Морской космодром

Так уж получилось, что к Ардуино я пришёл через увлечение ракетами, и большая часть поделок, так или иначе, связаны с ракетомоделизмом. В прошлом году на одном фестивале гидросамолетомоделистов пришла идея, а не сделать ли морской космодром? Идея хорошая, но идей много приходит. Повертелась она, повертелась и куда-то исчезла. Но вот на днях в старых игрушках ребенка нашлись фрагменты гоночной лодки, и мысль вернулась. Чтобы сразу не надорваться, решил собрать небольшой прототип и обкатать на нем основные функции.
Начал с управления моторами. Пригодилась давно купленная Искра-мини. Когда-то купил две штуки. Одна сразу ушла мозгом в ракету Буссоль, и до сих пор успешно им служит. А сейчас пришел звёздный час второй Искры. С управлением разобрался довольно быстро. Кода настолько мало, что оформлять его в класс как-то даже не ловко.

Следующий шаг будет - прикручивание радиоуправления.

 

Пуск ракеты лучше производить так, чтобы равнодействующая сила от потока газов из двигателя ракеты не переворачивала, а ещё лучше не кренила лодку.
Отдельное внимание стоит уделить надёжности систем. Хотя в отличие от самолёта лодка менее подвержена вибрациям и отказ систем не приведет к столкновению с планетой или улёту в Хорватию, наблюдать вносимый рекой аппарат будет очень печально.
И последний вопрос ракета: тоже в воду будет садиться?

 

Посмотреть вложение 25246 Посмотреть вложение 25247 Посмотреть вложение 25248

Для начала, сделаю ма-а-аленькую морскую платформу на базе катерка, на котором настраивал работу гребных винтов. Пока из головы на ватман прототип платформы не перенес, но уже начал делать рубку. Сам корпус, не что иное, как ёмкость из под мороженого. Приборная рама сделана из фанеры, покрашена и покрыта водозащитным лаком. Рама напоминает корпус багги. В принципе, можно и колёса приделать, но реально это будет RC-приёмник и контроллер управляющий всем судном.
Пока "рыба" платформы мне видится так - тримаран. Он будет иметь стартовый стол с подъёмной направляющей и агрегат для захвата ракеты после приводнения.
Ракета, в свою очередь, не должна бояться воды, иметь положительную плавучесть.

 

Рекомендую в рабочем образце припаять приёмопередатчик nrf24 l01 к переходнику, а переходник с микроконтроллером соединять проводами соединёнными пайкой, чтобы ничего не отвалилось. Предварительно конечно рекомендуется протестировать работоспособность nrf24.

 

Как быстро всё происходит в кино и как медленно в реальности. В мыслях сделал поделку, наигрался и уже забыл всё про нее. Ан нет, наяву еще и половина не сделана. Ну ладно. В конце концов, это всего лишь хобби. Мастерим по настроению и по наличию времени.
Пока суть да дело, определился с габаритами платформы для морского старта, поставил её на поплавки и организовал радиоуправление на NRF24L01 c антеннами.
Связь изначально дико барахлила, но довольно быстро с этим разобрался. Помог случай. При отладке приёма, связь появлялась тогда, когда я пальцами крепко сжимал контакты платы антенны и переходного модуля. Первая мысль была, что плохой контакт, но это была не вся причина, а часть. Связь работала, тогда когда мой палец касался "земли" антенны. В общем, удалил разъёмы и спаял модули напрямую, а в качестве имитатора своего пальца припаял конденсатор на 1000 мкФ к стерженькам питания NRF.
Первая версия платформы была сделана по схеме - катамаран с катером-буксиром закрепленным подвижно на оси в передней части платформы.
Концепт был испытан на большой воде. По итогам испытаний:

• Движение вперед/назад - зачёт. Мощность двух слабосильных движков давала вполне приемлемую скорость для такого класса судна;
• Повороты плохо. Так как база между грибными винтами была гораздо меньше, чем расстояние между поплавками катамарана, принцип рулежки путём замедления вращения или остановки одного из винтов оказалась неэффективной. Повороты шли по слишком большим дугам;
• Радиоуправление - удовлетворительно. Радиус приёма оказался невелик. Кораблик начинал капризничать уже на расстоянии сорока метров.

