Δευτέρα, 28 Απριλίου 2014

Κατασκευή ανακλαστήρα σημάτων ραντάρ.

Ένα σημαντικό κομμάτι του “Αιόλου” είναι ο ανακλαστήρας σημάτων ραντάρ (radar reflector).

Κατά την υποβολή των δικαιολογητικών για λήψη άδειας από την Υπηρεσία Πολιτικής Αεροπορίας (ΥΠΑ), ενημερωθήκαμε ότι απαιτείται η ενσωμάτωση ενός ανακλαστήρα σημάτων ραντάρ μεταξύ του αλεξιπτώτου και του φορτίου, έτσι ώστε να υπάρχει η δυνατότητα απεικόνισης και παρακολούθησης του ίχνους, στα ραντάρ ελέγχου της εναέριας κυκλοφορίας.

Η λογική είναι απλή. Η επιφάνεια του μπαλονιού, αν και μεγάλη δεν προκαλεί ανάκλαση των ραδιοκυμάτων, καθώς το λάτεξ δεν είναι αγώγιμο υλικό. Η επιφάνεια του φορτίου, με την προϋπόθεση ότι έχει επενδυθεί με ανακλαστικό αγώγιμο υλικό, είναι πολύ μικρή για να δώσει ικανό αναγνωρίσιμο ίχνος για ένα ραντάρ εναέριας κυκλοφορίας και στην δική μας περίπτωση ίσως να προκαλούσε πρόβλημα στο συντονισμό των κεραιών των πομπών.

Μελετώντας τις τεχνικές προδιαγραφές διαφορετικών αποστολών άφεσης μετεωρολογικών μπαλονιών, διαπίστωσα ότι στην πλειοψηφία των περιπτώσεων η ομάδα καταφεύγει σε ιδιοκατασκευή του ανακλαστήρα για να μειώσει το κόστος, τον όγκο και το βάρος.

Στη δική μας περίπτωση το κόστος των υλικών δεν ξεπερνάει το 1 Ευρώ και το βάρος του είναι 25gr.

Μετά από σύντομη έρευνα διαπίστωσα ότι αντίστοιχου τύπου ανακλαστήρες χρησιμοποιούνται ως σωστικά μέσα σε πλωτά. (http://www.skroutz.gr/c/804/sailing.html?keyphrase=%CE%B1%CE%BD%CE%B1%CE%BA%CE%BB%CE%B1%CF%83%CF%84%CE%AE%CF%81%CE%B1%CF%82+%CF%81%CE%B1%CE%BD%CF%84%CE%AC%CF%81)

Τα παραπάνω σχέδια αν και έχουν μηχανική αντοχή δεν μας καλύπτουν λόγω βάρους. Οπότε η ιδιοκατασκευή ήταν μονόδρομος. Ως βασικό υλικό αρχικά σκέφτηκα το αλουμινόχαρτο και το χαρτόνι. Όμως αυτά τα υλικά απαιτούν τριπλάσιο χρόνο κατασκευής και προσαρμογής. Πρέπει να κολληθούν  με τέτοιο τρόπο έτσι ώστε το αλουμινόχαρτο να παραμείνει λείο στην επαφή του με το χαρτόνι. Η επόμενη λύση και η πιο εύκολη, ήταν να χρησιμοποιήσω ταψάκι αλουμινίου μίας χρήσης.

Ακολούθησε η επιλογή του σχεδίου κατασκευής. Τα διαθέσιμα σχέδια, βασισμένα στην ευκολία συναρμολόγησης – αποσυναρμολόγησης ήταν δύο... κύβος ή σφαίρα. Μετά από δημιουργία και των δύο  μοντέλων από απλό χαρτί Α4, διαπίστωσα ότι η σφαίρα είχε μεγαλύτερη σταθερότητα σε σχέση με τον κύβο, χωρίς καμία κόλληση ή ενίσχυση των ενώσεων.

