Создание ракеты-носителя для запуска аппарата с массогабаритными характеристиками, соответствующими спутнику

Июль 22, 2022

Главная
Физика
Создание ракеты-носителя для запуска аппарата с массогабаритными характеристиками, соответствующими спутнику

Содержание

2. Представление команды проекта Юрий Ярадаев – капитан, технические идеи, технологический процесс, сборка и монтаж Данила Егоров
3. Цель проекта: создание ракеты-носителя для запуска аппарата, с массогабаритными характеристиками, соответствующими «спутнику» Регулярной лиги чемпионата Задачи
4. Улучшение конструкции РН в новом сезоне: О Б Т Е К А Т Е Л ь
5. Сборочный чертеж РН 1-головной обтекатель 2-отсек полезной нагрузки 3-соединительная втулка 4 – двигательный отсек 5 -
6. Деталирование
7. Создание 3D модели в программе Open rocket
8. 3D модель, выполненная в программе Open rocket
9. Баллистический расчет траектории РН
10. Конструктивные решения- обтекатель оживальной формы уменьшает сопротивление воздуха
11. Двигатель РД1-100 - 7 M твердотопливный для моделей ракет ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Диаметр наружный 29 мм Длина
12. Технология изготовления РН
13. Изготовление переходной втулки Изготовление заглушки
15. Изготовление толкателя Изготовление прижимной пластины (двигательный отсек)
16. Характеристики РН Масса РН - 523 г Стартовая масса РН -1073 г Габаритные размеры: 930x76 мм
17. Силы, действующие на ракету в полете на активном участке Fтяги двигателя влечет ракету вперед, разгоняет ее
18. Силы, действующие на ракету в полете на пассивном участке Fсопр. воздуха препятствует движению ракеты Fтяжести тянет
19. Система спасения, расчет парашюта А – общая площадь парашюта C – коэффициент сопротивления парашюта. Это значение
20. Испытание системы спасения Высота падения – 15 м Среднее время падения – 2с
21. Меры безопасности МАТЕРИАЛЫ. Использовать только легкие, неметаллические детали для носа, корпуса и оперения ракеты ДВИГАТЕЛЬ. Использовать
22. План – график работы по проекту Вхождение в проект, изучение материалов, технической документации – октябрь 2018
23. Бюджет проекта
24. Проектно – исследовательская задача Cоздание системы, обеспечивающей траекторные измерения в ходе полета РН от момента старта
25. В качестве основного «мозга» системы был выбран МК Arduino NANO на чипе Atmega 328P. Для регистрации
26. Для создания системы поиска РН используется GPS приемник GY-NEO6MV2 и GSM передатчик SIM800L, подключенные к МК.
27. Обоснование выбора Доступность(Распространенность МК, датчиков и модулей) Дешевизна Простота написания кода (понятный язык программирования C++) Компактность
28. Общие сведения(характеристики) электроники Барометрический датчик давления - BMP280 Питание- 3.3V Подключение – I2C, SPI Гироскоп-акселерометр –
29. Обоснование выбора GPS передатчика и GSM модуля (sim800L)
30. Схема устройства
31. Алгоритм Работы BMP280 и Gy-521 Цикл, запись данных 4 раза в секунду
32. Алгоритм работы GSM модуля SIM800l
33. Проблемы которые могут возникнуть при программировании и их решение 1.Нехватка памяти для хранения скетча при использовании
34. Сравнение мк Arduino nano и stm32 stm32 Частота-72Мгц Flash/Ram память- 64/20 Кбайт Битность АЦП-12 Напряжение питания
35. РН для проверки устройства Головной обтекатель, для загрузки устройства
37. Скачать презентацию

Слайд 2

Представление команды проекта
Юрий Ярадаев – капитан, технические идеи, технологический процесс, сборка

и монтаж

Данила Егоров –
3D моделирование, расчеты, инженерные решения

Александр Краснов–3D моделирование, чертежи, работа с электроникой

Слайд 3

Цель проекта: создание ракеты-носителя для запуска аппарата, с массогабаритными характеристиками, соответствующими

«спутнику» Регулярной лиги чемпионата

Задачи проекта:
Выбрать схему РН
Создать 3D модель РН
Выбрать двигатель для РН
Сделать баллистический расчет траектории полета РН
Создать экземпляр РН
Разработать систему спасения в составе конструкции РН
Выбрать проектно – исследовательскую задачу

Слайд 4

Улучшение конструкции РН в новом сезоне:
О
Б
Т
Е
К
А
Т
Е
Л
ь
С
Т
А
Б
И
Л
И
З
А
Т
О
р
Ф
О
Р
М
А
Дв
О
Т
С
Е
к

Слайд 5

Сборочный чертеж РН
1-головной обтекатель
2-отсек полезной нагрузки
3-соединительная втулка
4 – двигательный отсек
5 -

стабилизаторы

Слайд 6

Деталирование

Слайд 7

Создание 3D модели в программе Open rocket

Слайд 8

3D модель, выполненная в программе Open rocket

Слайд 9

Баллистический расчет траектории РН

Слайд 10

Конструктивные решения- обтекатель оживальной формы уменьшает сопротивление воздуха

