+7 (3822) 609-826
кто-то попал на ТВ, а вы попали на страницу проекта
РАЗРАБОТКА МАКЕТА СИСТЕМЫ
РАЗВЕРТЫВАНИЯ СПУТНИКОВ "КОСМИЧЕСКАЯ КАТАПУЛЬТА"
РАЗВЕРТЫВАНИЯ СПУТНИКОВ "КОСМИЧЕСКАЯ КАТАПУЛЬТА"
А кто это сделал? (авторы проекта)
Аверьянов Матфей
Белоусова Алиса
Наш наставник
Бывшенко Алена Владимировна, наставник космо-квантума
Так как это наш первый проект, то рисованием эскизов конструкции и алгоритмом работы мы занимались вместе, а далее уже распределяли кто какую часть делает: низ, сочленения, пусковую установку, подготовка к выступлениям и тд.
В общем и целом мы оба успели позаниматься тремя видами работ:
В общем и целом мы оба успели позаниматься тремя видами работ:
- Теоретическая часть, планирование, эскизирование
- 3д моделирование
- Подготовка контента для выступлений
С каждым годом возрастает участие спутниковых систем в жизни человека. Они
используются как в научных целях так и во многих коммерческих проектах. Так
например за 2022 год был запущен в работу 2521 спутник. Из них приблизительно 95% пришлось на малые космические аппараты. Обычно спутники запускаются с Земли, однако за тот же 2022 год с МКС было запущено 14 спутников (1 американский, 1 индийский, 2 японских и 10 российских). Если рассмотреть на способ их развертывания, то иностранные спутники были выпущены из модуля «Кибо» с использованием системы J-SSOD. Российские спутники были выпущены космонавтом Олегом Артемьевым вручную...
Tilda Publishing
А в чем собственно проблема?
Дело в том, что когда человек бросает спутник, есть вероятность его закручивания. Это плохо по ряду причин: при закручивании происходит смещение траектории из-за чего спутник может во что-то врезаться, а если допустим на спутнике установлена камера, то закручивание может испортить съемку.
Также необходимо помнить, что выход в открытый космос для космонавта - это серьезное и дорогостоящее мероприятие, к которому он долго готовится, поэтому выпускать большое количество спутников "людьми" не выгодно.
Tilda Publishing
Но есть решение!
Всего этого позволяют избежать автоматические системы вывода, основанные на мехатронных модулях, закрепленных на поверхности МКС!...
...которыми наша страна, к сожалению, не располагает, а в ходе последних событий нашего
времени, получение доступа к данным технологиям значительно усложнилось. Именно поэтому появляется необходимость в отечественной замене.
Tilda Publishing
Так и родился наш проект! Ура!
Перед началом работы мы поставили себе цель: Разработать макет устройства для запуска спутников формата кубсат с космической станции к маю 2024.
Спутники формата "Кубсат" которые делают в томском Кванториуме.
1 - Стратосферный спутник размером 3U
2 - Схема внутреннего устройства спутника
3 - Спутник формата 1U
1 - Стратосферный спутник размером 3U
2 - Схема внутреннего устройства спутника
3 - Спутник формата 1U
1
2
3
Задачи, которые решает проект:
- Дать возможность базового наведения при выпуске спутников.
- Увеличить срок и качество работы спутника.
- Уменьшает стоимость и время ожидания вывода спутника на орбиту.
- Стимулирует интерес отечественных компаний к аэрокосмическим
технологиям.
А кому это надо вообще?.. (потенциальные заказчики и потребители)
Заказчиком данного проекта могла бы выступать государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос».
Предполагаемые потребители - организации, занимающиеся запуском некоммерческих спутников для исследований, например:
Предполагаемые потребители - организации, занимающиеся запуском некоммерческих спутников для исследований, например:
- Томский государственный университет;
- Томский политехнический университет;
- АНО ДО детский технопарк Кванториум;
- Школы России.
В томском политехе активно развиваются как аэрокосмические технологии, также присутствует интерес к сфере мехатронных систем. В процессе работы над проектом мы постелили музей манипуляторов и центр управления полетами на базе этого университета
Стейкхолдеры проекта
Список стейкхолдеров нашего проекта очень обширен, здесь могут быть как российские производственные компании, научные институты и учебные заведения:
- АО «Решетнев»;
- РКК «Энергия»;
- Детский технопарк Кванториум;
- Государственная корпорация по космической деятельности «Роскосмос»;
- Научно-производственное объединение имени С. А. Лавочкина.
