Стабилизация Активная - часть II

shadowjack> Главное, ... не получить.
Связка пивных бутылок ни у кого нехороших подозрений не вызывает.
Минимальное время активной стабилизации - 2 секунды. Максимальная высота полета 60 метров на первой ступени, 250 - на второй.
Остальные подробности требуют времени, хотя бы на формулирование. Не все сразу.

shadowjack> Ардуинка у меня есть (большая, правда), плата с 3-мя осями акселерометров и 3-мя осями гиро есть (правда, не под ракетную тему куплена, поэтому диапазоны для этих применений не оптимальные, да и аналоговая она).
Квадроплан, в смысле квадрокоптер? Что-то мне кажется, что всё подойдёт "на ура". Мне трудно доказать это... Чувство такое есть, в общем.

Non-conformist> квадрокоптер? Чувство есть, в общем.
А у меня уверенность. Я эту тему более-менее изучил. Плата для квадрокоптера пригодна вполне.
Кстати - калибр 80 мм, место имеется.

Ckona> Чтобы остановить вращение корректирующим импульсом, его величина должна составлять 2 Н*с.

Прошел месяц.
Получен экспериментальный ответ (см.прилагаемую таблицу).
Расходуя электромагнитным клапаном воздух из полуторалитровой бутылки, сжатый до 6 атмосфер,
можно получить полный импульс порядка 2,5 Н*с, за время работы сопла порядка 1 секунды.

Так что имеет смысл продвигаться дальше.

Ckona> можно получить полный импульс порядка 2,5 Н*с, за время работы сопла порядка 1 секунды.
Ckona> Так что имеет смысл продвигаться дальше.
А какой стабилизирующий момент создает ракета на скорости V при отклонении оси на угол alpha от направления движения?

shadowjack> А какой стабилизирующий момент создает ракета на скорости V при отклонении оси на угол alpha от направления движения?
Некорректный вопрос. Ракета никаких моментов не создает.
Если речь идет об аэродинамическом стабилизирующем моменте, то нужно как минимум знать площадь перьев стабилизатора и положение центра масс.

Ckona> Некорректный вопрос. Ракета никаких моментов не создает.
Ckona> Если речь идет об аэродинамическом стабилизирующем моменте, то нужно как минимум знать площадь перьев стабилизатора и положение центра масс.
Да-да, я про аэродинамику. Конечно, момент создает не ракета, а взаимодействие ракеты и воздуха.
Летнуя модель на бутылках - она же будет аэродинамически стабильна? Ведь системе стабилизации придется бороться со стабилизаторами.

shadowjack> Ведь системе стабилизации придется бороться со стабилизаторами.

Стабилизаторы начинают работать только начиная с определённой скорости ракеты относительно воздуха. Эту скорость большая ракета не может набрать мгновенно: посмотри старты "Союзов", "Шаттлов" и т.п. И вот как раз для руления в этот аэродинамически безнадёжный период и были придуманы принципиально иные способы управления пространственным положением ракеты (газоструйные рули, управляемый вектор тяги и прочее). Один из этих способов и моделирует Ckona.

Так что применительно к ситуации Ckona, как я понимаю, можно и нужно считать, что аэродинамического взаимодействия ракеты с окружающей средой нет вообще.

Non-conformist> Стабилизаторы начинают работать только начиная с определённой скорости ракеты...
Да я понимаю прекрасно. Но отлаживать-то мы будем её на водяной ракете, которая, как я понимаю, за 2 сек разгонится до достаточно большой скорости, а не на "Союзе".

Смысл этого проекта, насколько я его понимаю, сделать так, чтобы две ступени отработали, как будто скользя по вертикально натянутой невидимой струне в само небушко. Причём добиться этого эффекта предстоит не аэродинамикой (неподвижными перьями стабилизаторов, точно рассчитанным по скорости моментом запуска второй ступени и т.п.), а интеллектуальной газодинамической системой стабилизации.

Если это так, то аэродинамические стабилизаторы здесь просто лишние. Они ничем не смогут помочь соплам ориентации, хотя и мешать нисколько не будут... Однако же, скорее они будут только на пользу: если оперённая корма плотно воткнётся в скоростной напор, то газодинамике будет только легче создавать свои компенсирующие моменты, используя в качестве "шарнира" не ЦТ, а "оперённый" ЦД, который расположен ближе к корме?.. Вроде как плечо увеличивается, а стало быть и момент вращения будет больше при той же тяге сопла ориентации?

Никакой "борьбы" я здесь пока не наблюдаю, только помощь...