Слайд 11

Двигатель РД1-100 - 7 M твердотопливный для моделей ракет
ТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Диаметр наружный

29 мм Длина 240 мм Длина канала 195 мм Масса 200 гр Импульс тяги суммарный 100-110 Н∙с Тяга максимальная 120 Н Тяга средняя 50 Н Время горения заряда 2 с Время горения замедлителя 7 с. УСЛОВИЯ И ПРАВИЛА ЭКСПЛУАТАЦИИ Хранить в сухом месте при температуре от -20 до +30 ˚С. Поджиг производить специализированным электрическим запалом (поставляется в комплекте). Запал вставлять до упора на глубину 36 мм. Во время работы двигателя находится на расстоянии не менее 10 м. Категорически запрещается доработка двигателя.

График изменения тяги двигателя

1 – оболочка;
2 – вышибной заряд;
3 – замедлитель;
4 – заряд твёрдого топлива;
5 – сопло

Слайд 12

Технология изготовления РН

Слайд 13

Изготовление переходной втулки
Изготовление заглушки

Слайд 14

Слайд 15

Изготовление толкателя
Изготовление прижимной пластины (двигательный отсек)

Слайд 16

Характеристики РН
Масса РН - 523 г
Стартовая масса РН -1073 г
Габаритные

размеры: 930x76 мм
Максимальная высота полета - 338 м
Скорость полета – 85 м/с

Слайд 17

Силы, действующие на ракету в полете на активном участке
Fтяги двигателя влечет

ракету вперед, разгоняет ее

Fсопр. воздуха препятствует движению ракеты

Fтяжести тянет ракету вниз

Слайд 18

Силы, действующие на ракету в полете на пассивном участке
Fсопр. воздуха препятствует

движению ракеты

Fтяжести тянет ракету вниз

Слайд 19

Система спасения, расчет парашюта
А – общая площадь парашюта
C – коэффициент

сопротивления парашюта. Это значение зависит от формы парашюта.
ρ – локальная плотность воздуха, предполагается как постоянная и равна 1,225 кг/м3.
V – скорость снижения парашюта

Fсопр. = Fтяж.
1/2*C*p*V2*A = m*g
5 м/cС=0,9

По расчетам v = 6,8 м/с
По результатам испытания парашюта v = 7,5 м/с

Слайд 20

Испытание системы спасения
Высота падения – 15 м
Среднее время падения – 2с

Слайд 21

Меры безопасности
МАТЕРИАЛЫ. Использовать только легкие, неметаллические детали для носа, корпуса и

оперения ракеты
ДВИГАТЕЛЬ. Использовать только сертифицированный коммерческий двигатель и не модифицировать его
УСТРОЙСТВО ЗАПУСКА. Запускать ракету со стержня, под углом не более 30 гр. от вертикали, чтобы обеспечить почти вертикальный полет, применять пламеотражатель, чтобы выхлоп мотора не дошел до земли. Для защиты глаз размещать пусковое устройство так, чтобы конец стержня был выше уровня глаз
БЕЗОПАСНОСТЬ ЗАПУСКА. Вести обратный отсчет перед пуском, и проверять, что люди на безопасном расстоянии 9 м, проверять стабильность перед полетом и запускать только после предупреждения наблюдателей и их удаления на безопасную дистанцию.
ЗАПАЛЬНАЯ СИСТЕМА. Запускать ракеты с помощью электропульта и электрических запалов. Система запуска должна иметь защитный блок, последовательно с переключателем пуска, и кнопку пуск, которая выключается при отпускании
МЕСТО ЗАПУСКА. Запускать ракеты на открытом месте, и при подходящих погодных условиях и скорости ветра не более 32 км/ч. проверять, чтобы вблизи места запуска не было сухой травы, а пусковая площадка не создавала риск возникновения возгорания травы.
БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТА. Не пускать ракеты в цель, в облака или рядом с самолётами, и не помещать в ракеты взрывчатые или воспламеняемые грузы.

Слайд 22

План – график работы по проекту
Вхождение в проект, изучение материалов, технической

документации – октябрь 2018 г.
Выбор схемы РН – ноябрь 2018 г.
Создание 3D модели РН – ноябрь 2018г.
Приобретение необходимых материалов, технических средств и выбор технологии производства РН – декабрь 2018 г.
Создание реальной модели РН – декабрь – январь 2018/2019 г.
Моделирование полета, баллистический расчет траектории и др. – январь 2019 г.
Расчет, создание и испытание системы спасения – январь 2019 г.
Выбор дополнительной проектно-исследовательской задачи –январь 2019 г.
Зимняя космическая школа МГУ и отборочная сессия проекта – январь/февраль 2019 г.
Разработка алгоритма проектно-исследовательской задачи – февраль 2018 г.
Приобретение необходимого оборудования и реализация проектно-исследовательской задачи – февраль/март 2019 г.
Испытания и доработка РН – апрель/май 2019г.
Работа над дизайном РН – июнь 2019 г.
Подготовка к летнему чемпионату “Воздушно-инженерной школы” - июнь 2019 г.

