Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Stateczność i inne zjawiska występujące podczas lotu
Awatar użytkownika
filipberet
***
Posty: 97
Rejestracja: środa, 5 lut 2014, 07:36
Lokalizacja: Białystok, Choroszcz

Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: filipberet » poniedziałek, 17 lut 2014, 17:02

Witam
Planując budowę swojej pierwszej rakiety jak to zwykle bywa napotkałem na nielada zagwostkę. Ponieważ rakieta ma być dedykowana wyrzutni, której plany budowy można znaleźć tu:( http://forum.rakiety.org.pl/wyrzutnia-s ... t2111.html ) istnieją dwie opcje jej wykonania, mianowicie: z rozkładanymi statecznikami, bądź też bez stateczników. Postanowiłem spróbować swoich sił i zdecydowałem, że rakieta będzie bez stateczników i w tym miejscu pojawia się pytanie, jak ustabilizować tor lotu rakiety. Szperając po forum i u wujka google znalazłem ciekawy artykuł o żyroskopach i od razu postanowilem spróbować przenieść ten pomysł na planowaną rakietę. Po "kliku chwilach..." wyłonila się taka oto konstrukcja. Miniaturowy silniczek zasilany bateriami z zamontowanym kołem zamachowym umieszczony w plastikowej kuli, która z kolei spoczywa na dwóch poziomych łożyskach. Zanim zacznę majstrować przy tej konstrukcji chciał bym usłyszeć Waszą opinię na temat tego stabilizatora, może ktoś już kiedyś coś podobnego testował.

Pozdrawiam
Załączniki
Rakieta Pająk 1.png
Rakieta Pająk 1.png (15.16 KiB) Przejrzano 3194 razy
Up Up and Away

Awatar użytkownika
PiroManiak
*
Posty: 27
Rejestracja: czwartek, 6 lut 2014, 13:45
Lokalizacja: Okolice Tarnowa

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: PiroManiak » poniedziałek, 17 lut 2014, 17:35

Witam!

Na forum z żyroskopem jesteś pierwszy. W sumie były podobne tematy
ale ani w nich projektów, ani niczego. Myślę że to dość skomplikowane
ale może się udać. Musisz zadbać o dość szybko działający silnik.

A co to samego ,,koła zamachowego" trzeba obliczyć jaką będzie miało
masę, chodzi mi tu o końcówkę. Może źle zrozumiałem, za co przepraszam.
Co do stabilizacji lotu to Ros'y robią to za pomocą bocznych dysz.
Skoro robisz rakietę o dość dużej masie oraz średnicy to się nie nadadzą.
W sumie żyroskop to najlepszy pomysł i jeden z niewielu jakie można
zastosować.

Pozdrawiam i życzę powodzenia!
Sebastian
Sebastian

Awatar użytkownika
Tofifi
PROFI
Posty: 752
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Białystok, Nowe Miasto

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: Tofifi » poniedziałek, 17 lut 2014, 21:31

Według mnie w tej skali żyro nie zrobisz, a już na pewno nie metodą chałupniczą, bo na oryginalny raczej nie będzie Cię stać.

Dużo lepszym pomysłem jest zrobienie czegoś aby rakieta dostała ruchu wirowego jeszcze na wyrzutni.
Coś jak spirala w działach wojskowych, gdzie gazy nadają pociskowi ruch wirowy. - Dużo prostrze rozwiązanie a niżeli budowa żyro.
W tym wypadku nie koniecznie trzeba gwintować "lufę".

I tutaj do głowy przychodzi mi pomysł który może okazać się idealny do połączenia twoich obu koncepcji a mianowicie:

Użycia silnika ROS-40.

Standardowo tak jak kolega wspomniał, dysze w silniku tym kierują gazy na bok i centralnie. Gazy ulatujące z dysz bocznych wprawiają w ruch wirowy racę/rakietę dzięki czemu zachodzi stabilizacja żyroskopowa.

Większość konstruktorów rakiet jednak blokuje dysze boczne i zwiększa średnicę dyszy centralnej. - Zapobiega to utracie mocy na wprawianie jej w ruch obrotowy - wszystko idzie z wektorem pionowym, rakiety te posiadają stateczniki.

Natomiast w Twoim przypadku można by było nie blokować dysz bocznych, bo ewentualna utrata siły ciągu głownego była by rekompensowana przez wyrzut pneumatyczny. Mało tego w takich prowizorycznych warunkach nie musisz jeszcze kupować elektroniki, bo pewne założenia dało by radę sprawdzić w ten sposób:

1)Membrana jest z materiału który łatwo się przepala.
2)Silnik rusza - podmuch gazów ze wszystkich dysz.
3)Płomień przepala membranę
4)Ciąg silnika powoduje że rakieta wiruje jeszcze w "wyrzutni"
5)Cisnienie gazów uwolnionych z membrany pomaga wydmuchnąć rakietę z jeszcze większą prędkością.
6)Dalej już wiadomo - lot, rakieta wiruje, leci prosto, i wraca na spadochronie.

