Vinkkejä Skaala-V2:een

[veekakkonen]

Jooh, elikkäs tuollaista noin 400mm korkeaa A-4:n (http://en.wikipedia.org/wiki/V-2_rocket) lentävää pienoismallia väsäilen. Rakenteena on pääasiassa 0,4mm koivuvaneri+0,5mm balsa laminaatti ja runkokaarina (ribs) sorvattu balsavaneri. Hökötys koostuu sylinteri- ja kartiomaisista pätkistä, jotka lopussa liimataan yhteen (silhuetin muodot eivät siis ole täysin pyöreitä). Nyt edessä olisi osien liimaus kasaan raketin muotoiseksi lentäväksi objektiksi, mutta hieman epäselvyyttä ilmeni tuon laskuvarjomekanismin kanssa. Toivoisinkin, että voisitte valottaa ensirakettiaan rakentavan polkua.

Raketin paksuus paksuimmalta (sylinterimäiseltä) osalta on noin 58mm. Rakenteensa vuoksi raketti on ontto sisältä. Tämän keskellä olevan sylinterimäisen osan pituus on ~15cm, nokkakartion pituus toinen mokoma, ja takakartion (moottori ja siivekkeet) pituus on noin 12cm. Moottoripukkina toimiva pahviputki tulee ulottumaan ainakin takakartion yläreunaan. Kysymys kuuluukin nyt, että kannattaako raketin katkaisu tehdä sylinterimäisen osan ylä- vaiko alapuolelta? Alapuolelta katkaistaessa laskuvarjo pakattaisiin runkoon sylinteriosan alapuolelta, ja sylinteri olisi tukittu jostain keskivaiheilta vanerikiekolla. Tässä näen kuitenkin sen ongelman, että mikään voima avauspanoksen jysähtäessä ei varsinaisesti työnnä laskuvarjoa ulos rungosta. Toinen vaihtoehto olisi katkaista raketti sylinterin ja nokkakartion välistä, jolloin laskuvarjo tulisi pakattua ylhäältä sylinterirunkoon. Kuitenkin nyt matka moottorilta laskuvarjolle ja katkaisukohtaan tulisi pitkäksi, ja rungon paksuuden vuoksi en ole varma avautuisiko varjo kunnolla. Yksi mahdollisuus olisi tietty jatkaa pahviputkea moottorilta aina katkaisukohtaan asti, mutta tämä taas lisäisi turhaa painoa ja tuhlaisi tilaa. Tuota sylinterimäistä osaa en viitsisi alkaa katkaisemaan, kun sain sen juuri kasattua. Mitään ideoita?

Raketin osat painavat tällä hetkellä 26 grammaa, ja koko raketin paino moottoreineen tullee jäämään alle sadan gramman. Mitä moottoria kannattaisi käyttää? Fyysisten mittojen puolesta tuohon menisi vaikka D-moottori, mutta tuonpainoisessa laitoksessa olisi varmaan aika ylilyönti. Toki tuohon saisi hyötykuormaksi vaikka pienen digikameran jos sellaisen välttämättä haluaa uhrata, mutta riittäisikö 100g raketille+50-100g hyötykuormalle C-moottori? Onko kukaan tehnyt koskaan D-moottorille tarkoitettua rakettia, jossa käyttää adapterin kanssa esim. C-moottoria?

Tuli myös mieleen että kun raketti on suht kevyt ja pinta-ala on melko suuri, niin riitäisikö tuossa laskuvarjon sijaan streameri? Olisi ainakin yksi vikakohta vähemmän...