базовая версия платформы-концепта


первые испытания

На вторых испытаниях тестировались апгрейды касающиеся радиосвязи (уделил некоторое время изучению вопроса по этой теме в Интернете).
Изменения коснулись как софта, так и железа. Теперь не только на передатчик, но и в приёмник были впаяны конденсаторы-фильтры по НЧ и ВЧ.
NRF приёмника был отдален от драйвера мотора по возможности подальше и заэкранирован в жестяной коробочке. На пульт передатчика были поставлены два индикатора-светодиода. Красный показывал неустойчивую связь, а зеленый устойчивую. Это для более объективной оценки связи в полевых условиях. Так же в коде была уменьшена скорость передачи.
По итогам испытаний:

• Радиоуправление - удовлетворительно. Комплекс мер по улучшению связи дал положительный результат. Индикатор связи бодро светил зеленым светом примерно до 70 метров, но внезапно опыты были прерваны странным поведением катамарана. Он перестал слушаться, выписывал какие попало дуги по воде. Еле смог его причалить. Как выяснилось позже, один винт намотал на себя водоросль, и корабль стал неуправляем. Борьба с этой напастью вошла в третью серию улучшений. Их было много, поэтому выложу их чуть позже отдельным комментарием.

радиомодуль упакован в жестяной экран


на пульт добавлены индикаторы связи

 

Это верно, только мне сначало показалось, что два модуля припаяли к друг другу антеннами.

Я почти также делал, только советский 4-мм картон покрывал фольгой, а затем красным скотчем.
Где-то даже была фотография в разборе этого дела, а так на фото справа.


А теперь немного теории и размышлений:
На модуле разъем под антенну имеет резьбу. Вне зависимости от того метрическая или дюймовая это резьба она спроектированна с такими углами, чтобы обеспечивать самоторможение для сталей. На разъемах же присутствует золотое или латунное покрытие имеющее меньший коэффициент трения. Соответственно при тех же моментах затяжки можно просто не попасть в конус трения. На аппаратах, где присутствуют вибрации это более критично.

 

Оргалит - вешь! Почти как фанера, но более податлив при обработке. Делал в юности из него корпуса для всяких цветомузык.

 

Третья версия изменений была большая и включила в себя следующие работы:

1. Создание защитного кожуха на гребные винты;
2. Перенос катера-буксира из передней части платформы в кормовую;
3. Перенос функции рулежки платформы с гребных винтов на сервопривод, который поворачивает катер-буксир относительно катамарана на нужный угол;
4. Дооборудование бортовой электроники ШИМ модулем на 16 устройств;
5. Дооснащение пульта ползунковым потенциометром-триммером.
6. Соответствующие изменения в кодах передающего и приёмного контроллерах.

В качестве исходников для защитного кожуха выступили пластиковый уголок и вспененный ПВХ
Всё это склеивалось цианокрилатом.






Для сервопривода была сделана отдельная рубка (фанера, дерево).


Тяги были сделаны из подходящих алюминиевых профилей.


Для нового модуля PCA9685 был сделан персональный стабилизатор питания. Стаб для линии питания подключаемых устройств рассчитан на 5А (Layout60, ЛУТ и т.п.).


На пульт добавлен потенциометр-триммер.


Всё это было собрано и отлажено.


Версия платформы №3.


Результаты испытаний:

1. Движение вперед/назад - зачет;
2. Маневрирование - зачет;
3. Триммирование - зачет;
4. Зеленая дальность приёма в городских условиях ~84м.
5. Время автономной работы в существующей комплектации ~34мин.

По итогам ходовая была признана удовлетворяющей условиям хотелок, и было решено приступить к изобретению устройства захвата ракеты после приводнения. И уже в объёме тестов второго этапа проверить "серую" зону приёма. То есть то кольцо пространства в котором связь с кораблем пусть неустойчивое, но еще есть настолько, что позволяет им управлять.

 

Попробуйте поменять канал. Хорошо бы вообще перед стартом на месте сканировать эфир и по результату построения гистограммы (почти такая возможность реализована в первом примере к библиотеке RF24) зашумленности каналов выбирать канал.
Также можно перестраховаться и "вручную", обращаясь напрямую к регистрам без использования библиотек как рекомендет @parovoZZ , установливать максимальную мощность передачи и скорость передачи по-меньше.
Также стоит проверить контакт на антеннах. Антенну на передатчике расположить лучше вертикально как на приемнике.

Какой критерий ранжирования используется? У меня потери пакетов доходят до 12% на дальности более 100м на самолёте.

P.S.
Не думали заводить копии данной темы на других форумах? Например rcdesign, а то есть вероятность, что форум амперки может закрыться вместе с компанией.

P.S.S. Уточка не пострадала?

 

Все танцы с бубном по поводу проблем с RC-управления будут/не будут после того, как узнаю серую зону Если управление будет до 200м приемлемым, то и хватит мне. Если нет, то может еще подумаю. Мощность передачи максимальная, скорость минимальная - это уже сделано после первого теста.

