wstep

Projekt wykonany na konkurs inżynierski organizowany przez BEST Kraków w roku 2004. Jajomiot został wykonany w zespole z Mateuszem Bilińskim i Piotrem Konicznym :). Zadaniem urządzenia było miotanie jajkami kurzymi o rozmaitym rozmiarze do celu.

trochę historii

Na początek trochę historii (w końcu na kimś trzeba się wzorować):

399 p.n.e. -- Sycylia
Dionizos Starszy, władca Syrakuz postanawia udoskonalić swoją armię...
Tak powstaje piekielnie potężna machina miotająca, znana także jako: Scorpio oraz Balista.

Zasada działania:

• Wykorzystanie sprężystości w rozmaity sposób.
• Motki (nadające siłę wyrzutu) czasami tworzono nawet z ludzkich włosów.
• Donośność do ok. 500 metrów.
• Amunicja:
  • strzały
  • pociski kamienne o wadze 30-80 kg

Cel:

• Niszczenie dużych obiektów: wież oblężniczych, umocnień zamków, a także okrętów
• Wystarczyło trafić jednym ciężkim pociskiem w żagiel przeciwnika, by statek przewrócił się i zatonął.

Przełom:

• Rzymianie tworzą nową konstrukcję.
• Wyprowadzenie wzorów na zasięg uzyskane doświadczalnie 1500 lat przed Newtonem
• Dokładne wyliczenia toru lotu pocisku na podstawie jego masy, wielkości maszyny oraz dźwięku wydawanego przez naciągane powrozy.

Potęga katapulty:

• Precyzja i popłoch
  Z mniejszych konstrukcji udawało się trafiać w konkretne osoby!
• Strzelanie bez amunicji
  Sam odgłos cięciw wzbudzał panikę.
• Dobry słuch wymagany...
  ... do strojenia motków rozluźnionych pod wpływem wilgoci.
• Ton - czyli naciągnięte powrozy (motki), termin został zapożyczony do muzyki

konstrukcja

Po wielu godzinach wyprowadzania wzorów zdecydowaliśmy się na standardową konstrukcję, której zasięg regulowany jest dwojako:

• mechanizmem bocznym hamującym: dziurki wywiercone w ściankach, w które wkłada metalowy pręty, stanowiący blokadę dla zwolnionego ramienia pułapki.
• kątem nachylenia: do płyty połączonej z pułapką dospawaliśmy zawias łącząc go z grubszą płytą, będąca podstawa całej konstrukcji. Z przodu dospawany został wygięty w kształcie łuku kawałek metalu z wyciętym w środku rowkiem. Kąt ustawienia pułapki regulujemy śrubą w rowku połączoną z płaszczyzną podstawy pułapki.

UWAGI:

Stabilność uzyskaliśmy dzięki stalowej płycie, której wymiary i wagę odpowiednio dobraliśmy (choć też i nie mieliśmy za dużego wyboru... jak się nie ma co się lubi to się lubi co się ma), tak by konstrukcja nie odrywała się od podłoża w momencie oddawania strzału (niestety nie udało nam się uzyskać całkowitej stabilności, jednak przy takiej sile ramienia pułapki jest to bardzo trudne przy ograniczeniach środków i ograniczeniach ze strony regulaminu: niestabilność ograniczyliśmy do minimum), ale jednocześnie, dała się łatwo przenosić i ustawiać.

Dodatkowo regulowana długość łychy oraz kąt nachylenia konstrukcji pokrywają idealnie pełen zakres odległości, w których cel może być ustawiony (tak więc pomysł z użyciem Twierdzenia Pitagorasa nie został wykorzystany w wersji ostatecznej, patrz "DZIENNIK INŻYNIERA"; nie było takiej potrzeby, gdyż zamiast trzech dziurek i trzech stałych odległości, wywierciliśmy 21, co okazało się wystarczające).

Koszyk na łyżce posiada regulację, tak by idealnie pasował do wielkości pocisku, zapobiegając odchyleniu pocisku przed strzałem, które źle wpływa na tor lotu. "Wąski regulacyjne" wykonane są z drutu, który może być odginany przez człowieka, jednak trudno jest go odkształcić jajku wychodzącemu z koszyka w trakcie wyrzutu.

