır.

Süeda Erol Kurtarma sisteminin, faydalı yükün ve burunun montajından sorumludur.

Kurtarmada yönlendirme ekibindedir.

Dide Begüm Gözel İç ve dış yapısalların, kanatçıkların montajından sorumludur. Kurtarmada arama ekibindedir.

(32)

Yarışma Alanı Planlaması

Acil Durum Eylem Planı

➢ Takım üyelerinin yaralanması ihtimaline karşılık ilk yardım çantası getirilecektir.

➢ Roketteki şok kordonu sağlamlığında sıkıntı çıkması veya herhangi bir olası gaz kaçağı olması ihtimaline karşın fazladan macun epoxy, hızlı yapıştırıcı, sıvı epoxy, silikon tabancası ve politix yapıştırıcı getirilecektir.

➢ Roketin montajında herhangi bir sıkıntı çıkmaması adına yedek parçalar ve malzemeler getirilecektir.

(33)

Yarışma Alanı Planlaması

Risk Önlem

Paraşütlerin açılmama ihtimali

Aviyonik sistem ve yazılım ile daha çok kurtarma sistemi testi yapmak

Yolda veya montaj günü bir parçanın zarar görmesi

Yedek parça yaptırmak

Motorun kundağa sığmaması Montaj alanına gitmeden önce tornada gerçek boyutlarda örnek motor yaptırılıp kundakla uyumlu olduğu kontrol edilecektir. Yine de montaj günü sıkıntı çıkması ihtimaline karşın montaj alanına zımpara makinesi götürülecektir.