Oczywiście ideałem jest moment w którym ciąg silnia uaktywnia się dopiero po nabraniu pędu dzięki pneumatyce, ale to już wyższa szkoła jazdy czyli to co gumisie lubią najbardziej.

Na początek powinno Ci to wystarczyć - sprawdzisz część założeń, nie wchodząc w wysokie koszta.
BTW. - Moim zdaniem metoda nie efektywna do większych rakiet.

PS.Swego czasu Jaskiniowiec, próbował sił z żyroskopowym stabilizowaniem rakiety bez stateczników - również wystrzeliwanej z rury przy użycia silnika ROS - poszukaj na forum :)

Awatar użytkownika
stary Leszek
****
Posty: 183
Rejestracja: sobota, 6 kwie 2013, 12:34

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: stary Leszek » wtorek, 18 lut 2014, 17:32

Nie rozumiem samego założenia. Chcesz stabilizować lot rakiety żyroskopem.
w/g mojej wiedzy istnieją dwa podstawowe rozwiązania. Jedno-Tak jak na Twoim rysunku,
który jest niekompletny. Na obwodzie kuli powinny znajdować się czujniki położenia(coś na wzór myszy w komputerze),
które przez układ logiczny sterują ruchomą dyszą.
Drugim rozwiązaniem było by wykorzystanie bezwładności samego żyroskopu.
Na wyrzutni ustalasz kierunek lotu, włączasz żyroskop, który jest na sztywno związany z korpusem rakiety.
Wirujący żyroskop jeżeli będzie miał odpowiedni moment bezwładności powinien wymusić kierunek lotu.
Następnym problemem będzie uruchomienie układu odzysku bo rakieta po osiągnięciu apogeum nie będzie
chciała zmienić położenia. Będzie opadała głowicą do góry.
A nawiasem mówiąc ciekawy problem, i wcale nie jestem przekonany że mam rację.

Awatar użytkownika
Daniel
***
Posty: 116
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:32
Lokalizacja: Częstochowa

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: Daniel » wtorek, 18 lut 2014, 19:18

Dokładnie tak jak mówisz. Umieszczenie tego w kuli spowoduje że rakieta będzie leciała jak chce a silnik pozostanie w jednej pozycji bo będzie luźno zaczepiony. Aby to stabilizowało, silnik musi być mocno zaczepiony do rakiety, ale.. Siły działające na rakietę są duże, moment stabilizujący będzie o tej samej wartości ale w przeciwnym kierunku przenoszony z dysku przez wał, na silnik i dalej na konstrukcję. Trzeba by zastosować konkretny silniczek i dobrze go umocować. Wyzwalanie spadochronu to chyba tylko na wysokościomierzu ciśnieniowym. Akcelerometr jeśli się nie mylę nie sprawdzi się bo ujemne przeciążenie występuje po wyłączeniu silnika. (dobrze mówię ? )
Zamiast czujek lepiej zastosować żyroskopy modelarskie, jednoosiowe żyro do śmigłowca kosztuje w granicach 12$, no to mamy już 24$ i pomijamy problemy z elektroniką, wystarczy podpiąć serwo i ustawić czułość. Do tego kolejne 30$ za dwa mocne i przede wszystkim szybkie serwa np. Corona/ Z tym że będzie to ciężkie do zastosowania przy małej rakiecie, i nie jestem pewny czy wytrzyma to przeciążenia ze startu z pneumatycznej wyrzutni, choć w modelach przeciążenia też są nie małe. Takie coś sam chcę przetestować, ale najpierw muszę się uporać z hamownią.

Awatar użytkownika
rafciodz
****
Posty: 1209
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: rafciodz » środa, 19 lut 2014, 07:37

Ruch obrotowy pocisków w lufach wojskowych armat nadaje im gwint w lufie, a nie gazy.
Szybki ruch obrotowy jest jedną z najskuteczniejszych metod stabilizacji dla czegoś bez stateczników. Ale ich prędkość wylotowa z lufy to cyfry naddźwiękowe, lub coś około tego...

Rozumiem, że w modelu nie będzie kamer :D. Ma tylko polecieć...
Free Your Mind

Awatar użytkownika
filipberet
***
Posty: 97
Rejestracja: środa, 5 lut 2014, 07:36
Lokalizacja: Białystok, Choroszcz

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: filipberet » środa, 19 lut 2014, 09:16

Witam

Ruch obrotowy rakiety ma jedną zasadniczą wadę: filmik nagrany z kamerki umieszczonej na pokładzie takiej rakiety przyprawia o mdłości :grin: . Zastosowanie żyroskopu a w zasadzie dwóch, eliminuje ten problem. Ponieważ w przyszłości chaial bym nagrywać loty rakiet nie tylko z ziemi ale również z pokladu postaram się zastosować żyroskopowy stabilizator lotu.

"Umieszczenie tego w kuli spowoduje że rakieta będzie leciała jak chce a silnik pozostanie w jednej pozycji bo będzie luźno zaczepiony."

Faktycznie :grin: nie wiem jakim cudem nie wziąłem tego pod uwagę, bardzo słuszne spostrzeżenie.

