ОКБ "ПионЭр"

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Стабилизация сейчас действительно аэродинамическая. Стабилизаторы справляются с этим, при их грамотном расчете и точной установке, вполне хорошо. Некоторая сложность имеется из-за ветровых нагрузок. Для устойчивого полета ЦТ модели должен располагаться выше ЦД. Но модель при этом заваливается на ветер. Впрочем, с этой проблемой мы успешно справились без систем управления.

Потрясающе и как?
 Почему эти миниракеты не "идут винтом"?

Для нас важно иметь возможность открыть парашют в точке максимального подъема. Вот тут могут помочь различные устройства.

Что значит "в точке максимального подъёма", его что-то вытянуть должно.

Еще как идут винтом, и выполняют даже фигуры высшего пилотажа. Если за изготовление модели взялся разгильдяй, то траектория полета его модели бывает любая. Но вот отклонение от вертикали в начале полета на 30 градусов ведет к полуторной потере высоты... Т.ч. основное, это качество модели. С этой целью сейчас мы применяем изготовление выкроек деталей модели с помощью лазерного принтера.

Выбрасывается парашют с помощью т.н. вышибного зарада. Сначала горит топливо. Маршевый участок длится около 1 секунды. Потом около 3-х секунд полета по инерции. В эти три секунды горит замедлитель. Сгорая, замедлитель поджигает вышибной заряд, обычный порох. Тот выталкивает парашют. Задача спортсмена подготовить время горения замедлителя так, что бы вышибной сработал при максимальном подъеме модели.

[Бродяга]

Еще как идут винтом, и выполняют даже фигуры высшего пилотажа. Если за изготовление модели взялся разгильдяй, то траектория полета его модели бывает любая. Но вот отклонение от вертикали в начале полета на 30 градусов ведет к полуторной потере высоты... Т.ч. основное, это качество модели. С этой целью сейчас мы применяем изготовление выкроек деталей модели с помощью лазерного принтера.

 Выбрасывается парашют с помощью т.н. вышибного зарада. Сначала горит топливо. Маршевый участок длится около 1 секунды. Потом около 3-х секунд полета по инерции. В эти три секунды горит замедлитель. Сгорая, замедлитель поджигает вышибной заряд, обычный порох. Тот выталкивает парашют. Задача спортсмена подготовить время горения замедлителя так, что бы вышибной сработал при максимальном подъеме модели.

Ясно.
 Она так быстро выгорает, что не успевает куда-то отклониться.

 Я-то думал, маршевый участок значительно больше, а за 1 секунду достаточно качественно сделанная ракета действительно никуда не отклониться.

 С парашютом тоже ясно, пока он вылетает, ракета уже начинает падать.
 А почему не вышибать его когда она УЖЕ ЗАВЕДОМО падает?

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Еще как идут винтом, и выполняют даже фигуры высшего пилотажа. Если за изготовление модели взялся разгильдяй, то траектория полета его модели бывает любая. Но вот отклонение от вертикали в начале полета на 30 градусов ведет к полуторной потере высоты... Т.ч. основное, это качество модели. С этой целью сейчас мы применяем изготовление выкроек деталей модели с помощью лазерного принтера.

 Выбрасывается парашют с помощью т.н. вышибного зарада. Сначала горит топливо. Маршевый участок длится около 1 секунды. Потом около 3-х секунд полета по инерции. В эти три секунды горит замедлитель. Сгорая, замедлитель поджигает вышибной заряд, обычный порох. Тот выталкивает парашют. Задача спортсмена подготовить время горения замедлителя так, что бы вышибной сработал при максимальном подъеме модели.

Ясно.
 Она так быстро выгорает, что не успевает куда-то отклониться.

 Я-то думал, маршевый участок значительно больше, а за 1 секунду достаточно качественно сделанная ракета действительно никуда не отклониться.

 С парашютом тоже ясно, пока он вылетает, ракета уже начинает падать.
 А почему не вышибать его когда она УЖЕ ЗАВЕДОМО падает?

