Использование твердотельных гироскопов в ракетомоделях

А.С.> И, ой, как это намотать?
Я подумаю над этим вопросом.

А.С.> Не верю! © То, что годится для горных лыж, не годится для ракеты. К тому же, чем длиннее направляющая, тем больше работа сил трения.
А какие нагрузки будут на направляющую? И какой длины она нужна, собственно говоря?

А.С.> Так что в данном случае "боковые сопла"?
Как на Х-25. Естественно, для однотонника это не годится.

А.С.>> Не верю! © То, что годится для горных лыж, не годится для ракеты. К тому же, чем длиннее направляющая, тем больше работа сил трения.
Полл> А какие нагрузки будут на направляющую? И какой длины она нужна, собственно говоря?

Какой длины... Это зависит от стартовой перегрузки. Обычно говорят, что нужно набрать 15-20 м/с, чтобы воздушные рули обеспечивали достаточную эффективность управления. Реальная потребная скорость зависит от очень многих вещей, например, соотношения между миделем ракеты и площадью этих самых рулей (отклоняемых частей стабилизаторов), относительным диаметром ракеты (углом, образованным перпендикуляром к оси ракеты в точке подвеса и центром донного среза) и ограничениями на стартовую погоду.
20 м/с при сходе с направляющей хватает в 95% случаев. Для тяговооружённости 2 (как у Фау-2) 20 м/с набирается за 20 метров, плюс длина корпуса ракеты. Для тяговооружённости 6 (как у Лямбды-4S) нужно всего 2,7 метра плюс длина корпуса ракеты. Реально ко всем длинам нужно прибавить процентов 15, потому что ракета начинает двигаться до достижения двигателем полной тяги.

Что же касается усилий, действующих на направляющую, то наклонный старт - это наихудший случай, особенно, если ракета подвешена под направляющей. Момент можно посчитать, как косинус вышеописанного угла, помножить на тягу двигателя, помножить на длину направляющей.

А.С.>> Так что в данном случае "боковые сопла"?
Полл> Как на Х-25. Естественно, для однотонника это не годится.
Полл> Авиационная тактическая ракета Х-25МР | Ракетная техника

На мой вкус, это сложновато... Стойкость сопла в любительском исполнении и так хромает, а тут нужно, чтобы два сопла разгорались симметрично... иначе будет перекос тяги.

А.С.> Обычно говорят, что нужно набрать 15-20 м/с, чтобы воздушные рули обеспечивали достаточную эффективность управления.
По-моему это не обязательно. Длины направляющей должно быть достаточно, чтобы достичь аэродинамической устойчивости. Это не совсем то же самое, что и скорость эффективности рулей.

А.С.> На мой вкус, это сложновато... Стойкость сопла в любительском исполнении и так хромает, а тут нужно, чтобы два сопла разгорались симметрично... иначе будет перекос тяги.

Нужно чтобы сопла были чуть скошены, так, чтобы вектор тяги проходил через центр тяжести ракеты. Тогда разность тяг не будет создавать крутящего момента.
На уи это практически не повлияет (косинус маленького угла практически равен 1).

Сопла жрд тоже разгораются?

umbriel> Сопла жрд тоже разгораются?
А зачем ЖРД боковые сопла?
Вообще-то это здесь оффтопик, но
1. Диаметр что камеры, что сопла "земного" ЖРД, т.е. работающего от уровня моря, много меньше диаметра баков ракетной ступени. Скажем - в два раза минимум, в три раза максимум. Вокруг камеры можно разместить рулевые машины, да и другие агрегаты поместятся.
2. Если у сопла абляционная защита, то, да, разгораются. Как у Дельты-4 или у Мерлина-1А

Lyonix> Уж больно меня порадовало это фото...

А откуда взят механизм, изображенный на фото ? Источник фото какой-то сомнительный.

Lyonix>> Уж больно меня порадовало это фото...
Ckona> А откуда взят механизм, изображенный на фото ? Источник фото какой-то сомнительный.