Оценка чисто визуальная, бинарная, есть/нет:



В теории яркость светодиодов должна зависеть от частоты пропадания/не пропадания сигналов. Но практически на глаз определить это не реально. Меня циферки не сильно интересуют, во всяком случае пока. Станет интересно - приделаю дисплей.

.
Философски отношусь. Материал интересен пока над ним работаешь. Но, есть идея, по примеру issaom выкладывать текстики в Дзен. Аккаунт "КБ Веселая Сумасшедшая Собака", видео уже начал туда выкладывать.

.
Нет, конечно.

 

антенну надо располагать согласно её поляризации. У вертикально расположенного штыря - вертикальная. Но тогда и приёмная антенна должна обладать либо вертикальной, либо круговой поляризацией. В противном случае приёма не будет.

 

Да, скорее всего антенна на пульте была направлена макушкой к платформе, когда стал помигивать красный индикатор. Я считал метры шагая вдоль берега рядом с катамараном и не спросил у сына, куда смотрит антенна. В следующий раз надо будет обратить на это внимание. Еще на rc форуме один квадрокоптерщик рекомендует удалять антенну от всякого большого металла на расстояние двух волн. Скорее всего для кораблика смысла в этом нет. Но в принципе, повыше поднять приёмную антенну можно. Хуже не будет.

 

для штыря нужна большая земля. Чем больше, тем лучше. Но абы как расположенная земля тоже плохо - антенна согласуется под определённый геометрический "земляной" объект. С любым другим произойдёт рассогласование. В общем, штырь в этом плане не самая подходящая антенна.

 

Во первых не штырь.

Спойлер: А 1/4 стакан

Туда спирту наливаешь — на километры связь будет.

И какая тогда подходящая антенна?

 

На показанной фотке - штырь. Согласующий элемент, видимо, спрятан в нижнем стакане.

 

Например, F-inverted, 4-ть волновой вибратор. Собственно, на 2,4 ГГц антенн сейчас полно.

 

Третий этап: "Устройство спасение ракеты на воде"

Коронавирус внес свои правки в сроки следующего этапа развития платформы. К своему собственному удивлению проект до сих пор не заброшен, но двигается дальше. Как я уже писал ранее, была приобретена волшебная плата PCA9685 с 16 ШИМ выходами, и, немного подумав, я решил сделать посложней удочку для ловли ракет, чем просто буксируемый магнит на веревочке. В результате, из тонких алюминиевых профилей был собран кран. Работу его обеспечивают четыре сервы. За повороты влево, вправо и работу первого плеча отвечают два MG995, а второе плечо (стрелу) разгибают две спаренные сервы MG90S. Долго не мог придумать узел, который бы объединял серву поворота крана и серву первого плеча. Малодушно в глубине души стал даже жалеть, что отказался, в своё время, заказать Дедушке Морозу 3d принтер. Но, как придумал - работа пошла бойчее.



Ракета для проекта была сделана непотопляемой из непромокаемых материалов. В районе горловины по окружности было приклеено три магнита. Крючок удочки представляет из себя магнит-поплавок.



В очередной раз был тюнингован пульт управления:

1. Потенциометр триммирования штурвала был заменен на две кнопки;
2. Наличие смещения триммера можно видеть на пиксельном индикаторе (восемь элементов);
3. Значение смещения записывается в EEPROM;
4. При включении пульта выставляется смещение штурвала из памяти;
5. Кнопки триммера в момент включения пульта переключают общую яркость всех пиксельных индикаторов - режимы: "вечер", "день";
   
6. Добавлены две кнопки поворота краном;
7. Поворот крана отображает подковообразная пиксельная лента;
8. Добавлены два потенциометра управления плечами крана.

Тестирование на большой воде было максимально "тепличным". Ракета-"рыбка" была снаряжена не полностью (не было стабилизаторов, тормозной ленты - стримера и т.п.). Оператор находился от платформы в процессе управления ею на расстоянии не больше 20 метров. Но задача была общая - насколько реален такой подход рыбалки ))). Тест засчитан, и, конечно, нужно кое что доработать.

 

Как вам такое:

Насколько сильно ракеты боятся воды?

 

Если честно, порядком мозг вынесла знакомая и не очень публика, почему я не делаю ракетножки, как у Илона? Неинтересно. Ускоритель с раскрываемым крылом, с моей точки зрения, тема куда прикольней, да и зрелищней.

Бумажные боятся сильно, стеклопластиковые, например, нет.

 

Как планируете просушивать ракету после встречи с водой? Все ли ракеты имеют такую центровку, чтобы брёвнышком плавать на поверхности?