"Na obwodzie kuli powinny znajdować się czujniki położenia(coś na wzór myszy w komputerze), które przez układ logiczny sterują ruchomą dyszą."

W takim układzie konstrukcja żyroskopu zda egzamin, ale wydaje mi się że jest zbyt skomplikowana jak na pierwszy raz i nie podołam jej budowie. Jednak taka konstrukcja ma jeszcze jedną genialną zaletę, mianoicie pozwala na zdalne sterowanie lotem rakiety. W przyszłości na pewno powrócę do tego rozwiązania i postaram się wdrożyć ten pomysł.

"Trzeba by zastosować konkretny silniczek i dobrze go umocować."

I to będzie najlepsze rozwiązanie, proste i mam nadzieję że skuteczne.

Pozdrawiam
Up Up and Away

Awatar użytkownika
Daniel
***
Posty: 116
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:32
Lokalizacja: Częstochowa

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: Daniel » środa, 19 lut 2014, 09:39

[quote="filipberet"]
"Na obwodzie kuli powinny znajdować się czujniki położenia(coś na wzór myszy w komputerze), które przez układ logiczny sterują ruchomą dyszą."

W takim układzie konstrukcja żyroskopu zda egzamin, ale wydaje mi się że jest zbyt skomplikowana jak na pierwszy raz i nie podołam jej budowie. Jednak taka konstrukcja ma jeszcze jedną genialną zaletę, mianoicie pozwala na zdalne sterowanie lotem rakiety. W przyszłości na pewno powrócę do tego rozwiązania i postaram się wdrożyć ten pomysł.


[\quote]
Taka konstrukcja nie zda egzaminu. Zaprogramowanie czegoś by wyczuwało pozycję kuli będzie co najmniej ciężkie. W sztucznym horyzoncie w samolotach na przykład, żyroskopem jest silnik z ciężkim rotorem umieszczony na ramionach. J Dokładnie tak jak to : http://upload.wikimedia.org/wikipedia/c ... ration.gif
Poza tym odczyt ruchu kuli będzie trudny, trzeba by to zrealizować przez jakieś rolki i czujniki Halla, lub coś podobnego. Natomiast przy żyroskopie ze zdjęcia wystarczą potencjometry najlepiej optyczne. Następną trudnością będzie przetłumaczenie tego wszystkiego na język serwa. Serwem steruje się przez modulację sygnału PWM. Żyro modelarskie ma tą zaletę że automatycznie wykrywa i ustawia się na częstotliwość serwa, która właściwie teraz nie jest już podawana, a zdarzały się przypadki że stare żyroskopy "paliły" serwa. Czy żyroskop modelarski da radę przy przeciążeniu tego nie wiem, ale myślę że tak pod warunkiem zastosowania żyroskopów jednoosiowych. (brak wpływu osi pionowej ) Do sterowania będzie idealna aparatura Turnigy 9x, sam mam i polecam. Chyba najbardziej popularna aparatura w tym momencie, posiada 8 kanałów, wbudowany komputer i co ważne moduł 2,4Ghz o zasięgu ok. 2km. Koszt to tylko 60$, a za kolejne 45 możemy wymienić moduł na Frsky i cieszyć się odczytem danych z modelu takich jak temperatura, ciśnienie itp. w czasie rzeczywistym na ekranie nadajnika :wink:

Awatar użytkownika
ajuc
Nowy
Posty: 6
Rejestracja: poniedziałek, 28 paź 2013, 23:27

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: ajuc » środa, 19 lut 2014, 17:20

A z pociskami/rakietami wprawianymi w ruch wirowy to nie chodzi przypadkiem o to, żeby ewentualna niesymetryczność pocisku/niedoskonałości aerodynamiczne się równoważyły i nie wpływały na tor lotu?

Serio efekt żyroskopu ma tam duże znaczenie?

Awatar użytkownika
Daniel
***
Posty: 116
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:32
Lokalizacja: Częstochowa

Re: Żyroskopowy stabilizator lotu rakiety

Post autor: Daniel » środa, 19 lut 2014, 19:25

ajuc pisze:A z pociskami/rakietami wprawianymi w ruch wirowy to nie chodzi przypadkiem o to, żeby ewentualna niesymetryczność pocisku/niedoskonałości aerodynamiczne się równoważyły i nie wpływały na tor lotu?

Serio efekt żyroskopu ma tam duże znaczenie?
Tak, dla przykładu rower. Postaw go i puść, od razu się przewróci, postaw go i popchnij, pojedzie, bo efekt żyroskopowy kół go utrzymuje. Kolejnym przykładem może być np. szlifierka kątowa, uruchom ją i spróbuj szybko nią poruszać, poczujesz jaki stawia opór. Efekt ten jest również wykorzystywany w śmigłowcach z dwułopatowym wirnikiem nośnym. Jest tam umieszczony prostopadle do łopat pręt zwany flybarem z ciężarkami na końcu. Gdy śmigłowiec się pochyli flybar pod wpływem efektu żyroskopowego pozostaje w miejscu i poruszając cięgnami zmienia kąty łopat stabilizując śmigłowiec, i robi to bardzo dobrze.

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 3 gości