ОКБ "ПионЭр"

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Тут в теме "Космос-2441" -- "Союз-2-1Б" началась не имеющая прямого отношения к сабжу перепалка вышедшая на обсуждение детского и юношеского творчества и его значения в развитии отечественной космонавтики.
http://www.novosti-kosmonavtiki.ru/phpBB2/viewtopic.php?t=8512&postdays=0&postorder=asc&start=510
Дабы не засорять эфир, я пообещал открыть специальную тему, что и делаю.

Вот тут некоторые наши софорумники вознеслись до того, что готовы открыть закрытый клуб для особопродвинутых, дабы обсуждать там только самые высшие материи. Я предлагаю спуститься с небес и заняться прозой жизни, а именно, принять участие в взращивании нашего будущего, которое и сможет двигать отечественную космонавтику вперед.
Но будущее это, в лице инженеров, техников, конструкторов, само по себе не появится. Сложность нынешней ракетно-космической техники такова, что без любви к "железу" и преданности делу движение вперед НЕВОЗМОЖНО. Необходимые же для этого качества могут быть воспитаны только с детства, и не только на книгах и рассказах, но, прежде всего, на практике.
Где же можно получить необходимые начальные практические знания. Для этого надо воспользоваться системой дополнительного образования и молодежных конструкторских бюро.

И так, я предлагаю несколько интересных для моделистов-ракетчиков тем, ждущих своего решения:
1. Разработка точных, легких и надежных средств измерения высоты и скорости полета моделей ракет. (Высота полета до 150 метров, размеры модели: диаметр 40 мм, длина 500 мм).
2. Разработка средств введения парашютной системы в нужный момент (в случае аварии и при достижении максимальной высоты полета) Максимальный вес бортовой части не более 5 г. Время работы системы до 10 секунд с момента старта.
3. Принудительная посадка модели на этапе полета на парашюте, что бы модель ветром не уносило слишком далеко.  

Уверен, что на форуме присутствует большое количество профессионалов в различных областях техники (по крайней мере это утверждение не сходит со страниц форума). Хватит заниматься обсуждением архиважных вопросов заселения Вселенной и создания сверхмощьных ракет. Сделаем на хотя бы самую маленькую модель на практике.

Форумчане, давайте ваши идеи.
Приглашаю всех заинтересованных, от серьезных КБ, до студенческих творческих коллективов принять участие в разработке необходимой техники, да и что греха таить, по возможности и в финансировании разработок.

Со своей стороны берусь силами учащихся СКБМ Заря (Спортивно-конструкторское бюро моделизма Заря дома детского технического творчества на Торжковской, г С.-Петербург) принять участие в разработке ТУ, сборке, отладке и натурных испытаниях модельной техники.

Да, просьба с выступлениями типа: о ненужности данных работ, или о их невозможности по каким либо причинам, в эту тему не обращаться.

Далее, по скромности я счел возможным открыть тему в ЧД. Это не значит, что я считаю эту тему не достойной внимания. Если администрация сочтет эту тему важной и найдет ей более соответствующее место, то я буду благодарен.

И так, приглашаю всех форумчан, а через них всех заинтересованных физических и юридических лиц, включая коллективы и предприятия аэрокосмической отрасли, пекущимся о развитии аэрокосмической техники, принять участие в данном проекте.

[C-300]

Форумчане, давайте ваши идеи.
Приглашаю всех заинтересованных, от серьезных КБ, до студенческих творческих коллективов

А студенты 1-о курса могут принять участие? И, главное, как?
Очень заинтересовало - потрогать технику вживую руками.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Форумчане, давайте ваши идеи.
Приглашаю всех заинтересованных, от серьезных КБ, до студенческих творческих коллективов

А студенты 1-о курса могут принять участие? И, главное, как?
Очень заинтересовало - потрогать технику вживую руками.

