Имитация сборки и запуска модели ракеты с помощью OpenRocket

Я помню, когда я учился в младших классах, один из моих любимых проектов магазина был, когда мы проектировали, изготавливали, строили, а затем запускали настоящую модель ракеты. Сама идея настройки различных параметров конструкции для достижения большей высоты или большей скорости действительно очень интересна, не говоря уже об отличном способе обучения физике и технике на практике.

Мы любим делать модели здесь, в MUO. Вот почему мы рассказали такие истории, как создание макетов моделей поездов.

и веб-ресурсы для создания моделей. Одна из проблем с настройкой дизайна модели в реальном мире заключается в том, что для ее тестирования вам необходимо перестроить ракету с этими новыми параметрами, выполнить тестовый запуск, а затем вернуться к чертежной доске, чтобы еще больше улучшить свой дизайн.

Что если бы вы могли использовать компьютер для имитации запуска модельной ракеты с возможностью изменения и проверки всех возможных изменений, которые вы можете внести в конструкцию вашей ракеты? Есть только такое приложение, и оно называется OpenRocket.

Сборка испытательных ракет в OpenRocket

OpenRocket является Java-приложением, поэтому оно должно работать на большинстве платформ, на которых установлен Java-движок. Когда вы впервые запустите его, вы увидите, насколько очевидно, что тот, кто создал это приложение, был заядлым конструктором ракетостроения. Приложение поставляется со всеми компонентами, материалами и даже марками и моделями двигателей, которые соответствуют типичной конструкции ракеты.

Проектирование вашей моделируемой ракеты

Когда вы впервые запустите приложение, вам нужно будет назвать свой дизайн и указать свое имя как дизайнера. Главное окно имеет несколько основных панелей, в том числе дерево дизайна в верхнем левом углу, панель выбора компонентов в правом верхнем углу и экран отображения дизайна в нижней части.

Вы можете работать над созданием каждого компонента проекта, выбрав его в верхней части экрана, а затем заполнив все параметры проекта на экране конфигурации, который открывается для него. Вы будете назначать длину, диаметры, толщину стен и даже материал, из которого сделан этот компонент, и какую отделку панелей он будет иметь.

При разработке каждого компонента вы увидите два символа, расположенных вдоль корпуса, которые будут показывать вам центр тяжести ракеты (CG) и центр давления (CP). Вы пройдете через назначение параметров дизайна для конуса носа, тела и перехода. Затем вы даже можете назначить, какие аксессуары вы будете добавлять, например, парашют.

Как вы можете видеть здесь, дерево дизайна позволяет вам быстро и легко перемещаться по дизайну, так что вы можете настраивать элементы для каждого компонента без необходимости искать его в главном окне дизайна.

Говоря о главном окне дизайна, оно показывает вам все текущие «характеристики», которые соответствуют вашему текущему дизайну. Вы увидите CG, CP, длину и ширину. Кроме того, он даст вам текущую массу и диаметр, и вы увидите все предупреждения о дизайне, которые возникают в программном обеспечении, в правом нижнем углу окна дизайна. Обратите особое внимание на эти предупреждения, поскольку они указывают на некоторые недостатки дизайна, которые вы могли сделать.

Наряду с боковым видом ракеты, вы также можете нажать, чтобы увидеть вид сзади. Этот вид конструкции покажет вам все внутренние и внешние диаметры корпуса и блока двигателя.

Как только вы убедитесь, что у вас есть дизайн, который будет работать хорошо, пришло время запустить его через симулятор. Для этого все, что вам нужно сделать, это нажать на вкладку «Симуляторы полета» в верхней части окна приложения.

Выполнение симулированных полетов

На данный момент пришло время для крутой части. Тестирование вашего проекта, чтобы увидеть, насколько хорошо он работает и какие данные вы получите, а также траекторию полета, скорость, высоту и многое другое. Чтобы получить точную симуляцию, попробуйте оценить параметры окружающей среды вашего реального испытательного участка и включить их в кнопку «Условия запуска». Добавьте скорость ветра, GPS-координаты вашего сайта и даже размеры вашей штанги. Все эти вещи могут повлиять на желаемые результаты.

Вам также необходимо использовать окно конфигурации двигателя, чтобы выбрать, какой двигатель вы хотите использовать в своей ракете и где вы хотите разместить его (или их). Как я уже упоминал ранее, OpenRocket поставляется с предустановленной комплектацией всех стандартных производителей двигателей и конструкций двигателей. Очевидно, что выбранный вами двигатель также повлияет на симуляцию полета, поэтому обязательно выберите двигатель, который вы используете в реальном мире.

Когда вы будете готовы запустить симуляцию, нажмите на вкладку «Данные графика», убедитесь, что вы выбрали конфигурацию графика, которую вы хотите изменить — например, вертикальное движение или фактическую траекторию полета — и затем нажмите «Выполнить симуляцию». Затем нажмите на Plot flight, чтобы увидеть ваши данные.

Очевидно, что боковой профиль является ярким показателем поведения вашей ракеты. Вы точно увидите, какую высоту достигла ваша ракета, а также увидите траекторию параболического полета, включая пройденное расстояние, местоположение пика и воспламенение парашюта.

Конечно, щелкнув по любому из других параметров в раскрывающемся списке, вы получите полное представление обо всех данных полета. Вы можете видеть все, что образует вертикальное движение, по сравнению с зажиганием и выгоранием двигателя, стабильностью, сопротивлением и многим другим. Это все данные, которые вы никогда не сможете получить из реального испытательного полета в любительской ситуации.

Составление графика этих тестовых полетов и изучение того, что вы можете по данным, позволяет вам придумать более эффективные и мощные конструкции, которые достигают действительно желаемых результатов запуска. Прелесть этого в том, что вы можете разработать идеальную модель ракеты, используя свой компьютер, без необходимости тратить много времени и денег на создание прототипов. Вы можете позволить своему компьютеру делать прототипы, а затем вы можете основать свой реальный проект на основе окончательных параметров симулятора.

Вы в создании моделей ракет? Как вы думаете, OpenRocket может помочь вам создать лучший дизайн? Попробуйте и посмотрите, что вы думаете! Поделитесь своим опытом и мыслями в разделе комментариев ниже.

Авторы изображения: модель Rocket Via Shutterstock