Non-conformist> Никакой "борьбы" я здесь пока не наблюдаю, только помощь...
Вот при сходе с направляющей мы уклонились от вертикали на 5 градусов. Мы зафиксировали это и дали сигнал на открытие клапана. А двигатель-то работает и разгоняет нас в "кривом" направлении. Скорость ненулевая, мы даем импульс, ракета отклоняется к вертикали. Но скорость-то направлена по-прежнему под углом 5 градусов! Образуется угол атаки, который для аэродинамически устойчивой ракеты пытается вернуть её на курс 5 градусов к вертикали. Все, конечно, не дискретно происходит, а непрерывно - но в общем так.

shadowjack> отлаживать-то мы будем её на водяной ракете, которая, как я понимаю, за 2 сек разгонится до достаточно большой скорости.

shadowjack, учи матчасть !
Никаких стабилизаторов нет, ЦТ ниже ЦБС, смотри как нос по ветру уводит.
Эта хреновина стартует вверх исключительно "на моменте инерции". Граммов 700 она еще поднимет "без напряга". Облепить ее пшикалками - как раз две секунды до разделения ступеней. И многое другое 1:1 ложится куда надо, с точки зрения компоновки.
Я склонен разделять датчик ориентации (неважно какой), и систему выработки команд (на открывание корректирующих сопел), в два раздельных узла. Хотя не исключаю интегрирование "узлов" в едином коде (контроллера). Тут уже мне надо учить матчасть.

...
Ckona> Эта хреновина стартует вверх исключительно "на моменте инерции". ..
Допустим, первую ступень ты выведешь до момента разделения строго вертикально, вторая, стартуя, имеет те же проблемы, что и первая без стабилизации. Что делать с этим?

Брат-2> вторая, стартуя, имеет те же проблемы, что и первая без стабилизации.
Как бы не так ! Скорость 40 м/с, ЦТ на один калибр выше ЦБС.
Не зря ж я источник питания в обтекателе размещаю.

shadowjack, тут тебе надо немного почитать классику жанра, например "Ключ на старт!" В. Канаева. Там подробно рассмотрен процесс стабилизации типа "стрела", т.е. ракетной аэродинамической стабилизации. ЦТ устойчивой ракеты находится впереди ЦД; при отклонении головы от заданного при старте направления возникает стабилизирующий момент вращения вокруг ЦТ.

Т.е. в нашем случае никто ни с кем не борется, всё находится в полном согласии - система газодинамической стабилизации будет только помогать аэродинамическому стабилизатору.

Non-conformist, обижаешь. Перечитай пожалуйста еще раз мое сообщение.
Кроме того, выяснилось, что ракета Ckona нестабильна. Едем дальше 8)
Считаю, что Ckona для уточнения параметров получившегося клапана нужен стенд с управлением клапана микроконтроллером.

shadowjack> Считаю, что Ckona для уточнения параметров получившегося клапана нужен стенд с управлением клапана микроконтроллером.
Каких параметров ?

shadowjack> выяснилось, что ракета Ckona нестабильна
Как же она летает без кувырканий ?
(Ракета называется Пеликан)

shadowjack> Перечитай пожалуйста еще раз мое сообщение.

Я внимательно читал твоё сообщение, перечитывать не было нужды. Но я перечитал его ещё раз, на всякий случай.

Имхо вот с этого пункта в твоей картине мира начинаются несообразности: "Но скорость-то направлена по-прежнему под углом 5 градусов!"

С какой стати? Ты же сам написал, что всё работает непрерывно, а дискретно ты просто расписал по пунктам, чтобы расписать. Внешним возмущением на пять градусов отклонилась голова, и тут же, одновременно к ЦД прикладывается сила, создающая крутящий, стабилизирующий момент вокруг ЦТ, стремящий ВЕРНУТЬ ракету на прежний курс. Аэродинамическая стабилизация в действии, что тут ещё можно сказать... С чего скорости быть "по-прежнему" направленной куда-то не туда?

"Образуется угол атаки, который для аэродинамически устойчивой ракеты пытается вернуть её на курс 5 градусов к вертикали."

К этому моменту времени уже не будет никаких "пяти градусов" ошибки, которые бы пыталась "удерживать" аэродинамика, потому что правильное расположение ЦТ и ЦД уже сделало своё дело. Упрощённо, конечно, но ведь и я тоже вынужден описывать процесс словами...

Разберись с этим сам, иначе мы рискуем сгенерировать несколько страниц никому не нужного текста.