Принять участие могут все.
Пишите сюда и участвуйте. Первый этап, это мозговая атака на предмет, на каких принципах это реально сделать. Далее, по мере поступления будем решать практические вопросы.
Далее. Обычно в институтах имеются при кафедрах подразделения по научной работе студентов. Можно выйти на такое подразделение с предложением по отработке элементов какой либо системы. Обычно кафедры в таких работах заинтересованы. По крайней мере в Военмехе я имел понимание. Центр, где все это будет собираться до кучи и испытываться может быть у меня (надеюсь, что мне это доверят как инициатору данного безобразия).

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Пример. Наиболее простое, это измерение высоты и скорости полета. По крайней мере есть кое что на практике и кое какие идеи.

Измерение высоты полета и скорости полета для моделиста вещь важная. Во первых, есть такие классы моделей, как высотные модели. Наиболее применимый сейчас для них способ замера высоты, это теодолитный. Три теодолита расположены треугольником на известных расстояниях. Зная углы возвышения и азимуты по простым формулам вычисляем высоту.
На самом деле способ очень трудоемкий, не очень точный и ненадежный (позволяющий, между прочим, мухлевать). Уже само то, что три независимых измерителя мерят углы не синхронно, а кто, что успеет, дает большую погрешность.
Американцы придумали микроальтиметр, устанавливаемый на модель. Из названия видно, что он измеряет высоту по разнице давлений в момент старта модели и в наивысшей точке полета. Они умудрились сделать конструкцию весом всего в 6,2 г (правда вес без батарейки). С батарейкой все удовольствие грамм 11-12. Только вот снаряженная спортивная модель вся весит около 25 грамм.  
Модели требуется правильная центровка, и нужна загрузка головной части. В принципе я могу так спроектировать модель, что при облегчении головной части под загрузку выделится около 5 г, которые можно заменить высотомером. В принципе я могу подобрать очень легкую батарейку и заменить корпусные детали альтиметра на собственные облегченные. Таким образом можно будет довести его вес до нужной величины. Но тут есть еще трудности. Для измерения давлений в корпусе модели должны быть отверстия. Что бы набегающий поток воздуха не влиял на показания альтиметра, отверстия должны иметь определенный размер и находиться ниже уровня прибора на достаточно большом расстоянии. А там обычно находится парашютный отсек. Таким образом нельзя использовать штатную спортивную модель, а я должен сделать специальную испытательную модель, на которой буду проводить экспериментальную отработку. Я буду знать свойства этой конкретной модели, но они могут сильно отличаться от штатных моделей. Такой альтиметр скорее нужен для опытных неспортивных моделей, т.к. он предназначен скорее не для получения характеристик модели, а требует изготовления специальной модели под альтиметр.
А свойства спортивной модели нам знать очень желательно. Спортивные модели обычно соревнуются на продолжительность полета (замеряется время от старта до посадки на парашюте. 1сек-1очко. Результат по сумме трех полетов). Модели должны иметь одинаковые двигатели и ограничения по размерам. Двигатель имеет суммарный импульс 2,5Нс. Диаметр модели не менее 40 мм, длина не менее 500 мм. При таких габаритах двигатель работает почти на пределе. При этом совершенно не значит, что уменьшение веса обязательно приведет к увеличению высоты полета. Дело в том, что двигатель работает около 2с, а далее модель около 4с летит по инерции. Да, более легкая модель будет иметь бОльшую скорость в конце активного участка, но... на пассивном участке при слишком малом весе может не хватить инерции для преодоления лобового сопротивления. Посему очень важно хорошо представлять себе высоту и скорость полета данной модели в динамике...
Приведенные способы измерения позволяют измерить высоту полета с малой точностью, а скорость в динамике измерить не могут принципиально. Вот почему возникла потребность в новом способе.