Потому, что соревнования на продолжительность полета. Засекается время от старта модели, до момента посадки на парашюте. Потому и раскрытие в верхней точке, и любые потери высоты в минус идут...

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

А отклонение модели зависит не от времени работы двигателя, а от качества сборки модели. Если стабилизаторы пропеллером, корпус мятый, а двигатель в бок торчит, то и пол секунды хватит  

[Бродяга]

Потому, что соревнования на продолжительность полета. Засекается время от старта модели, до момента посадки на парашюте. Потому и раскрытие в верхней точке, и любые потери высоты в минус идут...

Однако, вы меня озадачили. Надо подумать.

[Бродяга]

А отклонение модели зависит не от времени работы двигателя, а от качества сборки модели. Если стабилизаторы пропеллером, корпус мятый, а двигатель в бок торчит, то и пол секунды хватит  

Нет, вы не правы, если бы ракета набирала скорость долго, то она всё это время отклонялась бы под действием того же ветра, как вы её точно не делай.

 Но, разумеется, если она будет ещё за счёт собственной аэродинамики получать отклоняющий момент...

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

А отклонение модели зависит не от времени работы двигателя, а от качества сборки модели. Если стабилизаторы пропеллером, корпус мятый, а двигатель в бок торчит, то и пол секунды хватит  

Нет, вы не правы, если бы ракета набирала скорость долго, то она всё это время отклонялась бы под действием того же ветра, как вы её точно не делай.

 Но, разумеется, если она будет ещё за счёт собственной аэродинамики получать отклоняющий момент...

Как оказалось, с ветром бороться вполне можно. При чем довольно простыми способами... Но это уже наши ноу-хау.  

[ДмитрийК]

По поводу следящих камер:

Возьмем видео камеру 640х480, расстояние 200м. Грубо так поле зрения 320х240м, каждый пиксел получается размером 0.5х0.5м. Какого там размера у нас ракета? Мы ее вообще разглядеть сможем? Но зато с видео нет особых проблем с синхронизацией.
Если же брать фото камеры с приличным разрешением то сразу падает скорость (кадров в секунду). Можно самый интересный момент пропустить. Скорость ограничена в основном скоростью записи на флеш-карту. Потом обычные фото камеры тратят кучу времени на автофокус, баланс белого и прочую ерунду, которая в данном случае не нужна. С этим приходится бороться. Потом их надо как-то синхронизировать. Все эти проблемы можно снять если взять промышленные камеры (матрицы с оптикой) и нагородить к ним свой интерфейс. Но промышленные камеры стоят сильно дороже при этом параметры у них хуже чем у бытовых мыльниц.

Потом есть прроблема с взаимной привязкой в полевых условиях. Проще всего ее решить поместив в интересующие нас точки с известными координатами мишень и ее там сфотографировав, непонятно только как это сделать физически Но в принципе это не так страшно, можно обойтись метками на уровне земли, предварительно откалибровав камеры на геометрические искажения типа бочки-подушки которых кстати у широкоугольной камеры дофига.

Ну и главное - в полевых условиях тяжело это сделать автоматически - объект слишком мелкий, условия освещения, фон заранее не известен. Скорее всего придется вручную просматривать запись покадрово и ставить мышкой крестики. Т.е. не в реальном времени.

Но опять же в принципе идея здравая и все проблемы решаемые, вопрос только какой ценой.

[ДмитрийК]

По поводу электроники.

Те ссылки что я привел - это первые попавшиеся за 15 минут блуждания по интернету. Наверняка есть много чего еще. Стоит посмотреть на гироскопы для моделей вертолетов.
Электронику можно сильно утоптать по массе если брать современные корпуса - uBGA  и проч. Вес самих компонентов будет небольшой. Вес проводов, платы, разъемов будет доминировать. Придется плату делать по взрослому - на коленке уже не соберешь, нужна правильная паяльная станция и т.д. Вместо батарейки можно рассмотреть супер-кап (выковырять из модели R/C вертолерта), на время полета должно хватить, вопрос хватит ли для питания маячка на время поиска.

