cs:abl
Rozdíly
Zde můžete vidět rozdíly mezi vybranou verzí a aktuální verzí dané stránky.
Předchozí verze | |||
— | cs:abl [2021/11/03 13:20] (aktuální) – [Reference] kaklik | ||
---|---|---|---|
Řádek 1: | Řádek 1: | ||
+ | ====== Automatický vypouštěč meteobalónů ABL01A ====== | ||
+ | Celý systém by měl být robotizovaným doplňkem sítě [[cs: | ||
+ | |||
+ | Účel zařízení je zpřesnit odhad trajektorie temné dráhy meteoritu v atmosféře zavedením korekcí na proudění vzduchových mas během letu meteoritu v atmosféře. A tím v důsledku zmenšit plochu dopadové elipsy meteoritu na povrch Země. | ||
+ | |||
+ | Údaje o proudech v atmosféře budou získány balónovou sondou vypuštěnou bezprostředně po detekci průletu bolidu atmosférou. Místo vypuštění balónové sondy by mělo být zvoleno automaticky na základě odhadu dráhy meteoru a známých souřadnic balónových sil v síti. | ||
+ | |||
+ | Důležitou součástí systému je plně robotizovaná vypouštěcí stanice (balónové silo), která umožní vypuštění sondy ze známých souřadnic bez zásahu lidské obsluhy. Vedlejším produktem takového vývoje bude zařízení schopné v budoucnu automatizovat i vypouštění klasických meteorologických [[http:// | ||
+ | |||
+ | | ||
+ | ===== Pozemní vypouštěcí box ===== | ||
+ | |||
+ | |||
+ | {{ : | ||
+ | |||
+ | Pozemní stanici balónové sítě bude tvořit kompaktní krabice obsahující techniku potřebnou k vypuštění balónové sondy. Zařízení musí být konstruováno tak, aby bylo schopné vydržet řádově několik roků v pohotovostním režimu, a čekat na příkaz k vypouštění sondy. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Technické požadavky ==== | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Většina řídící elektroniky je složena z modulů [[http:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | === Komunikace se sítí stanic === | ||
+ | |||
+ | * Ethernet - modulem [[cs: | ||
+ | * RS232 - [[cs: | ||
+ | * GSM (pro odlehlé oblasti) | ||
+ | |||
+ | Zároveň bude potřeba také vybavení pro příjem telemetrie z již vypuštěných radiosond (([[http:// | ||
+ | |||
+ | Tyto požadavky splňuje modul [[cs: | ||
+ | |||
+ | === Napájení systému === | ||
+ | |||
+ | * lokální (stand-alone) - Fotovoltaický panel | ||
+ | * Síťové napájení (síťový adaptér + UPS) | ||
+ | |||
+ | === Diagnostika poruch === | ||
+ | |||
+ | * Kontrola úspěšného startu (měření vztlaku balónu) | ||
+ | * Měření teplot, tlaku plynové náplně, průtoku média do balónu. | ||
+ | * Vlhkost uvnitř krabice (průsak a ztráta vodotěsnosti proražením víka a podobně) | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | === Meteorologická data === | ||
+ | |||
+ | |||
+ | * Základní meteorologické veličiny (teplota, tlak, rychlost větru) k určení možnosti startu budou získávány z nejbližšího [[cs: | ||
+ | * Místní GPS (pozice stanice a přesný čas) -> log reportu o startu. [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Mechanická konstrukce ==== | ||
+ | |||
+ | Pozemní vypouštěcí box je konstruován tak, aby fungoval za nejrůznějších povětrnostních podmínek. Má tvar trojbokého hranolu postaveného jednou stěnou na vyvýšené plošině. Zbylé dvě stěny mohou být pokryty fotovoltaickými články a dodávat energii pro elektroniku stanice. Při vypuštění balonu s nimi lze zkontrolovat sesunutí střešních desek. Přes den pak lze z dodávaného výkonu monitorovat výskyt pevných překážek v okolí vypouštěcí stanice. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Požitý | ||
+ | |||
+ | * Konstrukce navržená tak, aby umožnila vypouštění i současných profesionálních balónových sond. | ||
+ | * Aktivace mechanických prvků přepálením plastového vlákna | ||
+ | * uzavření balónu zatavením hrdla (napouštěcí nohavice balónu) | ||
+ | * střešní desky drženy pružně napínaným páskem, který zaručí utěsnění na hřebenu střechy. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Akční členy === | ||
+ | |||
+ | Většina akčních členů by měla být konstruována s důrazem na maximální spolehlivost. Akční členy proto pravděpodobně budou pružiny s přepalovacími plastickými pojistkami (silonové vlákno, nebo stuha přepalovaná výkonovým rezistorem) ke spínáni proudu do rezistorů může být využit modul [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | == Pneumatika == | ||
+ | |||
+ | Heliové hospodářství v boxu je třeba řešit tak, aby nemohlo docházet ke ztrátám helia difuzí skrz pórézní materíály, | ||
+ | |||