Как я вижу для себя этот способ. Нового тут мало. Прежде всего, измеритель должен быть вне модели. В этом случае сейчас вполне можно использовать лазерный дальномер. Сейчас вполне можно купить лазерный теодолит, имеющий очень большую точность измерения расстояния.  В принципе уже наличие одного теодолита позволяет делать выводы о высоте полета. Наиболее интересно применение трех теодолитов. В этом случае нам совершенно не надо мерить углы. Достаточно знать расстояния между теодолитами (измеряется самими теодолитами), и три расстояния до модели. Важно только синхронизировать измерения от каждого теодолита. Обработку данных легко произведет ноутбук и выдаст все данные о скорости и высоте во времени, включая 3D картину. При этом даже не нужно иметь специального основания под дальномеры. Они могут иметь вид ружья и просто находиться в руках измерителя.

Что надо. Прежде всего нужна консультация от людей, имеющих опыт работы с лазерными теодолитами-дальномерами.
Скорее всего попасть в модель просто лучем будет трудно и придется сделать его развертку, что бы он описывая определенную траекторию в течение небольшого промежутка времени зачерчивал собой некоторый сектор. Тогда сопровождение модели упрощается.
Надо, что бы сигналы от теодолитов собирались в единый центр с привязкой по времени и там обрабатывались по определенной программе.
Таким образом имеем задачи:
-Выбор лазераерного дальномера, или усовершенствование имеющегося, или, если надо, разработка специального.
-Разработка и изготовление системы развертки.
-Разработка и изготовление системы сбора и обработки информации.
-Разработка программного обеспечения.

Вот, как то так. Хотя может быть и совсем не так. Это уж что скажут знатоки.

И еще, если такую систему разработать и изготовить, то она будет иметь сбыт, и не только в России.
Ну а процесс проектирования и изготовления даст неоценимый опыт для будущих специалистов, т.к. такая система вполне по зубам студентам.

[ssb]

А как насчёт миниатюрного gps модуля и микроконтроллера? сейчас например модули два грамма весом делают:   http://www.trimble.com/embeddedsystems/copernicus.aspx?dtID=specs
http://trl.trimble.com/dscgi/ds.py/Get/File-312772/022542-004C_Copernicus_DS_0907_lr.pdf

К такому микроконтроллер для сбора и хранения данных, батарейку, антенну (пару проволочек на обтекатель) -- и готова инерциальная боеголовка  

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

А как насчёт миниатюрного gps модуля и микроконтроллера? сейчас например модули два грамма весом делают:   http://www.trimble.com/embeddedsystems/copernicus.aspx?dtID=specs
http://trl.trimble.com/dscgi/ds.py/Get/File-312772/022542-004C_Copernicus_DS_0907_lr.pdf

К такому микроконтроллер для сбора и хранения данных, батарейку, антенну (пару проволочек на обтекатель) -- и готова инерциальная боеголовка  

Нуу,  мне нужно наводить по вертикали, и чем точнее, тем лучшее. А какую точность оно даст по высоте, если оная лежит в диапазоне 50-70м?

[ssb]

Вы чрезвычайно недооцениваете GPS.

Абсолютная погрешность измерения высоты точки старта над уровнем моря в холодном режиме (только что включенный дивайс без альманаха, берём первое же измерение) может и будет в районе 20..40 метров.

НО.

За время полёта ракеты она изменится совершенно незначительно, поэтому ОТНОСИТЕЛЬНУЮ высоту подъёма ракеты (относительно точки старта), вы получите с точностью до сантиметров.  Плюс к этому ещё можно интегрировать показания скорости и проделывать прочие трюки, типа дифференциальных измерений двумя идентичными устройствами по одним и тем же спутникам.   Но, право, зачем вам знать высоту подъёма модельки с точностью до миллиметра?  

[Lin]

В одном английском интернет-магазине (ссылочка дома) есть готовое GPS устройство для моделей ракет.
Увы, цена кусачая – около 16 000р!
Не думаю, что отечественный аналог будет на порядок дешевле.
Хотя, было бы здорово!

[чайник17]

1. Два laptop'а с камерами, один GPS (из самых дешёвых).

