Стабилизация Активная - часть II

Non-conformist> Да я в курсе, что такое ШИМ, спасибо. Вот только когда эти единицы и нули в разных пропорциях подаются на вход фильтра с большой постоянной времени, на выходе такого фильтра и получается ПОСТОЯННОЕ напряжение.

и это уже не ШИМ - об чем я и говорю.

Non-conformist> ИдеКак все эти кулисные механизмы ПРАКТИЧЕСКИ сотворить?

качалки имеют радиальную щель начиная с некоторого радиуса.

оси серв параллельны штырю на кончике мотора. штырь смотрит вверх а оси серв вниз. Штырь проходит через обе щели. помоему очевидное решение.

Но габарит корпуса ракеты не даст серьезно качать мотор. Лучше мотор как ступень поворачиваемая.

Крестовины всяко разные бывают - и у грузовиков тоже...

качать можно так: мотор - винт - гайка.

> и это уже не ШИМ - об чем я и говорю

Если обычный коллекторный двигатель запитать модулированной скважностью напрямую, безо всяких фильтров, то на его зажимах будем наблюдать модулированное напряжение. Больше коэфф. заполнения - больше напруга, и наоборот.
Я думаю, и ты, и я знакомы с этими очевидными вещами. К чему засорять эфир?

> Штырь проходит через обе щели. помоему очевидное решение.
Ну, тебе очевидное. Я вот, например, не додумался до сих пор до такого.
Но у меня, например, с такой конструкцией получается представить перемещение только вдоль ОДНОЙ оси. И то одна машинка будет с другой "бороться" при этом.
Элементарно - сделай двумя пальцами на двух руках две щели, скрести эти щели, между коленями зажми конец карандаша и попробуй таким макаром покачать свободный конец. Получится перемещение по прямой. Этого мало, однако.

> качать можно так: мотор - винт - гайка.

А при чем здесь рулевые машинки? У них на выходе - хорошо, если несколько оборотов (яхты). А так - до одного оборота, как я понял.
И потом "винт-гайка" не даст необходимой оперативности регулировки имхо. Быстренько движком дергать надо, я думаю. Ракетки-то небольшие, чай не сотни тонн.

Насчет достаточности угла отклонения - полнейший туман. Никак не могу прокомментировать. Мне сейчас кажется, что при достаточно точном изготовлении ракеты (эксцентриситет тяги, весовая балансировка, ассимметрия аэр. сопр. и проч. и проч.), при малых углах отклонения тяги стабилизация ракеты в пространстве будет происходить медленнее, чем при больших - только и всего, ничего особенно ужасного произойти вроде бы не должно... И всяко безопаснее - на больших углах отклонения вектора тяги можно и ракету переломить, наверное.

А тема, я смотрю, суперпопулярна в среде местных теоретиков...

> Предполагается, что двигатель шарнирно подвешен где-то внизу, а тяга на корпус передаётся через это систему?

Нет, не так предполагается. Предполагается, что тяговое усилие передается через джимбал - два кольца одно в другом коаксиально, со взаимно перпендикулярными осями вращения. На нем закреплен сопловой конец РДТТ. Верхний конец СВОБОДЕН от каких-либо усилий - кроме моментов инерции при рывках машинок.

Это я пишу уже второй раз.

О, извините, как-то упустил начало обсуждения именно этого... узла.

Есть такое предложение... :
Просто поставить две рулевые машинки напротив верхнего среза двигателя под углом 90 градусов друг к другу и от каждой машинки протянуть жесткую тягу к шарниру, закреплённому на оси двигателя. Все шарнирные соединения - сферические. Причём эти две тяги в принципе, наверное, можно даже сделать одной буквой Г... не уверен, подумать надо.
То есть получится нечто вроде этого: см рисунок.

Из серьёзных недостатков этой схемы:
1) весьма ограниченный угол поворота двигателя (зависит от расстояния от... джимбала до тягового шарнира двигателя. И от плеча и угла поворота машинок.)
2) возможно, момента машинок не хватит для управления. Тут я не знаю, не компетентен.
3) при отклонённом вдоль одной из осей двигателе, поворот вокруг другой будет, наверное, не очень точным. Всё же, между направлением тяги и желаемым направлением поворота угол небольшой будет. Имхо, либо забить, либо внести коррективы программным способом.
4) теоретически, при таком креплении машинки могут много места занимать.

Джимбал - это gymbal, иностранный термин какой-то. Возможно это слияние корневых морфем двух слов.
Если он тебя смущает, найди русскоязычный эквивалент, только покороче.

Не получается так, как ты предлагаешь. Конструкцию надо вписывать в мидель. Предлагай ПРАКТИЧЕСКИЕ решения, сугубых моделей не нужно выдумывать - это две тележки одна на другой (см. несколькими страницами выше).

Имхо, решение вполне практическое. Какой диаметр корпуса и размеры машинок?
Судя по картинке, что я видел на прошлой странице пара рулевых для работы по моей схеме внутрь встанут даже с запасом.

"...Джимбал - это gymbal, иностранный термин какой-то..."

