Автономен глайдер за приземяване на метеорологични сонди

[Airman]

Здравейте,
Ние разсъждаваме от гледна точка на издигането. Частта с кацането е във вашите ръце. Има калкулатори, с които може да се пресмята според теглото на товара и на балона с каква скорост ще се издига, на каква височина ще се спука и как ще се отклонява от ветровете.
http://habhub.org/calc/
Тук има много готови модели на глайдери, които може да се използват за база на проекта.
https://www.thingiverse.com/search/page:2?q=glider&sa=
http://www.yeggi.com/q/glider/?s=tt
За контролер би могло да се използва или ардуино, което е с ограничена мощ за калкулиране или Raspberry Pi, което се нуждае от повече ток. С един GPS модул, акселерометър и жироскоп, батерии и два серво мотора би трябвало да има всичко нужно за управление на глайдера. Ако някой може да се включи със знания за аеродинамиката и начина на управление, ние може да осъществим техническата част по принтирането, сглабянето и програмирането на глайдера.

Това е ясно!
Между другото нито един от глайдерите на тези линкове не ми се струва подходящ за нуждите! Концентрирайте се в/у въпросите, които са важни за отправна точна при проектирането на глайдера или свободнопадащата управляема "бомба", а те са следните:
1. Максимално разумно тегло на общата конструкция (сонда/глайдер/електроника/батерия), което ще определи цената на балона в разумни граници и ще оправдае цялото начинание.
2. Обтекаемост на сондите. Ако не са обтекаеми може ли да им се направят обтекатели, които да позволят по продължителен полет?

Ако искате да се намери адекватна помощ от знаещите тук (а смятам, че в този форум има достатъчно знаещи за да изпълнят този интересен проект) моля ви концентрирайте се в/у въпросите, които ви задаваме! Тези въпроси са важни, защото са изходна точка за определянето изобщо на къде ще се тръгне! Аеродинамиката, проекта на глайдера или падащата "бомба", начин на изпълнение на освобождаващи механизми (и дали изобщо има нужда от такива), подходящи батерии, изолация на оборудването от външните температури и т.н. т.н. има кой да се заеме

За сега толкова!

 

[muns61]

На какво разстояние средно въздушните течения отнасят балона от старта до мястото на спукване?

Имате ли инженери в екипа?

 

[st5rov]

Една проста сметка /не е необходим калкулатор/:
Средната вертикална скорост на издигане на балоните е около 6м/сек т.е. 21.6 км/h , или максималната височина за сондиране се изминава за 1h 53min.
Средната скорост на вятъра във хоризонтална посока е 17м/сек или 60кm/h. следователно за 1h 53min балона ще се отдалечи в хоризонтална посока максимум на 122км от стартовата точка. Това е при условие, че посокота на вятъра е постоянна. При променлива посока на вятъра, разстоянието ще е по-малко.
Напълно съм съгласен с Airman, че от посочените модели нито един не е подходящ.
Много ме съмнява, че 3D принтирането, като метод на изработка е подходящ, най малкото поради температурната издръжливост на материала. При температури от порядъка на минус 60 градуса, нито ардуино, нито Raspberry Pi ще работят, да не говорим за елементарното, пластмасово серво, което сте посочили. Нещата се променят драматично при температури под минус 20 градуса. Лично съм го изпитал.
Необходимо да се прецизира заданието от инженерна гледна точка, както е посочил muns61.

 

[Dimitar Mitev]

Здравейте,
Вятърът във височина може да е много по-силен от 60 Км в час.

Статия за jetstream-а в wikipedia
The wind speeds are greatest where temperature differences (gradient) between air masses are greatest, and often exceed 92 km/h (50 kn; 57 mph).[18] Speeds over 398 km/h (215 kn; 247 mph) have been measured.

Но пак разстоянието, на което падат е около 100-150 километра.

Имаме инжинер, но той е инжинер по микроелектроника. За реализацията на подобен проект е нужен човек с познания в областта на авиацията и аеродинамиката.
3d принтирането позволява изработката на обекти с много интересни форми и при работа с по-качествени пластмаси може да се получи интересен резултат. При кратка продължителност на полета е възможно електрониката да се подгрява от батериите. Хидро и Топлоизолацията на компонентите ще е задължително на фона на рязката промяна в условията.

Не знаем какво задание да ви възложим. Описах ситуацията и възможностите, които са налични за момента. Можем да помогнем с материалите и изработката на някои компоненти. Имаме връзка в БАН и ще можем да ползваме техния радар за изстрелванията, а ще е възможно и пускането на 2 сонди паралелно за сравнение на поведението и данните от тях.

