Kanatlı Roket ile Mikro İHA Ayrılma ve Canlı Saha Gözlem Sistemi
2.Özet KSR-MİHA projesi, kanatlı bir taşıyıcı roket ile hedef irtifaya ulaşıp motorun kesilmesi sonrasında kanat açılarak süzülüşe geçip bu süzülüş fazında taşınan mikro İHA'nın güvenli şekilde ayrılmasını ve sahada canlı görsel/veri aktarımı ile komuta merkezine gerçek zamanlı durum raporu iletmesini amaçlar. Uygulamalar: afet/enkaz tespiti, arama-kurtarma yönlendirmesi, uzak alan haberleşme reliği, hızlı durum tespiti gibi birçok alanda görev yapabilir.
- Gerekçe ve Amaçlar Gerekçe • Afet ve acil durumlarda hızlı saha durumu tespiti hayati önem taşır; zemine araç/insan gönderilmeden önce hava tabanlı görsel/termal bilgi kritik karar desteği sağlar. • Küçük insansız hava araçlarının (İHA) menzil ve pil sınırları nedeniyle kısa sürede uzak bölgelere ulaşmaları zor olabilir; roket destekli taşıma bu açığı kapatır. • TEKNOFEST gibi platformlarda disiplinler arası (roket bilimi + İHA + telemetri) yenilikçi çözümler ilgi çeker. Amaçlar
- Güvenli ayrılma: Roketten mikro İHA’nın düşük hız ve stabil uçuş koşullarında güvenle ayrılmasını sağlamak.
- Canlı veri: Ayrılma sonrası İHA’dan yüksek-çözünürlüklü video, termal görüntü ve telemetri komuta merkezine aktarılacak.
- Hızlı yönlendirme: Komuta merkezi bu verilerle 15 dakikadan kısa sürede sahaya uygu müdahale birimi yönlendirilmesine karar verebilecek şekilde bilgi akışı sağlayacak.
- Güvenlik & Sürdürülebilirlik: Roketin inişi ve İHA ayrılması sırasında riskleri en aza indirmek; çevresel etkiyi azaltmak. ________________________________________
- Tasarım Konsepti ve Mimari
Sistem Bileşenleri • Taşıyıcı Roket o Gövde: Karbon-fiber gözenekli kompozit veya hafif alüminyum iskelet + fiber kaplama. o İtki: Küçük çaplı katı yakıt motoru veya hibrit. o Kanatlar: Gövdede katlanabilir kanatlar veya küçük yavaşlatma paraşütü o Ayırma bölmesi: İHA’yı koruyan clamshell iki parçalı kapak, çift kilitli servo mekanizma. o Paraşüt veya kontrollü iniş alt-sistemi: Gerekirse, roketin güvenli inişi için paraşüt veya süzülüş sonrası kontrollü planör inişi • Mikro İHA o Tip: Quad-copter veya mini sabit kanat (gövde/boyut gereksinimine göre). o Sensörler: 1080p/4K RGB kamera, termal kamera, LDR/IR sensörler, GPS, IMU. o İletişim: 2.4/5.8 GHz video + 433/868 MHz telemetri/long-range link (yalnızca legal frekanslarda). o Emniyet: Mekanik pervane kelepçesi, yazılımsal arming gecikmesi, otomatik kurtarma modu. • Aviyonik ve Kontrol o Uçuş kontrol bilgisayarı (Raspberry Pi / Pixhawk sınıfı), IMU, barometrik altimetre, GPS. o Ayırma karar algoritması: Hız, açısal hız, irtifa, konum eşiklerini izleyen yazılım. o Telemetri: Uçuş verileri + video linki komuta merkezine aktarılacak; kayıt yerel SD’de de tutulacak. Görev Profili ve Uçuş Fazları
- PRELAUNCH: Sistem kontrolleri, ağırlık dağılımı, kilit kontrolleri, frekans ve EMI testleri.
- BOOST: Motor ateşleme, hızlı bir şekilde hedef irtifaya çıkış.
- COAST → GLIDE: Motor kesimi; otomatik kanat açma; uçuş bilgisayarı stabilizasyonu.
- Ayrılma Kriterleri: Hız < 25m/sn dönme hızları < 5°/s.Tüm sensörler nominal çalışıyor olmalı.
- AYRILMA: Kapak açılır, yaylı/lineer itici ile İHA dışarı çıkar (0.5–1 m itiş). İHA pervaneleri yazılımsal arming ile çalıştırılır.
- İHA OPERASYONU: İHA otomatik hover → hedef keşif manevrası → canlı yayın → konum/ortalama haritası üretimi.
ROKET SONU: Roket kontrollü olarak güvenli iniş (paraşüt/süzülüş) yaparak iniş yapar.
Uygulama Senaryoları
Afet & Enkaz Tespiti: Deprem/çökme sonrası hızlı görsel ve termal arama. İHA enkaz üzerinde dolaşarak sağ kalan kişilerin yerini tespit eder; konum ve termal izler komuta merkezine iletilir.