Механизм мой, а источник фото и правда сомнительный.
Механика и электроника собраны, но дальше я её забросил - но летом, может, займусь. пока ни программы нет, ни подвеса, ни чем дуть.

Ckona> А откуда взят механизм, изображенный на фото ? Источник фото какой-то сомнительный.
А.С.> Механизм мой, а источник фото и правда сомнительный.
Взят в прошлом, из этой-же темы. Перезалит на фотохостинг. Не знаю чем он вам сомнителен.

А.С.> Механика и электроника собраны, но дальше я её забросил - но летом, может, займусь. пока ни программы нет, ни подвеса, ни чем дуть.
Спасибо за ответ! Надеюсь проект не умрёт.

Фотодатчик направления на солнце.

Если б не рассеянный свет от поверхности земли, было достаточно всего трёх или четырёх фотоэлементов с широкой диаграммой направленности, направленных в разные стороны, чтоб по отношению их сигналов вычислять направление на солнце.
Но рассеянный свет будет смещать ноль у такого датчика.

Чтоб избавиться от рассеянного света, надо фотоэлементы с узкой диаграммой.
Можно, например, сделать "фасеточный глаз" на фототранзисторах.
На ФТ одевается трубочка, которая своим удлинением задаёт узость диаграммы направленности.
На дно трубочки перед ФТ помещается рассеиватель, чтоб кривизна оптики ФТ не влияла.
Ну и куча транзисторов смотрит во все стороны. А МК меряет их фототок и думает.

Но транзисторов надо много.

Другие варианты - это сенсор от оптической мыши или фотокамера. Мыши с правильными сенсорами не попадаются, камера работает медленно, ну и не хотелось бы её этим занимать.


Мысль в том, чтоб не делать полноценный 2D массив с N² элементами, а сделать "1.5D" - линию всего из двух рядов элементов, 2*N. Потому что ракетой по крену всё равно управлять надо, ну вот и ставить такой крен, чтоб солнце светило одинаково на левый и на правый ряд. Просто добиваться одинаковых сигналов слева и справа. А по тангажу уже делать столько элементов, сколько требуется для точности и там уже считать по отношению и известной диаграмме.

Если требуется угол по тангажу 1 радиан, N = 10, точность измерения тока 1%, то точность измерения угла будет около тысячной радиана.
А больше и не надо!

"Фасеточный" - это как-то непросто. Чувствую, можно сделать гораздо "Калашниковее".

Если ещё магнитный датчик сделать правильный, то можно будет попадать на отбиту с точностью 10 ... 20 км.
Вообще без гироскопов и их дрейфа!!!

Xan> Если ещё магнитный датчик сделать правильный, то можно будет попадать на отбиту с точностью 10 ... 20 км.
Xan> Вообще без гироскопов и их дрейфа!!!

Недавно из темы прощания со Space Shuttle'ом свалился в wikipedia_Метеорологическая ракета и далее по ссылкам на страничке.
И вот что интересно: -"Любая ракета имеет некоторую асимметрию во внешних обводах, в распределении масс и приложении тяги двигателя, которая заставляет ее отклоняться от заданной траектории. Чтобы уменьшить это отклонение, не применяя дорогой системы управления, метеорологическим ракетам при пуске придается вращение вокруг продольной оси. Это обеспечивается спиральной закруткой направляющих стартовой установки." (отсюда)
Данные ухищерения позволяют получить баллистическую траекторию с расчетной высотой полета до 100км и удалением точки приземления от места старта на 10-20 км, в зависимости от погодных условий.

