MLAB wiki

Máte načtenou starší verzi dokumentu! Pokud ji uložíte, vytvoříte tím novou aktuální verzi.

====== Experimentální konstrukce rakety ======

Cílem konstrukce experimentální rakety je navrhrnout pokud možno univerzální stavebnici sondážní rakety s motorem pro opakované použití na tuhé palivo. Nápad na realizaci takového projektu vznikl na astronomické expedici 2014 v návaznosti na již několik let trvající starty malých primitivních raket bez užitečné zátěže.

{{:cs:designs:rocket:3dprinted_rocket.jpg?direct&300 | Funkční vzorek 3D tisknutelné rakety}}{{:cs:designs:rocket:3dprinted_rocket_parts.jpg?direct&300 | Jednotlivé díly tisknutelné rakety}}

Naopak tento projekt by měl přinést možnost na raketě pracovat dlouhodoběji a vytvořit návrh, který bude schopen nést alespoň částečně užitečnou zátěž.

===== Konstrukce rakety =====
Mechanická konstrukce rakety by měla být modulární pro přizpůsobení různým experimentům. Ideálně, kdyby jednotlivé části rakety byly tisknutelné na 3D tiskárně, nebo byly tisknutelné alespoň jejich modely.

==== Opakovatelně použitelný motor ====

Pro modelářské účely je dostupný opakovaně použitelný motor na tuhé palivo. Opakovaným použitím se myslí fakt, že pro další start jej stačí doplnit o palivovou patronu, která stojí přibližně 30 Kč.

{{gallery>:cs:designs:rocket?rocket_engine*.jpg&100x100&crop&lightbox}}

=== Raketové palivo ===

Tuhé palivo pro opakovatelně použitelný motor je ve formě patron s kanálkovým vyhoříváním. Do motoru na obrázcích výše se dávají dvě patrony nad sebe oddělené gumovými O-kroužky pro zamezení jejich volnému pohybu.

{{gallery> :cs:designs:rocket: ?rocket_fuel*.jpg&100x100&crop&lightbox }}

==== Raketový motor na jedno použití ====

Zajímavou větví vývoje sondážní rakety by mohl být vývoj raketového motoru na jedno použití. Navrženého tak, že by byl vytisknutelný na [[cs:designs:3dprint|3D tiskárně]]. Vývoj tímto směrem se odehrává v [[https://github.com/UpickaRAketovaSkupina/Raketa|tomto githhub repositáři]].

Návrh postupu vypadá následovně: na 3D tiskárně se vytiskne tělo motoru, kopyto pro trysku, píst na upěchování a víčko motoru. Do spodní části těla motoru se dá kopyto pro trysku potřené vazelínou, ze shora se nasype tmel na výrobu trysky (ZnCl - ZnO?), do těla motoru se zasune píst a tryska se upěchuje pravidelným mlácením do pístu po správný čas (tlačit heverem proti něčemu?). Po té so kopyto pro trysku vytáhne ven a motor se ze shora naplní palivem (válečky, na bázi sorbitolu?). Nakonec se navrh přilepí víčko (acetonem, nebo jiným rozpouštědlem?).

Vhodné pro inspiraci jsou tyto stránky:
[[http://www.raketaci.cz/index.php/fofum-pokec-o-cem-koli/sorbitolove/37-vlastni-vyroba-motoru|raketaci.cz - vlastní výroba motoru]]
[[http://canov.jergym.cz/vybusnin/PXD/cl/rakety.htm|Project-X vs. Detonator]]

==== Návratový systém ====

Na raketě musí být z bezpečnostních důvodů umístěno [[https://en.wikipedia.org/wiki/Model_rocket#Model_rocket_recovery_methods|návratové zařízení]], které je dopraví konstrukci rakety na zem, tak aby nemohlo dojít ke zranění nebo poškození.

=== Padák ===

Padák je nejklasičtější konstrukce návratového systému.

== Výmetná slož padáku ==

Vyhození padáku bude realizováno náloží ze střelného prachu, která vystřelí špičku a vymete padák. 
Elektronika spouštěče bude v takovém případě využívat obvod 555 spojený s výkonovým tranzistorem HEXFET. Úlohou časovacího obvodu 555 je vytvořit časově posunutý jednotkový skok, který otevře výkonový tranzistor.
Čas výbuchu by byl nastavitelný SMD trimrem na PCB. A jako spínač by byl použit HEXFET se spínacím napětím menším než 2V. V takovém případě by bylo možné celé zařízení spolehlivě napájet z jednoho
lithiového článku o nominálním napětí 3,7V, protože napěťový úbytek na HEXFETu je zanedbatelný.

Takové řešení je lepší než klasický tyristorový časovač především v tom, že nepotřebuje na rozdíl od tyristoru vysoké napájecí napětí. Navíc je možno ve větším rozsahu měnit časování.

=== Jiné druhy návratových systémů ===

Podobně jako u stratosférického balonu by bylo vhodné použít jako návratové zařízení [[https://en.wikipedia.org/wiki/Rogallo_wing|Rogallo]]. Takové řešení umožňuje řízený návrat na místo startu.

==== Stabilizační plochy ====

V klasickém návrhu modelářských raket je uvažováno o stabilizačních plochách běžné křidélkové konstrukce. Takový tvar je ale problematický pro vytištění na 3D tiskárně.  Z technologických důvodů by bylo lepší použít [[http://en.wikipedia.org/wiki/Grid_fin|Решётчатые рули]]. Tato konstrukce je testována i v [[http://tminusarduino.blogspot.cz/2014_08_01_archive.html|podobném projektu]] kde je vyvíjen rocket guidance system.