Η κατασκευή βασίστηκε στο σχέδιο του Davis Emergency Radar Reflector (http://www.davisnet.com/marine/products/marine_product.asp?pnum=00151)

Χρησιμοποίησα τρία ταψάκια αλουμινίου (μίας χρήσης) για πίτσα, δύο πλαστικά καλαμάκια, δύο ροδέλες διαμέτρου 1cm και λιγότερο από 1m σχοινί πολυπροπυλυνίου διαμέτρου 2mm.





Έκοψα το χείλος από τα ταψάκια και πήρα μία βάση διαμέτρου 25cm. Στα δύο έκανα μία οριζόντια τομή 19cm που περνάει από το κέντρο και στο τελευταίο 4 εγκοπές 3cm περιμετρικά ανά 90 μοίρες και μία τρύπα στο κέντρο για να περάσει το καλαμάκι.



Τα καλαμάκια τα έκοψα αφαιρώντας το σπαστό μέρος και τα ένωσα χρησιμοποιώντας ένα από τα κομμένα κομμάτια ως ενωτικό πείρο. Μέσα από το καλαμάκι πέρασα το σχοινί και σε κάθε πλευρά έβαλα από μία ροδέλα ως βάση περιστροφής και τη στερέωσα από την εξωτερική μεριά με χοντρό κόμπο. Στις άκρες έδεσα θηλιά με οχτάρι κόμπο έτσι ώστε να μπορεί να συνδεθεί με το υπόλοιπο φορτίο. Στο κάτω μέρος της σφαίρας υπάρχουν δύο κομμάτια σχοινί 5cm τα οποία θα βοηθήσουν να μειωθεί ο στροβιλισμός του ανακλαστήρα.

Τα καλαμάκια και οι ροδέλες χρησιμοποιήθηκαν με σκοπό να ελαχιστοποιηθεί η τριβή του ανακλαστήρα με το σχοινί του φορτίου. Επίσης αποτελούν και τη βάση στην οποία θα στερεωθεί ο ανακλαστήρας για να μη διαλυθεί.

Ο ανακλαστήρας παραδόθηκε στην ομάδα του μπαλονιού και φορτίου για έλεγχο. Από τις μέχρι τώρα δοκιμές προκύπτει ότι ο όγκος του επηρεάζει σημαντικά την πτητική συμπεριφορά του μπαλονιού. Αυτή τη στιγμή ελέγχουμε τις ελάχιστες απαιτούμενες διαστάσεις, έτσι ώστε η κατασκευή να είναι ορατή από τα ραντάρ και ταυτόχρονα να επηρεάζει όσο το δυνατόν λιγότερο την πτητική συμπεριφορά του “Αιόλου”.

Το σίγουρο είναι ότι ο ανακλαστήρας θα αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του συνολικού φορτίου.

Οι τελικές διαστάσεις καθώς και ο τρόπος προσαρμογής του στον Αίολο είναι ακόμα αντικείμενο δοκιμών…

73 de SV4PBH Μάνος

17 σχόλια:

Ανώνυμος είπε...

Ολόκληρη επιστήμη για να πετάξει ένα μπαλόνι χαρά στο κουράγιο σας.

Ανώνυμος είπε...

Σαν υλικο, θα μπορουσατε να χρησιμοποιησετε καπως, μια αλουμινοκουβερτα. Χρησιμοποιειτε σε περιπτωσης διασωσης, ειναι ακρως αντανακλαστικη, σχετικα φτηνη 3ευρω και για την δουλεια που θελετε να κανετε, αρκετα ανθεκτικη, καθως περιεχει ναυλον. Σαν ιδεα το λεω, μηπως σας διευκολυνει.

Καλη επιτυχια!!!

SV4PBH Manos είπε...

Ευχαριστούμε για την επισήμανση.

Η αλλουμινοκουβέρτα έχει χρησιμοποιηθεί ως υλικό ανακλαστήρα από αποστολές του εξωτερικού.

Το "μειονέκτημα" είναι ότι απαιτεί κατασκευή κάποιου είδους σκελετού και κολλήσεις των ενώσεων.

