teknofest 2019...enver can kutlu makine mühendisliği 4.sınıf muhammed taha kalayci makine...

Herkese Açık | Public

TEKNOFEST 2019

ROKET YARIŞMASI

Kritik Tasarım Raporu (KTR)

Sunuşu

Varda SkyTeam

117 Mayıs 2019 Cuma2019 TEKNOFEST ROKET YARIŞMASI KRİTİKTASARIM RAPORU

(KTR)


Takım Yapısı


(KTR)

AD – SOYAD BÖLÜM SINIF

Mehmet KURUÇOLAK Makine Mühendisliği 4.Sınıf

Mustafa Mert HACIOĞLU Makine Mühendisliği 4.Sınıf

Enver Can KUTLU Makine Mühendisliği 4.Sınıf

Muhammed Taha KALAYCI Makine Mühendisliği 4.Sınıf

Mehmet GÖKBAYRAK Makine Mühendisliği 4.Sınıf

Burak YILMAZ Mak. Müh (Yüksek Lisans) YD. Hazırlık


Roket Genel Tasarımı


(KTR)


ÖZET


(KTR)

Tahmin Edilen Uçuş Verileri ve Analizleri

Ölçü Yorum

Boy (metre): 2.10 İç komponentler ve motora optime edilerek belirlenmiştir.

Çap (metre): 0.125 İstenilen değerlere en uygun çap değeri

Roketin Kuru Ağırlığı(kg.): 15.396 Tüm Roket parçalarının ağırlığı (Faydalı Yük dahil değil)

Yakıt Kütlesi(kg.): 4.835 Katı yakıt kütlesi

Motorun Kuru Ağırlığı(kg.): 3.043Motorun

yakıtsız ağırlığı

Faydalı Yük Ağırlığı (kg.): 4.00 Apogee bırakılacak yükün ağırlığı

Toplam Kalkış Ağırlığı (kg.): 27.378 Motor + Roketin toplam ağırlığı

İtki Tipi: Katı Yakıt Müdahale edilemez yakıt tipi

Ölçü Yorum

Kalkış İtki/Ağırlık Oranı: 30.48 Kalkıştaki itkinin ağırlığa oranı

Rampa Hızı(m/s): 25.8 Rampa tepe noktasındaki hız

Yanma Boyunca En az Statik Denge Değeri: 1.536 Yanma boyunca en düşük stabilite değeri

En büyük ivme (g): 6.3 Ulaştığımız en büyük ivme

En Yüksek Hız(m/s & M): 255 Ulaştığımız en büyük hız

Belirlenen İrtifa(m): 3033 Ulaştığımız irtifa

Yarışma Roketi Hakkında Genel Bilgiler Motor Seçimleri

Marka Sınıf Model Toplam İtki Değeri (Ns)

Cesaroni M M1545 8186.7 (Ana Motor)

Cesaroni M M2150 7455.4

Not: Open rocket statik

denge değerini iterasyon

yöntemi ile çözdüğü için

10 simülasyon alınıp alt

sınırın ortalama değeri

tabloya yazılmıştır.

Simülasyon Değer

1 1.55

2 1.60

3 1.60

4 1.46

5 1.51

6 1.54

7 1.54

8 1.49

9 1.54

10 1.53


Open Rocket Genel Tasarım


(KTR)

Alt SistemEn

(cm)Yükseklik

(cm)

Burun Konisi 12.5 20

1. Paraşüt 107 -

Faydalı Yük 8 15

2. Paraşüt 220 -

Fırlatma Sistemi 11.8 15

Aviyonik Sistem 10 13

Motor Bloğu 8.1 90.8

Üst Gövde 12.5 78

Alt Gövde 12.5 110

Üst Gövde Plakası 11.8 2

Motor Bağlantı Plakası 11.8 2

Coupler 11.4 15Not: Open Rocket üzerinden alt sistemlerin ölçüsü yan taraftaki tabloda gösterilmiştir. Open Rocket uygulamasının ağırlık ve şekil sınırlandırmalarından dolayı ağırlık bilgileri CAD programları referans alınarak eklenmiştir. Sistemlerin detaylı boyut ve ağırlık bilgileri mekanik görünüm bölümünde gösterilmiştir.




(KTR)

Durum Zaman (sn) İrtifa (m) Dikey Hız (m/s)

Fırlatma 0.6 0.32987 1.5585

Rampa Tepesi 0.51 6.0297 25.772

Burn Out 5.3976 787.31 251.91

Tepe Noktası 25.907 3033 -0.73

1.Paraşüt Açılması

25.908 3031 -1.25

2.Paraşüt Açılması

154.85 492.62 -18.834

Yere İniş 214.63 -1.1104 -8.0239

Uçuş Profili

NOT: Yatay hız değeri uçuş boyunca dikey hıza göre düşük olduğundan tabloya eklenmemiştir.




(KTR)

Grafikten de okunduğu gibi uçuş boyunca statik marjinimiz1.5 ile yaklaşık 3 arasında gözlemlenmektedir. Uçuş güvenlik önceliğinden dolayı tasarım sürecinde stabil denge değerine dikkat edilmiştir. Stabil denge değişimini minimum düzeyde tutmak amacıyla üst gövdede yardımcı kanatlar kullanılmıştır.

Roket üzerine gelen kuvvetleri belirlemek amacıyla Open Rocket üzerinden ivme grafiği alınmıştır. Grafik baz alınarak uçuş suresince roket üzerinde oluşacak gerilmeler analiz programları yardımı ile hesaplanacaktır.




(KTR)

10 m/s rüzgar hızında roketin ortalama düşüş mesafesi grafikte verilmiştir. Fırlatma ve düşüş konumu arasındaki mesafe en az ihtiyaç duyulan haberleşme mesafesi olarak belirlenmiştir. Bu mesafe bilgisi referans alınarak haberleşme testi yapılıp gps e bağlı konum bilgisi alınacaktır.

Roketin maksimum ulaşabileceği mach sayısı grafikte verilmiştir. Bu bilgiye göre mach sayımız 0.80 in altında olduğu için subsonik kabuller tasarımında uygulanabilmektedir.


Mekanik Görünüm & Kütle Bütçesi

917 Mayıs 2019 Cuma

Tasarlanan roketin genel CAD saydam görüntüsü aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Karışıklığı önlemek amacıyla ekipman bölgeleri numaralandırılmıştır.

2019 TEKNOFEST ROKET YARIŞMASI KRİTİKTASARIM RAPORU (KTR)

Roket Genel Tasarımı

G2 Serisi(Alt Gövde)

G1 Serisi(Üst Gövde)

B1 Serisi(Burun Konisi)

Boyutlandırma Yöntemi

Roket sistemini ve alt başlıkları anlaşılırbir şekilde gösterebilmek içingruplandırma yöntemi kullanılmıştır.

Roket Genel olarak 3 ana başlıktanoluşmaktadır (B1 serisi, G1 serisi, G2serisi). Yan taraftaki şekilde anabaşlıklar ve alt başlıklar gösterilmiştir.




(KTR)

B1 Serisi PARÇA

NOKomponent Bölümü Malzeme

En

(mm)

Boy

(mm)

Yükseklik

(mm)

Çap

(mm)

Et Kalınlığı

(mm)

Kütle

(g)Adet Fiyat

B1 serisi BURUN

B1-1 Burun Konisi* ABS - - 250 65* 9.7* 350 1

B1-2 Burun Shoulder ABS - - 190 63 5 100 1

B1-3 Paraşüt-1 Ripstop Naylon - - - - - 68 1

Faydalı Yük 4000 1

B1-4 Faydalı Yük Paraşüt Ripstop Naylon - - - - - - 1

B1-5 Faydalı Yük Plakası Dökme Demir - - - 80 5 - 4

B1-6 Faydalı Yük Çubuğu Dökme Demir - - 150 8 - - 4

B1-7 Faydalı Yük Plakası Al 1060 - - - 115 5 - 1

B1-8Faydalı Yük

Aviyoniği- - - - - - - 1

AÇIKLAMA: * Parça konik şeklindedir Toplam 4518

Burun konisi ABS polimer malzemedenüretilecektir.

Detaylı analiz sonuçlarına göre ABSpolimerin bu roket projesine yeterliliğiispatlanmıştır. Analiz sonuçları, AnalizBölümü altında gösterilmektedir.

Burun konisin ve faydalı yükünkomponentleri yan taraftaki şekildegösterilmiştir.




