ASTRONAUT CHRIS HADFIELD AT INNOVATION WEEK IN ISTANBUL

[ Chris Austin Hadfield (born 29 August 1959) is a retired Canadian astronaut who was the first Canadian to walk in space. An engineer and former Royal Canadian Air Force fighter pilot, Hadfield has flown two space shuttle missions and served as commander of the International Space Station.

Hadfield, who was raised on a farm in southern Ontario, was inspired as a child when he watched the Apollo 11 Moon landing on TV. He attended high school in Oakville and Milton and earned his glider pilot licence as a member of the Royal Canadian Air Cadets. He joined the Canadian Armed Forces and earned an engineering degree at Royal Military College. While in the military he learned to fly various types of aircraft and eventually became a test pilot and flew several experimental planes. As part of an exchange program with the United States Navy and United States Air Force, he obtained a master's degree in aviation systems at the University of Tennessee Space Institute.

In 1992, he was accepted into the Canadian astronaut program by the Canadian Space Agency. He first flew in space aboard STS-74 in November 1995 as a mission specialist. During the mission he visited the Russian space station Mir. In April 2001 he flew again on STS-100 and visited the International Space Station (ISS), where he walked in space and helped to install the Canadarm2. In December 2012 he flew for a third time aboard Soyuz TMA-07M and joined Expedition 34 on the ISS. He was a member of this expedition until March 2013 when he became the commander of the ISS as part of Expedition 35. He was responsible for a crew of five astronauts and helped to run dozens of scientific experiments dealing with the impact of low gravity on human biology. ] *

He was in Istanbul, Turkey 2 days ago to give a speech about innovation. He attended The Turkey Innovation Week as a guest. He told us who are visitors and young minds many things about his life, his spacewalking. He also gave us several figures as an example about innovation. They were Richard Branson who is founder of Virgin Group and Jeff Bezos who is American entrepreneur, investor and founder of Amazon.com and Elon Musk who is founder of SpaceX and co-founder of PayPal and Tesla motors.

I recorded his speech. Here it is..

* https://en.wikipedia.org/wiki/Chris_Hadfield

DÖRT ÇUBUK MEKANİZMASI

  Mekanizmalar, hareket ve/veya döndürme momentini (tork) bir uzuvdan diğer bir uzva aktaran düzenekler, sistemlerdir. Uzuvlar, döner mafsallar, dişliler, tahrik elemanları, vd. meydana gelir.

  Dört çubuk mekanizması, en sık karşımıza çıkan mekanizmalardandır. Biri sabit, üçü hareketli olmak üzere dört uzuvdan meydana gelir. Uzuvlar mafsallarla birbirlerine bağlanmıştır.
  Dört çubuk mekanizmasında bir uzuv sabit olmak zorundadır. İstenilen harekete göre seçilen uzva hareket verilir.
  
Tanımlamalar

> Çerçeve                   : Bir mesnede sabitlenen ve hareket boyunca diğerlerine referans olan uzva denir.

> Krank (Yan uzuv)   : Çerçevenin her bir yanındaki uzuvlara denir.

> Biyel (İrtibat uzvu) : Çerçevenin karşısındaki uzva denir.

  Genelde çerçeve uzuv yerine, kranların yataklanmış haline rastlanır. Ben de çalışmamda çerçeve uzuv yerine sabit olacak uzvu yatakladım.

  Dört çubuk mekanizmasının serbestlik derecesi (Sd) 1 ' dir. Peki Sd nedir ?
  Bir düzeneğin Sd ' si birbirinden bağımsız yapabildiği hareklerin sayısıdır.

  Mekanizma Sd' si, mekanizmada bulunan tüm uzuvların konumunu belirlemek için gereklidir.

  Q açı değeri verildiğinde her bir uzuv üzerindeki iki noktanın konumu (A₀B₀) , (A₀A) , (AA) ve (BB₀) bulunabilir. Bundan dolayı mekanizmadaki tüm uzuvların konumunu belirlemek için sadece bir Sd yeterli olabilir.

* Mekanizmanın Sd ' si uzuv sayısına, mafsal sayısına ve mafsal Sd ' sine bağlıdır. Uzuv boyutu Sd ' yi etkilemez.