Προτίμησα την πιο απλή διαθέσιμη λύση με δοκιμασμένο σχέδιο (βλ. θαλάσσια σωστικά μέσα)

73 Μάνος SV4PBH

Γκιώνης είπε...

Ρε παιδι μου το Ρ4.
Τι τραβάμε.

Γκιώνης

sv1gap είπε...

"ο όγκος του επηρεάζει σημαντικά την πτητική συμπεριφορά του μπαλονιού"
Άρα απαιτείται μείωση του ανεμικού φορτίου. Αυτό μπορεί να γίνει με μείωση της μετωπικής επιφάνειας του ανακλαστήρα (ή βελτίωση του σχήματος του). Η μείωση της μετωπικής επιφάνειας μπορεί να γίνει με χρήση του υλικού που βρήκα να αναφέρεται ως:
Electronic Shielding Mesh Wire Cloth
https://www.google.com/search?q=Electronic+Shielding+Mesh+Wire+Cloth
πχ: http://www.wirecloth.com/SPECIALS.htm με το μειονέκτημα να μην είναι αλουμινίου για λόγους βάρους. Περί το 2005 σε μία τεχνική έκθεση στην Αθήνα είχα δει μία μεγάλη ποικιλία τέτοιων υλικών.
Ακόμη, όροι κλειδιά ίσως είναι:
Expanded aluminum mesh and wire screen antennas και
wire mesh

Πρόχειρα βρήκα να αναφέρεται για dishes ότι τα ανοίγματα (hole) πρέπει να είναι διαστάσεων μικρότερων από λ/10 και ότι η επίδραση τους στην ανακλαστικότητα είναι μηδαμινή. Δεν ξέρω τι φάσμα πρέπει ο ανακλαστήρας να ανακλά.
http://www.radartutorial.eu/07.waves/Waves%20and%20Frequency%20Ranges.en.html
f=1GHz, λ=30cm, hole<3cm
f=10GHz, λ=3cm, hole<3mm

Πάντως η διάμετρος των 25cm (περιφέρεια=78,5cm) και γενικά οι διαστάσεις της κατασκευής ίσως προκαλούν ανησυχία λόγω συντονισμού στα V/U.

Αναφέρεται: "και στην δική μας περίπτωση ίσως να προκαλούσε πρόβλημα στο συντονισμό των κεραιών των πομπών."
Το "μέταλλο" του ανακλαστήρα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ελεγχόμενα ως ground. Δεν είναι απαραίτητα κακή η ύπαρξη του. Θα μπορούσε πχ με το Mesh Wire Cloth να φτιαχθεί κάτι σαν ταψί το οποίο θα μπει με το κοίλο μέρος προς τα κάτω και ακριβώς πάνω από τον ηλεκτρονικό εξοπλισμό. Το ταψί θα λειτουργούσε και ως ground plane και ως ανακλαστήρας ραντάρ.

Σε προηγούμενα post αναφέρεται: "μπορεί να φτάσει καί τα 200 km/h στά πρώτα χιλιόμετρα καθόδου". Η κατασκευή με τα πιατάκια θα αντέξει; Έχει δοκιμαστεί πχ σε αυτοκίνητο εν κινήσει;

73 de sv1gap

sv1gap είπε...

Η ταχύτητα των 200 km/h θα είναι σε αέρα με πυκνότητα πολύ χαμηλότερη από αυτήν στο έδαφος. Αντίστοιχα μικρότερα θα είναι και τα ανεμικά φορτία. Άρα δεν απαιτείται δοκιμή αντοχής με αυτοκίνητο κινούμενο με 200 km/h.

2Μδης είπε...

Ναι;;;!!!
Αργά μας το είπες! Τώρα το φούλαρα το Honda με V-power racing...

Γκιώνης είπε...

Μου κανει εντύπωση.
Κανενας δεν εχει αγοράσει μπαλόνι σε πάρκο? Δε σας ετυχε ποτε το παιδακι να ξεχαστει και να αφησει το μπαλόνι και αυτό να παει ψηλά? Ειναι φοβερο.


Γκιώνης

sv1gap είπε...