(KTR)

PARÇA

NOKomponent BÖLÜMÜ Malzeme

En

(mm)

Boy

(mm)

Yükseklik

(mm)

Çap

(mm)

Et Kalınlığı

(mm)

Kütle

(g)Adet Fiyat

G1 serisi Roket Gövdesi Üst

G1 Gövde Üst

G1 Gövde 1 Al 6063 - - 730 125 2,5 1879,30 1

G1-1 Kanatçık KarbonFiber 206(196) - 59 - 3 291,88 4

G1-2 Sabitleme Vidası* - - - - - - 12,48 4

G1-3 Ray Butonu Çelik - - - - - 8,94 1

G1-4 Paraşüt-2 Ripstop Naylon - - - - - 258,00 1

G1-5 Paraşüt Plakası Al 1060 - - - 118 3 86,52 1

G1-6 Yay Üst Plakası Al 1060 - - - 110 5 107,04 1

G1-7 Helisel Yaylar Çelik - - - - - 664,29 3

G1-8 Yay Üst Plaka Tutucu Kollar Al 7075 20(10) 13 190 - - 217,80 3

G1-9 Yay Sabitleme Plakası Al 1060 - - - 118 5 98,47 1

G1-10 Tijler Al 5454 - - 146 8 - 50,70 3

G1-11 Yay Servo Motor - 40,7 20,5 39,5 - - 56,00 1

G1-12 Yay Alt Plakası Al 1060 - - - 118 3 87,36 1

G1-13 Paraşüt 2 Ayrılma Mekanizması ** - - - - - - - 1

G1-14 Paraşüt 2 Ayrılma Servo Motoru - 40,7 20,5 39,5 - - 56,00 1

G1-15 Mapa Dökme Demir - - - - - 33,07 1

G1-16 Gövde Bağlantı Plakası Al 7075 - - 20 118 - 591,07 1

G1-17 Coopler*** Al 6063 - - 150 114 - 272,24 1

G1-18 Ekstra Yük**** - - - - - - 2280,00 1

AÇIKLAMA:

* Vida Standartı M4x20

** G1-16 içerisinde hesaplanmıştır.

*** G2-2 parçası ile aynıdır. Her iki gövde komponentinde gösterildi.

**** G1-18 Montaj bağlantı elemanları ve tolerans yükü

TOPLAM 7051,16

G1 Serisi

G1-13




(KTR)

G2 Serisi

PARÇA

NOKomponent BÖLÜMÜ Malzeme

En

(mm)

Boy

(mm)

Yükseklik

(mm)

Çap

(mm)

Et Kalınlığı

(mm)

Kütle

(g)Adet Fiyat

G2 serisi Roket Gövdesi ALT

G2 Gövde 2 Al-6063 - - 1150 125 2,5 2956.06 1

G2-1 Merkezleme Halkası Vidası* - - - - - - 15.48 12G2-2 Ray Butonu Çelik - - - - - 8.94 1

G2-3 Kanatçık Karbonfiber 374,5 - 125,5 - 3 969,2 4

G2-4 Aviyonik Sistem** - - - - - - 1338 1

G2-5 Coopler*** Al-6063 - - 150 114 - 272.24 1

G2-6 Motor Bağlantı Plakası Al-7075 - - 20 118 - 640.5 1

G2-7 Motor Bağlantı Plakası Vidası**** - - - - - - 12.48 4

G2-8 Motor - - - 1083 80 - 7878 1

G2-9 Motor Bloğu Al-6063 - - 908 81 2 1216,9 1

G2-10 Merkezleme Halkası Al-7075 - - 10 118 - 484.65 3

G2-11 Sabitleme Cıvatası - - - - - - 10 2

G2-12 Sabitleme Yüzüğü Al-7075 - - 10 90 - 124.38 1

G2-13 Kanatçık Vidası - - - - - - 32 8

AÇIKLAMA:

* Vida standartı M3x20

** Pil, Elektronik Kartlar, Denge yükü ve Elektronik Sistem Kutusu

*** G1- 17 ile aynıdır. Detaylı açıkla G1 listedeki açıklamadadır.

**** Vida standartı M4x20

TOPLAM 15686.59

G2-4




(KTR)

Bölge Ağırlık (g)

B1 Serisi 4518

G1 Serisi 7051.16

G2 Serisi 15686.59

Toplam 27255.75


Operasyon Konsepti (CONOPS)


(KTR)


Operasyon Konsepti (CONOPS)


(KTR)

0. Uçuş Hazırlığı

• Aviyonik sistemin çalıştırılması

• Faydalı Yükün yerleştirilmesi

• Telemetri alışverişinin başlaması

• Roketin rampaya yerleştirilmesi

1. Kalkış

• Roket ateşleme ve yükseliş

• Apogee yüksekliğine çıkış

2. Ayrılma

• Burun konisinin açılması

• Faydalı yükün roketten ayrılışı

• Roketin küçük paraşütünün açılması

3.1. Faydalı Yük İniş

• Faydalı yükün paraşütünün açılması

• Faydalı yükün inişi

3.2. Roket İniş

• Roketin 500m algılaması

• Roketin büyük paraşütünün açılması

• Roketin inişi

4. İniş Tamamlama

• Faydalı yükün yere inmesi

• Roketin yere inmesi

• Her iki elemanın konum verisini göndermesi

5. Kurtarma

• GPS yardımıyla konum tespiti

6. Verilerin Teslim Edilmesi

• Verilerin USB belleğe kaydedilmesi

• USB belleğin yetkililere teslim edilmesi


Roket Alt Sistemleri


(KTR)


Burun Konisi


(KTR)

Burun Konisi Modelleri Karşılaştırması

Burun Konisi stratejimizi belirlerken, 2 farklı burun konisi modeli karşılaştırılmıştır. Bunlar LV- Haack ve Eliptik modellerdir. Burun konimizin geometrik şekli analiz sonuçlarına göre belirlenecektir.

LV – Haack Modeli:İlk tasarımın LV- Haack olarak belirlenmesinin sebebi sürüklenmeyi en aza indirmektir.

Eliptik Model:Genel olarak ses altı uçuşlarda eliptik burun konisi kullanılmaktadır. Bundan olayı 2 burun konisi arasında karşılaştırma yapılarak, burun konisi modelimiz belirlenecektir.

Burun Konisi Modellerinin Analiz Sonuçları

Eliptik modele gelen kuvvet değeri

Eliptik Model hız profiliLV - Haack Model hız profili

LV- Haack gelen kuvvet değeri


Burun Konisi


(KTR)

Analiz Yorumları

Her iki burun konisi modeli aynı ölçülerde , aynı mesh modeli ile oluşturulmuştur. Hem hız profilleri hem de burun konilerine gelen kuvvet dikkate alınarak LV- Haack serisi modelin Eliptik modele göre daha az kuvvete maruz kaldığı görülmüştür. Bundan dolayı burun konisi olarak LV Haack modeli seçilmiştir.

Seçilen Model:LV- Haack

Burun Konisi hız Profili Yapılan reynolds sayısı hesaplaması sonucunda akış türü «türbülanslı akış» olarak belirlenmiştir. Dış akış problemlerinde en uygun türbülans çözüm modeli olan «k – epsilon / Realizable / Scalable Wall» fonksiyonu ile çözüm yapılmıştır. Türbülans değerine göre yapılan hesaplamada türbülans oranı %10 olarak belirlenmiştir. Roket gövdesinde sabit duvar, dış duvarlar da ise sürtünmesiz duvar kabulü yapılmıştır. Bu parametrelere göre yapılan analizin sonucu yan tarafta gösterilmiştir.

BURUN KONİSİ

𝐹𝐷𝑟𝑎𝑔 = 2 ∗ 229,58 = 459,16 𝑁

𝐹𝑚 = 0,450 ∗ 60,4 = 27,8 𝑁 (𝑖𝑡𝑘𝑖 𝑑𝑢𝑟𝑢𝑚𝑢)

𝑭𝒕𝒐𝒑𝒍𝒂𝒎 = 𝟒𝟓𝟗, 𝟏𝟔 + 𝟐𝟕, 𝟖 = 𝟒𝟖𝟔, 𝟑𝟒 𝑵


Burun Konisi


(KTR)

Malzeme Elastise Modülü (MPa) Yoğunluk (kg/m^3) Üretim Zorluğu Üretim Yöntemi Avantaj Dezavantaj

Alüminyum 70000 2.7 Yüksek CNC Yüksek dayanıklılıkPürüzsüz yüzey

Yüksek AğırlıkÜretim zorluğu

ABS 2000 1.04 Kolay 3D Printer HafiflikKolay işlene bilirlik

Düşük maliyet

Alüminyuma göre düşük dayanıklılık

Düşük ısıl dayanıklılığı

LV – Haack burun konisi modelinin 3B analizi yapılmıştır. Analiz sonucunda oluşan basınç değerleri kullanılarak statik çözüme gidilmiştir. Statik çözümde alınan gerilme sonuçları ile ABS’nin elastise modülü karşılaştırılmıştır. ABS, oluşacak maksimum gerilmeden daha fazlasına dayanabildiği için burun konisi malzemesi olarak kullanılacaktır.

NOT: Test bölümünde Üretilen Burun konisinin görseli, üretim metodu, seçilen malzemeye göre dezavantajlarını giderecek uygulamalar belirtilmiştir.