Подобен проект няма да се реализира за 2 месеца. Ясно е, че ще има опити и загуби, но лека полека би могъл да се осъществи.

Ако трябва да правя задание бих казал, че глайдер е по-разумното решение, защото може да се върне от по-далеч. Плюс това не се нуждае от парашут, което е допълнителен затрудняващ момент при кацането на другата сонда.
От друга страна има сонди с формата на бомби, които се пускат от височина. Ако е във формата на снаряд, би могъл да дава данни в двете посоки.
https://www.vaisala.com/en/products...r-measurement-devices/soundings-products/rd94
Най-идеалният, но безкрайно футуристичен вариант е соларни цепелини, можещи да регулират височината си, способни да летят по 60-90 дни и да кацат.

Loon project са доказали, че е възможно.
Но истината е, че нямам никакъв опит в тази област. Иска ми се вие да дадете техническо задание и начин да се осъществи подобно начинание, ако изобщо ви се вижда смислено.

 

[Xape]

От това което чета за момента, хапката е доста голяма и май въобще не осъзнавате сложността на проекта.
Пак ще го напиша - това е проект (даже проектите са повече от едни) и съответно трябва да се менажира като проект. Всеки проект има ясно задание, структура, стъпки, цели и т.н. Има много да се чете по темата, но не и в този форум.
Към настоящия момент ви е нужен потенциал в насока "дефиниране и управление на проект", много далече сте от стъпката с аеродинамиката и авиацията към момента.

 

[muns61]

Колко струва оборудването, което искате да спасите?

 

[Dimitar Mitev]

В момента цената му е около 30-50 долара. Подобен глайдер би позволил да се праща и по-скъпо оборудване, за събиране на допълнителни данни - например съдържание на озон, слънцево греене, радиационен фон и тн.

Ще помислим. Ясно е, че подобен проект е дългосрочен и изисква сериозна организация. На този етап имаме много по-прости приоритети, но ми беше интересно да видя какво мислите и как би могъл да се реализира проекта според вас. Има доста примери за функциониращи системи и може да се черпи вдъхновение:
A.T.V. Autonomous Thermalling Vehicle

https://diydrones.com/forum/topics/atv-autonomous-thermalling?xg_source=activity

AeroSky RC RC RoboSurfer UAV Glider GPS AutoPilot Glider Plane Almost Ready to Fly RC Remote Control Radio 05A81-RoboSurfer-AutoPilot-GPS-ARF - С двигател и пак тежи 1350 грама
https://www.nitroplanes.com/05a81-robosurfer-autopilot-gps-arf.html

ALOFT, for Autonomous Locator of Thermals
https://www.google.bg/url?sa=t&rct=...AD=ADA614555&usg=AOvVaw2C_LE7tysouZYgfZOa_saf
https://www.popsci.com/new-software-lets-drones-surf-winds-for-hours

Дори има готов софтуеър за автопилот ArduPilot
http://ardupilot.org
https://www.ardupilot.co.uk/
http://www.aeronetworks.ca/2013/05/rc-electric-glider-autopilot-conversion.html
Въпросът е на някой да му се експериментира. Ние можем да помогнем с част от проблемите, но на този етап е по-важно да се провери дали конзепцията е осъществима.

 

[st5rov]

1.В момента цената му е около 30-50 долара.
2.Дори има готов софтуеър за автопилот ArduPilot
3.Въпросът е на някой да му се експериментира. Ние можем да помогнем с част от проблемите, но на този етап е по-важно да се провери дали конзепцията е осъществима.

Започвам отзад напред:
3. Да идеята е осъществима технически. Но при тази цена на сондите, 30-50 долара, няма икономически смисъл. Освен това сондите работят във форсиран режим на оборудването, т.е. са еднократни и след това електрониката е почти неизползваема. Това е обяснението защо при днешното ниво на техниката не са развити средствата за завръщането им. Просто е икономически неизгодно! Разработването на сонда за многократна употреба е доста сложна задача.
2. Е тук прекалихте. Продавате на краставичар краставици /ArduPilot/. Използваме го от години на практика - не гледане в интернет! Съществуват и по- добри средства от него!