Gimbal {angl} - карданный подвес (not "gymbal")

я уж на прошлой странице написал - да не читают что-то.

В-1, попробуй начертить не кинематическую схему, а эскиз, больше похожий на рисунок с натуры. Мне пока непонятна твоя схема.
Я думаю, что одна из машинок в такой задаче просто обязана быть подвижной относительно другой, а эта другая - жестко сидеть на корпусе. Если обе будут сидеть на корпусе, то нужно что-то кулисное, скользящее (две перекрещ. щели, как предлагал Термостат). Но под такие кулисы имхо нужны машинки с ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ движением штока, а не с вращательным. Шток давит на г-образный рычаг, который изменяет направление усилия штока на 90 градусов (переводит усилие в плоскость миделя, поперечного сечения фюзеляжа ракеты), и двигает кулису-шель в этой плоскости. Вторая машинка делает то же самое, но по оси У. В точке пересечения щелей (отверстии, образованном этими пересекающимися щелями) торчит штырь, о котором говорил Термостат. Тогда все получается. Однако такая система имеет массу трущихся рычагов и деталей...

"Тихо сам с собою..." Пардон.

> Но под такие кулисы имхо нужны машинки с ПОСТУПАТЕЛЬНЫМ движением штока, а не с вращательным. Шток давит на г-образный рычаг, который изменяет направление усилия штока на 90 градусов

То же самое сделает и машинка с вращающимся выходным колесом, и при этом не потребуется Г-образное передаточное звено. На вал вместо колеса насаживается качалка с прорезью, в прорезь вставлен штифт кулисы. Кулиса (в плоскости миделя) скользит в салазках, либо катается на микрошариковых подшипниках. Оси вращения качалок при этом ПЕРПЕНДИКУЛЯРНЫ оси поводка, который укреплен на заглушке РДТТ, и относительно друг друга.
Двадцать миллиметров радиуса качания двигла такая система обеспечит легко, я думаю. На поводок насадить антифрикционную (фторопластовую, например) насадку, трущиеся поверхности щелей отполировать, хорошо смазать консистентной смазкой... Прокатит, я думаю.

***
Теперь насчет моего изобрЕтения, которое на рисунке выше. К сожалению, при всей своей привлекательности, такая система не обеспечит отслеживания светового пятна датчика при его ЦИРКУЛЯЦИЯХ относительно оси датчика. Ракета с предлагаемым двухосевым датчиком будет застабилизирована только по курсу и тангажу, крен же (вращение корпуса вдоль продольной его оси) схемой не стабилизируется.
Даже если удастся где-то достать безупорную машинку (верхнюю по рисунку), которая разворачивает зубчатый сектор, то вокруг нижней машинки (отклоняющей) при непрерывной циркуляции в один прекрасный момент намотаются все ее провода, и она их оборвет. И этот прекрасный момент может наступить очень быстро.

Кроме того, при обстоятельном мысленном эксперименте 90-градусного вращения зубчатого сектора оказалось явно недостаточно. Верхняя машинка должна обеспечивать вращение на 360 градусов, и кроме того быть безупорной. Это нереально, я думаю.

Non-conformist, ты можешь посмотреть схему с двумя щелями на "натуре", разобрав джойстик.

Я нарисую, вы только дайте размеры машинок (три измерения коробочки, длину и угол поворота рычга), внутренний диаметр корпуса и, пожалуй, длину двигателя.

Пояснения к рисунку (может станет понятнее):
Красный - шарнир, на котором подвешен двигатель.
Синие окружности - сферические шарниры. Из сферичность - критичнеый момент. циллиндрические здесь не прокатят.

Когда одна из машинок поворачивает рычаг (например, та что на виде сбоку, "тянет" от двигателя - на виде сверху боковая тянет вправо) сферрический шарнир (синий) на камере едет за тягой вправо, наклоняя камеру. Вторая машинка неподвижна, и тяга второй машинки (вертикальная на виде сверху) движется по окружности вокруг шарнира на рычаге неподвижной машинки...

Так, ладно. Анимацию состряпать будет проще, чем объяснить

На джойстик посмотреть интересно было бы, жаль что джойстика у меня нет.

Если начинать это дело, то сперва надо приобрести машинки, и от них плясать. Тогда многое станет видно. Определиться с габаритами движка, диаметром фюзеляжа. Гигантизмом страдать, я думаю, ни в коем случае не надо. Машинки покупать самые дешевые и самые маленькие. Если, конечно, эти две характеристики совместимы. Идеал - ракетка сантиметров 60 ..70 ростом, торцевичок на сергеевом пха-топливе (чтобы гарантированно без взрывов). Минимум тяги, чтоб только плавненько поднялась на 20 .. 30 м. Или плавненько в землю носом, и догорала потихоньку. Чтобы без излишнего драматизма.
Чтобы приобрести машинки, мне нужен импульс. Искомый импульс я получу, запустив свой перевернутый маятник. С понедельника на работу выхожу, там дело гораздо быстрее пойдет, все под рукой.
Я понял, что отпуск - не лучшее время для таких занятий. Тем более такой насыщенный, как выпал мне в этом году.