Kurtarma Sistemi


(KTR)

2.Kurtarma Sistemi Makas lift Mekanizması

Burun konisinin ve ilk kademedeki (Apogee) paraşütün dışarı çıkması için 2 farklı mekanik sistem tasarlanmıştır. Bunlardan birinci Makas Lift Mekanizması. Bir lineer aktüatörle tahrik ettiğimiz sistemimiz, lineer aktüatörün strok uzunluğunun 3 katı mesafeye çıkabilmektedir. Bu sayede aktüatörlerin dezavantajı olan yavaş çalışma kısa strok durumları ortadan kaldırılmıştır.

Seçilen aktüatörün özellikleri

Hareket Analizi

3 makaslı liftin SolidWorks üzerinden CAD modeli oluşturulmuştur. Lineer aktüatörün hız bilgileri kullanılarak konum analizi alınmıştır. Analiz sonuçlarına göre aktüatör 2 saniyede 50 mm yer değiştirirken. Makas liftin üst tabakası 2 saniyede 173 mm yer değiştirmiştir.

Lineer Aktüatör Konum Grafiği

Makas Lift Konum Grafiği


Kurtarma Sistemi


(KTR)

1.Kurtarma Sistemi Yay Mekanizması

Diğer bir ayrılma mekanizması tasarımımız ise yay mekanizması. Aynı özelliklere sahip 3 yaydan oluşan sistem sıkıştırılarak potansiyel enerjiyi depolar. Tetikleyiciler ile istenilen yükseklikte (Apogee) serbest bırakılan yay, üzerinde bulunan burun konisini, faydalı yükü ve ilk paraşütü dışarı atar. Makas lift mekanizmasına göre stabilite olarak dezavantajlı olsa da maliyet, üretim kolaylığı ve ağırlık karşılaştırmalarında daha avantajlıdır.

Yay Mekanizmasının Analitik Çözümleri Mekanizma Hakkında Bilgiler

Not 1 : CAD Dosyasında yay mekanizmasını tutan turuncu pimler alt kısımda 20 kg yüksek güçlü servo ile açılacaktır. Not 2 : Burun konisinin shoulder kısmına temas eden sistem açıldığı zaman shoulderı tamamen dışarı atacak şekilde tasarlanmıştır. Not 3: Aynı zamanda sol tarafta verilen denklemin sonucuna göre sistem, üzerindeki yükü 72 cm yukarı atacak güce sahiptir. (Shoulder da meydana gelen sürtünme dikkate alınarak m = 10 kg kabul edilmiştir.)UÇUŞ SIRASINDA EKSTRA GÜÇ HARCAMAMAK VE UÇUŞTAN ÖNCE ENERJİ DEPOLAMA AVANTAJINDAN DOLAYI SEÇİLEN ANA SİSTEM YAY MEKANİZMASIDIR.

Kullanılacak Yayın Bilgileri

Bölge Değer

Dış Çap 20 mm

İç Çap 16 mm

Özgür Boyu 304 mm

Sıkıştırılmış Boy 109 mm

Max. yükleme 290 N

Malzeme Çelik


Kurtarma Sistemi


(KTR)

Paraşüt Hesapları

Tasarladığımız roketin 2 farklı paraşütü bulunacaktır. İlk paraşütapogee noktasında açılarak roketi yaklaşık 19 m/s hızlaindirecektir. 2. Kademe paraşütümüz 500 metre yükseklikteaçılarak roketi hasarsız yere indirecektir. Alt kısımdaparaşütlerin geometrik şekillerinin hesapları gösterilmiştir.

Paraşüt Bilgileri

İlk Kademe Paraşütü:Renk: KırmızıÇap: 1.07 metreİniş Hızı: 18.9 m/sMalzeme : Naylon Kumaş

İkinci Kademe Paraşütü:Renk: TuruncuÇap: 2.2 metreİniş Hızı: 9 m/sMalzeme : Naylon Kumaş

Paraşüt Prototip çalışmaları

Apogee noktasında oluşacakgerilmenin paraşüt üzerindekietkisini test etmek amacıylaprototip paraşüt tasarımıyapılmıştır. Naylon kumaştanimal edilen paraşütün uçkısmındaki gerilmeleredayanabilmesi için ekstra siyahşerit ile bağlantı noktalarıgüçlendirilmiştir.

Yan tarafta verilen şekilde degörüldüğü gibi paraşüt iplerininoluşturacağı yırtılmayı en azaindirmek amacıyla paraşüt ipideliklerine metal kapsüleklenmiştir.


Kurtarma Sistemi


(KTR)

2. Kademe Ayrılma Sistemi

Operasyon konseptinde de görüldüğü gibiana paraşüt ve yavaşlatma paraşütübirbirine, her iki paraşüt yukarıda gösterilenmapaya (M8) bağlanacaktır. Uçuş boyuncamaksimum kuvvet ilk paraşütün açılmasısırasında oluştuğundan mapa üst gövdedebulunan 2 cm kalınlıktaki alüminyuma(7075 serisi) sabitlenecektir.

Mapaya bağlanan paraşüt ipi , üstteki şekildegösterilen rulmanlar ile mesnetlenmiş kırmızımile sarılacaktır. 500 metre yüksekliğe ininekadar servo motor (20 kg) milin dönmesiniengelleyerek ikinci paraşüt açılmasınıönleyecektir. 500 metre yükselikte servomotor mili serbest bırakacaktır ve ikinciparaşüt (ana paraşüt) açılacaktır.


Aviyonik


(KTR)

Uçuş boyunca alacağımız verilerde öncelik ayrılma sistemini tetikleyen verilerdir. Ayrılma sistemimiz hız, eğim ve yükseklik bilgilerine bağlı çalışmaktadır. Hız ve yükseklik verileri basınç sensöründen , eğim bilgisi Gyro sensöründen alınacaktır. Önem arz eden sensörler aşağıdaki tabloda karşılaştırılmıştır.

Bileşen 1.Model 1.Model Özellikleri 2.Model 2.Model Özellikleri SeçilenModel

GPS GY-NE07MV2

• Hassasiyet: 2,5m• Fiyatı

özelliklerinegöre uygun

Ultimate GPS Breakout

• Hasssasiyet: 5m• Fiyatı yüksek GY-NE0MV2

Eğim MMA8451• ±200g’ye kadar

G kuvvetiölçebilir

• Ağırlığı 1,27gr

GY-521• ±16g’ye kadar G

kuvveti ölçebilir• Ağırlığı 5gr

MMA8451

Basınç AdafruitBME-280

• Hassasiyet:±1hPa

• Haberleşmeprotokolü I2C/SPI

BMP180• Hassasiyet: ±2hPa• Haberleşme

protokolü I2CAdafruitBME-280

Devre Tasarımı

Kullanılacak Sensörlerin ve işlemcinin Devre şeması (fritzing) aşağıda gösterilmiştir.

Uçuş Verileri


Aviyonik


(KTR)

Pil seçimi yapılırken sensörlerin güç tüketimi hesaplanmıştır. Aynı zamanda Her türlü aksilik dikkate alınarak sistemi en az 2 saat çalıştıracak bir pil seçimi yapılacaktır.

Bileşen Gerilim(V)

Akım (mA)

Güç Tüketimi (mW)

GörevSüresi (%)

Kaynak

BME 280 3.3 100 330 100 Datasheet

GPS Modülü 5 35 175 100 Datasheet

Kamera Modülü

3.3 100 330 100 Datasheet

ArduinoMega

3.3 200 660 100 Datasheet

SD Kart+Modülü

3.3 50 165 100 Tahmini

Xbee-PRO 900

3.3 19 63 100 Datasheet

Raspberry Pi Zero

5 65 325 100 Tahmini

RTC Modülü 3.3 48 158.4 100 Datasheet

MMA8451 3.3 100 330 100 Datasheet

Motor 5 200 100 3 Datasheet

Toplam Tüketilen

34.8 917 mAh

2566.4 mWh

Uçuş Algoritması

Ayrılma mekanizmasının ve uçuş görevlerinin algoritması aşağıda gösterilmiştir.

Batarya Gerilimi 11.1 V

Tüketilen Toplam Güç 2566.4 mAh

Bileşenlerin Toplam Akımı 1370.1 mA

Batarya Toplam Süresi 𝟏𝟓𝟎𝟎𝒎𝑨𝒉

𝟏𝟑𝟕𝟎.𝟏 𝒎𝑨= 1.09𝒉

Aviyonik sistemimiz 5 adet 9V pil ile çalıştırılacaktır.

Güç Bütçesi


Aviyonik


(KTR)

Aviyonik Test Planı

Sensörler, işlemciler ve elektrik sistemi ile ilgiliyapılacak testler, GENEL TEST PLANI slaytındaanlatılmıştır.

Yedek Aviyonik Sistem

Yedek Aviyonik sistemimizde basınç sensörü vegyro sensörü kullanılacaktır. Kullanılan sensörsayısın az olmasından dolayı işlemci olarakArduino NANO seçilmiştir.

Basınç Sensörü

Gyro Sensörü

Hafıza kartı modülü

Arduino NANO

Faydalı Yük Aviyonik

Faydalı yük olarak, iniş görüntüsünü yeristasyonuna ileten ve içerisine kaydeden, aynızamanda yere indikten sonra konum bilgisinigönderen bir sistem tasarlanacaktır. Bu isterlerdoğrultusunda faydalı yükte GPS Modülü, XbeeModülü, Arduino NANO ve Kamera Modulübulunacaktır.