Για το θέμα του ανεμικού φορτίου μπορούν να ανοιχθούν τρύπες στα αλουμινένια ταψάκια που ήδη έχετε χρησιμοποιήσει για τον ανακλαστήρα. Με ένα ψαλιδάκι νυχιών ή ένα ψιλό κατσαβίδι τρυπάτε τα ταψάκια. Προσοχή μόνο μη μείνουν αιχμηρά σημεία και τραυματιστεί το μπαλόνι. Αλήθεια, τι φάσμα πρέπει να ανακλά ο ανακλαστήρας;

Για τον συντονισμό στα UHF που έγραψα παραπάνω, άκυρο. Δεν έχει UHF. Φταίνε κάτι έμμονες ιδέες με τετράπτερα και H/T V/U...

sv1gap είπε...

Για το θέμα του ανεμικού φορτίου μπορούν να ανοιχθούν τρύπες στα αλουμινένια ταψάκια που ήδη έχετε χρησιμοποιήσει για τον ανακλαστήρα. Με ένα ψαλιδάκι νυχιών ή ένα ψιλό κατσαβίδι τρυπάτε τα ταψάκια. Προσοχή μόνο μη μείνουν αιχμηρά σημεία και τραυματιστεί το μπαλόνι. Αλήθεια, τι φάσμα πρέπει να ανακλά ο ανακλαστήρας;

Για τον συντονισμό στα UHF που έγραψα παραπάνω, άκυρο. Δεν έχει UHF. Φταίνε κάτι έμμονες ιδέες με τετράπτερα και H/T V/U...

Γκιώνης είπε...

Δις.

Γκιώνης

οικολογος-κυνηγός είπε...

Για να ανοίξετε τρύπες στα αλουμινένια ταψάκια, μην ανησυχείτε. Οι κυνηγοί χρησιμοποιούν ψιλά σκάγια αυτό τον καιρό!

Ανώνυμος είπε...

Αλήθεια, τι φάσμα πρέπει να ανακλά ο ανακλαστήρας;

Νομίζω ότι το radar του Υμηττού είναι στους 1300 MHz και τα radar προσέγγισης 2700-2900 MHz.

Ανώνυμος είπε...

Ρε 2μηδη δεν αφηνεις τις μαλακιες με μπαλονια αεροστατα και ολες αυτες τις παπαριες και να γραψεις τιποτα καριολικια που εσυ τα γραφεις καλυτερα και εμεις γουσταρουμε

sv1gap είπε...

Παρατηρήστε την αύξηση της διαμέτρου του μπαλονιού. Στα πρώτα λεπτά πτήσης (Top Camera 1) είναι 85mm (στην οθόνη). Πριν την έκρηξη (Top Camera 7) είναι 213mm. 213/85=2,5 φορές αύξηση.
altitudeashes.blogspot.gr 4/13/13 Launch!!! Top Camera Video
Το Radar Reflector που χρησιμοποιήθηκε μάλλον δεν δούλεψε διότι και εύκαμπτο φαίνεται και μόνο από 2 έδρες αποτελείται (βλέπε στο ίδιο blog 2 άρθρα πιο πριν)

Απαιτείται και δυσκαμψία και καθετότητα.
http://en.wikipedia.org/wiki/Corner_reflector

UK High Altitude Society
eoss.org-Edge of Space Sciences Inc.
http://archive.makezine.com/24/weatherballoons/

Ανώνυμος είπε...

Είπα να μην τρολλάρω την ανάρτηση γιατί είναι από τις λίγες που αξίζουν πραγματικά, αλλά δεν μπορώ με τέτοια σχόλια που διαβάζω:

Ανώνυμε 29 Απριλίου 2014 - 11:01 μ.μ.
αν θες μπινελίκια και καριολίκια, μπορείς να απευθυνθείς στον Γκιώνη...

Εγγυημένα αποτελέσματα 100%...

Γκιώνης είπε...

Να σε καλεσω στο γαμο μου.

Γκιώνης

ΥΓ Ε οχι. Δε φταιω εγω για όλα.