(WS19-01)Wetterballon Start

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Start

Während des Projekts wurden mehrere Starttermine angepeilt, die jedoch aus unterschiedlichsten Gründen wieder verschoben werden mussten, bis es zum tatsächlichen Start kam.

Wie in der Analysephase beschlossen, wollten wir genug Ersatzteile für den Start mitbringen, weshalb wir eine kurze Installationsanleitung für die Softwarepakete des Pis angefertigt haben. In dieser Liste haben wir auch die Bedienung der externen GPS-Tracker festgehalten. Sie kann unter folgendem Link eingesehen werden:

Installation

03.02.2020

Nach der Analysephase und der daraus resultierten Aufwandabschätzung hielten wir den 03.02.2020 als realistischen Starttermin fest, allerdings kam es beim Einholen der Startgenehmigung zu einigen Hindernissen.

Unser erster Startplatz sollte der Zeltplatz Freudenberg sein, jedoch erteilte uns die DFS keine Genehmigung, da wir militärischen Luftraum kreuzen würden bzw. der Abstand zu diesem nicht ausreichend sei. Als nächste Option wählten wir das Hochschulgelände, mussten diesen Plan aber schnell wieder verwerfen, da bis zum Erhalt einer Einverständnisgenehmigung des Eigentümers zu viel Zeit verstrichen wären. Unsere nächste Wahl fiel auf die Eibinger Forstwiesen. Leider gestaltete sich die Kommunikation mit dem Inhaber schwierig, sodass der Starttermin in greifbare Nähe rückte, ohne dass wir eine Startgenehmigung erhielten.

Den Start verschoben wir um rund 3 Wochen, um die benötigten Genehmigungen einzuholen.

27.02.2020

Der neue Starttermin fiel auf den 27.02.2020. Bei letzten Tests in der Hochschule stellten wir zum einen fest, dass sowohl unser integriertes GPS-Modul als auch der externe GPS-Tracker nur unzuverlässig arbeiteten, zum anderen blieb unser Hauptprogramm aus ungeklärten Gründen hängen, sodass wir den Start erneut verschieben mussten. Das Ausfallen des Hauptprogramms hätten wir, unter Berücksichtigung des nur bis zum 29.02.2020 vorhandenen Versicherungsschutzes, in Kauf genommen, allerdings bedeutete die Unzuverlässigkeit des GPS-Trackers ein zu hohes Risiko, den Payload nicht mehr bergen zu können.

29.02.2020

Die noch vor zwei Tagen auftretenden Probleme konnten wir beheben, indem wir für das Hauptprogramm einen Watchdog implementierten, der das System neustartet, wenn sich das Hauptprogramm aufhängt. Das Problem der Unzuverlässigkeit des externen GPS-Trackers ließ sich auf die fehlende Herstellerangabe und die damit verbundene, fehlgeschlagenene Suche nach einer Anleitung zurückführen. Daher entschlossen wir uns, einen neuen GPS-Tracker anzuschaffen, womit das Problem behoben war.

In Anbetracht, dass wir uns am letzten Tag des Versicherungsschutzes befanden, wagten wir einen Versuch. Vorab berechneten wir noch die für den Start benötigte Gasmenge.

Gasmenge für den Wetterballon 1600

Die für unseren Payload berechnete Gasmenge für eine Aufstiegsgeschwindigkeit von 7 m/s betrug 5319 l.

In einer vorhandenen 50 l Gasflasche befanden sich noch 79 bar Ballongas. Ursprünglich sind in der Flasche 200 bar Ballongas vorhanden, die einem Volumen von 9100 l entsprechen.

Im Dreisatz berechneten wir die ungefähre Gasmenge, die sich noch in der Flasche befinden.

Flaschendruck in bar Volumen in l Rechenschritt
200 9100 /200
1 45,51 *79
79 3594,5 /200

D.h. wir benötigten noch 5319 l - 3595 l = 1724 l Ballongas aus einer neuen 20 l Gasflasche. In der Flasche befanden sich ebenfalls 200 bar, die einem Volumen von 3600 l entsprach. Im Dreisatz berechneten wir, dass zusätzlich noch 95 bar aus der 20 l Gasflasche benötigten.

Flaschendruck in bar Volumen in l Rechenschritt
200 3600 /3600
0,0556 1 *79
95,77 1724 /200

Anschließend arbeiteten wir unsere Packliste ab und fuhren zum Startplatz.