- Илон Маск и его Space-X
- NASA
- Национальное космическое агентство Китайской народной республики
Для более эффективной работы мы конечно составили план, разделив весь процесс на этапы
- 1Эскизирование (19.01.24 - 9.02.24)Провести обзор аналогов, написать техническое задание, выбрать тип механизма работы макета, разработать алгоритм работы.
- 2Моделирование (10.02.24 – 10.04.24)Разработать эскизы, создать 3д-модели деталей, сделать сборку макета в программе КОМПАС-3Д.
- 3
Создание макета (10.04.24 – 17.04.24)
Напечатать детали на ЗД принтере, собрать прототип. - 4Программирование (17.04.24 – 17.05.24)Написать программный код, запрограммировать манипулятор, протестировать его.
Этап 1. Эскизирование.
Как наиболее эффективно запускать спутники с помощью руки-манипулятора, люди поняли еще в середине 2010-х, поэтому и сделали довольно много похожих технических устройств на МКС. Перед началом работы над проектом мы приняли решение провести обзор аналогов.
Зарубежные аналоги:
- Малый спутниковый орбитальный развертыватель J-SSOD, ЯпонияНаходится в модуле «Кибо». Технология работы: спутник доставляется на МКС в служебном корабле, его помещают в специальный кейс Satellite, устанавливают на направляющий стол шлюза, далее роботизированная рука выводит модуль в точку выпуска, и далее происходит выпуск посредством пружинного механизма.
- Nanoracks Kaber Microsat Deployer, СШАНаходится на МКС, модуль Tranquility. Технология работы: спутники загружаются в специальный шлюз NanoracksBishop Airlock, который умеет отделяться от станции. Далее специальный большой манипулятор захватывает шлюз целиком и вывожит его в точку выпуска, где с помощью поршней его и выпускают.
- SSIKLOPS, технология от NASA, СШАЭто не способ развертывания спутника, а специальный кейс, который позволяет запустить любой спутник любого формата с помощью стола JEM Airlock и манипулятора МКС.
Малый спутниковый орбитальный развертыватель J-SSOD.
Nanoracks Kaber Microsat Deployer
SSIKLOPS
А какой продукт мы вообще создаем? Какие требования к нему мы выдвигаем?
- На этот вопрос отвечает техническое задание проекта, где изложена основная информация о возможностях и характеристиках будущего продукта. Наше техзададание в начале прокта было сформулировано так:
Техническое задание проекта «Космическая катапульта»
- Манипулятор представляет собой механическую руку
- Макет закреплен на поверхности, может вращаться.
- Область работы полусфера радиусом 46.6.
- Коробка для запуска спутника с выпускным элементом.
- Будет работать при температуре от 120 до -160 градусов, микро-гравитации, вакууме благодаря специальному материалу - одеялу.
- 2 сервопривода между сочлинениями. Для 2 сочлинений 4 сервопривода
- Грузоподъемность 6 кг.
- Материал - фанера
Выбор типа механизма работы макета. Эскизы.
С написанным тех. заданием мы отправились делать эскизы будущей установки. Изначально они были очень простые и состояли только из сервоприводов и сочленений (рис.1). Но наша наставница предложила нам более сложную конструкцию механизма - рычажный (рис.2). К сожалению, мы поняли, что разработать макет с такой технологией работы нам будет пока очень сложно, поэтому отказались от более высокого момента силы (грузоподъемности) в пользу простоты.
Мы принялись за разработку деталей и алгоритма работы (рис.3 и рис.4).
Мы принялись за разработку деталей и алгоритма работы (рис.3 и рис.4).
Алгоритм работы:
1) Начало
2) Манипулятор в начальном положении, спутник в коробке, выпускающее устройство заведено, запускающий вводит параметры углов в программу.
3) Двигатель 2 повернуть на 90 градусов
4) Двигатель 3 повернуть на 90 градусов
5) Клешня
8) Происходит захват
9) Двигатель 3 выпрямление. Реверс 90 градусов
10) Двигатель 2 реверс 90 градусов
11) Поворот платформы на угол броска
12) Реверс 1 двигатель \\ заявленные параметры угла (сила броска)
13) Реверс 2 двигатель \\ заявленные параметры угла (сила броска)
14) Реверс 3 двигатель \\ заявленные параметры угла (сила броска)
15) Реверс 4 двигатель \\ заявленные параметры угла (сила броска)
16) Поворот с ускорением двигатели 1,2,3,4
17) Начинает работу мотор постоянного тока, концевики поворачиваются, разжатие пружины пусковой установки
18) бросок
19) Возвращение в исходное положение
20) Конец
1) Начало
2) Манипулятор в начальном положении, спутник в коробке, выпускающее устройство заведено, запускающий вводит параметры углов в программу.
