Отважным Изобретателям Грузика посвящается!

С завидной регулярностью возникают предложения "гравитационно-инерционного" датчика апогея, типа трубочка, два контакта, токопроводящая жидкость. В этой теме будем собирать очередные предложения и, чтобы не повторяться, объясним, почему оно не работает. Всех "изобретателей" будем отсылать сюда.
Вот последнее предложение

Saturn5> У меня такова идея для система спасения. Парашют запускается пружиной.Датчик маленкая трубка внутри водянъй раствор можно кислотой можно соли которъ пропускает ток.Два наконечника трубки металические -когда трубка станет горизонталной (момент переворота ракетъй в апогею) подается ток

А вот и объяснение

Massaraksh> После отработки двигателя в ракете наступит невесомость. Так что неважно, в каком положении будет трубка.

И небольшие уточнения

Б.г.> это если атмосферу не учитывать а так ракета будет интенсивно тормозиться атмосферой, и появится перегрузка, направленная в противоположную сторону. Правда, с уменьшением скорости, эта перегрузка тоже будет спадать, и очень быстро. Но реальная невесомость в такой ракете продолжается максимум секунд 5-6. Три вверх и три вниз.

Xan> Как только тяга двигателя станет меньше силы сопротивление воздуха, так сразу датчик и сработает.

В общем-то проблема на этом и заканчивается, но если есть еще какие-то соображения, давайте.

RocKI> В общем-то проблема на этом и заканчивается, но если есть еще какие-то соображения, давайте.

Ну вот ещё пример:

Там всё серьёзно!

Атмосфера>
Очень наглядно, как это НЕ работает. Их наверно тоже достали этими "разработками". Не поленились специально сделали ракету для демонстрации.

Они в конце каждой работы резюме делают: НЕ РАБОТАЕТ. Специально, для наглядности, ну, как и эта тупиковая ветка форума. Не могу найти видео, где конфетки M&Ms в бокс насыпали и сняли их поведение на протяжении полёта. Мне нравится подход к постановке экспериментов.
P.S.(а ещё мне нравится, что у меня сейчас заглушка керамическая обжигается )

Xan> Вот ещё один грузик.

Все расчёты неправильные.

Xan> Если ракета летит устойчиво и у неё всегда "нос по ветру", то сначала акселерометр показывает ускорение от двигателя, а потом торможение от сопротивления воздуха.

У тебя ракета в гравитационном поле не поворачивается в апогее, так что "нос по ветру" у неё только в этой фразе, а не в твоём симуляторе.

A твои все правилнъе потому после не знаю сколко лет заглушки въйбивается:)Ето что, не какая то графика симулированная, настоящая ракетка ето, когда според тебя перевернулас или я ее въйстрелил с стабилизаторам впереди?
P.S.Опс сейчас понял, да если полет близок к штатном т.е. вертикалном етого вполне подойдет хотя и скорост точно 0 не станет но если взят какой то праг скажем 20-30 м/с для сигнал разкръйтия парашюта то метод не "грузик". Он скорее окажется точнее широко применяемъйм методом простъйм таймером:)Если полет под углом то надо комбинироват другом методом надежднъй кажется самоуничтожение по командой с земли:)

Вот симулянтская прога про 1D акселерометр. На древнем "Васике".
Кому не лень, может с ней развлечься.
Можно в Питона засунуть, или ещё куда.

cls

rem Время работы двигателя [с]
tt = 1

rem Импульс двигателя [Н*с]
Ns = 26

rem Масса ракеты [кг]
m = 0.2

rem Аэродинамическое сопротивление ракеты = cx * s * rho
S = 0.001

dt = 1/100

rem Тут задаётся начальный наклон траектории
vx = 1
vy = 1

rem ===========================================

for t = 0 to 23 step dt

rem Считаем квадрат скорости из компонентов вектора скорости. И модуль скорости.