GPS меряет координаты камер, стартовой позиции и синхронизует часы laptop'ов до микросекунд. Камеры смотрят на старт примерно под прямым углом.

В общем, теннисные трансляции видели ?

2. Радиоприёмник, передатчик запускать от №1.

3. Использовать №2 в правильный момент (метров за 5 от земли, наверное).

[Lin]

Старый (11:17:17 25/11/2008)
Напиши там в топике что на ракету надо поставить простенький радиолокационный ответчик и высоту мерять радиодальномерным способом а скорость доплеровским.

 Старый (11:19:44 25/11/2008)
На ракету ставится ответчик который принимает и переизлучает посланый с земли сигнал. По времени прохождения сигнала туда-обратно меряется расстояние.

сомнительно что-то...  :roll:
Тем более нагуглил сейчас GPS модули по 80$... причем готовые устройства.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Вы чрезвычайно недооцениваете GPS.

Абсолютная погрешность измерения высоты точки старта над уровнем моря в холодном режиме (только что включенный дивайс без альманаха, берём первое же измерение) может и будет в районе 20..40 метров.

НО.

За время полёта ракеты она изменится совершенно незначительно, поэтому ОТНОСИТЕЛЬНУЮ высоту подъёма ракеты (относительно точки старта), вы получите с точностью до сантиметров.  Плюс к этому ещё можно интегрировать показания скорости и проделывать прочие трюки, типа дифференциальных измерений двумя идентичными устройствами по одним и тем же спутникам.   Но, право, зачем вам знать высоту подъёма модельки с точностью до миллиметра?  

Тут есть сложности другого рода. Все же это вес на борту. Да и борт надо приспосабливать. Стоимость тоже имеет значение. Значит я буду иметь единицы измерителей. Их надо будет постоянно переустанавливать со всеми последствиями. Ну а если с моделью что случилось, то вся система может быть потеряна. Т.е. такая система хороша, когда тебе требуется малое количество замеров для дорогой модели. У нас другие потребности. Хотя отвергать с ходу не буду. Нужно иметь более реальные цифры по габаритно-массовым и ценовым данным устройства. Готовы ли Вы их прикинуть.

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

1. Два laptop'а с камерами, один GPS (из самых дешёвых).

GPS меряет координаты камер, стартовой позиции и синхронизует часы laptop'ов до микросекунд. Камеры смотрят на старт примерно под прямым углом.

В общем, теннисные трансляции видели ?

2. Радиоприёмник, передатчик запускать от №1.

3. Использовать №2 в правильный момент (метров за 5 от земли, наверное).

Интересное предложение. Тут одна сложность, камеры в идеале должны быть жестко закреплены. А тут не теннисная площадка, все же надо мерить высоту до 100 м. Что бы вся траектория полета влезла и при этом обеспечилась точность... Правда можно поставить в каждой точке по нескольку камер, охватывающих разные участки траектории...  :roll: В общем, тут нужны прикидки. Кто у нас спец по телевизионным установкам?

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Старый (11:17:17 25/11/2008)
Напиши там в топике что на ракету надо поставить простенький радиолокационный ответчик и высоту мерять радиодальномерным способом а скорость доплеровским.

 Старый (11:19:44 25/11/2008)
На ракету ставится ответчик который принимает и переизлучает посланый с земли сигнал. По времени прохождения сигнала туда-обратно меряется расстояние.

сомнительно что-то...  :roll:
Тем более нагуглил сейчас GPS модули по 80$... причем готовые устройства.

Радиоответчик, это хорошо, но сколько он будет весить? На каких частотах работать? Повторяю, на все про все у меня единицы граммов (до 5 г в идеале). Уложится ли система в такой вес?

Про GPS за 80$ тот же вопрос: габариты и вес?