Ckona> Каких параметров ?
Время открытия/закрытия в различных положениях и различных перегрузках, импульс в области малых длительностей управляющего сигнала (там будет нелинейность). В конце концов с помощью МК легко задать любою программу испытаний (последовательность управляющих сигналов) и считать данные (например, замыкание контакта при превышении тяги сопла порогового усилия).
Ckona> Как же она летает без кувырканий ?
Не успевает.

Non-conformist> С какой стати?
Потому что при сходе с направляющей скорость мала, и аэродинамического момента не хватает, чтобы вернуть ракету на курс. А двигатель продолжает работать и ускорять ракету в неправильном направлении. Если все было так, как ты написал - ракета всегда летела бы туда, куда смотрит направляющая, и никакой системы стабилизации не нужно было бы.
Моя логика сводится к следующему: если мы хотим изменить ВЕКТОР СКОРОСТИ ракеты, то аэродинамическая стабилизация будет мешать нам это сделать (на то она и стабилизация). А отклонения ВЕКТОРА СКОРОСТИ от вертикали будут, так как будут отклонения направления ракеты (и, соответственно, направления тяги двигателя) от вертикали в силу внешних воздействий. Укажи пожалуйста, где в моих рассуждениях ошибка.

Указываю:

shadowjack> Потому что при сходе с направляющей скорость мала, и аэродинамического момента не хватает, чтобы вернуть ракету на курс.
Для того, чтобы не случилось то, что ты описываешь, в ракетомоделизме принято рассчитывать длину направляющей, исходя из стартового ускорения ракеты и площади её оперения.

> Если бы все было так, как ты написал - ракета всегда летела бы туда, куда смотрит направляющая, и никакой системы стабилизации не нужно было бы.
Так оно и есть! Ракета Ckona стабильно летит именно туда, куда смотрит направляющая. А система газодинамической стабилизации нужна для лишь для того, чтобы сделать систему газодинамической стабилизации. Потому что участнику Ckona просто интересна эта тема. И вашему покорному слуге, кстати, тоже.

Получится лётный вариант, снимет телеметрию (пусть не стабилизации, а хотя бы просто увидит в логе, что там что-то действительно открывалось и закрывалось) - тогда и попробует запустить свою бутылку уже без аэродинамического стабилизатора... Нормальная логика постепенного усложнения задачи. Я могу ошибаться, конечно - пусть автор меня поправит.

shadowjack> Моя логика сводится к следующему: если мы хотим изменить ВЕКТОР СКОРОСТИ ракеты, то аэродинамическая стабилизация будет мешать нам это сделать (на то она и стабилизация). А отклонения ВЕКТОРА СКОРОСТИ от вертикали будут, так как будут отклонения направления ракеты (и, соответственно, направления тяги двигателя) от вертикали в силу внешних воздействий.

При чём здесь вертикаль до гироскопа? В каком положении корпуса гироскопа ты подал на него питание, тут ему и "вертикаль"... Куда направляющая смотрит - туда и "вертикаль"... ???
Я не могу принять логику, согласно которой одна система стабилизации мешает другой системе стабилизации. Если это так, то из этих двух систем только одну можно назвать системой стабилизации. А вторую нужно именовать как-то иначе...

А вообще, если говорить о задумке автора, то она, судя по всему, такова: лёгкая бутылочная ракета быстро теряет скорость, и если она была стабильна сразу после схода с направляющей, то чуть выше по траектории, на неё всё больше будут оказывать вляние внешние возмущения. Ну плохо работает аэродинамическая стабилизация на низких скоростях полёта, хоть ты убейся! И вот в тот самый момент, когда оперение в значительной степени потеряет свою эффективность, на сцену и выйдет газодинамическая система!

Ckona, так ли это?

Non-conformist> Ckona, так ли это?
Абсолютно верно !

Впрочем, практически из любого спора можно вынести нечто рациональное...

Подавать питание на гиру нужно только после схода ракеты с направляющей. Это просто сделать (контакт подъёма + таймер). Иначе и впрямь получится боротьба за истину - ракету ведь может и на направляющей ветром качнуть... А вот если сразу после схода подать питание - тогда нашим двум системам будут полнейшие любовь и согласие.

Ты это имел в виду, shadowjack? Судя по всему - не совсем, а скорее "совсем не"...

Non-conformist> Подавать питание на гиру нужно только после схода ракеты с направляющей.

Ты ещё не научился мыслить в системе МК, всё ещё аналоговыми схемами рассуждаешь )))
Питание нужно подавать сразу, а вот управлять чем-то МК должен начинать, когда определит, что ракета сошла с направляющей.