vv = vx * vx + vy * vy
v = sqr(vv)

rem Считаем модуль ускорения (замедления), создаваемого аэродинамическим сопротивлением

a = - S * vv / m

rem Если работает двигатель, добавляем ускорение от него

if t < tt then a = a + Ns / m / tt

rem Интегрируем осевое ускорение

va = va + (a - 9.81) * dt

rem Считаем компоненты ускорения, учитывая g

ax = vx * a / v
ay = vy * a / v - 9.81

rem Интегрируем компоненты скорости

vx = vx + ax * dt
vy = vy + ay * dt

rem Интегрируем координаты

x = x + vx * dt
y = y + vy * dt

print using "##.## ax =###### ay =###### vx =#### vy =#### x =#### y =#### a =###### va =#####"; t, ax, ay, vx, vy, x, y, a, va

if y < -9 then stop

next t

Xan> Вот ещё один грузик.
Xan> Идея такая: одноосным акселерометром измеряем ускорение вдоль оси ракеты.
Xan> На помойку грузик!!!

Xan>> Вот ещё один грузик.
SashaMaks> Все расчёты неправильные.

Ты прав — полная фигня.
Картинки совершенно неправильные.
А текст программы, который позже опубликовал — правильный.
В какой момент он стал правильным — не понимаю.
И почему у меня после этого не было правильных картинок — тоже не понимаю.
Старческий маразм!!!

Исправляю.

Если на пальцах:
Взяли акселерометр, ноль ему подкрутили так, чтоб "на столе" он выдавал нулевое значение.
Подключили к нему интегратор, из нуля интегратор делает нуль скорости.
Теперь поехали на лифте.
В момент ускорения акселерометр выдаёт не нуль, интегратор из этого делает скорость лифта.
Ускорение кончилось, а интегратор продолжает выдавать набранную скорость.
Лифт приехал на этаж, начал тормозиться.
Акселерометр выдаёт отрицательное значение, интегратор скорость уменьшает к нулю.
То есть, в момент остановки лифта скорость в интеграторе должна стать нулевой.
Ещё раз — как бы лифт/ракета не двигались (при всякой тяге двигателя и сопротивлении воздуха), в момент остановки наинтегрированная скорость должна стать равной нулю.
Это для чисто вертикального движения.
И такая система должна срабатывать точно в апогее.

Вот картинка.

Красным нарисована фактическая вертикальная скорость, жёлтым — интегрированная.
Обе скорости до апогея идут одинаково и пересекают ноль чуть раньше апогея (это из-за не нулевого времени работы двигателя).
Потом они расходятся, так как меняется направление сопротивления воздуха.

То есть, всё отлично.

А вот картинка для пуска под углом 60 градусов от вертикали.

Синим здесь нарисована горизонтальная компонента скорости.
Теперь фактическая вертикальная компонента (красная) переходит через ноль в апогее.
А интегрированная скорость (жёлтая) сильно с этим делом отстаёт и переходит через ноль за долю секунды до падения.
Ну, это ещё и потому, что длительность полёта всего 7 секунд, вместо 19.

---

Про изобретателей грузика.
Сам по себе грузик работать не будет — это уже всячески обсуждалось.
Ему обязательно нужен интегратор, чтоб получить значение (хоть какой-то) скорости.

А вот акселерометр И интегратор — вполне жизненное решение.
Как уже сообщалось "в предыдущих сериях", в механическом варианте это может быть "грузик на пружинке в вязкой жидкости".

Если же делать это на микроконтроллере, то тут сразу вскакивает вопрос "нафига?".
Потому что:
Ведь если уж сделаны мозги и всё вокруг них, то теперь достаточно добавить совсем чуть-чуть — гироскопы.
И сделать полноценную систему определения положения ракеты в пространстве с правильным принятием решения на срабатывания ССР.

Xan> А вот акселерометр И интегратор — вполне жизненное решение.
***
Xan> Если же делать это на микроконтроллере, то тут сразу вскакивает вопрос "нафига?".
Xan> Потому что:

.... Xan открыл горячую воду

G-Wiz HCX50 flight computer так и сделан (я писал ранше):

1) Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок [-VMK-#06.03.12 19:16]
2) Использование твердотельных гироскопов в ракетомоделях [-VMK-#22.06.15 07:22]

"Pyro output 2 - Fires at Apogee detect. Apogee detection is generally based on Accelerometer data, but Barometric Apogee can be selected, and is not subject to problems with Mach transition. Also with optional timer."