[Lin]

Нашел тот сайтик
http://www.modelrockets.co.uk/shop/index.php?cPath=50_130

вот пожалуйста, готовый образец:
Alt15K/WD Rev 2  
How high did you fly?
http://www.modelrockets.co.uk/shop/product_info.php?cPath=50_130&products_id=2264
Довольно дешевый высотомер. и без всяких GPSов

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Нашел тот сайтик
http://www.modelrockets.co.uk/shop/index.php?cPath=50_130

вот пожалуйста:
Alt15K/WD Rev 2  
How high did you fly?
http://www.modelrockets.co.uk/shop/product_info.php?cPath=50_130&products_id=2264
Довольно дешевый высотомер. и без всяких GPSов

Знаем такие дивайсы, но они для нас чрезмерно тяжелые.  

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

1. Два laptop'а с камерами, один GPS (из самых дешёвых).

GPS меряет координаты камер, стартовой позиции и синхронизует часы laptop'ов до микросекунд. Камеры смотрят на старт примерно под прямым углом.

В общем, теннисные трансляции видели ?

2. Радиоприёмник, передатчик запускать от №1.

3. Использовать №2 в правильный момент (метров за 5 от земли, наверное).

Интересное предложение. Тут одна сложность, камеры в идеале должны быть жестко закреплены. А тут не теннисная площадка, все же надо мерить высоту до 100 м. Что бы вся траектория полета влезла и при этом обеспечилась точность... Правда можно поставить в каждой точке по нескольку камер, охватывающих разные участки траектории...  :roll: В общем, тут нужны прикидки. Кто у нас спец по телевизионным установкам?

Уточняю данные для проектирования: Высота траектории с запасом до 100 м. Ширина зоны обзора из правила, что полет считается успешным, если отклонение от вертикали не превышает 15 градусов. Точность устроит +- 0,5 м (если лучше, то лучше   ) Размеры модели 40х500 мм + площадь стабилизаторов порядка 20 см2. Возможна установка светоотражающих маркеров (наклейки из светоотражающей пленки).

[Bell]

Александр, на счет скорости и  высоты - на земле ставится источник звука, на модели - микрофон с записью на флэшку. На расстояниях порядка 150 м должно работать. Потом по изменению тона на записи определяется скорость (доплер вобщем). Высота - расчетно.

[Bell]

2. Разработка средств введения парашютной системы в нужный момент (в случае аварии и при достижении максимальной высоты полета) Максимальный вес бортовой части не более 5 г. Время работы системы до 10 секунд с момента старта.
3. Принудительная посадка модели на этапе полета на парашюте, что бы модель ветром не уносило слишком далеко.

Ввод парашюта на макс. высоте и принудительная посадка - противоречат друг другу.

А какие могут быть аварии?

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Александр, на счет скорости и  высоты - на земле ставится источник звука, на модели - микрофон с записью на флэшку. На расстояниях порядка 150 м должно работать. Потом по изменению тона на записи определяется скорость (доплер вобщем). Высота - расчетно.

Идея интересная. Опять же надо прикинуть габариты и вес "ушей".

Потом, тут мы будем мерить не высоту, а удаление от источника звука. Можно конечно иметь на модели три приемника, работающих на разной частоте и три источника звука на земле...  :roll:

[Bell]

Александр, на счет скорости и  высоты - на земле ставится источник звука, на модели - микрофон с записью на флэшку. На расстояниях порядка 150 м должно работать. Потом по изменению тона на записи определяется скорость (доплер вобщем). Высота - расчетно.

Идея интересная. Опять же надо прикинуть габариты и вес "ушей".

Ушей не надо, надо силой источника играть.

Вообще была еще идея типа свистка на модели и приемника на земле - набегающим потоком воздуха в некоем простом устройстве издается звук (навеяло свистом падающих бомб). А дальше все как обычно. Но такая штука не будет работать на малых скоростях.

Потом, тут мы будем мерить не высоту, а удаление от источника звука.

Мнэ... не, ну предполагается же что ракета летит вертикально, значит высота и есть. А отклонения от вертикали - ну это уже звиняйте, погрешность.

Вообще же мерить будете скорость, а высоту - расчетно по доплеровскому сдвигу.