Faydalı Yük Taslak TasarımGüç Kaynağı

Aviyonik Sistem Prototip

Rokette bulunan bütün elektronik bileşenler örnek kütüphaneler ile test edilmiştir. Daha sonratüm sensörlerin kodları derlenerek tek bir kod haline getirilip board üzerine devrekurulmuştur. Sistemin yer istasyonu yazılımı ile entegre çalışması test edilmiştir ve test videosuTEST bölümüne eklenmiştir.


Yapısal – Gövde/Gövde İçi Yapısal Destekler


(KTR)

Roket Gövdesi 2 parçadan oluşmaktadır. Alt gövdede motor, motor bloğu ve ana kanatlar bulunmaktadır. Üst gövdede yay mekanizması, faydalı yük, paraşütler ve yardımcı kanatlar bulunmaktadır. Kolay işlenebilirlik, uygun fiyat ve ülke içi tedarikin kolay olmasından dolayı alüminyum tercih edilmiştir. Gerekli irtifa için ağırlık durumu ve maruz kaldığı gerilmelere dayanımı analiz edilip kesin sonuçlar çıkarılmıştır.




(KTR)

Kullanım Yeri Malzeme Elastise Modülü(MPa)

Yoğunluk (kg/m^3)

Temper Çekme Dayanımı

(Mpa)

Üretim Zorluğu Üretim Yöntemi

Avantaj Dezavantaj

Gövde Alüminyum 6063 70000 2.7 T6 205 – 245 Kolay Standart boru profil

Yüksek dayanıklılıkKolay işlenebilrilik Yüksek Ağırlık

Motor Sabitleme Elemanı

Alüminyum 7075 70000 2.7 T6 530 - 570 Kolay CNC işleme Yüksek dayanıklılıkKolay işlenebilrilik Yüksek Ağırlık

İç Şasi Plakalar Alüminyum 1050 70000 2.7 T6 530 - 570 Kolay Lazer Kesim Yüksek dayanıklılıkKolay işlenebilrilik Yüksek Ağırlık

Seçilen Malzemeler

NOT: İç şasi ve gövde alüminyumdan imal edilecektir. Alınması planlanan boru ve levhaların serileri tabloda gösterilmiştir. Ürünler sertifikalı olduğundan dolayı çekme testi yapılmayacaktır. Uçuş profili dikkate alınarak kritik noktaların ve maksimum kuvvete maruz kalan ekipmanlar üzerinde analiz ve test yapılacaktır.




(KTR)

Gövde ve İç Şasi Gerilme Analizleri

Roket mukavemet analizleri yapılırken maksimum kuvvete maruz kalan kritik noktalar dikkate alınmıştır. Bunlardan ilki alt gövdede bulunan 2 cm kalınlığındaki motor bağlantı elemanıdır. Bağlantı elemanın tam orta noktasından, seçtiğimiz motora (M1545) bağlı olarak 8186.7 Ns bir kuvvet etki etmektedir. Etki eden kuvvetin ve plakanın bağlantıları aşağıdaki diyagramda gösterilmiştir.

Diyagramda belirlediğimiz kuvvet ve mesnet tepkileri statik analiz modülüne yanda gösterilen şekilde import edilmiştir. Bu sınır şartlarına bağlı olarak levhada meydana gelen deformasyon miktarı ve levhanın bağlandığı alüminyum borunun (6063) kayma gerilmesi hesaplanmıştır.

Yan tarafta verilen şekilde de görüldüğü gibi maksimum deformasyon motorun etki ettiği bölgede oluşmuştur. Fakat deformasyon miktarı çok küçük olduğundan plakanın tasarımında herhangi bir hata bulunmamaktadır.




(KTR)


Motor bağlantı elemanında deformasyonun çok küçük olmasından kaynaklı gerilme değişimi de çok küçüktür. Motor bağlantı elemanı ve alüminyum boru arasında bağlantı yapılacaktır. Bağlantı vidaları belirlenirken yırtılma plakadan ziyade alüminyum boruda daha fazla olacağından dolayı kayma analizi alüminyum boru referans alınarak yapılmıştır.

Alüminyum boruda oluşan kayma gerilmesi dikkate alınarak plaka ve boru bağlantısında kullanılacak cıvata boyutlandırılması yapılmıştır. Yapılan hesaplamalar ve seçilen cıvatanın kalitesi aşağıda gösterilmiştir.

6.6 Metrik Vida Çekme dayanımı 360 Mpa -> Akma Dayanımı 0.577 sigma akma

K= Emniyet Katsayısı

F= Kuvvet (N)

Z= Cıvata Sayısı

n= Kesilen yüzey

A= Etki yüzey alanı (𝑚2

𝜏𝐷 = 0.577𝜎𝐷𝜏𝐷 = 0.577 ∗ 360 = 207.72 𝑀𝑝𝑎

𝜏𝑒𝑚 =𝜏𝐷𝐾

≥𝐹

𝑧𝑛𝐴

𝜏𝑒𝑚 =207.72

2≥

8600

4 ∗ 𝜋 ∗𝑑 2

4𝑑 ≥ 5.13mm

1.5 emniyet katsayısı altında Cıvata kalitesi 6.6 Cıvata Boyutu M6 olarak seçilmiştir.




(KTR)


Bir diğer kritik noktamız ise yay sisteminin alt kısmında bulunan alüminyum plakadır. Plaka üzerinde 4 kg faydalı yük bulunması , yayların maksimum sıkışmada oluşturacağı tepki ve uçuş sırasında ivmeden kaynaklı oluşacak şoka maruz kalan plaka üzerinde gerilme analizi yapılacaktır. Plakaya etki eden kuvvetlerin diyagramı Aşağıda gösterilmiştir.

k= yay katsayısı (𝑁

𝑚)

𝐹𝑦𝑎𝑦 = 𝑘∆𝑥

𝐹𝑦𝑎𝑦 = 1,156 ∗ 202 = 237,7 𝑁

𝐹𝑚 = ~5 ∗ 60,4 = 302 𝑁 (𝑖𝑡𝑘𝑖 𝑑𝑢𝑟𝑢𝑚𝑢)𝑭𝒕𝒐𝒑𝒍𝒂𝒎 = 𝟐𝟑𝟕, 𝟕 + 𝟑𝟎𝟐 = 𝟓𝟑𝟗, 𝟕 𝑵

Yay kuvvetinden ve çıkış ivmesinden kaynaklı plaka üzerinde oluşacak kuvvetler yukarıda verilmiştir. Bu değerler kullanılarak yapılan statik çözümlemede oluşacak kayma gerilmesi ve deformasyon miktarı yan tarafta gösterilmiştir.




(KTR)


Üst gövdede bulunan ve iç şasiyi gövdeye bağladığımız 2 cm plaka üzerinde oluşan gerilmeler analiz edilmiştir. Paraşüt bu plaka üzerinde bulunan mapaya bağlanmıştır. Paraşütün açılması, plaka üzerinde şok kuvveti etkisi oluşturacaktır. Yapılan analiz sonucuna göre plakanın şok kuvvetine dayanıklılığı belirlenip dayanmaması durumunda alternatif çözümler bulunacaktır.

𝐶𝐷 = 𝑆ü𝑟𝑡ü𝑛𝑚𝑒 𝐾𝑎𝑡𝑠𝑎𝑦ı𝑠ı

𝑉𝑥 = 𝑃𝑎𝑟𝑎şü𝑡 𝑎çı𝑙𝑚𝑎 𝑔𝑒𝑐𝑖𝑘𝑚𝑒𝑠𝑖 𝑑𝑢𝑟𝑢𝑚𝑑𝑎 ℎı𝑧 ( 𝑚 𝑠)

𝐹𝑃𝑎𝑟𝑎şü𝑡 = 𝐶𝐷𝐴𝜌𝑉2

2

𝐹𝑃𝑎𝑟𝑎şü𝑡 = 1,3 ∗𝜋 ∗ 0,82

4∗ 1,225 ∗

392

2= 608

Paraşütün etkisi ile plaka üzerinde oluşacak kuvvetler üst tarafta gösterilmiştir. Analitik olarak hesaplanan kuvvet değerleri referans alınıp plaka üzerinde oluşacak deformasyon ve gerilmeler belirlenmiştir.

Plaka üzerinde oluşan deformasyon 0.0004 mm olarak hesaplanmıştır. Plakanın cıvata ile bağlanacağı üst gövdeye yapılan analiz sonucunda ise bağlantı noktalarının deformasyon miktarı 0.0002 olarak hesaplanmıştır. Deformasyon miktarının yaklaşık sıfır olmasından dolayı seçilen malzeme özellikleri ve tasarım güvenlik sınırları içerisindedir.