+ | Zajímavé by mohlo být využítí bernouliho efektu, kdy by se dal nízkotlaký plyn jako třeba chemicky vyvíjený vodík nasávat proudem stlačeného hélia. Podobně jako při nafukování | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Nosný plyn === | ||
+ | |||
+ | V případě funkčního vzoru bylo experimentováno se stlačeným heliem, jako zdrojem plynu pro naplnění balonu. Nejvýhodnější v takovém případě je použití jednorázových kartuší se stlačeným heliem. Takto balené helium je ale drahé (700 Kč/0,1m³) a vodík se v tomto balení zřejmě neprodává, | ||
+ | |||
+ | == Chemická výroba vodíku == | ||
+ | |||
+ | Aktuálně zajímavým řešením je výroba vodíku chemickou reakcí přímo ve vypouštěcím boxu. Existuje několik známých použitelných reakcí, které by mohly být vhodné pro technickou realizaci přímo ve vypouštěcím boxu. | ||
+ | |||
+ | **Galium-hliník** - V roce 2007 byla objevena reakce slitiny galia a hliníku, která při reakci s vodou produkuje vodík bez extenzivního vývinu tepla. (([[https:// | ||
+ | Průběh rekce je demonstrován v [[http:// | ||
+ | |||
+ | * Galium [[http:// | ||
+ | * Práškový hliník [[http:// | ||
+ | |||
+ | Pokusy s touto metodou však ukázaly, že je problematické získání galia zpět pro opětovné použití. | ||
+ | |||
+ | Takto vyrobený vodík by pak při napouštění do balonu stačilo pouze vysušit patronou se silicagelem. | ||
+ | |||
+ | **Ferosilikonová metoda** využívá reakce hydroxydu sodného, vody a [[https:// | ||
+ | |||
+ | Další možností je **katalyzovaný rozklad** | ||
+ | |||
+ | Ve všech případech by ale objem náplně nosného plynu měl být optimalizován s ohledem na požadovaný vztlak a rychlost stoupání. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Firmware === | ||
+ | |||
+ | * Pozemní stanice by měla mít možnost odmítnout vypuštění na základě zadané konfigurace jejího majitele. | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Pro zajištění běhu nezávislých procesů by bylo možná vhodné využít [[http:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Blokové schéma === | ||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | |||
+ | === Snímače === | ||
+ | |||
+ | * Čidlo teploty héliové náplně - bylo by možné použít pro měření poklesu teploty při expanzi helia z tlakové nádoby. | ||
+ | * Detekce otevření víka | ||
+ | * Měření vlhkosti v boxu | ||
+ | * Měření proudu přepalovacími pojistkami - Modul [[cs: | ||
+ | * Meteostanice [[cs: | ||
+ | * [[cs: | ||
+ | * Měření tahu balonu. | ||
+ | * Proudění plynu do balonu (clonkový průtokoměr) | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Balónová sonda ===== | ||
+ | |||
+ | Neletový prototyp sondy bude vyvinut za použití modulů stavebnice [[http:// | ||
+ | |||
+ | [[cs: | ||
+ | ==== Technické parametry ==== | ||
+ | |||
+ | GPS na sondě by měla být udržovaná ve stavu FIX, aby pak nedocházelo ke zpoždění v důsledku čekání na fix. Zároveň jsou ale také pochybnosti o přesnosti GPS ve vysokých výškách, kde odchylky od skutečné a měřené nadmořské výšky dosahují stovek metrů. | ||
+ | |||
+ | === Komunikace (Telemetrické údaje) === | ||
+ | |||
+ | * Primárním cílem je měření rychlosti a směru větru ve známých bodech. | ||
+ | * GPS údaje 10Hz, textový výstup [[http:// | ||
+ | * další veličiny jako teploty, tlaky atd. jsou volitelné. | ||
+ | * Radio maják a akustický maják? | ||
+ | * Radiový přenos telemetrie v pásmu 27-450 MHz: možnost bezlicenčních pásem (SVN: VO-R-16, VO-R-10) | ||
+ | * Radiomoduly: | ||
+ | |||
+ | GPS je potřeba vybrat tak, aby fungovala i ve větších výškách. ((Omezeno směrnicí [[http:// | ||
+ | |||
+ | == Vysílač == | ||
+ | |||
+ | Integrované transmittery. | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Napájení sondy během letu === | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | * Hořčíková baterie (generuje teplo pro temperování elektroniky) | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * Ideální by bylo použití [[https:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | Řešením problému s nízkou teplotou ve vyšších výškách by mohlo být předehřátí sondy při startu. | ||
+ | === Konstrukce === | ||
+ | |||
+ | * Balón - [[http:// | ||
+ | * Možnost dálkového odpojení balónu od sondy (ukončení stoupání) | ||
+ | * Prototyp plněný [[http:// | ||
+ | * Splnění požadavků na bezpečnost provozu (letovou, majetkovou a personální) | ||
+ | |||
+ | === Firmware === | ||