SashaMaks> Нет, здесь это не в тему будет,
SashaMaks> "Грузик" - это механический инерциальный индикатор апогея.

Согласен отчасти. Ведь название темы носит обобщающий характер, о инерционном грузике, в отличие от частной задачи изобретения грузика-индикатора апогея.

EG54> Согласен отчасти. Ведь название темы носит обобщающий характер, о инерционном грузике

"Отважным изобретателям посвещается" - это именно те, кто пытаются сделать именно механический индикатор апогея. Отвага у них именно в том, что они каждый раз пытаются сделать заведомо невозможное. Поэтому данная тема посвящена конкретному "Грузику" (с большой буквы), а не любому где угодно.

>> С "Отважным изобретателям посвещается" - это именно те, кто пытаются сделать именно механический индикатор апогея. Отвага у них именно в том, что они каждый раз пытаются сделать заведомо невозможно

Саша, если не возражаешь,оттолкнусь от твоего сообщения. Возникли пару вопросов, на которые не получается получить ответы. Если поможешь, или кто другой, буду благодарен.

В пассиве грузик улетает к потолку и там остается до встречи с землей. Основа общих рассуждений. Но приобретенная кинет. энергия в активе, заканчивается в апогее, но тем не менее грузик упирается в потолок. Аэросопротивление в апогее еще не удел. Остается только центробежная сила, т.к корпус ракеты вращается вокруг Цт пустой ракеты. Есть вращение- есть Цб.сила.
Единственная точка на корпусе которая летит по параболе-это Цт пустой ракеты. Высшая точка параболы для Цт- есть её апогей. А значит, что эта точка попадает или есть начальная точка невесомости по отношению к корпусу ракеты и вероятно её (невесомость) можно зафиксировать. Нос ракеты описывает линию похожую на серп.
Вот схема. После апогея Цб-сила прижимает груз к потолку, если грузик в голове,( в точке Цт-невесомость). Но есть еще расстояние от точки Цт до кончика хвоста(R2) и центробежная сила при вращении в апогее вокруг Цт должна отбросить грузик к хвосту. Получается, что грузик "разный" в разных точках нахождения на корпусе ракеты.
Вот тут и не понятно. Хватит ли Цб-силы , чтобы отбросить грузик к хвосту. В моих рассуждения получается, что здесь важна лишь длина R2 , чтобы Цб-сила была больше g( от нуля-горизонта до 90 градусов вниз), а массу можно не брать в расчет.
Вот и возникает "простенькая" задача по определению длины R2. И прав ли я в общих рассуждениях.


м

EG54> Остается только центробежная сила, т.к корпус ракеты вращается вокруг Цт пустой ракеты. Есть вращение- есть Цб.сила.

Вращение проще засечь гироскопами. Как нос ниже горизонта стал, так и апогей.

EG54> Хватит ли Цб-силы , чтобы отбросить грузик к хвосту.

Очевидно, что очень сильно зависит от крутизны параболы.
Причём в большинстве случаев крутизны будет не хватать (слишком плавная парабола, большая горизонтальная скорость), чтоб задний грузик двинулся к хвосту.

Или надо делать что-то механическое, типа весов, чтоб измерять разницу сил носового и хвостового грузиков. Но это абсолютно нетривиальная инженерная задача. И ненадёжная.

Если очень хочется, то проще использовать готовую микромеханику — акселерометры в голове и хвосте.
Но обработка сигналов акселерометров, чтоб увидеть апогей, сложнее и не так надёжна, чем с использованием гироскопами.

В общем, у меня опять получилась агитация за микроконтроллер и полноценные инерциальные датчики!!!

EG54> Вот тут и не понятно. Хватит ли Цб-силы , чтобы отбросить грузик к хвосту.