Yapısal - Kanatçık


(KTR)

Ana Kanatçıklar Yardımcı Kanatçıklar

Rokette bulunan 4 ana kanatçık roketin uçuş boyunca stabil dengesini sağlamak amacıyla alt gövdeye konumlandırılmıştır. Uçuş stabil denge değerini 1.5 ile 3 arasında tutmak için geliştirilen yöntemlerden biride hıza bağlı basınç merkezindeki değişikliği minimum seviyeye indirmektir. Bundan dolayı üst gövdeye yerleştirdiğimiz 4 yardımcı kanatçık basınç merkezindeki değişimi minimum seviyede tutmaktadır. Kanatçık bağlantısı, kanat malzemesi ve şekli gibi detaylar sonraki sayfada bahsedilmiştir.




(KTR)

Kanatçık Yapısal ve Akış Analizleri

Kanatçık ölçülerimizi şeklini belirledikten sonra montaj yöntemini belirlemek amacıyla uçuş sırasında kanatçık üzerine gelen kuvvetleri hesaplamamız gerekmektedir. Kanatçık üzerinde gelen kuvvetlerin diyagramı aşağıda verilmiştir.

𝐹𝐷𝑟𝑎𝑔 = 34,8 𝑁

𝐹𝑚 = 0,238 ∗ 60,4 = 14,37 𝑁 (𝑖𝑡𝑘𝑖 𝑑𝑢𝑟𝑢𝑚𝑢)

𝑭𝒕𝒐𝒑𝒍𝒂𝒎 = 𝟎, 𝟐𝟑𝟖 ∗ 𝟔𝟎, 𝟒 = 𝟒𝟗𝑵

Z-ekseninde üzerine etki eden kuvvetler çok düşük seviyede olduğu için cıvata hesabı yapılmasına gerek duyulmamıştır.

Y

Z

Sonlu Elemanlar Yöntemi

KANAT (3D)

Mesh

Orthogonal Quality 0,7198

Skewness 0,27

Çözücü

Çözücü Density-Based

Model

Türbülans Modeli k-epsilon,Realize

Duvar Fonksiyonu Scalable Wall Function

Türbülans Yoğunluğu 10%

Türbülans Viskozitesi 10 (max)

Kanatçık analizine ait mesh kalitesi ve çözüm yöntemi

tablo olarak gösterilmiştir. Bu verilere göre yapılan

analizin Hız profili aşağıda verilmiştir.




(KTR)

Malzeme Elastise Modülü (MPa) Yoğunluk (kg/m^3) Üretim Zorluğu Üretim Yöntemi Avantaj Dezavantaj

Alüminyum 1050 T6 70000 2.7 Kolay Standart boru profil Yüksek dayanıklılıkÜretim kolaylığı

Yüksek Ağırlık

Karbon Fiber 230000 1.79 Orta Karbon Fiber Kumaş Hafiflik yüksek dayanıklılık, İyi yüzey

kalitesi

Yüksek maliyet

Kanatçık tasarımı yapılırken öncelik stabil dengeyi sağlamaktır.Bundan dolayı kanatçık ölçüleri, kanatçık konumu ve geometrik şekli (Rounded) Open Rocket referans alınarak belirlenmiştir. Alüminyum hem ekonomik hem istenilen stabil denge değerini sağladığı için kanatçık malzemesi olarak belirlenmiştir.

Yapıştırıcı Özellikleri

Penloc GTI Metal Yapıştırıcı

Baz Akrilik

İlk donma 3 -5 dk

Fonksiyonel Donma

45-60 dk

Tam Donma 24 saat

Isıl Mukavemet -30 +150 °C

Tutma Mukavemeti

22.4 𝑁

𝑚𝑚2

Montaj Yöntemi

Yapılan akış analizi sonucunda kanat üzerine

etki eden toplam kuvvet 34 Newton olarak

hesaplanmıştır. Kanat üzerine gelen kuvvetin

çok düşük olmasından dolayı Penloc GTI

metal yapıştırıcı ile montaj yapılması

planlanmaktadır. Bu sayede roket montajı bir

adım daha kolaylaştırılmış olacaktır.


Motor


(KTR)

Seçilen Motor Modelleri

Motor Kataloğu incelendiğinde seçtiğimizmotor, cesaroni firmasına ait M1545 modeli veseçilen 2. motor aynı firmaya ait M2150modelidir. Motorların teknik çizimleriincelenerek CAD modelleri oluşturulmuştur.

Motor Bloğu ve Motorun Arayüz Görüntüsü

Motor montajı 3 aşamalı olacaktır. İlk olarak motor bloğu ve merkezleme halkaları birbirine montajlanacaktır. Daha sonra motorbloğu, roket alt gövdesine montajlanıp son adım olarak motor gövdeye yerleştirilecektir.

Motor bloğu = 908.55 mm

M1545 motor = 1025 mmCentering ring = 10 mm

İlk sabitleme motorun uç kısmında bulunan 3 / 8 cıvata girişi motor bloğu montajından sonra roket gövdesinde yer alan alüminyum plakaya takılacaktır.

Motor, bloğa takıldıktan sonra şekilde gösterilen yüzük ile ikinci sabitleme yapılacaktır. Motorun datasheetinde nozul ölçüleri detaylı olarak gösterilmemiştir. Bundan dolayı yüzüğün ortasındaki boş kısım temsili olarak gerçek ölçülerden uzak şekilde çizilmiştir.

Motor bloğu üzerindeki 3 tane centering ring motor bloğuna kaynak veya yapıştırıcı ile roket gövdesine ise cıvata yardımıyla sabitlenecektir.


Motor


(KTR)

Motor / Motor Bloğu ve Gövdenin Arayüz Görüntüsü

Yan tarafta verilen şekilde görüldüğü gibi ilkolarak merkezleme halkaları motor bloğunamontajlanacaktır.

Merkezleme halkaları ve motor bloğu birbirinesabitlendikten sonra alt gövdeye montajıyapılacaktır. Son olarak motor alt gövde içerisineyerleştirilerek, motor bağlantı elemanındabulunan vidaya sabitlenecektir.(motor montajı ile ilgili detaylı bilgi bütünleştirmestratejisi slaytında belirtilmiştir.)

Seçilen motorun itki zamangrafiği


İkinci Motor Seçimi

3817 Mayıs 2019 Cuma2018 TEKNOFEST ROKET YARIŞMASI ÖNCÜL TASARIM RAPORU

(ÖTR)

M2150 Montaj Stratejisi

M2150 modeli, M1545 e göre daha kısa olduğundan aradaki mesafe problemi bir komponent ile giderilecektir. Komponentin görseli aşağıda verilmiştir.

Seçilen her iki motorun çapları birbirine eşittir. Bundan dolayı montaj stratejisinde tek değişiklik M2150 modelinin uç kısmına ekstra bir parça eklemektedir. Parçanın şekli ve bağlantı modeli yan tarafta verilen görselde belirtilmiştir.

Open Rocket Değişikliği

M2150 modeline göre Open Rocket verileri güncellenirken denge yükü 500gr'dan sıfıra düşürülüp 2. motor bağlantı elemanı 0 dan 400 gr’a çıkarılmalıdır. Bunun dışında üst gövdede bulunan yardımcı kanatların konumu top of the parent component e göre 31.8 cm den 18.8 cm konumuna getirilmelidir.

Statik Marjin

İkinci motora ait statik marjın değerleri grafikte gösterilmiştir. Yakıt miktarı ana motora göre daha düşük olduğundan değişim daha azdır. Uçuş boyunca statik marjin değeri 1.6 – 2.9 arasındadır. İkinci

motora göre tasarlanan roketin maksimum irtifa değeri 2830 m ve rampadan çıkış hızı 31.6 𝒎

𝒔𝑑𝑖𝑟.


Roketin Bütünleştirilmesi ve Testler


(ÖTR)


Roket Bütünleştirme Stratejisi


(ÖTR)

Bütünleştirme Stratejisi

Roket bütünleştirmesi sırasında montaj zorluğunu ortadan kaldırmak için tasarım aşamasında portatif motor bloğu ve iç şasi tasarımı yapılmıştır. Bu sayede alt sistem montajları tamamlandıktan sonra motor bloğu gövde ve iç şasi birbirlerine rahatlıkla montajlanabilecektir.

Üst Gövde Bağlantısı

Üst Gövde Bağlantı Elemanı:

Montaj ilk olarak üst gövde bağlantı elemanından başlayacaktır.

Mapa: Sol tarafta

verilen şekilde kırmızı çember

içine alınmış noktaya mapa bağlanacaktır.

Servo Motor:Mapanın

ardından servo motor sarı

çember içerisinde kalan bölgeye

montajlanacaktır. Belirlenen adımlar uygulanarak üst gövde plakasının montajı

tamamlanacaktır. Buraya kadar olan işlem yarışma alanına gelmeden önce

yapılacaktır.

Üst Gövde –KanatçıkYukarıda verilen kanatçık ve

gövde birbirlerine Penloc GTI metal yapıştırıcı ile

montajlanacaktır. Bu işlem yarışma alanına gelmeden

önce yapılacaktır.