+ | |||
+ | * Záznam dat v gondole balónu -> mikroSD karta | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Blokové schéma === | ||
+ | {{: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Legislativní požadavky ==== | ||
+ | |||
+ | Pravidla pro lety volných balónů bez pilota jsou definovány v leteckých předpisech L-2 Pravidla létaní, dodatek 5 a R. | ||
+ | |||
+ | === Kategorie balónu === | ||
+ | |||
+ | Balón by měl spadat do kategorie B2, která je definována jako volný balón s objemem menším než 3,25 m^3, přičemž žádný z rozměrů balónu nepřekračuje 2 m. Rozměr 2 m je rozměr při jeho maximálním naplnění/ | ||
+ | |||
+ | === Povolení vypuštění === | ||
+ | |||
+ | Užitečné zatížení představují předměty a materiály, které by v případě střetu s letadlem mohly způsobit poškození letadla (zejména prskavky, svítící tyčinky, lámací světla, LED diody apod.) a jakékoliv zatížení o hmotnosti přesahující 0,1 kg. | ||
+ | Vzhledem k této definici bude nutné mít pro provoz balónu povolení. Všechny informace ohledně letu (jako je datum, čas, místo vypuštění, | ||
+ | |||
+ | === Materiály === | ||
+ | |||
+ | Balón nesmí být plněn hořlavými a výbušnými plyny s výjimkou povolení ÚCL. | ||
+ | Omezení pro materiál antény ani baterií nejsou definovány. | ||
+ | Materiál balónu také není definován, ale při použití balónu o vysoké svítivosti nebo zhotoveného z materiálů o velké světelné nebo radarové odrazivosti musí být oznámeno nejbližšímu stanovišti letových provozních služeb. | ||
+ | Materiál (lano, provázek) spojující balón se sondou nesmí vydržet větší sílu než 230N. | ||
+ | |||
+ | === Dostup === | ||
+ | |||
+ | Pro dostup nejsou omezení. | ||
+ | |||
+ | === Místo vypuštění === | ||
+ | |||
+ | Omezení se týká všech Zakázaných, | ||
+ | |||
+ | |||
+ | === Řešení legislativních problémů === | ||
+ | |||
+ | |||
+ | * Navrhnout bezpečnou sondu, která splní požadavky ÚCL na bezpečnost letu. | ||
+ | * Řídit stoupání a aktivně zabránit vzniku kolize. (Takový systém by mohl zároveň zjednodušit návrat sondy podobně jako zde http:// | ||
+ | * Autodestrukce při hrozící srážce. | ||
+ | ===== Řídící systém sítě ===== | ||
+ | |||
+ | Konfigurace a řízení sítě by mělo být zajištěno [[cs: | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Plánování vypuštění ==== | ||
+ | |||
+ | Vypuštění balónů musí být automaticky plánováno s ohledem na efektivitu měření a také na zajištění bezpečnosti letového provozu: | ||
+ | |||
+ | === Letecké mapy === | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | |||
+ | Ostatní mapy jsou obvykle pouze naskenované původně papírové letecké mapy. A nedají se tedy použít k automatizovanému plánování. | ||
+ | ===== Dokumentace ===== | ||
+ | |||
+ | [[http:// | ||
+ | |||
+ | ==== Technická dokumentace ==== | ||
+ | |||
+ | Technická dokumentace projektu je uložena v SVN repozitáři MLAB na adrese | ||
+ | |||
+ | svn:// | ||
+ | ==== Řízení projektu ==== | ||
+ | |||
+ | Pro správu úkolů a dohled nad jejich plněním v rámci projektu používáme [[http:// | ||
+ | |||
+ | Dokumenty a prezentace týkající se řízení projektu jsou ukládány do: | ||
+ | |||
+ | svn co https:// | ||
+ | | ||
+ | |||
+ | ==== Prezentace projektu ==== | ||
+ | |||
+ | - [[http:// | ||
+ | - [[http:// | ||
+ | - [[http:// | ||
+ | |||
+ | === Videa === | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | |||
+ | === Fotografie === | ||
+ | |||
+ | * [[https:// | ||
+ | |||
+ | ===== Realizační prostředky ===== | ||
+ | |||
+ | ==== Lidé ==== | ||
+ | |||
+ | Projekt je realizován týmem několika studentů ČVUT z katedry měření | ||
+ | a katedry kybernetiky: | ||
+ | |||
+ | * [[https:// | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | * [[https:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ==== Technická podpora ==== | ||
+ | |||
+ | Většina součástí projektu je pořízena z prostředků firmy [[http:// | ||
+ | |||
+ | Vybavení pro konstrukci poskytli: | ||
+ | |||
+ | * [[http:// | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | |||
+ | |||
+ | ===== Reference ===== | ||
+ | |||
+ | * [[cs: | ||
+ | * [[http:// | ||
+ | |||
+ | {{youtube> | ||
+ | ==== Podobné projekty ==== | ||
+ | |||
+ | - Jiné podobné projekty http:// | ||
+ | - http:// | ||
+ | - http:// | ||
+ | - https:// | ||
+ | ==== TODO ==== | ||
+ | |||
+ | * Budoucím vylepšením projektu by mohla být sondážní raketa. |