Ramię łychy (z podobnym rowkiem regulacyjnym jak z przodu katapulty) jest maksymalnie wydłużone co, jak wynika z naszych testów, zwiększa stabilność odchylenia bocznego toru lotu jajka (bo takie występuje - spowodowane jednak nie błędami konstrukcyjnymi katapulty, ale wadą produkcyjną samej pułapki na myszy).

Przy samym tworzeniu katapulty używaliśmy wykorzystaliśmy głównie narzędzia wiercące i tnące, a także spawające. Jako, że cała konstrukcja wykonana jest z metalu (nie lubimy się rozdrabniać) trzeba się było trochę napocić zanim uzyskaliśmy efekt końcowy środkami domowymi (a właściwie garażowymi). Dzięki metalowej konstrukcji uzyskaliśmy stabilność i wytrzymałość (choć nawet i tutaj widoczne są takie zjawiska jak odkształcenie sprężyny czy jej zmęczenie oraz wyginanie się łychy miotającej w sposób niekontrolowany - spowodowane jest to dużą siłą, jak się łatwo domyślić - rzeczywiście biedna myszka nie ma żadnych szans :( ).

Sama pułapka przymocowana jest do powierzchni metalowej, do której także przyspawane są boczne ścianki regulujące z dziurkami. To właśnie kąt tej powierzchni do postawy katapulty jest regulowany mechanizmem w przedniej części.

Rysunki techniczne ze szczegółowym wymiarowaniem znajdują sie poniżej.

dziennik inżyniera

20 kwietnia

Zaraz po spotkaniu organizacyjnym udajemy się do Mateusza. Projekt "pułapka na myszy" wkracza w życie. Jak prawdziwi stratedzy, zaczynamy od planowania. Gruntowne przygotowanie z fizyki na naszym wydziale, wreszcie na coś się przydaje. Nie musimy zaglądać do książek, żeby ,,podebrać wzory''. :-) Na kartce powstaje szkic naszej piekielnej maszyny. Wpadamy na genialny pomysł regulacji zasięgu rzutu. Wszystko opiera się na twierdzeniu Pitagorasa i ruchu obrotowym pułapki :-) Wyprowadzamy wzór na zasięg, uzależniony tylko od kąta. Pierwsza próba kończy się fiaskiem. Wynik siły potrzebnej do wyrzutu nie jest w żaden sposób możliwy do zaakceptowania. Ciężko by było wytworzyć pułapkę na myszy o sile zgniatania 1344N... Oczywiście, cykamy zdjęcie naszej pierwszej porażki. Szukamy błędu. W międzyczasie szacujemy masę jajka i czytamy o historii katapulty. Udajemy się do kuchni Mateusza -- na szczęście sowicie wyposażonej w jajka. Pi razy drzwi masa jajka wychodzi nam ok 200g. Wprowadzamy dane do komputera i piszemy program (w Pythonie!!! :) ), który pozwoli liczyć nam pozycje i stany ustawień naszej katapulty w zależności od parametrów: masa jajka, odległość celu.

21 kwietnia

Dzień później rozumiemy juz nasza gruboskórność. Jajo waży ok. 40g. Poprawiamy wzory. Skupiamy się na symulacji i modelowaniu całego procesu oddania strzału. Udźwig ramienia pułapki zakupionej tydzień przed konkursem (metodą "zawieś kilo cukru") określamy na ok. 15N (dwa razy mniej niż się spodziewaliśmy z wyliczeń).

22 kwietnia

Aparat poszedł w ruch. Posiadamy zestaw zdjęć oraz filmików, obrazujących proces formowania się naszej piekielnej maszyny. Zaczynamy tworzyć prezentację. Zastanawiamy się nad budową celu. Konsultacje odbywają się przez internet. Prototyp katapulty z pułapki jest gotowy. Konstrukcja przypomina nawet, to co naszkicowaliśmy i do czego chcieliśmy dążyć. Nadajemy kryptonim naszemu prototypowi: IS-1. Można napisać, że pierwsza noc upłynęła na teorii, druga na symulacji, a trzeciej nocy już miotaliśmy jajami - synergia idealna :D

23 kwietnia

Wyruszamy na wycieczkę do koordynatora projektu, Łukasza Grabowskiego, po pułapkę na myszy. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, zdarzymy nawet na wykład ze statystyki :-) ... Autobus psuje się. Łukasza G. nie ma w pokoju w ustalonych godzinach... :/ Dzień spisany na straty. Mimo wszystko powstaje cel z kartonu po makaronie dzięki uprzejmości pani w supermarkecie ###### (nazwa znana jedynie obecnym).