[Guest]

Hienoa, että Suomeen valmistuu skaalamalleja. Viittaan muihin kohtiin tällä
palstalla, ja ehkä tämä saataisiin näytteille MODEL EXPOon keväällä ja
Pasilan ym kirjastoon syksymmällä. Harrastajien nyrkkisääntö lienee se,
että kunnollisiin nopeuksiin ja kiihtyvyyksiin päästään, kun keskimääräinen
työntövoima ylittää 10....15 kertaa raketin kokonaispainon. Kun lähestytään
arvoa 15, alkaa tulla nykyiset polttoaine ja valmistusteknilliset seikat
vastaan, ei saa ainakaan valmiina tarpeeksi pieniä moottoreita. 15 paikkeilla
raketit alkavat ylittää reippaasti äänen nopeutta. Tekemäni excel-ohjelma
laskee kaikki arvot MITin kirjan kaavojen mukaan. Eli siellä esitetty
differentiaaliyhtälö saa numeerisen ratkaisun. Mekaniikan lakeja ei paljoa
voi muuksi muuttaa, joten vaikka ammuttaisiin pendolino avaruuteen, nämä
lait pätevät. Lähetä arvot minulle, kun raketti on valmis, niin saat paluupostissa
laskelmat nousukorkeudesta ja nopeudesta ajan funktiona. Ehkä myöhemmin
voidaan verrata niitä, jos saadaan anturit mukaan, todellisiin mitattuihin
arvoihin.
............................................
jussi

[veekakkonen]

No ei kyllä hirmuisesti auta moottorin valitsemiseen tässä vaiheessa. Mikä muuten on suomessa myytävän D-moottorin keskimääräinen työntövoima. Hiiskatti, nuo muittenkin suomesta saatavien moottorien arvot on päässeet unohtumaan. Tarvitsisi nyt siis ennen moottoripukin liimaamista päättää, että laittaako tuohon A vaiko D-kokoisen moottorin.

Laskeskelin hieman ilmanvastuskerrointa tuolle, mutta lopullisen arvion tekemiseen tarvitsisi tuulitunnelia (oksa- ja uretaanilakan ilmanvastuskerrointa ei ilmoiteta purkin kylessä). Nyt ei ole kyse mistään hiifistelystä vaan siitä, että raketin saisi kunnolla lentoon.
Raketin paksuin kohta oli tosiaan tuo 58mm, ja pituutta sillä on noin 400mm. Muoto on kuten laittamassani linkissä, osapuilleen sama kuin V-2 raketissa, elikkäs venytetty, invertoitu pisara. Ilmanvastus lieneekin siis suhteellisen maltillinen, vaikka raketti pituuteensa nähden paksu onkin.
Eri asia onkin sitten lentokorkeus. Taisi olla niin, että raketti lentää riittävän korkealle, kun sitä ei löydä lennon jälkeen. Kevyenä raketti tuskin jatkaa kovin pitkälle moottorin sammuttua. Mitään äänennopeuksia tuskin kannattaa puurakenteisella raketilla tavoitella, palaa vielä ilmassa kitkan vuoksi

Mitään ideoita tuosta laskuvarjon avaussysteemistä? mistä kohtaa raketti siis kannattaisi katkaista?

Sitten vielä, että miten se raketin stabiilius laskettiinkaan (jos siis tiedän sekä painopisteen että painekeskipisteen etäisyyden raketin nokasta, niin miten lasken stabiiliuden?), ja mitä kertoimen arvoa kannatti tavoitella? Skaalamallissa ei hirviästi pysty geometriaa muuttamaan siivekkeissä tms, elikkä stabiiliuden säätö menee varmaan painopisteen säätämiseksi (ongenpainoja nokkaan). Itse nokan yritän sorvata styrsasta turvallisuussyistä (parempi että nokka hajoaa ennen ihmistä), mutta siihen saa kyllä jyrsittyä kolon painoille.

Ideiota kaivataan edelleen. Raketti pitäisi saada kasaan eli kaipaisin vinkkejä katkaisukohdasta sekä moottorin koosta...

[sampo]

Moi,

Yritänpäs vastailla parhaani mukaan:

Moottoriksi sopinee C tai D-moottori, riippuen miten korkealle haluaa lennättää. Itselläni on kaksi suurehkoa D-moottorirakettia joiden tyhjäpaino on n. 200g, lentävät ehkä noin 50-100 m korkeuteen. C-moottorillakin tuo varmasti lentäisi hyvin, mutta jos hyötykuormineen paino alkaa lähestyä 200 grammaa niin mieluummin laittaisin D:n. Mitään estettä sovituspalan käyttämiseen ei sinänsä ole, en vain muista kenenkään moista tehneen. (Helpoimmillaanhan se on monta kierrosta teippiä sopiviin kohtiin moottoria että pysyy tukevasti paikallaan...)