Kanatçık – Gövde bağlantısı ve motor bağlantı elemanının

montajı yarışmadan önce yapılacaktır. Fakat yukarıda verilen şekilde görüldüğü

üst gövde ve levhanın montajı 4 adet M4 cıvata

ile yarışma günü gerçekleştirilecektir.




(ÖTR)

İç şasi Montajı

İlk olarak yayların ve plakaların yarışma alanına gelmeden önce kaynak ve yapıştırıcı ile montajları gerçekleştirilecektir.

Yay sistemi montajı tamamlandıktan sonra yay sisteminin alt plakasına alüminyum çubuklar (kırmızı bölge) montajlanacaktır. Daha sonra servo katı plakası ve servo sisteme montajlanacaktır. Buraya kadar olan kısım yarışma alanına gelmeden önce yapılacaktır. Fakat sistemin kolay sökülebilir olması yarışma alanında hakem kontrolüne izin vermektedir.

Son aşama olarak iç şasi üst gövdeye yerleştirip şekilde gösterildiği gibi alüminyum çubuklar ile gövde bağlantı elemanına sabitlenecektir. Gövde bağlantı elemanında alüminyum çubukların geçeceği delikler bulunmaktadır. Çubuklar sonsuz vida olduğundan somun ile sabitlecektir.




(ÖTR)

Alt Gövde ve Motor Bloğu Montajı

Alt gövde montajının ilk adımı, alt gövde ve üst gövdeyi birbirine bağlayacak Coupler ile başlayacaktır. Coupler şekilde gösterildiği gibi alt gövdeye Penloc GTI metal yapıştırıcı ile bağlanacaktır. Couplerın yapıştırma işlemi yarışma alanına gelmeden önce tamamlanacaktır. Bu işlemin ardından motor bağlantı levhası M6 cıvata ile alt gövdeye sabitlenecektir.

Motor bağlantı elemanı cıvatalar ile sabitlendikten sonra motor bloğu gövde dışında montajlanıp gövde içerisine merkezleme halkalarından cıvata ile bağlanacaktır. Yan tarafta motor bloğu montaj adımları ve gövdeye bağlama şekli gösterilmiştir.

Motor bloğu sarı işaretli bölgelerden alt gövdeye sabitlendikten sonra Aviyonik sistem Couplerın olduğu bölgeye montajlanacaktır. Daha sonra üst gövde ve alt gövde montajı yapılacak faydalı yük ve burun konisi montajlandıktan sonra roket motoru alt gövdeye montajlanacaktır. Motor montajında son adım ise yukarıda verilen ring ile gerçekleşecektir.




(ÖTR)

Son montaj Aşamaları

Üst gövde, alt gövde iç şasi , motor bloğu ve Aviyonik sistem ayrı ayrı montajlandıktan sonra montaj kızağı üzerinde tek par haline getirilecektir. Montaj kızağı üzerindeki aşamalar sırasıyla aşağıda gösterilmiştir.

Şekil 1 Şekil 2 Şekil 3

Şekil 5 Şekil 6 Şekil 7

Şekil 4

Şekil 8

Aşama Açıklama

1 Roket montaj masasında montaj kızağı hazırlanır.

2 Şekil 1 de gösterilen üst gövde montaj kızağına koyulur

3 2 cm alüminyum bağlantı levhası M6 cıvata ile üst gövdeye montajlanır

4İç şasi (Şekil 2 )hazırlandıktan sonra üst gövdeye somun yardımı ile bağlanır.

5 Alt gövde (Şekil 5) motor kızağına koyulur

6 Aviyonik sistem (Şekil 8) alt gövdeye bağlanır.

7 Alt gövde ve üst gövdenin montajı yapılır.

8 Ana paraşüt iç şasinin üzerine bağlanır.

9 Yavaşlatma paraşütü ana paraşüte bağlanır.

10 Faydalı yük (Şekil 4) üst gövdeye koyulur

11 Burun konisi (Şekil 3) üst gövdeye eklenir

12 Motor Bloğu (Şekil 6) alt gövdeye montajlanır.

13 Motor (Şekil 7) alt gövdeye takılır ve montajı yapılır

14 Bağlantı ringi alt gövdeye motorun alt kısmına eklenir.




(ÖTR)

AltimeterTwo Montajı

AltimeterTwo roket tam montajlı hale geldikten sonra rokete eklenecektir. Montaj stratejisi belirlenirken modülün ölçüleri referans alınmıştır ve ölçülere uygun fermuarlı kumaş cep hazırlanacaktır. Kumaş cep aerodinamik kuvvetleri etkilememesi için yardımcı kanatların alt kısmına montajlanacaktır. Roket rampaya eklendikten sonra AltimeterTwo kumaş cebe koyularak fermuar kapatılacaktır.

Ray Butonu Montajı

Temsili Görsel

Ray butonları kırmızı daire ile konumlandırılmış bölgelere sabitlenecektir.

Üst kısımdaki ray butonu şekilde gösterildiği gibi motor bağlantı elemanına sabitlenecektir.

Alt kısımda bulunan ray butonu ise , roketin en alt konumunda bulunan merkezleme halkasına sabitlenecektir.




(ÖTR)

Montaj Ekipmanları

Parça Açıklama

Tornavida Montaj Araç - Gereç

Pense Montaj Araç - Gereç

Karga burnu Montaj Araç - Gereç

Kurbağacık Montaj Araç - Gereç

Yan keski Montaj Araç - Gereç

Maket bıçağı Montaj Araç - Gereç

Matkap Montaj Araç - Gereç

Hızlı yapıştırıcı Montaj Araç - Gereç

Sıcak silikon tabancısı Montaj Araç - Gereç

Lehim teli Montaj Araç - Gereç

Lehim pastası Montaj Araç - Gereç

Havya Montaj Araç - Gereç

Jumper Kablo Montaj Araç - Gereç

Elektrik Bandı Montaj Araç - Gereç

Avometre Montaj Araç - Gereç

Teflon bant Montaj Araç - Gereç

M6 cıvata Montaj Araç - Gereç

Elektronik kumpas Montaj Araç - Gereç

Metre Montaj Araç - Gereç

Yarışma Günü Görevlileri




(ÖTR)

Operasyon Kontrol Çizelgesi

Aşama Görev Tarih / Saat Sorumlu Tamamlandı / Tamamlanmadı

Konaklama -

1 Roket parçalarının kontrolü Enver Can KUTLU

2 Yedek parçaların kontrolü Enver Can KUTLU

3 Sarf malzemelerin kontrolü Enver Can KUTLU

4 Yarışma alanına varış

5 Güvenlik talimatları ve kuralların açıklanması Hakemler

6 Montaj masasının hazırlanması Hakemler

7 Montaj kızağının hazırlanması Hakemler

8 Mekanik montaja başlanılması Muhammed Taha Kalaycı

9 Aviyonik montaja başlanılması Burak YILMAZ

10 Motor montajının yapılması Mustafa Mert HACIOĞLU

11 Uçuş öncesi testlerinin yapılması Mehmet KURUÇOLAK

12 Roketin rampaya yerleştirilmesi Mustafa Mert HACIOĞLU

13 Yer istasyonun kurulması Burak YILMAZ

14 Aviyonik sistemin hazır hale getirilmesi Burak YILMAZ

15 Haberleşmenin onaylanması Burak YILMAZ

16 Uçuşun başlatılması Hakemler

17 Uçuş takibinin yapılması Takım Üyeleri

18 Roket kurtarma ekibinin iniş yerine hareketi Muhammed Taha Kalaycı

19 Faydalı Yük kurtarma ekibinin iniş yerine hareketi Enver Can KUTLU

20 Kurtarma sonucu hasar kontrolü yapılması Hakemler

Yarışma alanında oluşacak karmaşıklıkları önlemek ve işlemlerin düzenli olarak ilerlemesi için her takım üyesinin yarışma günü yapması gereken görevler önceden belirtilmiştir. Bunun dışında Operasyon kontrol çizelgesi hazırlanarak yarışma günü listenin takibi yapılacaktır. Taslak kontrol çizelgesi yan tarafta gösterilmiştir. Yarışma öncesine kadar liste güncellenerek kopyası yarışma alanına getirilecektir.NOT: Konu başlığında görselin fazla olması ve netliğin bozulmamasından dolayı yansı sınırı aşılmıştır.


Testler


(ÖTR)

Alt Sistem Seviyesi Test Planı

Tasarlayacağımız roketin testleri 3 alt kategoride incelenecektir. İlk olarak belirlenen alt sistemlerde (yan taraftaki şekilde gösterilmiştir) testler yapılacaktır. Alt sistem testleri tamamlandıktan sonra roketin tam montajlı halinde, sistem seviyesinde testler yapılacaktır. Daha sonra sıcaklık rüzgar gibi çevresel etkenlere uygunluğunu kontrol etmek amacıyla çevresel test planı oluşturulacaktır.