- Uzak Bölge Haberleşme İletisi: İHA ve roket aracılığıyla kısa süreyle sahaya veri iletisi sağlanır. Örneğin: kara birliği çıkartması yapılacak olan bölgeye önceden gönderilip son durumları hızlıca öğrenmek
- Deniz Arama Kurtarma: Gemiden açıktan uzak bir bölgeye İHA taşıma ve su üstü hedef tespiti.
- Gözlem & Bilgi Toplama (Sivil İzleme): Yasalar çerçevesinde hızlı çevresel gözlem, orman yangını tespiti vb. ________________________________________ Teknik Detaylar (Seçenekli- Mühendislik Seviyesi) Kanat & Aerodinamik • Kanat profili: Clark-Y veya NACA 4412 benzeri, kalınlık oranı %8–12. • Kanat açma mekanizması: Brushless servo + metal dişli + güvenlik kilidi (yaylı pin). Ayırma Mekanizması • Clamshell kapak: Çift servo ile açma, açılma yönü akış aşağısı. • İHA eject: Yaylı kızak + sönümleme lastiği; itme kuvveti 10–30 N arası (İHA tipine göre). • Mekanik kilit + elektronik onay (sensor readback) şartı. 8.3 Aviyonik Yazılım • Ayrılma algoritması: FSM (Finite State Machine) tabanlı; sensör füzyonu (IMU + baro + GPS) ile koşul sağlanınca ayrılma. • Telemetri protokolü: MAVLink (İHA ile uyum) + custom fallbacks. • Güvenlik: Yazılımda watchdog timer, bağımsız arming kanal, SW fail-safe. 8.4 İletişim & Güç • Video link: 5.8 GHz analog/dijital (yasal izinlerle). • Telemetri: 433/868 MHz uzun mesafe modül (LoRa/SiK) — frekans izinlerine bağlı. • Güç: Roket bataryası (LiPo) + İHA bataryası; ayrı güç devreleri. ________________________________________
Test Planı & Takvim (Örnek 6–9 aylık yol haritası) Aşama A — Ay 0–1: Konsept & Tasarım • Gereksinim toplama, ön tasarım, görev tanımı. Aşama B — Ay 1–3: Prototip Üretimi & Yer Testleri • Gövde prototipi üretimi, kanat mekanizması, ayrılma rayı, GCS yazılımları. • Yer tabanlı açılma/kapak testleri, itiş ray testleri. Aşama C — Ay 3–5: Kontrollü Uçuş Testleri • Düşük irtifa bırakma/düşürme testleri, boş roket (İHA yok) uçuşları. • Kanat açma, süzülüş performans testleri. Aşama D — Ay 5–7: Entegre Ayrılma Testleri • İHA ile ayrılma denemeleri önce balonda/halatta, sonra kontrollü roket uçuşunda. • Telemetri & video link stabilitesi testleri. Aşama E — Ay 7–9: Son Test & TEKNOFEST Hazırlığı • Belgelendirme, güvenlik onayları, sunum materyali, risk değerlendirmesi tamamlanır.
Malzeme Listesi ve Tahmini Bütçe (Örnek) • Roket gövdesi materyalleri (karbon/AL): 5.000–15.000 TL • Katı/hibrit motor (teknik ve güvenlik gereksinimlerine göre): 2.000–8.000 TL (veya rakip üniversite/organizasyon desteği) • Kanat mekanizması: 2.000 TL • İHA (quad): 5.000–20.000 TL (sensörlere göre) • Aviyonik (Pixhawk/RPi + sensörler): 6.000–12.000 TL • Telemetri & video link: 3.000–10.000 TL • Test/çeşitli ekipman: 5.000 TL Toplam (yaklaşık): 28.000–75.000 TL (malzeme kalitesi ve sponsor/üniversite desteğine göre değişir)
Risk Analizi ve Azaltma Stratejileri • Ayrılma Başarısızlığı: Öncelikli olarak yazılımda çoklu sensör doğrulaması, mekanikte çift kilit, testlerde kademeli artış. • RF/Link Kaybı: Yerel kayıt (SD) ve yedek telemetri kanalı. • Yanlış iniş/çarpma riski: Test alanı seçimi; paraşüt veya kontrollü süzülüş; güvenlik mesafesi. • Yasal/İdari risk: SHGM ve organizatörlerle ön yazışmalar ve izinler. • Çevre/insan riski: Test sahası dışındaki bölgeler için muhakkak güvenli iniş/prosedür.
Beklenen Başarı Kriterleri (KPI) • Ayrılma başarı oranı ≥ %80 (ilk 5 tam uçuşta). • İHA’dan 720p canlı video link süresi ≥ 5 dakika nominal. • Telemetri paketlerinin ≥ %95’i başarılı kaydedilme ve merkez iletim. • Roket inişi insan/altyapıya zarar vermeden gerçekleştirme.
Built With
- chatgpt
- inglish
- teachers
- teknofest
- turkish
- word
Log in or sign up for Devpost to join the conversation.