Suomessa myytävät moottoriluokat ovat A8-3, B4-4, C6-3 ja D7-3.

Laskuvarjon sijainnilla ei liene kauheasti väliä, eniten se vaikuttanee painopisteeseen ja potentiaaliselle hyötykuormalle jäävään tilaan. Jos laskuvarjo jää yllä olevan putken sisään, niin asian voi ratkaista solmimalla se kiinni kuminauhan puoliväliin, tällöin osien erkaantuessa kuminauha vetää laskuvarjon esiin. Itselläni on yhdessä raketissa metrin pituinen ja 3cm halkaisijaltaan oleva putki, jonka moottori paineistaa oikein hyvin, joten siitä ei pitäisi homman olla kiinni.

Streamerikin riittää useimmissa raketeissa (olen käyttänyt yhdessä noista isoista raketeistakin), mutta jos itse rakentaisin skaalamallia niin laittaisin siihen laskuvarjon toivoen välttyväni pahimmilta vaurioilta.

Mallinnuksessa voi olla hyödyllinen RockSimin demoversio, jota pystyy käyttmään 30 päivää ilmaiseksi. Aion myös parin kuukauden päästä julkaista vastaavia simulaatioita tekevän vapaan ohjelmiston.

Jos on lisää kyseltävää niin laita ihmeessä viestiä.

[veekakkonen]

Olikos sen D-moottorin halkaisija jotain 24mm? Tiedänpähän etsiä oikean kokoista pahviputkea. Ei keltään sattuisi hylsyjä löytymään?
Hyötykuormaksi voisin harkita langatonta kameraa, mutta jokin flash-muistinen tallentava saattaisi toimia paremmin.

Raketin painoksi olisi viimeisimmän arvion mukaan tulossa alle 40 grammaa (kumman vähän kuluu liimaa, kun osat sovittaa valmiiksi tiukiksi), ja siihen sitten moottori ja mahd. nokkapaino. Mulla ei ole "mitään" havaintoa moottorien painosta. Mites sen vakauden laskeminen meni? Jotenkin kummallisesti on rakettikurssin materiaali kadonnut syksyn moniste- ja muistiinpanotulvaan

Jos nyt teen niin, että rakennan tuon D-moottorille, ja pyöräytän pahvista adapterikelkan C-kokoiselle moottorille. Tuskin tuossa kovin vikaan voi mennä, muuten kuin siten, että raketti löytyy naapuripitäjän puolelta. Olettekos yleisesti uskaltaneet laittaa nimiä ja osoitteita raketin kylkeen

[sampo]

Olikos sen D-moottorin halkaisija jotain 24mm? Tiedänpähän etsiä oikean kokoista pahviputkea. Ei keltään sattuisi hylsyjä löytymään?

Estesin D-motti on 24mm, mutta Suomessa myytävien Wecon D-moottorit on 25mm. Mulla taitaa olla hylsyjäkin, ensi keskiviikkona aloitetaan Iso-Haisun rakentelu joten jos haluat pistäytyä siellä niin voin ottaa niitä mukaan.

Mulla ei ole "mitään" havaintoa moottorien painosta. Mites sen vakauden laskeminen meni?

Läsyssä neuvottiin projektiomenetelmä, mutta tuossa ehkä suosittelisin tarkempaa mallinnusta niin ei tule aivan holtitonta kärkipainoa. Jos et ohjelmaa halua asennella, niin uukin taulukkolaskentatablitsa löytyy osoitteesta http://users.tkk.fi/aniskane/tauhkaa/ra ... avuus.html . Siihen voi täyttää muodot suunnilleen niin se laskee vakauden Barrowmanin menetelmällä. Koska toi on ehkä vähän keskimääräistä pienoisrakettia pönäkämpi niin 1 kaliberin vakaus pitäisi olla ihan riittävä, ehkä vähempikin.