Testler


(ÖTR)

Alt sistemlerin Prototipleri

KTR aşamasında yapılacak mekanik ve elektronik testler planlanırken uçuş konsepti dikkate alınmıştır. Bundan dolayı roket tam montajlı hale getirilmeden faydalı yük fırlatma sistemi elektronik bileşenler ve paraşüt sisteminin prototipi hazırlanıp testleri yapılmıştır. Gövde iç ve dış yapısal elemanların alüminyumdan imal edilmesi ve alınacak olan alüminyum parçaların sertifikalı olmasından dolayı herhangi bir çekme mukavemet testi yapmaya ihtiyaç duyulmamıştır. Kullanılacak alüminyum parçaların firmadan alınan mukavemet değerleri aşağıdaki tabloda gösterilmiştir.

Alüminyum Parçaların Dayanım Bilgileri

Alüminyum Serisi Temper Akma Mukavemeti MPa

Çekme Mukavemeti MPa

Uzama (%50) min - max

Sertlik (Brinel)

7075 levha T6 460-505 530-570 10 140 - 160

1050 sac T6 460-505 530- 570 10 140 – 160

6063 Boru T6 170 – 210 205 – 245 12 75


Testler


(ÖTR)

Paraşüt Bağlantı Testi

Bu test ile şekilde gösterilen paraşüt –ip ara yüzünün sağlamlığı test edilecektir. Tasarım sonucuna göre roketin toplam ağırlığı 27 kg’dır. Apogee noktasında yakıtın bitmesi ve faydalı yükün dışarıya atılması sonucu yavaşlatma paraşütünün taşıyacağı yük 20 Kg olarak belirlenmiştir.

Kum kullanılarak hazırlanan ağırlık şekilde gösterildiği gibi paraşüte bağlanmıştır ve belirli bir yükseklikten askıda kalacak şekilde serbest düşüşe bırakılmıştır. Bu sayede paraşüt bağlantı noktalarında oluşacak hasar tespit edilecektir. İlk denemede üretim ve dikim kalitesi kötü olduğundan paraşüt yırtılmıştır ve paraşüt sağlamlık testi başarısız olmuştur.

Başarısız testin linki :https://www.youtube.com/watch?v=vP_BiKJbuFg

Yapılan testin ardından paraşüt dikim yöntemi değiştirilerek tekrar test yapılmıştır ve test başarılı olmuştur

Başarılı test linki: https://www.youtube.com/watch?v=Y4aNdvCyK2A

https://www.youtube.com/watch?v=vP_BiKJbuFg

https://www.youtube.com/watch?v=Y4aNdvCyK2A


Testler


(ÖTR)

Fırlatma Yayı Testi

Bir diğer kritik nokta ise burun konisi ve faydalı yükü fırlatmak içintasarlanan yay sistemi. Bu prototip testte asıl amacımız sistemintamamen çalışması değil seçilen yayların istenilen fırlatma gücünesahip olup olmadığıdır. Bundan dolayı yay dışındaki metal plakalardaana malzeme olan alüminyum (1050) yerine çelik kullanılmıştır.

Yayların itme gücü test edilirken 450 gr burun konisi + 4 kg faydalı yük + burun konisi ve gövdearasında oluşacak sürtünme dikkate alınmıştır ve test mekanizmasında toplam 5422 gr ağırlıkkullanılmıştır.Test sonucunda fırlatma yayları, üzerindeki bütün yükü ortalama 5 cm kadar yukarı fırlatmıştır.Sıkıştırılmış yayların üzerindeki bütün yükü kaldırarak özgür boyuna gelmesi testin başarılı olmasıanlamına gelmektedir. Tasarlanan sistemde yayların özgür boyu 30 cm sıkıştırılmış boyu ise 11 cm dir.sıkıştırılmış halde yay sistemi burun konisinin shoulder kısmına denk gelmektedir. Yay mekanizmasıserbest bırakıldığında özgür hale gelmesiyle birlikte burun konisi ve shoulder roket dışına çıkmışolacaktır.

Test linki : https://www.youtube.com/watch?v=iZwF6KqPTQ0&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=iZwF6KqPTQ0&feature=youtu.be


Testler


(ÖTR)

Aviyonik Sistem Testi

ÖTR de belirtildiği gibi sensörlerin seçimi yapıldıktan sonra siparişleriverilip KTR süreci içerisinde teslim alınmıştır. İlk olarak sensörler örnekkütüphaneler ile çalıştırılıp hassasiyetlerine karar verilmiştir. Dahasonra tüm sensörler breadboard üzerine kurularak kod bloğuderlenmiştir. Sensörler programlanırken belirli bir düzende her saniyebaşı veri gönderimine ayarlanmıştır. Sistemin Çalışma videosu aşağıdagösterilmiştir.

Test linki : https://www.youtube.com/watch?v=8JsjyB7ahqo

Yer İstasyonu Yazılımı Testi

Aviyonik sistem hazırlandıktan sonra gelen verilen port ekranından değil hazırlamış olduğumuzyazılımdan takip edilecektir. Yazılım şuan prototip aşamasında olup Arduino’dan aldığı verileri hem listeşeklinde hem de her verinin grafiğini göstermektedir. Uçuş sonunda gelen veriler Excel formatınadönüştürülerek kayıt edilecektir. Yer istasyonu yazılımı verilerin grafiği dışında eğim sensöründen aldığıbilgileri kullanarak roketin konum simülasyonunu da yapacaktır. Yazılıma ek olarak rokete eklediğimizkamera ile uçuş videosu ekranda gösterilecektir. Yazılımın prototip çalışma videosu Aviyonik testindegösterilmiştir.

https://www.youtube.com/watch?v=8JsjyB7ahqo


Testler


(ÖTR)

Haberleşme Testi

Haberleşme Seri 2C Xbee (Zigbee) modülleri arasında gerçekleşecektir.Verici modüller roket ve faydalı yük üzerindeyken alıcı modüller yeristasyonunda bulunacaktır.10 m/s rüzgar hızında roketin düşeceği konum open rocket üzerindenalınacaktır. Bulunduğumuz konum ve roketin düştüğü konumarasındaki mesafe kritik mesafe olarak belirlenip o mesafeye görehaberleşme testi yapılacaktır.1. Aşama: Öncelikle verilerin yer istasyonu tarafından alındığı

belirlenmek için 10 metre mesafeden test yapılmıştır.2. Aşama: Daha sonra mesafe 100 ve 500 metreye çıkarılarak veri

alımı kontrol edilmiştir ve başarılı şekilde veri alımıgerçekleştirilmiştir.

3. Aşama : Son olarak 1200 metre mesafede test yapılmıştır vegönderilen 5 veriden sadece 1 i alınabilmiştir. Roket yere indiktensonra alınan tek bir veri roketi bulmamızda bize yeterli olacaktır.

Test linki:https://www.youtube.com/watch?v=boP3f1BAb64&feature=youtu.be

Kamera Testi

Roket üzerinde bulunan kamera ile uçuş boyunca görüntü alınacaktır ve Rasberry Pi da bulunanhafıza kartına görüntü 480 p olarak kayıt edilecektir. Yapılan test sonucunda kamera görüntüsü hafızakartına kayıt edilmiştir fakat Xbee modülleri üzerinden yer istasyonuna iletim sağlanamamıştır. Testraporuna kadar bu sorun giderilmeye çalışılacaktır.

Test linki: https://www.youtube.com/watch?v=t_3ij6BNXuc&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=boP3f1BAb64&feature=youtu.be

https://www.youtube.com/watch?v=t_3ij6BNXuc&feature=youtu.be


Testler


(ÖTR)

Tam Montajlı Roketin Test Planı

Alt Sistem seviyesinde testler tamamlandıktan sonra, roketin tam montajlı durumda testleri yapılacaktır. Bu testler uçuş sırasında rokette meydana gelecek aksaklıkları önlemek amacıyla yapılmaktadır. 1. Uçuş boyunca oluşan titreşimin elektronik komponentler ve bağlantı noktalarında oluşturacağı etki test edilecektir. 2. Uçuş günü oluşacak sıcaklığın roket üzerindeki etkileri test edilecektir.3. Ayrılmanın gerçekleşeceği en iyi açıyı bulmak amacıyla eğim testi yapılacaktır.

Eğim Testi

Dairesel hareket eden bir plaka üzerine roket sabitlenir. Ve belirli açılarla rokete ayrılma mekanizmasının komutu gönderilir. X eksenine göre 90° - 270° derece aralığında hareket eden roket her açı değerinde ayrılmaya çalışır. En uygun açı değeri Gyro ya bağlı ayrılma algoritmasına eklenir.

x

y


Temsili Şekil

Testler


(ÖTR)

Sıcaklık Testi Titreşim Testi

Roket için mekanik malzeme seçimi yapılırken kolay işlenebilirlik ve maliyet ön planda tutularak alüminyum seçimi yapılmıştır. Yarışmanın yaz ayına denk gelmesi dolayısıyla yarışma alanında hava ortalama 30 – 40 °C olacaktır. Alüminyumun ısı iletim katsayısının yüksek olmasından dolayı sıcaklık testi yapılacaktır. Yarışma alanının o tarihlerdeki hava sıcaklığı ortalama bir değer alınacaktır. Daha sonra roketin rampada 1 saat kalması durumunda ışınım ile ısı transferi hesaplaması yapılacaktır. Hesaplanan sıcaklık değeri referans alınarak elektronik bileşenler ve mekanik bileşenlerin sıcaklık altındaki davranışları gözlemlenecektir.