3) Двигатель 2 повернуть на 90 градусов
4) Двигатель 3 повернуть на 90 градусов
5) Клешня
8) Происходит захват
9) Двигатель 3 выпрямление. Реверс 90 градусов
10) Двигатель 2 реверс 90 градусов
11) Поворот платформы на угол броска
12) Реверс 1 двигатель \\ заявленные параметры угла (сила броска)
13) Реверс 2 двигатель \\ заявленные параметры угла (сила броска)
14) Реверс 3 двигатель \\ заявленные параметры угла (сила броска)
15) Реверс 4 двигатель \\ заявленные параметры угла (сила броска)
16) Поворот с ускорением двигатели 1,2,3,4
17) Начинает работу мотор постоянного тока, концевики поворачиваются, разжатие пружины пусковой установки
18) бросок
19) Возвращение в исходное положение
20) Конец
Этап 2. Моделирование.
Высчитав оптимальные размеры деталей, мы стали делать 3д модели составляющих макета на основе наших эскизов. Далее мы объединили их в общую сборку. Ниже вы можете видеть галерею скриншотов получившихся деталей в отдельности (самые основные) и сборку.
Подставка для всей конструкции, содержит сервопривод, который будет вращать установку.
Выпускающая коробка. Содержит 3 отделения: моторное, пружинное и спутниковое. Выпуск производится при помощи пружины разжатия.
Прикрепление выпускающего элемента к сочленениям. Выполнено с помощью пластикового переходника.
Модель сочленения. Сочленений будет 2 и они будут соединять по 2 пары сервомоторов. Мы расположили их попарно для увеличения момента.
Полная модель установки без выпускающего элемента.
Полная сборка нашего макета. Время отправить ее на печать!
Этап 3. Создание макета.
Экономика проекта
- Сервопривод Dynamixel AX-12A (9 шт) - 4572 рублей
- Фанера листовая (2 листа) - 429 рублей
- Услуги станка по резке фанеры - 1500 рублей
- Гайки + Шурупы - 500 рублей
- Итого 44006 рублей
На данный момент большинство деталей уже вырезано из фанеры, мы активно собираем макет и далее перейдем к электронике и программированию сервоприводов и механизма выпуска.
Этап 4. Программирование.
LOADING...
Уже сегодня
На данный момент нашим промежуточным результатом является полноценная конструкция, выполненная из фанеры, которая находится на этапе сборки. Параллельно мы разрабатываем электронику. Планируем завершить работу над макетом в следующем полугодии.
Глядя в будущее
У нашего проекта возможно продолжение в виде, например, реализации макета в металле с улучшенным механизмом и в более большом формате. Возможно мы найдем способ применять нашу технологию на земле и сделаем какое-либо ответвление-переработку. Ещё один вариант - написать софт для управления с графическим интерфейсом. Мы планируем активно рассказывать о нашей работе на различных мероприятиях, конкурсах, конференциях, которые дадут нам новый опыт идеи и знакомства.
Большинство материалов этого лендинга взято из статьи, написанной нами для конференции "Юные исследователи - Науке и технике" которая прошла 22 марта 2024 года. Вы можете ознакомиться с ней нажав на кнопку ниже.
Также в рамках конференции было снято ток-шоу, так что его тоже можете посмотреть:)
Пссс! Если что, наш тайминг 11:20, но шоу в целом очень интересное, за едой глянуть самое оно))
Пссс! Если что, наш тайминг 11:20, но шоу в целом очень интересное, за едой глянуть самое оно))
С этим проектом мы участвовали в программе "Космический урок". Всего в этом учебном году их было 2: 31 октября 2023 и 27 марта 2024 года. Кстати второй космический урок снимали на базе ВГТРК (Мама я в телеке!).
Мы ознакомились с результатами работы ребят из Ростова-на-Дону и Москвы, задали интересующие вопросы космонавтам и послушали лекцию от инженеров Роскосмоса.
Мы ознакомились с результатами работы ребят из Ростова-на-Дону и Москвы, задали интересующие вопросы космонавтам и послушали лекцию от инженеров Роскосмоса.
BOYZ
She has been nominated for an Academy Award, two Grammy Awards, and the Mercury Prize
Наши контакты
Работаем на базе детского технопарка "Кванториум"
Томск, Ленина 26
Томск, Ленина 26