А.С.> Чем это IMU лучше готовых?
Выпросил у аналог-девайсовцев новую игрушку - ADIS16300.
Что могу сказать...
МЕМС технологии не стоят на месте. Эта игрушка чувствует направление вращения Земли. Несмотря на цену меньше ста долларов.
Измерить не удаётся, относительная ошибка того же порядка, что и измеряемое значение. Но точно не больше.
Делалось 5 пар замеров по 65536 отсчётов, находилось среднее. В каждой паре ось чувствительности гироскопа ориентировалась примерно на Полярную звезду одним концом, потом другим концом.
В первой паре разница между средними 0,945 LSB, во второй 0,664 LSB, в третьей 0,398 LSB, в четвёртой - 0,517 LSB, в пятой - 0,498 LSB. От серии к серии разница порядка 0,5-0,6 LSB, но в каждой паре знак разности правильный!
Напомню, теоретическое значение 0,833 LSB на диапазоне 75 градусов в секунду. Точнее, 0,825...0,841

А.С.> Напомню, теоретическое значение 0,833 LSB на диапазоне 75 градусов в секунду. Точнее, 0,825...0,841

Блин, неправильно посчитал! теоретическое значение 0,667 LSB! Значит, относительная ошибка меньше, чем я вначале думал! Чёрт, тогда среднее по пяти сериям - 0,604 LSB, что лишь на 10% отличается от теоретического значения! Блин, вообще-то, по даташиту, такого точного попадания быть не должно...

А.С.> Выпросил у аналог-девайсовцев новую игрушку

А как ты их выпрашиваешь?
Мне они сразу сказали, что у меня почтовый ящик плохой (mail.ru).

А.С.>> Выпросил у аналог-девайсовцев новую игрушку
Xan> А как ты их выпрашиваешь?
Xan> Мне они сразу сказали, что у меня почтовый ящик плохой (mail.ru).
Естественно, не через автоматическую форму.
Когда-то, давным давно, не помню точно год, но, кажется, в 2005 году, нажал я на кнопочку "contact ADI for the samples". Речь тогда шла об ADIS16080. Откликнулся Боб Сканнел, я ему написал, что работаю в конторе Цифровая техника ORIENT - ORIENT, что контора ищет возможности расширения ассортимента, и что я сейчас делаю датчик положения головы на ADXL202E (его можно было получить через автоматическую форму) и мюратовском гироскопе ENC-03. Этот датчик планировалось применять, как дополнение к стереоочкам на LCD, которыми тогда наша контора пыталась торговать.
Послал им фотку макета, попросил ADIS16080, потому что мне не нравился дрейф Мюраты.
Прислали.
С тех пор и началась моя "е-мэйловая дружба" с Марком Луни и Бобом Сканнелом.
Суть в том, что за время этой дружбы я им дал с десяток ценных советов и минимум три они воплотили (правда, только две железки оказались удачными, т.е. массовыми).
Их поразило то, что я угадал внутреннюю структуру AIDS16120 - это была первая попытка АД сделать МЕМС датчик с точностью FOG-а.
Когда в результате вышел ADIS16130 и я с удивлением увидел в нём воплощение того, что им писал, я послал письмо, "мужики, вы должны мне образец" :-), но они отписались "неа, такие сэмплы мы шлём только qualified customers", но более дешёвые приборчики я от них примерно по две штуки в год получал. Потом где-то в 2009 наша переписка прервалась, а в самом начале лета мне пришла в голову идея иммобилайзера для автомобиля, т.к. я работаю сейчас в фирме Prology, а она занимается всякой авто-электроникой, акустикой, навигацией, противоугонками и т.д.
Описав проект Марку Луни, я получил от него вопрос, как я оцениваю перспективу серийного выпуска, на что я ответил, 50/50 или чуть хуже.
Ну, в общем, в конце июля они мне сэмпл послали, и сказали - "жди числа 9 августа". Хрена там! Посылку я получил только позавчера. Но получил.

А.С.> Выпросил у аналог-девайсовцев новую игрушку - ADIS16300.
А.С.> Что могу сказать...
Вот он. Проходит по разряду IMU, т.к. кроме гироскопа, содержит ещё и трёхосный акселерометр.

А.С.> Естественно, не через автоматическую форму.

Понятно.
Ну, у меня всего одна мелкая "ачивка" — указал им на ошибку в даташите.
Не пришлют они мне ничего!!!