А вообще разработать любительскую БИНС - это хороший проект, интересный и полезный. Алгоритмы обработки для нее писать - тоже нетривиальная задача, сложная но интересная.

[ДмитрийК]

Еще идея: передатчик на земле, приемник на ракете меряет допплеровский сдвиг. Когда допплер меняет знак - значит достигли верхней точки параболы, надо выпускать парашют.

[поверхностный]

-Александр, если я правильно понял задачу выпуска парашюта, может хватить продольного акселерометра. До старта ускорение = 1g. Во время работы двигателя > 1g. В свободном полете из-за аэродинамического торможения перегрузка отрицательная и падает до нуля по мере торможения. Здесь и открывать парашют.

-ДмитрийК. К вашему списку еще можно добавить пирометры, типа MLX90614. Моделисты делают из них ИК горизонты. Кстати, по нему тоже можно выпускать парашют, в момент, когда нос обернется к земле.

Хотел сказать, что GPS тяжел, но вот глянул, новые модули весят 1.6 грамма: http://www.u-blox.com/products/neo_5d.html. К этому надо прибавить пассивную антенну. Хотя он все равно жрет больше 50 мА, а частота выдачи данных 4 Гц.

[поверхностный]

Из автономных устройств, наверное, самое практичное было бы с барометрическим датчиком.
Пусть пишет барограмму и выпускает парашют.
В верхней точке траектории точность будет выше, так как там мала скорость.

[чайник17]

Возьмем видео камеру 640х480, расстояние 200м. Грубо так поле зрения 320х240м, каждый пиксел получается размером 0.5х0.5м.

И зачем это ? Что мешает уменьшить расстояние до 100 м, или увеличить фокусное расстояние в два раза? Пиксел будет 0.25 м.

Какого там размера у нас ракета? Мы ее вообще разглядеть сможем?

Ракета у нас 0.04 м на 0.5 м и разглядеть её можно будет только огромным трудом. С учётом сжатия в обычных web-cam днём без дыма вообще нереально.
Можно ночью с подсветкой прожектором или со светодиодным фонариком или магний жечь. Красиво, но не практично.

Но зато с видео нет особых проблем с синхронизацией.
Если же брать фото камеры с приличным разрешением то сразу падает скорость (кадров в секунду). Можно самый интересный момент пропустить. Скорость ограничена в основном скоростью записи на флеш-карту. Потом обычные фото камеры тратят кучу времени на автофокус, баланс белого и прочую ерунду, которая в данном случае не нужна. С этим приходится бороться. Потом их надо как-то синхронизировать. Все эти проблемы можно снять если взять промышленные камеры (матрицы с оптикой) и нагородить к ним свой интерфейс. Но промышленные камеры стоят сильно дороже при этом параметры у них хуже чем у бытовых мыльниц.

Если брать приличные камеры, то этих проблем нет. Достаточно большое количество кадров они могут записать в DRAM. Автофокус отключается, прочая ерунда тоже. Есть выдача в RAW (без сжатия).
Съёмка по сигналу от компьютера тоже предоставляется.

Потом есть прроблема с взаимной привязкой в полевых условиях. Проще всего ее решить поместив в интересующие нас точки с известными координатами мишень и ее там сфотографировав, непонятно только как это сделать физически Но в принципе это не так страшно, можно обойтись метками на уровне земли, предварительно откалибровав камеры на геометрические искажения типа бочки-подушки которых кстати у широкоугольной камеры дофига.

В чём проблема принести мишень в виде листа бумаги около метр на метр и померять его координаты GPS ?

Ну и главное - в полевых условиях тяжело это сделать автоматически - объект слишком мелкий, условия освещения, фон заранее не известен. Скорее всего придется вручную просматривать запись покадрово и ставить мышкой крестики. Т.е. не в реальном времени.

