Pallone sonda [Progetto comune]
Ciao a tutti. Sono l'amministratore del sito http://www.gioblu.com, una comunità orientata al framework Arduino, per chi non lo conosce, è un microcomputer molto semplice, programmabile in un linguaggio molto simile a C o C++ tramite la porta usb e un ambiente di sviluppo chiamato Arduino IDE davvero facile.
Gioblu robotics sta organizzando e sponsorizzando un lancio sperimentale di un pallone sonda per testare il sistema Arduino e permettere alla comunità di sperimentare l'uso di questa tecnologia e collaborare assieme nello sviluppo di un progetto aerospaziale. Chiunque è interessato è invitato a collaborare con noi per il completamento della missione. Tutte le informazioni, dati scientifici e knowledge acquisiti, saranno rilasciati Opensource sul nostro sito e dove saranno utili, senza nessuna restrizione. Anzi, la nostra intenzione è sviluppare una guida e rilasciare il codice sorgente del computer di bordo principale. Siamo in contatto con l'università dell'Aquila, che ci fornirà la zona di lancio, i palloni, di certo qualche consiglio ma soprattutto un aiuto nella compilazione di tutti i documenti necessari a un lancio di questo tipo (vedi NOTAM ecc.).
Questa missione sarà suddivisa in 3 fasi:
FASE 1 Salita a una velocità variabile tra i 5 e 0 m/s fino a 30 35km.
FASE 2 Dopo l'esplosione del pallone ci sarà una fase di caduta libera fino a 1km di quota.
FASE 3 Un servomotore si dedicherà di dispiegare un paracadute e rallentare la discesa a 10km/h.
In tutte e 3 le fasi il computer di bordo controllerà e comunicherà a terra lo stato di vari sensori. All'interno della "gondola" sarà presente una telecamera grandangolare ad alta risoluzione (GoPro) che riprenderà parte delle 3 fasi della missione, comandata dal computer di bordo. Grazie a un sistema radio e modulo GPS sarà possibile conoscere la posizione attuale della sonda in tutte e 3 le fasi e di conseguenza recuperare la sonda al suo ritorno a terra. Grazie a uno dei vari landing predictor, sarà possibile determinare una zona di atterraggio con un errore massimo di 5km.
Il framework da noi utilizzato permette di saltare molti livelli di astrazione e spesso, poter sviluppare sistemi complessi, in molti casi di alto livello ingegneristico, senza conoscere molte delle basi dei corsi di ingegneria che è possibile seguire in Italia, grazie a un approccio e una filosofia molto pratica, sommata all'enorme quantità di documentazione presente sul web. Per questo motivo posto qui, proprio perchè avremmo bisogno di aiuto su alcuni calcoli, che solo uno studente appassionato di fisica o ingegneria puo' aiutarci ad ottenere
.
Qui c'è il link alla discussione originale sul forum di Arduino:
http://arduino.cc/forum/index.php/topic ... #msg565537
Qui c'è la bozza di progetto con le quote e la forma della gondola:
http://www.gioblu.com/GiO/gondola4.dxf

Come vedete la gondola, visti i requisiti necessari ha una forma simile a un razzo, anche se sarà molto leggera e priva di un propulsore. Stiamo attualmente producendo i primi prototipi e ricercando il migliore materiale per questa applicazione. Cioè un buon isolante termico, molto leggero e molto resistente. Stiamo facendo i primi prototipi al CNC con polistirolo iniettato e poliuretano espanso. Come vedete la forma dell'oggetto è pensata per ridurre l'attrito con l'atmosfera e mantenere un'elevata velocità terminale. Gli stabilizzatori, sono pensati per mantenere stabilizzato l'oggetto nella fase di caduta libera. Il tappo superiore è il diretto collegamento con il pallone e puo' essere rilasciato con un servomeccanismo con sistema bauden. L'ampio alloggiamento al di sotto di esso conterrà il paracadute e il suo "pilotino". Al di sotto di esso è presente la GoPro e il computer di bordo. Nella punta sarà dislocata la batteria e i sensori scientifici.
Le misure sono di 30x8cm e il peso tra gli 850 e i 950 grammi.
Avremmo bisogno di una mano a chiarire la velocità terminale alle varie quote della caduta libera, ma soprattutto la forza a cui sarà sottoposto il paracadute, a piu' o meno 1000 metri dal terreno per deciderne il dimensionamento, la quantità e spessore delle funicelle.
Parto dal presupposto che non sono un fisico, e tutt'ora non è presente nel gruppo un fisico.
Ho fatto una stima veloce basandomi sui dati della missione in cui Kittinger salto' da 31km. Calcolando una superficie esposta all'attrito dell'aria di Kittinger di 180x60 con un peso di 80kg. ho scalato il tutto in modo piuttosto spannometrico ai nostri 65cm² di superficie esposta x 1kg di peso, e ho ottenuto che supererà la velocità raggiunta da Kittinger (981km/h) se non sbaglio, stimando 1000 1100 km/h intorno ai 20km di quota... e 200 230km/h tra i 2500 e 0m. Ho sbagliato di molto?
Gioblu robotics sta organizzando e sponsorizzando un lancio sperimentale di un pallone sonda per testare il sistema Arduino e permettere alla comunità di sperimentare l'uso di questa tecnologia e collaborare assieme nello sviluppo di un progetto aerospaziale. Chiunque è interessato è invitato a collaborare con noi per il completamento della missione. Tutte le informazioni, dati scientifici e knowledge acquisiti, saranno rilasciati Opensource sul nostro sito e dove saranno utili, senza nessuna restrizione. Anzi, la nostra intenzione è sviluppare una guida e rilasciare il codice sorgente del computer di bordo principale. Siamo in contatto con l'università dell'Aquila, che ci fornirà la zona di lancio, i palloni, di certo qualche consiglio ma soprattutto un aiuto nella compilazione di tutti i documenti necessari a un lancio di questo tipo (vedi NOTAM ecc.).
Questa missione sarà suddivisa in 3 fasi:
FASE 1 Salita a una velocità variabile tra i 5 e 0 m/s fino a 30 35km.
FASE 2 Dopo l'esplosione del pallone ci sarà una fase di caduta libera fino a 1km di quota.
FASE 3 Un servomotore si dedicherà di dispiegare un paracadute e rallentare la discesa a 10km/h.
In tutte e 3 le fasi il computer di bordo controllerà e comunicherà a terra lo stato di vari sensori. All'interno della "gondola" sarà presente una telecamera grandangolare ad alta risoluzione (GoPro) che riprenderà parte delle 3 fasi della missione, comandata dal computer di bordo. Grazie a un sistema radio e modulo GPS sarà possibile conoscere la posizione attuale della sonda in tutte e 3 le fasi e di conseguenza recuperare la sonda al suo ritorno a terra. Grazie a uno dei vari landing predictor, sarà possibile determinare una zona di atterraggio con un errore massimo di 5km.
Il framework da noi utilizzato permette di saltare molti livelli di astrazione e spesso, poter sviluppare sistemi complessi, in molti casi di alto livello ingegneristico, senza conoscere molte delle basi dei corsi di ingegneria che è possibile seguire in Italia, grazie a un approccio e una filosofia molto pratica, sommata all'enorme quantità di documentazione presente sul web. Per questo motivo posto qui, proprio perchè avremmo bisogno di aiuto su alcuni calcoli, che solo uno studente appassionato di fisica o ingegneria puo' aiutarci ad ottenere

