Simulere bygg og lansere en modellraket med OpenRocket

Jeg husker at når jeg var i juniorhøyde, var det en av mine favorittbutikkprosjekter når vi designet, fabrikket, bygget og deretter lanserte en faktisk modellraket. Hele ideen om å tilpasse ulike designparametere for å oppnå høyere høyde eller større hastighet er virkelig mye moro, for ikke å nevne en fin måte å undervise fysikk og ingeniørarbeid på praktisk måte.

Vi elsker å lage modeller her på MUO. Det er derfor vi har dekket historier som å lage modell togoppsett Hvordan lage simulert modell Toglayout Planer og kontroll Tog med PCen Hvordan lage simulert modell Toglayout Planer og kontroll Tog med PC Les mer og webressurser for å lage modeller. Et problem med å tilpasse en modelldesign i den virkelige verden er at for å teste det, må du gjenoppbygge en rakett med de nye parametrene, gjøre en teststart, og deretter gå tilbake til tegnebrettet for å forbedre designen ytterligere..

Hva om du kunne bruke en datamaskin til å simulere en modell rakett lansering, med muligheten til å modifisere og teste alle de mulige endringene du kan gjøre med ditt rakettdesign? Det er bare et slikt program, og det kalles OpenRocket.

Bygg testraket i OpenRocket

OpenRocket er et Java-basert program, så det skal kjøre på de fleste plattformer som har Java-maskinen installert. Når du først starter den, vil du se hvor åpenbart det er at den som opprettet denne applikasjonen var en ivrig modell rakettbygger. Søknaden leveres med alle komponenter, materialer og til og med motormerker og modeller som ville gå inn i en typisk rakettdesign.

Designe din simulerte modellraket

Når du først starter programmet, må du oppgi navnet ditt og gi navnet ditt som designer. Hovedvinduet har flere hovedruter, inkludert designtreet øverst til venstre, komponentvalgruten øverst til høyre og designskjermbildet nederst.

Du kan jobbe gjennom å designe hver komponent av designet ved å velge komponenten øverst på skjermen, og deretter fylle ut alle designparametrene i konfigurasjonsskjermen som åpner for det. Du tilordner lengde, diametre, veggtykkelse og til og med hvilket materiale den komponenten er laget av og hvilken type rute som den har.

Når du designer hver komponent, ser du de to symbolene som ligger langs kroppen som viser deg rakets tyngdepunkt (CG) og trykksenter (CP). Du vil gå gjennom å tildele design parametere for nese kjegle, kroppen og overgangen. Deretter kan du til og med tildele hvilket tilbehør du vil legge til, som en fallskjerm.

Som du kan se her, kan designtræret navigere gjennom designet ditt på en rask og enkel måte, slik at du kan justere ting for hver komponent uten å måtte jakte på det i hoveddesignvinduet.

Når du snakker om hoveddesignvinduet, viser det hele dagens “statistikk” som følger med din nåværende design. Du vil se CG, CP, lengde og bredde. I tillegg vil den gi deg den nåværende massen og diameteren, og du får se noen designvarsler som programvaren utgjør i nedre høyre hjørne av designvinduet. Vær nøye med disse advarslene fordi det indikerer noen feil på designene du kanskje har gjort.

Sammen med rakets sideutsikt kan du også klikke for å se baksiden også. Denne designvisningen viser alle de indre og ytre diametrene til kropps- og motorblokken.

Når du er fornøyd med at du har et design som vil fungere bra, er det på tide å kjøre det gjennom simulatoren. For å gjøre det, alt du trenger å gjøre er å klikke på “Flight simuleringer” fanen øverst i programvinduet.

Utfører simulerte flyreiser

På dette tidspunktet er det tid for den kule delen. Testet ditt design for å se hvor godt det utfører og hvilke data du kommer tilbake så langt som flysti, hastighet, høyde og mer. For å oppnå en nøyaktig simulering, prøv å estimere miljøparametrene til ditt virkelige testområde, og inkludere dem i “Lanseringsbetingelser” knapp. Legg til vindhastighet, GPS-koordinatene til nettstedet ditt, og til og med dimensjoner av startstangen. Disse tingene kan alle ha innvirkning på de ønskede resultatene.

Du må også bruke motorkonfigurasjonsvinduet til å velge hvilken motor du vil bruke i raketten din og hvor du vil plassere den (eller dem). Som jeg nevnte tidligere, kommer OpenRocket forhåndslastet med alle standardmotorprodusenter og motordesign. Selvfølgelig vil motoren du velger også påvirke flysimuleringen, så sørg for å velge motoren du bruker i den virkelige verden.

Når du er klar til å kjøre simuleringen, klikker du på Plottedata kategorien, kontroller at du velger plottkonfigurasjonen du vil trene - som vertikal bevegelse eller faktisk flyrute - og klikk deretter “Kjør simulering”. Klikk deretter på Plot flytur for å se dataene dine.

Åpenbart er sideprofilplottet den klareste indikasjonen på oppførelsen av raketen din. Du vil se nøyaktig hvor mye høyde raketen din oppnådde, og du vil også se den parabolske flybanen, inkludert avstand som er dekket, toppstedet og fallskjerm-tenningen.

Å klikke på noen av de andre parameterne i rullegardinlisten, vil selvsagt gi deg mye innsikt i alle dataene fra flyet. Du kan se alt som danner vertikal bevegelse i forhold til motorantennelse og utbrenning, stabilitet, dra, og mye mer. Dette er alle datapunkter som du aldri ville kunne få fra en sannprøveflyvning i en amatørsituasjon.

Plotte disse testflytene og lære hva du kan fra dataene, gjør at du kan komme opp med mer effektive og kraftige design som oppnår lanseringsresultatene du virkelig vil. Skjønnheten er at du kan utvikle en perfekt modell rakettdesign ved hjelp av datamaskinen din, uten å måtte bruke mye tid og penger på å komme frem med prototyper. Du kan la datamaskinen gjøre prototyping, og du kan da basere ditt virkelige prosjekt på de endelige parametrene fra simulatoren.

Er du i å bygge modellraketer? Synes du OpenRocket kan hjelpe deg å sette sammen et bedre design? Prøv det og se hva du synes! Del dine erfaringer og tanker i kommentarfeltet nedenfor.

Image Credits: Modell Rocket Via Shutterstock

Utforsk mer om: Astronomi, Geeky Science, Simuleringsspill.