Simulujte vytváření a spouštění rakety modelu pomocí OpenRocket

Vzpomínám si, když jsem byl v juniorské výšce, že jeden z mých oblíbených obchodů byl, když jsme navrhovali, vyráběli, stavěli a poté spustili skutečnou modelovou raketu. Celá myšlenka vyladění různých konstrukčních parametrů k dosažení vyšší nadmořské výšky nebo vyšší rychlosti je opravdu spousta legrace, nemluvě o skvělém způsobu praktického vyučování fyziky a techniky..

Milujeme výrobu modelů zde na MUO. Proto jsme se zabývali příběhy, jako je vytváření rozvržení modelových vlaků Jak vytvořit simulované plány rozvržení modelů vlaků a řízení vlaku s počítačem Jak vytvářet simulované plány rozvržení vlaků a řízení vlaků pomocí počítače a webových zdrojů pro tvorbu modelů. Jedním z problémů vyladění modelu v reálném světě je to, že pro jeho vyzkoušení musíte znovu postavit raketu s těmito novými parametry, provést zkušební spuštění a poté se vrátit zpět k rýsovací desce, abyste svůj design dále vylepšili..

Co kdybyste mohli použít počítač k simulaci spuštění rakety modelu, se schopností modifikovat a otestovat všechny možné změny, které můžete provést v návrhu rakety? Existuje jen taková aplikace, která se nazývá OpenRocket.

Vytváření zkušebních raket v OpenRocket

OpenRocket je aplikace založená na Java, takže by měla běžet na většině platforem, na kterých je nainstalován modul Java. Při prvním spuštění uvidíte, jak je zřejmé, že kdokoli vytvořil tuto aplikaci, byl vášnivým tvůrcem raket. Aplikace je dodávána se všemi komponenty, materiály a dokonce i značkami a modely motorů, které by šly do typického designu rakety.

Navrhování vaší simulované modelové rakety

Při prvním spuštění aplikace budete muset pojmenovat svůj design a uvést své jméno jako návrháře. Hlavní okno obsahuje několik hlavních panelů, včetně stromu návrhu vlevo nahoře, podokna pro výběr komponentu vpravo nahoře a obrazovky pro zobrazení návrhu dole.

Můžete navrhnout každou součást návrhu tak, že vyberete součást v horní části obrazovky a poté vyplníte všechny parametry návrhu v konfigurační obrazovce, která se pro ni otevře. Přiřadíte délku, průměry, tloušťku stěny a dokonce i to, z jakého materiálu je tato součást vyrobena a jaký druh povrchové úpravy panelu bude mít.

Když navrhujete každou součást, uvidíte dva symboly umístěné podél těla, které vám ukážou těžiště rakety (CG) a střed tlaku (CP). Provedete přiřazení návrhových parametrů pro kužel nosu, tělo a přechod. Pak můžete dokonce přiřadit, jaké doplňky přidáte, například padák.

Jak můžete vidět zde, strom designu vám umožňuje rychlou a snadnou navigaci v návrhu, takže můžete vylepšit věci pro každou součást, aniž byste ji museli lovit v hlavním okně návrhu..

Když už mluvíme o hlavním okně návrhu, zobrazí se vám vše aktuální “statistiky” které odpovídají vašemu současnému designu. Uvidíte CG, CP, délku a šířku. Navíc vám poskytne aktuální hmotnost a průměr a v pravém dolním rohu okna se zobrazí všechna varování týkající se designu, která software vydává. Věnujte velkou pozornost těmto výstrahám, protože to naznačuje některé nedostatky v designu, které jste možná udělali.

Vedle bočního pohledu na raketu můžete také kliknout a zobrazit také pohled zezadu. Toto konstrukční zobrazení vám ukáže všechny vnitřní a vnější průměry tělesa a bloku motoru.

Jakmile jste spokojeni s tím, že máte design, který bude dobře fungovat, je čas na jeho spuštění simulátorem. K tomu stačí kliknout na ikonu “Letové simulace” karta v horní části okna aplikace.

Provádění simulovaných letů

V tuto chvíli je čas na chladnou část. Otestujte svůj design, abyste zjistili, jak dobře funguje a jaká data získáte zpět, pokud jde o letovou cestu, rychlost, nadmořskou výšku a další. Chcete-li vytvořit přesnou simulaci, zkuste odhadnout parametry prostředí vaší skutečné testovací oblasti a zahrnout je do “Podmínky spuštění” tlačítko. Přidejte rychlost větru, souřadnice GPS vašeho webu a dokonce i rozměry spouštěcího prutu. Všechny tyto věci mohou mít vliv na požadované výsledky.

Budete také muset použít okno s konfigurací motoru a vybrat, jaký motor chcete použít ve vaší raketě a kam chcete umístit (nebo je). Jak jsem již zmínil, OpenRocket je dodáván se všemi standardními výrobci motorů a návrhy motorů. Je zřejmé, že zvolený motor bude mít také vliv na vaši simulaci letu, takže nezapomeňte zvolit motor, který používáte ve skutečném světě.

Až budete připraveni spustit simulaci, klikněte na ikonu Vykreslit data Ujistěte se, že jste vybrali konfiguraci vykreslování, kterou chcete trendovat - například vertikální pohyb nebo skutečnou cestu letu - a potom klikněte na “Spusťte simulaci”. Poté klikněte na Vykreslete let vidět vaše data.

Je zřejmé, že graf postranního profilu je nejjasnějším ukazatelem chování vaší rakety. Uvidíte přesně, jak velkou výšku vaše raketa dosáhla, a uvidíte také dráhu parabolické letu včetně ujeté vzdálenosti, umístění vrcholu a zapálení padáku..

Kliknutím na kterýkoli z dalších parametrů v rozevíracím seznamu získáte samozřejmě spoustu informací o všech datech z letu. Můžete vidět vše, co tvoří vertikální pohyb ve srovnání se zapálením a vyhořením motoru, stabilitou, tažením a mnohem více. To jsou všechny datové body, které byste nikdy nemohli získat z testovacího letu v reálném světě v amatérské situaci.

Vynesením těchto zkušebních letů a naučením se, co můžete z dat, můžete vycházet s účinnějšími a výkonnějšími návrhy, které dosáhnou výsledků spuštění, které opravdu chcete. Krása spočívá v tom, že pomocí svého počítače můžete vyvinout dokonalý design raketového modelu, aniž byste museli s prototypy trávit spoustu času a peněz. Můžete nechat počítač udělat prototypování a pak můžete založit svůj skutečný projekt na konečných parametrech ze simulátoru.

Vytváříte modelové rakety? Myslíte si, že vám OpenRocket může pomoci vytvořit lepší design? Vyzkoušejte to a uvidíte, co si myslíte! Podělte se o své zážitky a myšlenky v níže uvedené sekci komentářů.

Image Credits: Model Rocket Via Shutterstock