Uçuş sırasında hava basıncının ve sürtünme kuvvetlerinin etkisi ile roket üzerinde titreşim meydana gelecektir. Titreşim miktarını belirlemek için akış analizinden alınan basınç verileri statik analize ve ardından modal analize bağlanacaktır. Analiz sonucunda çıkan titreşimi oluşturacak sistem kurulacaktır. (Sistemin detayları Test raporunda belirtilecektir) hesaplanan titreşimin etkisiyle elektronik bileşenler ve mekanik bağlantıların davranışları gözlemlenecektir.


Takvim


(ÖTR)

Tamamlanan Görevler

Tamamlanmayan Görevler

Fakülte Sınavları

Köşe Taşları (Başvuru / ÖTR / KTR /Uçuş )

Not: Proje plan takviminin okunmaması durumunda pdf dosyası paylaşılabilir.


Bütçe


(ÖTR)

Komponent Açıklama Adet Birim Fiyatı ₺ Toplam Fiyat ₺ Sipariş / Üretim Tarihi

Mekanik Bütçe

Burun Konisi Üretim maliyeti 1 50 50 KTR' sonunda

Polyester Macun Yüzey işleme 1 25 25 KTR' sonunda

Akrilik Boya Yüzey işleme 4 14 56 KTR' sonunda

Paraşüt İpi Paraşüt 1 20,00 20 Teslim alındı

Paraşüt Kumaşı Paraşüt 3 30,00 90 KTR' sonunda

Fırlatma Yayı Torna Üretim 1 100,00 100 KTR Sonunda

Alüminyum levha 20 mm 130x240 mm / 7075 serisi 1 86,25 86,25 KTR' sonunda

Alüminyum levha 10 mm 240mm x 240 mm 1 45,36 45,36 KTR' sonunda

Alüminyum Sac 2 mm 500x500 mm 1 60,00 60 KTR' sonunda

Alüminyum Sac 3 mm Kanatçık 1x2 m 1 400,00 400 KTR' sonunda

Alüminyum Boru d= 125 mm 6 metre / 6063 serisi 1 394,00 394 KTR' sonunda

Penloc GTI Metal Yapıştırıcı 50 gr Al - Al yapıştırıcı 1 153,00 153 KTR' sonunda

Metal Mapa Paraşüt Bağlantı M8 2 3,00 6 KTR' sonunda

Toplam 1485,61

Roket tasarım aşamasında malzeme seçimi yapılırken yurtiçi tedarik süreleri dikkate alınmıştır. Bundan dolayı gerek mekanik tasarım gerekse elektronik bileşenlerin yurt içi temin edilebilen malzemelerden olmasına dikkat edilmiştir. Kullanacağımız bileşenlerin hepsinin yurtiçinde temin edilebilmesi tedarik sürecinde problem yaratmayacaktır. Bir diğer önemli husus ise seçilen malzemelerin ekonomik olmasıdır. Bundan dolayı mekanik parçaların büyük bir kısmı kolay erişilebilirlik ve uygun fiyattan dolayı alüminyum olarak belirlenmiştir. Karbon fiber, cam elyaf gibi mühendislik malzemeleri hem yüksek fiyat hem de bulunduğumuz şehir gereği üretim zorluğundan tercih edilmemiştir.


Bütçe


(ÖTR)

Elektronik Bütçe

Arduino MEGA İşlemci 1 329,00 329 KTR' sonunda

Arduino NANO İşlemci (Yedek bilgisayar) 1 45,00 45 KTR' sonunda

MMA8451 3 Eksenli İvmeölçer 1 65,80 65,8 Teslim alındı

Neo-7M GPS Modül 1 102,51 102,51 Teslim alındı

Arduino Buzzer Kartı Ses Modülü 1 5,89 5,89 Teslim alındı

Xbee Seri 2C Haberleşme Modülü 1 220,00 220 Teslim alındı

SD Kart Modülü Arduino Sensör 2 6,10 12,2 Teslim alındı

Feetech FS5103B Servo Motor 2 72,73 145,46 Teslim alındı

DS3231 RTC Modülü 1 12,12 12,12 Teslim alındı

BME 280 Basınç Ölçer 1 100,00 100 Teslim alındı

Toplam 1037,98

Faydalı Yük Bütçe

Çelik Plaka 5 kg 1 50,00 50 KTR' sonunda

Arduino NANO İşlemci (Yedek bilgisayar) 1 45,00 45 KTR' sonunda

BME 280 Basınç Ölçer 1 100,00 100 Teslim alındı

SD Kart Modülü Arduino Sensör 2 6,10 12,2 Teslim alındı

Xbee Seri 2C Haberleşme Modülü 1 220,00 220 Teslim alındı

Neo-7M GPS Modül 1 102,51 102,51 Teslim alındı

Toplam 529,71


Üretimine başlanacak olan roketin elektronik ve mekanik maliyeti Toplam = 2523,58 Türk Lirasıdır.Bunun dışında faydalı yük ve yer istasyonu için gerekli olan malzemelerin maliyeti gösterilmiştir.


Bütçe


(ÖTR)

Üretim Maliyetleri

Lazer Kesim Alüminyum Plaka işleme - - 400 Tahmini

CNC işleme Alüminyum Plaka işleme - - 0 Üniversite Laboratuvarı

Terzi / Dikim Paraşüt - - 50 Tahmini

Alüminyum Kaynak Alüminyum Plaka işleme - - 0 Üniversite Laboratuvarı

PCB Devre Kartı Elektronik Sensör Sheild - - 0 Üniversite Laboratuvarı

Toplam 450

Prototip Bütçesi

Burun Konisi Üretim maliyeti 1 50 50 Tamamlandı

Paraşüt Kumaşı Paraşüt 1,5 30,00 45 Tamamlandı

Fırlatma Yayı Torna Üretim 1 100,00 100 Tamamlandı

Metal Plaka Fırlatma Sistemi 1 30 30 Tamamlandı

Terzi /Dikim Paraşüt 1 25 25 Tamamlandı

Plazma Kesim Fırlatma Sistemi 1 40 40 Tamamlandı

Toplam 290

Yer İstasyonu Bütçesi

Xbee Seri 2C Faydalı Yük / Roket Haberleşme

1 220,00 220 Teslim alındı

TP-LINK TL-ANT2414A 2.4Ghz 14dBi

Yer İstasyonu Anteni 1 385 385 Mevcut

Arduino UNO Yer İstasyonu İşlemci 1 53 53 Mevcut

Arduino UNO Xbee Sheild Xbee - Arduino Bağlantı 1 25 25 Mevcut

Toplam 683


Yarışmanın eleme usulü ile devam etmesinden dolayı tüm malzemeler sipariş edilmemiştir. KTR de göstermemizin gereken alt sistemlerin prototipleri hazırlanmış ve sadece prototip ürünler sipariş edilmiştir. Ürünlerin tedarik sürecinin kısa olmasından dolayı ana malzemeler KTR sonuçlarından sonra sipariş edilecektir.


Bütçe


(ÖTR)

Sarf Malzeme Bütçesi

Cıvata / Somun Mekanik Montaj 1 30,00 30 Teslim alındı

Makaron Elektronik Montaj 3 1,18 3,54 Teslim alındı

Lehim Teli Elektronik Montaj 1 12 12 Mevcut

Lehim Pastası Elektronik Montaj 1 12 12 Mevcut

Jumper Kablo E - E / E - K / K- K Elektronik Montaj 3 4,6 13,8 Mevcut

Hızlı Yapıştırıcı Mekanik Montaj 2 8,87 17,74 Mevcut

Dramel Kesici Uc Mekanik Montaj 1 50 50 KTR'den Sonra

Spiral Kesici Uç Mekanik Montaj 2 7,95 15,9 Mevcut

Zımpara Mekanik Montaj 5 1,7 8,5 Mevcut

Tahmini Tolerans 1 200 200 KTR'den Sonra

Toplam 363,48

Ulaşım Bütçesi

Ulaşım Ücreti (Aksaray) Ulaşım Rayiç Bedel 5 kişi 10 95 950 KTR'den Sonra

Ulaşım Ücreti (İstanbul) Ulaşım Rayiç Bedel 5 kişi 10 184 1840 KTR'den Sonra

Toplam 2790


Roket ana malzemeleri dışında ve üretim süresince ihtiyaç duyduğumuz sarf malzemelerin bütçesi yukarıdaki tabloda gösterilmiştir. Üretim aşamasında ekstra ihtiyaçların olabileceği varsayılarak sarf malzeme bütçesine 200 türk lirası tolerans eklenmiştir.

teknofest 2019...enver can kutlu makine mühendisliği 4.sınıf muhammed taha kalayci makine...

Documents