Слайд 23

Бюджет проекта

Слайд 24

Проектно – исследовательская задача
Cоздание системы, обеспечивающей траекторные измерения в ходе полета

РН от момента старта до момента приземления. В число обязательных регистрируемых (вычисляемых) параметров входят высота полёта, скорость, ускорение и горизонтальное удаление от точки старта.
Создание системы, обеспечивающей поиск приземлившейся конструкции РН в условиях отсутствия прямой видимости (высокая трава, заросли кустарника, лес) на удалении до 1 км от точки старта

Слайд 25

В качестве основного «мозга» системы был выбран МК Arduino NANO на

чипе Atmega 328P. Для регистрации данных высоты, скорости и ускорения были выбраны датчики: датчик давления BMP280 и гироскоп-акселерометр GY-521 В качестве устройства записи регистрируемых данных- micro SD карта с адаптером для Arduino

Выбор компонентов и его обоснование

Слайд 26

Для создания системы поиска РН используется GPS приемник GY-NEO6MV2 и GSM

передатчик SIM800L, подключенные к МК. Данный модуль определяет координаты и отправляет их по GPRS(для работы нужна micro SIM). Взаимодействие с МК осуществляется по средству AT-команд.

Слайд 27

Обоснование выбора
Доступность(Распространенность МК, датчиков и модулей)
Дешевизна
Простота написания кода (понятный язык программирования

C++)
Компактность
Популярность
Надежность

Слайд 28

Общие сведения(характеристики) электроники
Барометрический датчик давления - BMP280
Питание- 3.3V
Подключение – I2C, SPI
Гироскоп-акселерометр

– GY-521
Питание - 3-5V
Подключение – I2C

Микроконтроллер – Arduino NANO
Питание – 3,7-12V
Интерфейсы подключения - 1 x I2C, 1 x SPI, 1 x UART, 1 x ICSP
Память - 32Кб Флеш -памяти, 2Кб ОЗУ, 1Кб EEPROM

Слайд 29

Обоснование выбора GPS передатчика и GSM модуля (sim800L)

Слайд 30

Схема устройства

Слайд 31

Алгоритм Работы BMP280 и Gy-521
Цикл, запись данных 4 раза в секунду

Слайд 32

Алгоритм работы GSM модуля SIM800l

Слайд 33

Проблемы которые могут возникнуть при программировании и их решение
1.Нехватка памяти для

хранения скетча при использовании всех модулей
2.Нехватка вычислительной мощи МК Arduino NANO.
Возможные решения:
1.Хранение скетча в microSD
2.«Сжимание» исходного кода.
3.Использования аппаратной платформы STM32.

Слайд 34

Сравнение мк Arduino nano и stm32
stm32
Частота-72Мгц
Flash/Ram память- 64/20 Кбайт
Битность АЦП-12
Напряжение питания

— от 2 до 3.6В
Цена~220 руб.(вместе с программатором)

Arduino Nano

Частота-16Мгц
Flash/Ram память- 32/2 Кбайт
Битность АЦП-10
Напряжение питания — от 2.7 до 5В
Цена~130 руб.(программатор встроен)

Слайд 35

Создание ракеты-носителя для запуска аппарата с массогабаритными характеристиками, соответствующими спутнику

Содержание

Представление команды проектаЮрий Ярадаев – капитан, технические идеи, технологический процесс, сборка

Цель проекта: создание ракеты-носителя для запуска аппарата, с массогабаритными характеристиками, соответствующими

Улучшение конструкции РН в новом сезоне:ОБТЕКАТЕЛьСТАБИЛИЗАТОрФОРМАДвОТСЕк

Сборочный чертеж РН1-головной обтекатель2-отсек полезной нагрузки3-соединительная втулка4 – двигательный отсек5 -

Деталирование

Создание 3D модели в программе Open rocket

3D модель, выполненная в программе Open rocket

Баллистический расчет траектории РН

Конструктивные решения- обтекатель оживальной формы уменьшает сопротивление воздуха

Двигатель РД1-100 - 7 M твердотопливный для моделей ракетТЕХНИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Диаметр наружный

Технология изготовления РН

Изготовление переходной втулкиИзготовление заглушки

Изготовление толкателяИзготовление прижимной пластины (двигательный отсек)

Характеристики РНМасса РН - 523 гСтартовая масса РН -1073 г Габаритные

Силы, действующие на ракету в полете на активном участкеFтяги двигателя влечет

Силы, действующие на ракету в полете на пассивном участкеFсопр. воздуха препятствует

Система спасения, расчет парашютаА – общая площадь парашюта C – коэффициент

Испытание системы спасенияВысота падения – 15 мСреднее время падения – 2с

Меры безопасностиМАТЕРИАЛЫ. Использовать только легкие, неметаллические детали для носа, корпуса и

План – график работы по проектуВхождение в проект, изучение материалов, технической