24 kwietnia

Odbieramy pułapkę na myszy. Powstaje prototyp konstrukcji... Okazuje się, że udźwig konkursowej pułapki jest dwa razy większy od tego w poprzedniej - cieszymy się: może uda nam się w ogóle miotnąć na nową maksymalna odległość: 3,80 m.

27 kwietnia

Siwy przywozi prototyp konstrukcji na wydział. Miotamy jajem na parkingu... To chyba nie był samochód dziekana... prawda? :-) Jadymy do Siwego zaznajomionego garażu... Po drodze zahaczamy o supermarket i kupujemy amunicję... jak zwykle głowy pełne pomysłów. Pierwsze testy, pierwsze wystrzelone i rozbite jaja. Tablicujemy pomiary. Praca wrze do późnych godzin nocnych. Dzięki kilkugodzinnym testom dochodzimy do kilku ważnych konkluzji: im dłuższe ramie tym mniejsze odchyły toru lotu jajka na boki (ustawiamy więc maksymalną długość); skorupka jajek jest czasami naruszana w momencie wystrzelenia jajek (uderzając o metalową łychę) - zobaczymy czy trzeba będzie coś z tym zrobić; i po trzecie - najważniejsze odkrycie dnia - znaczenie lepiej jest miotać jajami obwiniętymi taśmą klejącą: mniej sprzątania, mniejsze koszty (wielokrotne rzuty jajkiem nawet nadtłuczonym) i znikomy wpływ "pancerza" na lot jajka.

29 kwietnia

Udoskonalony mechanizm spustowy i regulacja kątowa skończona! Cel watą wyłożony... Jajka tłuką się jak gaźnik w maluchu... Jutro będzie lepiej! :-)

30 kwietnia

"I pobłogosławił Bóg dzień siódmy, i poświęcił go, bo w nim odpoczął od wszelkiego dzieła swego..." (Wj 2,3) - mamy wolne (mniej-więcej).

1 maja

Pomiarów ciąg dalszy - zaczynamy punkt 15-ta. Wszystko idzie gładko - wygląda na to, że w Unii Europejskiej wszystko jest lepsze... :P Po zakończeniu tablicowania wszystkich możliwych pozycji rozpoczynamy tworzenie "ŚWIĘTEJ KARTY USTAWIEŃ" - dla każdej odległości chcemy zapisać najlepszą konfigurację mechanizmów pułapki. W międzyczasie robimy kilka konkursów dla posiadanych już odległości: 3+1 rzutów. Wyniki są różne, niestety coraz częściej osiągamy mało satysfakcjonujący wynik 0/3. Robimy sobie półtorej godzinną przerwę na ciasto (jakże by inaczej - z jajek, które bohatersko zginęły nie mieszcząc się w celu) i herbatę. Zaczynamy tworzyć rysunek techniczny a AutoCADzie. Idzie nawet całkiem nieźle dopóki nie trzeba wykroić części walca... Jemy więc kolacyjkę (bez jajek nie mogło się obejść) i wracamy do garażu. Uzupełniamy konfigurację i odbywamy kilkadziesiąt konkursowych rzutów. Wyniki coraz bardziej dążą do upragnionego. Jest godzina 1:15 - prace kończymy optymistycznym akcentem 2 x 3/3 poprawia nam humor mimo późnej pory.

3 maja

Przez internet powstaje projekt katapulty w 3D Studio (dzięki pomocy jednego ziomala z naszej grupy - pozdrawiamy Stachu ). Szybki (choć może nie aż tak) eksport do AutoCADa, wymiarowanie (jeszcze mniej błyskawiczne) i rysunki gotowe. Jesteśmy podekscytowani efektem końcowym... :)

4 maja

Wspólne obejżenie slajdów z naszej prezentacji na ławeczce w parku - ostatnie uwagi i selekcja zdjęć (filmów) do wersji ostatecznej. Wieczorem internetowa komunikacja wzmaga się, żeby wymienić opinie. Udoskonalana jest wersja tekstowa. Prace kończą się już w głębokim mroku...

5 maja

Dziś oddanie prezentacji, więc się dziennik inżyniera kończy w tym miejscu. Teraz pozostało już tylko wygrać...

modele 3d

Ponizej fantastyczne modele wykonane w 3ds przez Grunga.

prezentacja i animacjie

Prezentacja [AVI]

i tak jaja byly lewe ;)