Диаметр корпуса можно и искуственно увеличить - чтобы впихнуть туда нужные машинки.
Если речь идёт о медленных полётах с целью отработки системы управления - можно вообще без "трубы обойтись" - тупо заменить каркасом или парой пластин. Скоростной напор-то смехотворный будёт.

P.S.
Втыкайте в новости армадилловцев. Я устал уже с них качать видюхи таких вот вертикальных управляемых полётов
У них, правда, всё таки жидкие движки. На твёрдых - это, имхо, экстремальнее



Perfect boosted hop of the "Flying Crayon." (7MB)
3й снизу

Ну, Кармак в этом смысле экстремал. Добиться стабильного вертикального полёта при тяговооружённости 1 и принципиальном отсутствии какой-либо аэродинамической стабилизации гораздо труднее, чем при тяговооружённости 2 и офигительных аэродинамических стабилизаторах, как у Фау-2.

Мне бы, для начала, хотелось решить ещё более простую задачу - чисто аэродинамическое управление на ракете с бустером.

Т.е. стартовая тяговооружённость около 6 и за 2,75 секунды ракета должна разогнаться до 150 м/с, после чего от пассивной стабилизации переходит к активной...

Затем бустер кончается и запускается маршевик - тяговооружённость будет меньше двойки сначала, но скорость уже достаточна для аэродинамической стабилизации и управляемости.

РДТТ - Активна стабилизация



The Development of Gyroc

Интересно видео:

http://michael.sdf-eu.org/Gyroc/Gyroc.mpeg

А у тебя есть какие-то цифры? Все эти зависимости тяговооруженности / максимального угла отклонения двигателя / быстродействия системы / стартового ускорения / способа управления (пропорцилнальное / ПИ / ПИД)?
Можно ли все это как-то рассчитать? Если нельзя рассчитать, то можно ли провести НАЗЕМНЫЕ эксперименты с целью выяснить - полетит / не полетит? Какие-то общие правила проектирования?

Копийная ценность УВТ-стабилизации с большой тяговооруженностью - минометный старт "карандаша" С-300: выстрел вертикально вверх - зависание - запуск двигателя - эффектный пируэт попой - стабилизация на солнце (под углом к горизонту). Но это, я думаю, нереально. Особенно резкий переход из свободного висения к стабильному полету.

А вообще мне все равно как - со стабилизаторами, без них... Хоть чуть-чуть потанцевать над стартом, а там можно и носом в землю - все равно счастья будут полные штаны.

в MATLAB есть полная симуляция ракеты и наведения и управлния. в первой части топика я писал.

anubis> Подумалось тут...
anubis> кроме трения, рулевым машинкам прийдется работать еще и на преодоление момента силы, приложенного к обтекателю. Чем больше скорость ракеты и чем она длиннее - тем большую мощность нужно будет развивать машинкам. И тут вот что вылезает: при качании торцевой (верхней) части двигателя, ракета представляет у нас рычаг второго рода, а при качании сопловой части - первого. На практике - если двигатель в длину = 0,33 от длины ракеты, то при торцевом управлении рулевым машинкам нужно скомпенсировать 3F, а при сопловом - 2F. F - боковая составляющая силы, приложенной к обтекателю.

Фигню написал. Не слушайте его
Двигатель не есть точка отсчета и он не прикреплен к поверхности.

Апдейт: Хм... Но может зерно истины тут есть?

К сожалению, я не разбираюсь в Матлабе. Если я начну в нем разбираться, то проект умрет не родившись.

У меня предложение к тем, кто разбирается в симуляторах, конкретно к Термостату: если ты сумеешь просчитать модель таких вот примерно размеров - длина около метра, диаметр фюзеляжа - 110 мм, диаметр движка - 50 мм, то я буду очень тебе благодарен. Я думаю, что ВСЕ участники будут тебе благодарны. Сначала можно просчитать для П регулирования.

Несколько вопросов ко всем матерым практикам: сколько примерно будет весить такая ракета при использовании стандартных конструкционных материалов (ПВХ-трубы, и проч.)? Полезной нагрузкой можно считать саму систему стабилизации. Какую тягу сможет развить торцевик указанного диаметра на топливе Сергея? Какие еще параметры можно прикинуть уже сейчас?

> Фигню написал. Не слушайте его

Ну, и выкосил бы, чтобы народ не смущать. Если тяга приложена к кардану у соплового конца двигателя, а ракета движется с ускорением, то верхний конец двигателя, находящийся в строго вертикальном положении (в направлении полета) не будет испытывать никаких опрокидывающих моментов. Если он отклонится от направления полета - то да, видимо, что-то такое возникнет, что надо будет машинке преодолевать. Причем преодолевать, отрабатывая в ОБРАТНУЮ сторону, в сторону "нейтрального положения".
Но ускорение будет небольшим, отклонение - незначительным, а усилие, развиваемое машинкой - более чем приличным. Я уверен, что это не проблема.