Bunu sayısal olarak aşağıdaki gibi ifade ederiz : 

  λ  ->  Uzay Sd ‘ si / Düzlemsel için : 3 – Genel uzay için : 6

  l ->  Mekanizma uzuv sayısı (Sabit uzuv dahil)

  j   ->  Mekanizmadaki mafsal sayısı

 f _i  ->  i mafsalının Sd ‘ si

  F  ->  Mekanizma Sd ‘ si

                                                      j=1

Formül -> F = λ . ( l – j – 1 ) + Σ f _i    

                                                      i=1

Formül dört çubuk mekanizmasına uygulandığında :

  λ  ->  3

  l  ->  4

   j  -> 4

 f _i  -> 1 (Tüm mafsallar için)

F  = 3 . ( 4 – 4 – 1 ) + 4

F=1

Dört Çubuk Mekanizması Arka Yüzden Görünüm

  Dört çubuk mekanizması " Grashof Teoremi " ne göre işler. Grashof Teoremi, mekanizmadaki çubuk/uzuv boyutlarının birbirlerine oranlarının hareket özelliklerini tayin edeceğini ifade eder.

  Krank, sabit uzva göre tam bir dönme ya da bir salınım hareketi yapabilir.

  Sabit uzva bağlı uzuvların yaptığı harekete göre dört çubuk mekanizması üç farklı hareket meydana getiri. Bunlar :

  1 - Çift Kranklı Hareket   : Sabit uzva bağlı iki uzuv da tam dönme yapar.

  2 - Çift Kranklı Hareket   : Sabit uzva bağlı iki uzuv da sadece salınım yapar.

  3 - Krank-Biyel Hareketi : Sabit uzva bağlı kısa uzuv tam dönme yaparken, diğer uzuv salınım yapar. Bizim tasarladığımız dört çubuk mekanizması 3. seçeneğe göre işlemektedir.

  Resimler ve animasyonu aşağıdadır : 

Dört Çubuk Mekanizması 

Dört Çubuk Mekanizması 

Dört Çubuk Mekanizması 

SOLIDWORKS UÇAK TASARIMI

Solidworks programını adım adım kullanmaya başladıktan sonra yaptığım ilk tasarım bir uçak tasarımıydı. 

Tasarımın güzel olmasını istiyordum. Bunun için çokça ölçü araştırması yaptım. Fakat istediğim yeterlilikte veriyi bulamadım. Bunun üzerine ölçüleri de kendim verdim. Tabi bu hiç kolay değil. Bazen çok orantısız oldu, bazen de tam istediğim gibi oldu. 

Tasarımı gerçekleştirirken Vecihi Hürkuş tarafından yapılan uçaklardan esinlendim. Aslında amacım onun uçaklarına çok benzer bir uçak tasarlayabilmekti. Bununla ilgili sanal ağ da bir çok resim ve belge buldum. Bunlardan en çok yardımcı olanları aşağıdakiler oldu :

Vecihi V.K. II Teknik Çizim

Vecihi V.K II 

Resimlere baka baka, silip baştan yapa yapa bende bir şeyler ortaya çıkarmaya çalıştım. 3 boyutlu ortamda yaptığım tasarım aşağıdaki gibidir :

Rendır 1

Rendır 2

Yaptığım çalışmayla ilgili hazırlamış olduğum izletiyi seyredebilirsiniz :

MEKATRONİK ÇIKRIK TASARIMI

Bugün Arduino Kart ile ilgili ilk tecrübemden bahsedeceğim. Aynı yolun yolcusu olduğumuz Mansur kardeşimle gerçekleştirdiğimiz bu projede asıl amacımız bir step motor kontrol etmek. 

Biz bu projeyi biraz eğlenceli bir hale getirmek istedik. Ne yapabiliriz diye düşündük. " Basit en iyidir." diyerek bir çıkrık yapmaya karar verdik. 

Öncelikle Solidworks programında sistemimizi 3 boyutlu olarak tasarladık. Alınan rendırlar ( render ) aşağıdaki gibidir :

Rendır 1

Rendır 2

 

Rendır 3

Tasarımımızı çok detaylı olmamakla beraber gerçek ölçülere çok yakın bir şekilde gerçekleştirdik.