Moottoreiden kokonaispainot:
A8-3 15g
B4-4 21g
C6-3 25g
D7-3 45g

[Guest]

Ja moottorivalinnoissa kannattaa käydä läpi USAn linkki: www.thrustcurve.org läpi.
Se näyttää kaikki arvot työntövoimakäyrineen, nyt sinne lienee lisätty myös
rakennettuja esimerkkiraketteja.
........................................
jussi

[sampo]

Ja moottorivalinnoissa kannattaa käydä läpi USAn linkki: http://www.thrustcurve.org läpi.

Tuo on hyvä paikka työntökäyriä etsiessä, mutta sieltä valitettavasti ei löyty SF/Wecon moottoreita. Aion kyseiset käyrät muuntaa sopivaan työntökäyrämuotoon ohjelmistoni osaksi, jossa vaiheessa lisään ne myös ko. sitelle. Toisaalta Estesin vastaavat A-C -moottorit lienevät varsin lähellä täkäläisiä moottoreita.

[veekakkonen]

Joo, taitaa D-moottori sopia tuohon parempi kun on ton verran pönäkkä. muutenkin, jos laittaa hyötykuormaksi kameran ja vaikka antureita myöhemmin, niin on kai ihan hyvä olla nostokapasiteettia. Paljonkos paketti noita D-moottoreita oikein maksaa?

Onnistuisiko tuo katkaisu sylinteriosan alapuolelta? Siis laskuvarjo pakattaisiin alhaalta sylinterimäiseen osaan, mutta naru vetäisi sen ulos avauspanoksen lauetessa? Systeemi saattaisi olla hieman helpompi, kun kaasuja ei tarvitsisi johtaa koko sylinterimäisen osan läpi. Tietty tuo vähän siirtää painopistettä alas, mutta raketista tulee muuten niin kevyt, etten usko että haittaa paljoa.

Mistä nuo siivekkeet kannattaisi muuten tehdä. Vaihtoehtoina olisivat pahvi, balsa tai depron. Mites balsaa käytettäessä, pitikö syysuunta olla aksiaalinen vaiko normaalin suuntainen?

Kuinka painavan tuosta raketista oikein voi tehdä että se D-moottorilla yleensä lentää johonkin järkevään korkeuteen?

[tt]

Katkeamiskohdan voi ihan hyvin laittaa myös raketin alaosaan, kunhan pitää huolen ettei se irtoa omia aikojaan. Tässä konstruktiossa on vaarana, että moottorin työntövaiheen jälkeen ilmanvastus tarttuu siivekkeisiin ja nykäisee peräosan irti keulasta, jonka massa pyrkii jatkamaan matkaa. Pönäkällä V2:lla on kuitenkin keulassakin niin paljon ilmanvastusta, että tämä ei varmaan ole suuri ongelma.

Toinen vaaranpaikka on se, että avauspanos saattaa "juntata" varjon ylempään osaan niin tiukkaan ettei se tulekaan ulos narun vedon voimasta.

Siivekkeet syntyvät ihan hyvin mistä tahansa mainitsemistasi materiaaleista. Makuasia...

Yksinkertaista balsaa käytettäessä laita syiden päät runkoa vasten niin, ettei balsa lohkea kun siivekettä taivuttaa. Kaikkein paras balsasiiveke tulee liimaamalla 3 ohutta levyä päällekäin syyt ristiin. 3 sen takia, että kahden levyn laminaatti voi vetää kieroon liiman kuivuessa.

Tuohon maksimipainokysymykseen ei pysty antamaan yksikäsitteistä vastausta. Kokeile jollain simulaatiolla minkä massainen raketti nousee vielä omasta mielestäsi järkevään korkeuteen. Raja tulee vastaan viimeistään silloin kun avauspanos ei ehdi laueta ennen raketin maahantuloa.
http://www.wrasp.com (ilmainen, wanha)
http://www.apogeerockets.com/RockSim.asp (simujen de facto standardi, 30 päivän kokeiluversio saatavissa)
http://www.spacecad.com (30 päivän kokeiluversio saatavissa)