Хотя надо бы мыло при университете завести, хоть мелочь можно будет получать.

Xan> Не пришлют они мне ничего!!!
Саша, давай, я тебе пошлю мюратовских гироскопов 4 штучки! только а) куда? б) не знаешь ли ты, сколько это будет стоить? Можно послать просто письмом, приклеив их скотчем в двойную открытку, чтоб не было понятно, что это. Я так пересылал банковские карты, доходили нормально, но в пределах России. Можно, конечно, и в ценную бандероль зафигачить...

В пластиковый конверт завернув в пупырчатую пленку. Только таможенную декларацию лучше заранее скачай и заполни в 5 экземплярах на русском (вообще, по СНГ трех достаточно, но почта вещь непредсказуемая, а в некоторые страны нужно 5). Я так неоднократно отправлял по ближнему зарубежью, 150-200 рублей.
В обычное письмо не ложи, контрабанда, хоть и мелкая, может все равно боком выйти.

Xan>> Не пришлют они мне ничего!!!
Б.г.> Саша, давай, я тебе пошлю мюратовских гироскопов 4 штучки!

Не, у меня есть три ADIS16080ACCZ, на пока этого хватит.

А от девиц я хотел образцы микромощных операционников.


По ADIS16080 у меня вопрос есть: какой стороной к ускорению ракеты их лучше размещать?

Xan>>> Не пришлют они мне ничего!!!
Б.г.>> Саша, давай, я тебе пошлю мюратовских гироскопов 4 штучки!
Xan> Не, у меня есть три ADIS16080ACCZ, на пока этого хватит.
Xan> А от девиц я хотел образцы микромощных операционников.
Xan> По ADIS16080 у меня вопрос есть: какой стороной к ускорению ракеты их лучше размещать?

Тангажный и рыскательный - чтоб надпись была горизонтально, в смысле, читалась. Ну а креновый (вращение вокруг продольной оси ракеты) - как придётся. Если ставить больше трёх гироскопов и делать фильтрацию с матрицей ковариации, там есть оптимальные углы, они кривые и неочевидные, на память я их не помню.

Я, правда, определял ось минимальной чувствительности на ADIS16251, но, думаю, что датчик устроен одинаково. NikSR получил такой же точно результат для ADXRS612, числа другие, но оси те же - максимальная чувствительность к линейному ускорению - вдоль надписи, минимальная - поперёк надписи, вдоль оси чувствительности гироскопа - промежуточная.

Где-то в недрах форума есть эти результаты. Примерно 2006 год.

А.С.> Тангажный и рыскательный - чтоб надпись была горизонтально

Ага, понятно, сенькс.

А.С.> Если ставить больше трёх гироскопов и делать фильтрацию

Не, это слишком сложно. Тем более, надо тогда уже пять гироскопов!

Думаю, пусть будет примитивный вариант — три ортогональных (в математическом смысле) канала.

Что-то я в последнее время думаю, не поставить ли на несколько последних ступеней отклоняемый сопловой насадок. Сервы уже совсем маленькие делают, вектор надо отклонять на доли процента, сил у них хватит.

А.С.>> Тангажный и рыскательный - чтоб надпись была горизонтально
Xan> Ага, понятно, сенькс.

Нашёл - в этом же топике, пятая страница. Эх, мало нас, мало! а у тебя ADIS16080 не на платках, а так? паять такие корпуса проблемы не составляет?

Б.г.> ADIS16080 не на платках, а так? паять такие корпуса проблемы не составляет?
BGA-подобные корпуса я с большим и неизменным успехом паяю слегка доработанным автомобильным прикуривателем:

Б.г.> а у тебя ADIS16080 не на платках, а так?

Так.
Вот думаю, как сделать кубическую плату!!!

Б.г.> паять такие корпуса проблемы не составляет?

Да нет, вроде. Можно и паяльником по одному выводу, можно и плату всю нагреть, что лучше.
Именно этих не паял, подобные.