Nový přistup byl proto  [[http://www.mlab.cz/redmine/issues/288|testován]] na zmenšeném modelu.

Každý z výtisků na fotografii výše má hmotnost 7g. Jejich pevnost je pravděpodobně větší, než při stejné konstrukci vytvořené z papíru. Pevnost výtisku s grid-finem je navíc podstatně větší, nez u verze s klasickými křidélky. Problémem gridfinu je požadavek na jeho pravidelnost, který není tiskem jednoduché splnit, proto bude pravděpodobně využíván hybridní design obou konceptů. 
==== Kamera ====

Pro první starty bude pro záznam letu jako payload umístěna kamera se záznamem na mikroSD kartu.

==== Dohledávací vysílač ====

Ještě během Astronomické expedice byla otestována konstrukce dohledávacího vysílače složeného ze součástek zaletovaných do vzduchu. Konstrukce fungovala ale nebyla dostatečně odolná pro použití v raketě.

Jako další krok je proto navrhován plošný spoj, který má sloužit jako mechanická podpora celého vysílače. Použitý plošný spoj bude dvouvrstvý s tloušťkou laminátu 0.3mm.

Anténa takového vysílače má být tažena volně podél trupu rakety ve vodících trubičkách. Vysílač by měl být umístěn ve špičce a během vymetení špičky by se anténa měla vytáhnout z vodících trubiček.

==== Telemetrický vysílač ====

V další fázi vývoje rakety, kdy bude natrénováno odpalováni opakovaně použitelného motoru bude dohledávací vysílač nahrazen komplikovanějším modulem schopným vysílat telemetrii ze základních čidel. Vysílač bude proto spojen s mikroprocesorem, který bude mít možnost řídit výmět padáku podle odhadnuté výšky, změřeného zrychlení atd.

===== Podpůrný software =====

==== Simulace parametrů rakety ====

Pro simulaci aerodynamiky letu rakety je použit program [[http://openrocket.sourceforge.net/|OpenRocket]].

Zdrojové soubory simulace jsou uloženy v [[https://github.com/UpickaRAketovaSkupina/Raketa|Github repozitáři]].

==== Zpracování telemetrických dat ====

* [[https://openmissioncontrol.wordpress.com/|Open Mission Control]]
===== Měření motorů =====

==== Přípravek pro měření tahu ====

Pro měření tahu opakovaně použitelných motorů by bylo potřeba navrhnout přípravek využívající tenzometrický element z elektronických vah. Tento tenzometr by pak byl v můstkovém zapojení připojen k ADC, přes které by byl vyčítán tah motoru.

Na měřící stolici by měl být k dispozici i výstup pro připojení palníku s autodiagnostikou podobně, jako na odpalovací rampě.

Technické parametry:
  * Nutnost začít měření synchronizovaně se zážehem motoru.
  * Časové rozlišení měření křivky ideálně 10ms, maximálně však 100 ms. Doba hoření motoru je přibližně 1,5 s

Úkoly k vyřešení:
  * Nalézt tenzometrický element do elektrické váhy s dostatečným měřícím rozsahem. 
  * Navrhnout připojení ADC k můstkovému zapojení rezistorů v tenzometru.

===== Existující řešení =====

* [[http://raketky.x2u.cz/redals/index.htm|REDALS]].

====== Záznamy z vývoje ======

===== První start =====

Celý článek o prvním pokusu je [[http://blog.astronomie.cz/expa14/2014/11/21/startrakety/|Expedičním blogu]]. Elektroniku v tomto případě konstruoval Ondra Šesták a skládala se ze dvou částí. Telemetrického vysílače a časovače pro odpálení padáku. Technická výkresová dokumentace k oboum zařízením je v [[https://github.com/ondra6ak/rocket-telemetry|Git repozitáři]].

======= Využití konstrukce =======

* instantní aerometrická měření spouštěná okolními podmínkami.
  * Bezdrátový přenos dat - Jednorázové dosažení přímé viditelnosti přijímací stanice pro odeslání balíku naměřených dat ze stanice. 
  * Snímkování a skenování jednorázové události z velkých výšek.  (Větších než je dosažitelné např. kvadrokoptérou)
  *

====== Fyzikální měření ======

Demonstrace silového a tlakového působení sil na raketu. Testování senzorů.

====== Meteorologické aplikace ======

===== Měření vertikálních profilů proudění v atmosféře =====

Kouřová stopa může být použita jako měřící objekty pro zobrazení vertikální změny proudění.

===== Studium bleskových výbojů =====

Raketa může vygenerovat bleskový výboj vytvořením vodivé cesty v atmosféře.
Například uhlíkovou stopou, tenkým vodivým drátkem atd..

====== Reference ======

* [[http://digitalcommons.calpoly.edu/cgi/viewcontent.cgi?article=1050&context=aerosp|Ballon rocket launch.]]

Vyplňte, prosím, všechna písmena v poli, abyste dokázali, že nejste robot. S M B T E Ponechte prosím toto pole prázdné:

Komentář k úpravám

Poznámka: Tím, že editujete tuto stránku, souhlasíte, aby váš obsah byl licencován pod následující licencí: CC Attribution-Noncommercial-Share Alike 4.0 International