Packliste.pdf

Am Startplatz angekommen, beschäftige sich ein Teil der Gruppe mit den abschließenden Tests des Payloads, der andere Teil mit der Befüllung des Wetterballons. Aufgrund des matschigen Untergrunds und des Flaschengewichts der 50 l Gasflasche entschlossen wir uns, uns nicht zu weit vom einzigen befestigten Wegstück zu entfernen und das Risiko einer sich in der Nähe befindenden Hecke in Kauf zu nehmen. Nachdem der Ballon mit dem Gas aus der 50 l Flasche befüllt war, wurde dieser von einer Windbö erfasst und in die Hecke getrieben, die ihn zum Platzen brachte. Nach diesem Fehlschlag packten wir unsere Sachen und fuhren zurück in die Hochschule, in der wir uns über das weitere Vorgeben berieten.

Wir sprachen uns für einen weiteren Versuch aus. In Anbetracht des knappen Restbudgets musste jedoch vorab geklärt werden, ob ein weiterer Start finanziert werden kann. Nach Rücksprache mit der Versicherung un d der Startgenehmigungaustellenden Behörde, kamen von deren Seiten keine weiteren Kosten auf uns zu. Einzig für den Ballon und dessen Füllung musste noch Geld investiert werden. Da unsere Mittel dafür auch nicht mehr reichten, entschlossen wir uns, statt eines Wetterballon 1600 auf einen günstigeren Wetterballon 800 umzuschwenken, für dessen Start auch kein weiteres Ballongas neben der Menge aus der 20 l Flasche besorgt werden musste.

11.03.2020

Nach dem Erhalt des neuen Ballon legten wir den Start für den 11.03.2020 fest. In der Zwischenzeit hat sich zu usnerem Watchdog noch ein "Watchpuppy" gesellt, der nicht mehr das gesamte System neustartet, sondern nur noch den Hauptprozess im Falle eines Aufhängens neustartet. Dieser Prozess läuft deutlich schneller als ein Systemneustart ab, wodurch uns weniger Messdaten verloren gehen.

Da wir nun einen kleineren Ballon hatten, musste die Füllmenge des Ballons neu berechnet werden.
Gasmenge für den Wetterballon 1600

Die für unseren Payload berechnete Gasmenge für eine Aufstiegsgeschwindigkeit von 6 m/s betrug 3321 l. Das entspricht ca. 185 bar aus einer 20 l Ballongasflasche.

Nach den Berechnungen packen wir unsere benötigten Sachen nach der Packliste.pdf und fuhren zum Startplatz. Mit der kleineren Gasflasche von nur 20 l waren wir mobiler auf dem Startplatz und konnten den Ballon windgeschützter füllen, sodass der Vorgang problemlos ablief.

Bergung

Als der Ballon in den Wolken verschwand nutzen wir den Online-Flugroutenrechner, machten uns auf den Weg in diese Richtung. Der Landepunkt des Ballons wurde in 91438 Bad Windsheim berechnet.

RouteBerechnet.PNG

Da der Rechner Ungenauigkeiten von bis zu 80 km haben kann, fuhren wir nur in Richtung Würzburg und wollten auf ein eine SMS mit GPS-Koordinaten warten, um unsere Route anzupassen.

Nach ca. 2 Stunden Fahrzeit hatten wir noch keine GPS-Koordinaten erhalten. An einer Tankstelle legten wir einen kurzen Zwischenstopp ein und überlegten uns Alternativen. In den Diskussionen über das weitere Vorgehen erreichte und glücklicherweise eine SMS mit den Koordinaten.

Der Ballon landete nicht in Bad Windsheim, sondern im rund 55 km entfernten Kraftshofer Forst, nördlich von Nürnberg.

RouteTatsaechlich.PNG

Am Waldstück angekommen begann die Suche. Den Buzzer konnten wir schon am Waldesrand wahrnehmen und die in der Dunkelheit gut erkennbaren LEDs halfen uns dabei, den Ballon bzw. dessen Überreste schnell ausfindig zu machen. Der Payload ist in einem rund 20 m - 30 m hohen Baum gelandet, weshalb eine Bergung vor Ort nicht möglich war.

Bergung1.jpg

Glücklicherweise konnten wir die Messdaten, die Fotos sowie einige Videodateien über einen Smartphone-Hotspot sichern.

Bergung2.jpg

Da wir aus Zeitgründen in Verbindung mit einer relativ langsamen Hotspot-Verbindung, entschlossen wir uns nicht alle Videodateien zu sichern und uns auf den Heimweg zu begeben.

Für die Bergung des Payloads werden wir uns mit dem Förster in Verbindung setzen. Anschließen werden die restlichen Videos gesichert.