При чём тут полевые условия ? Производительность современных laptop'ов более чем достаточна, и по точности нормальный софт обгонит постановку крестиков вручную. Реального времени не получится только из-за недостаточной скорости передачи картинок в laptop.

[поверхностный]

И зачем это ? Что мешает уменьшить расстояние до 100 м, или увеличить фокусное расстояние в два раза? Пиксел будет 0.25 м.

200 метров - это, в основном, высота

Ракета у нас 0.04 м на 0.5 м и разглядеть её можно будет только огромным трудом. С учётом сжатия в обычных web-cam днём без дыма вообще нереально.

поэтому - крестики вручную
раз  вручную - то не в реальном времени

В чём проблема принести мишень в виде листа бумаги около метр на метр и померять его координаты GPS ?

ответ

геометрические искажения типа бочки-подушки которых кстати у широкоугольной камеры дофига.

Если брать приличные камеры, то этих проблем нет.

ответ

... а если использовать фотоаппаратуру с довольно высоким разрешением? На земле установить три относительно широкоформатных фотоаппарата <...> это вроде называется - фотограмметрия.

Да, так делают. Я однажды писал для этого софт. Принципиальных сложностей нет. Однако при попытке использовать подручные средства (бытовые/полупрофессиональные фото/видео) к сожалению возникает ряд проблем, типа:
* Разрешение (обычного видео не хватает)
* Скорость (кадров/секунду)
* Синхронизация
* Калибровка/привязка (там много своих хитростей)
* Переменные условия освещения (погода)
Все эти проблемы успешно решаются, в результате получается профессиональная специализированная система и цена улетает в заоблачную даль

[Александр Геннадьевич Шлядинский]

Кто о чем, а вшивый о бане. Я тут попытался прикинуть характеристики лазерной системы. Сразу предупрежу, что знаком я с лазерами на основе лазерной указки, а с лазеной локацией из научпоп литературы. Т.е. это не проект, а скорее вопросник для повышения собственной ерундиции.
Сначала я попробовал "комфортный" вариант не требующий систем наведения. В нем лазерная установка находится в 100 м от места старта. Лазер импульсный, мерит расстояние по времени прохождения луча до цели и обратно. (Выбор импульсника связан с тем, что в инете читал про их существование, и как то легче представить его работу) С помощью системы развертки она зачерчивает прямоугольник высотой 100 м и шириной 50 м. Строки идут с шагом не более 0,5 м; элементы с шагом не более 0,04 м. Таким образом за один кадр будет как минимум одно попадание. Количество кадров от 25 в секунду, т.е. порядка 100 замеров за 4 с полета модели. Плюс такой системы, что она не требует системы наведения, нужно только содать систему развертки, которая при таких параметрах может быть механической. Имея три установки на расстоянии 100 м от старта по углам треугольника и синхронизацию их работы мы легко получим высокоточную картину по высоте, скорости и форме траектории.
Сложности выползли, когда я попытался посчитать, во что это все выльется. Даже при минимальной плотности сетки 200 строк и 1250 элементов в строке, да еще 25 кадров в секунду имеем миллионы импульсов в секунду, а при дальности прохождения луча до 300 м промежутка между прохождением одного луча в оба конца и следующим импульсои не будет. Т.е. аппарат не сможет мерить расстояния, все смешается.
Какие я, дилетант вижу выходы. Самый очевидный, это уменьшить площадь поля до, к примеру, 5х5 м. В этом случае можно ограничиться сеткой в 150 строк по 150 элементов, что гарантирует не менее одного попадания за кадр. Количество импульсов при этом в районе 500 тыс в секунду, между прохождением луча в обе стороны появляется промежуток. Одно но, появляется система сопровождения цели. Тут надо вспомнить, что для случая с тремя установками нам необходимо синхронно  измерять только один параметр - расстояния до модели. Таким образом наведение можно производить в ручную. Если установка будет иметь малый вес, то не нужен даже штатив. Установка может иметь вид фоторужья.
Но вернемся к первому варианту. Все же подкупает возможность избавиться от человеческого фактора в лице наводчика на цель. Что можно применить на мой дилетантский взгляд. Можно каким либо образом пометить лучи. К примеру можно модулировать луч, записав в нем его номер. Не знаю, удастся ли это технически. Кроме этого возможен отказ от импульсного метода. Цель подвижная и возможно использование эффекта Допплера или там еще что. При этом количество строк может быть увеличено, а попадания непрерывным лучем будут гарантированны. При этом и число кадров-замеров можно увеличить.
Обработка результатов не представляет труда. Мы имеем три постоянных размера - расстояния между установками, и три переменных. Все считается по простейшему алгоритму в реалтайме. Главное, что в этом случае не требуется ни каких специальных приспособлений на модели.