Ракета в апогее поворачивается, как ты нарисовал исключительно благодаря силам трения воздуха, поэтому ими пренебречь не получится. В таком случае в апогее наблюдается лишь состояние близкое к невесомости, но не полная невесомость, где бы могла проявиться данная центробежная сила. А та же сила трения создаст условия для ускоренного полёта (ракета будет тормозится) на протяжении всего полёта ракеты через апогей, в результате чего груз в хвосте чаще всего окажется в том же положении, что и в носу.

Xan> В общем, у меня опять получилась агитация за микроконтроллер и полноценные инерциальные датчики!!!

Бесспорно, синхрофазотрон лучше


м

Вот попытка поймать пружинкой с грузиком невесомость. Пружинка улавливает разницу между весом и массой. Поворачиваю механизм пружинкой вниз. Грузик сверху сжимает с-образную пружину на некую величину. Поворачиваю механизм в горизонт, пружина должна отодвинуть потерявший вес грузик, плюс преодолеть силу трения . Вес грузик в полете теряет в апогее, вот тут прижинка(в реальности за 0.16 секунды) и должна раздвинуться и замкнуть цепь выброса парашюта. На стенде 100% результат. Направляющая 4 метра, под углом к стенке 4-5 градусов. Красный светодиод показывает момент включения , т.е. когда пружинка нажимает на контакт. В конце видео реальный полет, правда механизм маятниковый, о котором говорил в теме СРР в беседе с Центаурусом( это был день грузика и из 10 полетов все удачны. Правда потом опять вдребезги). А с этим механизмом неудача, забыл в поле включить питание и все вдребезги. Очень хотелось поймать жар-птицу за хвост.

SashaMaks> Ракета в апогее поворачивается, как ты нарисовал исключительно благодаря силам трения воздуха, поэтому ими пренебречь не получится.

Это понятно.
Но почему сейчас в теме СРР говорят, что
"Serge77 - Моя ракетная мастерская > В апогее или возле него поток воздуха перестаёт действовать на лопасти и они раскрываются резинками"
Т.е. на лопасти в апогее аэросопротивление не действует, а на грузик действует.
для не умудренного знаниями ума противоречие. И еще. Высшая точка параболы. С ней падает наша ракета и самолет с кандидатами в космонавты, в атмосфере, имеют горизонтальную составляющую скорости. Через 1 секунду будут оба иметь скорость 9.8 м/с. В этом интервале в самолете будет невесомость, а в ракете нет. В чем разница? Ни как не урузумею. (Дальнейшее падение самолета за скобками.) Т.е. меня интересует почему грузик в точке Цт ракеты в апогее не попадет в состояние невесомости, если аэросопротивления или нет или есть мизер. На стенде для вертикального полета невесомость ловится достаточно стабильно. И пружинка разжимается после падения с апогея через 0.16 секунды. До апогея не разжимается, хотя казалось бы должна.

EG54> Т.е. на лопасти в апогее аэросопротивление не действует, а на грузик действует.

Там лопасти находятся в напряженном состоянии благодаря резинкам, поэтому "не действует" = действует с меньшей силой, т.е. небольшая сила воздействия силы трения остаётся.

EG54> для не умудренного знаниями ума противоречие.

Противоречия никакого нет. Если ракета движется хоть с какой скоростью, значит есть сила трения, она будет действовать на корпус ракеты, а через него и на твой грузик.
А если ты уберёшь силу трения в апогее, то это будет означать, что твоя ракета просто будет плоскопараллельно проходить апогей и ни на градус не развернётся => не будет никакой центробежной силы, что делает неработоспособной данную идею по определению.

EG54> И еще. Высшая точка параболы. С ней падает наша ракета и самолет с кандидатами в космонавты, в атмосфере, имеют горизонтальную составляющую скорости. Через 1 секунду будут оба иметь скорость 9.8 м/с. В этом интервале в самолете будет невесомость, а в ракете нет. В чем разница? Ни как не урузумею.

Самолёт не падает!
Самолёт летит по строго заданной траектории "горка", это вовсе не свободное падение.

EG54> Т.е. меня интересует почему грузик в точке Цт ракеты в апогее не попадет в состояние невесомости, если аэросопротивления или нет или есть мизер.