Daha sonra yeni bir aşamaya geçtik. Bu aşama malzemelerin listelenmesi ve tedariğiydi.

Hemen bir malzeme listesi oluşturduk : 

  - 1 Step Motor KH4234 - B95101 ( 1.8degree/step )

  - 1 Arduino Uno kart

  - 1 Arduino Motor Shield kart

  - 2 Buton

  - 1 Pot. ( B 10K )

  - 1 Makara ( İpi üzerinde sarılı )

  - 1 Kova ( Şişe Kapağı )

  - 1 140x100 Mika ( mm )

  - 1 155x90x32 İçi boş şeffaf kap

Listeyi oluşturduktan sonra malzemeleri tedarik etmeye başladık. Açıkçası step motoru emaneten temin ettik. Bize maliyeti olan sadece Arduino kartlar oldu. 

Malzemeleri tedarik ettikten sonra montaja başladık. Kısa bir sürede montaj işlemini de tamamladık. 

Montaj 1

Aşağıda görüldüğü gibi tasarımda gücü dizüstü bilgisayardan temin etmeyi uygun bulduk.

Montaj 2

Sistemin çalışması çok basit. Kullandığımız 2 adet butondan biri kovayı aşağıya indirmek , diğeri ise yukarı çıkarmak içindir.

Potansiyometre ise bu iniş-çıkış hızını ayarlayabilmek içindir.

Test aşamasında hiçte düşünmediğimiz bir şey ortaya çıktı. Çıkrığı kova aşağı yönde gidecek şekilde çevirdiğimizde suyun kaldırma kuvvetinden dolayı kova bardağın içine batmıyor. Ancak kovanın içine biraz ağırlık koyarak bu sorunu da çözdük.

Sonunda bir kaç matematiksel hesaplamayla projemizi sonlandırdık. 

 > Motorun gücü                 --> P=I.V=1,1.3,41 = 3,751 watt

 > Motorun 1 adımı 1,8˚dir. Dolayısıyla motor :

                            360/1,8 = 200 adımdır

 > Makaranın yarıçapı           --> rm = 11mm = 0,011 m

 > Kovanın boş ağırlığı         --> m1 = 20g = 0,02 kg

 > Kovanın su ile dolu ağırlığı --> m2 = 26g = 0,026 kg

 > Holding Tork ya da Max. Tork --> Tmax. = 35 oz-in = 0,25 N.m

 > Detent Tork ( Yüksüz ve Enerjisiz Tutma Torku) -->  

                             1,7oz-in = 0,012 N.m

  > G = m.g

    G = 0,026.9,8

    G = 0,2548 N

    Sistem sabit makara olduğundan ;

    G = F dir.

  * Sürtünme dikkate alınmayacaktır.

  > h = n.2.π.r  ( n = 3,5 devir )

    h = 3,5.2. π.11 = 241,78 mm = 0,24178 m

  > x = v.t   --> h = v.t

> v1 = h/t1 --> v1 = 0,24178/3  

  t1 = En Hızlı Mod = 3s

  v1 = 0,08m/s

  v2 = h/t2 --> v2 = 0,24178/8  

  t2 = En Yavaş Mod = 8s

  v2 = 0,03m/s

> Açısal Hız => w = v/r

            w1 = v1/r --> 0,08/0,011 = 7,27 rad/s

            w2 = v2/r --> 0,03/0,011 = 2,72 rad /s

 > Açısal Hızların Sağlaması :

 > wrad/s = wrpm.(π/30)

   wrpm1 = (3,5*60)/3 = 70 rpm  w1=70*( π/30) = 7,33 rad/s

   wrpm2 = (3,5*60)/8 = 26,25 rpm  w2=26,25*(π/30)= 2,74 rad/s

 > Tork ( Döndürme Momenti ) :

   T = F.r --> T = 0,2548.0,011 = 2,8028.10-3N.m

 > 2,8028.10-3 N.m torkunu sürmek için ihtiyaç duyulan güç :

   P =t.w

> Hızlı Mod için :

             7,33.2,8028.10-3 = 0,02 watt

> Yavaş Mod için :

             2,74.2,8028.10-3 = 7,68.10-3watt

Projemizin çalışması aşağıdaki gibidir :