Вот такие у меня появились дилетантские мысли. Кто из спецов что скажет.

[Peter]

Предложу еще один дурацкий вариант (вроде не было?) акселерометр, обычный, не интегрирующий. Запускается по таймеру. За одним - это датчик апогея (когда ускорение станет меньше 1 же, то есть, когда ракетка начнет опускаться. Заодним - это датчик апогея.

[поверхностный]

Предложу еще один дурацкий вариант (вроде не было?) акселерометр, обычный, не интегрирующий. Запускается по таймеру. За одним - это датчик апогея (когда ускорение станет меньше 1 же, то есть, когда ракетка начнет опускаться. Заодним - это датчик апогея.

было
двигатель работает - ускорение > 1
полет по инерции - ускорение < 0
остановка - ускорение = 0
падение - ускорение < 0

[Peter]

остановка - ускорение = 0

1 же, как на земле.
Падение - меньше 1.

[Андрей Суворов]

Во время работы двигателя ракета испытывает большую положительную перегрузку, сразу после - большую отрицательную (хоть и меньшую, чем при разгоне). Типично - 10 "же" и минус 2 "же".
По мере падения скорости ракеты аэродинамическое торможение уменьшается и перегрузка тоже падает. Но медленно и плавно.
В апогее, ясен пень, перегрузка равна нулю, т.к. ракета не опирается на что-нибудь, а свободно падает.
Знак и величина дальнейшего значения перегрузки зависит от того, как именно будет падать ракета - хвостом (двигателем) к земле, носом к земле, или плашмя. В зависимости от центровки ракеты (у пустой она может отличаться от стартовой) возможны все три варианта.

[Bell]

Небольшой анализ поступивших предложений показывает следующее:

_____________________!_ Радио_!_Аккустич _!_GPS_!_ФТВ_! Лазерн_!__Барометрич_!
Измерение высоты_____!_  Да___!_ Да_______!_Да___!_Да___!_Да____!_Да__________!      
Измерение скорости____!_Да____!_Да_______!_Да___!_Да___!_Да____!_???__________!
Ввод сист.спасения_____!_Да____!_Да_______!_Да___!_Нет__!_Нет*__!_Да__________!
Аварийное спасение____!_Да____!_Да_______!_Да___!_Нет__!_Нет*__!_Нет_________!
Принудит.оконч.полета_!_Да____!_???_______!_Да**_!_Нет__!_Нет*__!_Нет_________!
Поиск приземл.модели__!_Да____!_???_______!_???__!_Нет__!_Нет___!_Нет_________!
Переделка модели_____!_Да____!_Да________!_Да__!_Нет__!_Нет___!_Да__________!
Бортовая аппаратура___!_Да____!_Да_______!_Да___!_Нет__!_Нет___!_Да__________!

Таким образом радиосистема позволяет осуществить все необходимые задачи.

Мне, честно говоря, совершенно непонятно - о чем еще можно рассуждать после такого исчерпывающего сравнения?

Вам шашечки или ехать?
Вам надо решить 3 поставленные задачи или пофлудить?