Мизера хватит, чтобы нарушить невесомость и не хватит, чтобы сработала центробежная сила.
Отсутствие силы трения не даст вообще центробежного вращения. Ну не может ракета сама по себе разворачиваться в апогее, это происходит благодаря силе трения и правильному расположению ЦД и ЦМ.

EG54> На стенде для вертикального полета невесомость ловится достаточно стабильно. И пружинка разжимается после падения с апогея через 0.16 секунды. До апогея не разжимается, хотя казалось бы должна.

На каком стенде?

SashaMaks> не будет никакой центробежной силы, что делает неработоспособной данную идею по определению.

Проверил. Цб в хвосте в полете не работает. Не хватает пересилить g. Ранее думал, что руки кривые.
Хотя когда рукой медленно имитировал прохождение апогея с вращением, то срабатывало.


SashaMaks> На каком стенде?

Стенд громкое название 4-метровой направляющей(мебельные , с С-образными захватами). На ней пневматическая ракета. Старт на воздухе, чтобы до упора не долетала (когда-то Хан говорил, что достаточно рогатки). В апогее ракета зависает и съезжает по этой направляющей хвостом вниз. И механизм, что на рисунке , (выше сообщение) срабатывал. С-образная пружинка из полоски ПЭТ пластика в активе была блокирована стопором, в пассиве грузик двигаясь в верх, снизу сжимал пружину, и после апогея, через два кадра падения - 0.16 секунды пружинка разжималась, отталкивая грузик вниз в точку замыкания контакта. Т.е. невесомость в таком варианте была, т.к пружинка весом грузика сжималась полностью и разжаться могла только при потере веса грузиком. Преждевременного срабатывания не было. Видео работы пружинки крайне плохое, т.к. Мд-80 видно клон и всё размыто. Но зная ориентиры на балконе по ним определял событие.
Такая система сработает на луне, для строго вертикального полета в верх и хвостом вниз. Но зачем там парашют А в атмосфере, для не управляемого полета строгой вертикали не может быть.

SashaMaks> Самолёт не падает!
SashaMaks> Самолёт летит по строго заданной траектории "горка", это вовсе не свободное падение.

Что есть маневр ГОРКА?
Сокол Сапсан атакуя дичь совершает маневр горка( в начальный период
парабола). Падает-летит с апогея пассивно.
Обиженные вороны бомбят пометом обидчика совершая поочередно маневр горка
( в начальный период парабола).Образно говоря, это природный экономный
маневр.
В фильме ВВС(о космосе) ученый с украинской фамилией показывал падение
себя с вертикальной горки вместе с мячиком. В начальный период невесомость была,
при параллельном падении в воздухе.
Влетая на авто в апогей горки инстинктивно сбрасываю обороты двигателя.
Самолет в апогее делает тоже самое. И далее летит свободно падая и наклон
параболы зависит только от горизонтальной скорости. "Включать" тягу или
активно рулить-значить нарушить состояние невесомости. На МКС включение двигателей коррекции сразу убирает невесомость.
Вертикальная скорость свободного падения не зависит от горизонтальной.

Википендия в теме невесомость приводит реальный пример прибора
невесомости. Мячик на нитке в кабине пилота. Однако-это грузик.
"На Земле в экспериментальных целях создают кратковременное состояние невесомости (до 40 с) при полётах самолёта по баллистической траектории, то есть такой траектории, по которой летел бы самолёт под воздействием одной лишь силы земного притяжения"-цитата.( Меня интересует время от апогея 1 секунда, остальные 39 сек. не нужны.)
Т.е. в атмосфере самолет с космонавтами пассивно падает-летит как камень с горизонтальной и вертикальной скоростью, точно также как и наша ракета и в нем самолете наступает невесомость. И только наша ракета в апогее подвергается дискриминации,и невесомость не
посещает её в безразличной точке ЦТ.
Как говорил один персонаж из фильма “Вечный зов” -”Сумлеваюсь я”, что есть разница в
поведении в апогее между самолетом и ракетой, влетающими под углом в апогей по инерции.
Назойливость продиктована тезисом Михаила-"Хочу понять", а потом "Всё знать".
Если невесомость есть, то грузик выбросит парашют, если нет-то нет.