Трябва доста още да почетете, а и не е лошо като ви се дават съвети да се вслушвате, не само да държите на своето, въпреки че нямате опит.
Накрая ще перифразирам Xape, в момента е налице незнание на квадрат - "не знаете какво не знаете". Като посочих, че трябва да си изясните заданието имах точно това предвид - какво искате да постигнете.
Успех

 

[AlexM]

Започвам отзад напред:
3. Да идеята е осъществима технически. Но при тази цена на сондите, 30-50 долара, няма икономически смисъл. Освен това сондите работят във форсиран режим на оборудването, т.е. са еднократни и след това електрониката е почти неизползваема. Това е обяснението защо при днешното ниво на техниката не са развити средствата за завръщането им. Просто е икономически неизгодно! Разработването на сонда за многократна употреба е доста сложна задача.
2. Е тук прекалихте. Продавате на краставичар краставици /ArduPilot/. Използваме го от години на практика - не гледане в интернет! Съществуват даста по добри средства от него!

Трябва доста още да почетете, а и не е лошо като ви се дават съвети да се вслушвате, не само да държите на своето, въпреки че нямате опит.
Накрая ще перифразирам Xape, в момента е налице незнание на квадрат - "не знаете какво не знаете". Като посочих, че трябва да си изясните заданието имах точно това предвид - какво искате да постигнете.
Успех

По добра от Ардупилот-а система засега няма, с която може да се пипа по над 900 параметъра.Аз незнам защо зарязахте идеята на Ицо да е насочена ракета?Стъклопастово тяло с изолация и вътре електрониката не мисля че ще е проблем при тези температури.Има серва които също ще свърщат работа.Няма мотор а само батерия за захранване на електрониката.На Ицо идеята най ми харесва за сега.Първо трябва да се направят тестове примерно на 100 метра височина и да се добие представа.После могат да се изчислят горе долу някакви параметри за истинската височина.Проблема е че уцели ли някой на връщане ще е много лошо.Да не говорим че трябва да се следят и РВД радарите за самолети, щото това си е около 2 кила ракета.

 

[st5rov]

По добра от Ардупилот-а система засега няма.

Не е лошо Даво, Ники, Чаво да си кажат мнението...

 

[AlexM]

Даво кажи си мнението...

На Даво мнението всички го знаем.Даво ползва едва 10 процента от капацитета на Ардупилота.Проблема при него е че като всеки софтуер без пари се сменят със всяка версия някои неща като даже не предупреждават какво е сменено.Защо на Чаво ардупилота летеше и лети все още без грешка.Защото не пипа и не ъпдейтва версиите.Даво му трябва една функция но да работи безгрешно и затова ползва други които са краен продукт пак на базата на ардуино но сас заключени за крайни потребители функции точно заради такива като нас, които всеки ден изпробват нещо ново и накрая Ардупилота виновен.Никога не ми е чупел самолет автопилота, винаги съм бил аз или като пилотска грешка, или като техническа грешка защото съм пробвал някой нов параметър.

 

[muns61]

Безмоторен планер от такава дистанция е абсурд да се върне.
Моторен е вероятно, но съмнително и конструкцията и оборудването поскъпват значително. Минимум всеки трети планер ще е загубен и това ще товари сметката.
Другият вариант е следене на траекторията и кацане на определена площадка спрямо траекторията на балона.

 

[Dimitar Mitev]

Здравейте,
Информацията, която получихме е полезна и си изяснихме какви възможности има пред нас. Може да се получи и в един момент ще отделим време и ресурс, за да опитаме.
При добър lift-to-drag ratio на планера от 30:1, би трябвало да може да мине при падане от 30 километра да има повече от достатъчен обхват, за да се прибере или да кацне в съседен град. Ясно е, че метеорологичните условия във височина са сериозни и има много фактори, като например редкия въздух във височина, които ще повлияят на тези показатели. И все пак би било интересно колко далеч може да кацне безмоторен глайдер пуснат от Витоша при вятър. Ясно е, че говоря като човек без никакъв опит в областта. Затова и пиша тук.
На този етап имаме много работа по метеорологичните станции и ще останем концентрирани там. Благодаря за полезната дискусия. Ще продължавам да я следя.

 

[muns61]

Планери с такова аеродинамично качество има, но са големи. Поинтересувай се за размерите и цените им, прецени колко тегло могат да носят и какъв балон ще им е нужен. И прецени на колко полета може да си позволиш да изгубиш борд и да си на сметка със спасената измервателна апаратура.

 

[st5rov]

Аз незнам защо зарязахте идеята на Ицо да е насочена ракета?

Поради високата скорост и малката площ ракетата не е пригодна за целта!
1.При използване на балон /ниска вертикална скорост/ разделителната способност по вертикала е около 30м /ако се използва ъглов отражател и радар в К диапазона, точността става около метър/, докато при ракета - 300 до 500м.
2.Малката напречна площ на ракетата прави почти невъзможно определянето направлението на вятъра.
3.Инертността на датчиците влошава много точността на определяне на измерваните параметри при висока вертикална скорост.