Qui c'è il link alla discussione originale sul forum di Arduino:
http://arduino.cc/forum/index.php/topic ... #msg565537
Qui c'è la bozza di progetto con le quote e la forma della gondola:
http://www.gioblu.com/GiO/gondola4.dxf

Come vedete la gondola, visti i requisiti necessari ha una forma simile a un razzo, anche se sarà molto leggera e priva di un propulsore. Stiamo attualmente producendo i primi prototipi e ricercando il migliore materiale per questa applicazione. Cioè un buon isolante termico, molto leggero e molto resistente. Stiamo facendo i primi prototipi al CNC con polistirolo iniettato e poliuretano espanso. Come vedete la forma dell'oggetto è pensata per ridurre l'attrito con l'atmosfera e mantenere un'elevata velocità terminale. Gli stabilizzatori, sono pensati per mantenere stabilizzato l'oggetto nella fase di caduta libera. Il tappo superiore è il diretto collegamento con il pallone e puo' essere rilasciato con un servomeccanismo con sistema bauden. L'ampio alloggiamento al di sotto di esso conterrà il paracadute e il suo "pilotino". Al di sotto di esso è presente la GoPro e il computer di bordo. Nella punta sarà dislocata la batteria e i sensori scientifici.
Le misure sono di 30x8cm e il peso tra gli 850 e i 950 grammi.
Avremmo bisogno di una mano a chiarire la velocità terminale alle varie quote della caduta libera, ma soprattutto la forza a cui sarà sottoposto il paracadute, a piu' o meno 1000 metri dal terreno per deciderne il dimensionamento, la quantità e spessore delle funicelle.
Parto dal presupposto che non sono un fisico, e tutt'ora non è presente nel gruppo un fisico.
Ho fatto una stima veloce basandomi sui dati della missione in cui Kittinger salto' da 31km. Calcolando una superficie esposta all'attrito dell'aria di Kittinger di 180x60 con un peso di 80kg. ho scalato il tutto in modo piuttosto spannometrico ai nostri 65cm² di superficie esposta x 1kg di peso, e ho ottenuto che supererà la velocità raggiunta da Kittinger (981km/h) se non sbaglio, stimando 1000 1100 km/h intorno ai 20km di quota... e 200 230km/h tra i 2500 e 0m. Ho sbagliato di molto?
Risposte
premetto che non ho letto con attenzione e che non sono un esperto, ma dubito che quel razzetto in verticale possa raggiungere velocità simili a quella del suono...
Ciao! Grazie della risposta.
Non sono un fisico, ma a 35km di quota non essendoci l'aria, acceleri molto vicino a 9,81 m/s².
1kg nel vuoto accelerando a 9.81 m/s² x 10 km raggiunge 1600 km/h.
Un po' d'aria c'è quindi stimiamo di fare tra i 1000 e i 1100 km/h al massimo tra i 20000 e 25000m di quota, dopodichè all'addensarsi dell'aria diminuirà la velocità terminale fino a 200 km/h in atmosfera densa. Occhio perchè il corpo sarà supersonico per buona parte della fase di caduta libera tra 35 e 20km, perchè al diminuire della pressione diminuisce anche la velocità del suono nell'aria.
ecco un modello 3d di cosa ci stiamo preparando a produrre con macchina a controllo numerico:
Non sono un fisico, ma a 35km di quota non essendoci l'aria, acceleri molto vicino a 9,81 m/s².
1kg nel vuoto accelerando a 9.81 m/s² x 10 km raggiunge 1600 km/h.
Un po' d'aria c'è quindi stimiamo di fare tra i 1000 e i 1100 km/h al massimo tra i 20000 e 25000m di quota, dopodichè all'addensarsi dell'aria diminuirà la velocità terminale fino a 200 km/h in atmosfera densa. Occhio perchè il corpo sarà supersonico per buona parte della fase di caduta libera tra 35 e 20km, perchè al diminuire della pressione diminuisce anche la velocità del suono nell'aria.

ecco un modello 3d di cosa ci stiamo preparando a produrre con macchina a controllo numerico:
