После проверки на то, как высоко летит «большая водяная ракета», стало ясно, что нужна какая-либо система спасения для ВП-1044.
Перед очередными запусками поставил следующие задачи:
- сделать систему спасения на парашюте, который был в ВП-842 — хоть и мал, но будет «хоть что-то» тормозящее падение ракеты
- создать регистратор полетных данных — хотелось собрать информацию для визуализации полета
- купил новый ручной насос (до того качал ножным) — надо его проверить в работе.
Для реализации поставленного, разработал скетч для Arduino. В программу заложена функция регистрации данных до старта (в буфер ОЗУ FIFO), перезапись буфера в EEPROM и запись текущих данных после старта; кроме того добавлено управление сервоприводом (поворот вала) — срабатывание по таймеру через 3 сек после старта — это для ССР.
Коротко показал функционирование электроники в отдельном ролике.
«Железо» выполнено на плате LGT8F328P SSOP20 (существенно более функциональный «аналог» Arduino Pro mini) — это контроллер;
модуле датчика давления ВМР280; модуле акселерометра MPU6050 (диапазоны — ускорение до 16g и гироскоп — скорость вращения до 2000 градусов в секунду); модуле GY-271 (магнитометр QMC5883L с диапазоном 2 гаусс); отдельной микросхеме EEPROM 24C512. В качестве исполнительного механизма используется серво привод SG90. Все модули соединены шиной I2C.
Параметры регистрации данных:
- период опроса датчиков (записи в EEPROM) — 50 мс
- размер записываемой страницы — 32 байта (давление(2), ускорение(3*2), угловая скорость (3*2), магнитное поле (3*2), время, мс (2))
- отводимый под запись объем EEPROM — 64000 байт (2000 отсчетов — 100 сек)
Работа ССР основана на «выбрасывании» парашюта через заданное время после начала движения ракеты. Время установил на 3 сек. Момент начала движения определяется контактным датчиком. На ракете установлена перемычка, которая ниткой привязана к стартовому рельсу. При движении ракеты перемычка выдергивается из разъема — таким образом определяется момент старта.
До снятия перемычки данные с датчиков пишутся в оперативную память контроллера. После удаления перемычки буфер из ОЗУ (там хранится 10 отсчетов — 0,5 сек) переписывается в EEPROM.
Для накачки ракеты купил новый ручной насос. Из плюсов — длинный шланг, который позволяет «качать» уже установленную на старт ракету. Манометр проградуирован до 10 атм (1.0МПа), но на насосе указано максимальное давление 0.5МПа. Поставил несколько опытов по сравнению показаний со старым насосом — понял, что верить манометру нельзя — корреляция довольно слабая; примерно можно считать, что показаниям 0.4МПа соответствуют реальные 0.2МПа. Так что все запуски я проводил при показаниях 0.7МПа (т.е. примерно 3,5 атм). Новый насос удобнее в работе, но не дает объективных показаний давления.
Вся электроника «уложена» в отсеки напечатанного PLA модуля закрепленного в месте стыка бутылок (ввинченная верхняя бутылка хорошо прижала модуль к донышку нижней бутылки).
Платы и аккумулятор закреплены проволочными хомутами. Сложенный парашют прижимается резинкой к корпусу модуля (не очень эстетично и аэродинамично, но легко срабатывает и раскрывается).
Резинка зацеплена за рычаг сервопривода и при его повороте освобождается.
Масса ракеты в собранном состоянии чуть увеличилась — до 280 грамм.
10 августа 2024. Провел три запуска, первый со зрителями.
Шестой запуск — залил воды и в горизонтальном положении стал накачивать воздух. В итоге вода оказалась в верхней бутылке — примерно треть всей массы.
В вертикальном положении вода «не стремилась покинуть» верхнюю часть. Так и запускал (тем интересней посмотреть — что будет).
Включил электронику, сервопривод дернулся и резинка крепления парашюта отцепилась. Пришлось устанавливать парашют уже на включенной ракете. Зацепил перемычку детектора старта за нитку, привязанную к стартовому рельсу. Механизм пуска — «старый, проверенный» из разрезанной бутылочной крышки, стянутой скотчем, пережигаемым нихромовой проволочкой.
Запуск прошел штатно, можно сказать зрелищно.
Ракета хорошо ушла со старта.
Показалось, что очень долго и медленно поднималась.
В апогее раскрылся парашют.
Ракета падала довольно быстро (маловат купол). Упала рядом — искать не пришлось. Повреждений нет, все работает, регистрация продолжалась.
Для считывания данных пришлось идти домой к компьютеру (хотя потом освоил чтение данных телефоном по OTG). Когда вернулся к проведению седьмого запуска — оказалось, что скотч (для механизма пуска) закончился. Тут удобно использовать тонкий (12 мм).
Седьмой запуск — попробовал скотч заменить изолентой. Залил воды. нажимая на корпуса бутылок, перегнал всю воду в нижнюю часть ракеты. Установил ракету на старт. Подключил насос. Накачал (будем считать — те же 0.35МПа). Когда стал подключать нихромовую проволочку к пусковому устройству ракета сорвалась с места и с раскрытым парашютом рванула вверх. Никаких съемок не успел сделать.
Естественно, при раскрытом тормозящем парашюте (его даже не успел уложить и закрепить резинкой), ракета поднялась не высоко. Но падала на раскрытом мокром парашюте вполне зрелищно.
Итог: изолента не подходит в качестве стягивающего разрезанную крышку материала. Она тянется. Потому крышку сорвало с горлышка еще до команды «старт». Свернул оборудование.
Восьмой запуск — уже вечером (после семи) решил попробовать еще раз запустить ракету. Закрепил более широкий скотч (19 мм — с ним раньше были проблемы — он не пережигался по всей ширине и продолжал стягивать крышку даже после команды «старт»). Также как седьмом запуске перегнал воду в нижнюю часть, установил ракету на старт и стал накачивать воздух на уже полностью снаряженной и включенной ракете (чтоб если сорвет, то хотяя бы получить данные с регистратора).
Все прошло хорошо — накачка прошла успешно.
Для съемки не стал ставить камеры у старта, ограничился телефоном в руках.
Запуск прошел удачно.
Ракета хорошо взлетела с четким водяным столбом (в шестом пуске вода шла практически до апогея).
Поднималась вверх субъективно — быстрее, чем в предыдущем старте.
Раскрылся парашют и ракета упала практически на место старта (ветра не было).
Удар пришелся на нижнюю часть.
В результате, съехали стабилизаторы.
Регистрация не прекратилась — все работало хорошо.
Уже дома считал данные телефоном, а потом (хоть и было лень доставать ноутбук) еще и компьютером.
Данные, полученные в запусках 6 и 8.
Графики по всем десяти регистрируемым параметрам получились вполне реальными. Предварительные результаты:
Шестой старт
Высота полета 30 метров (голубой цвет, шкала справа). Ускорение на старте (оранжевый выброс слева вниз) не превысило 11g. Ускорение после отработки двигателя отсутствовало до выброса парашюта.
Тут ускорение на старте уложилось в диапазон MPU6050 в 16g.
Восьмой старт ВП-1044.
Высота 34 метра (видимо расположение воды на старте — играет роль). Ускорение на старте (оранжевый выброс) — «упирается» в 16g (ограничение датчика). Скорей всего излом — это ограничение MPU6050.
Оба графика схожи. Характерен «уход под землю» в момент старта видимо от перегрузок мембрана ВМР280 изгибается и датчик показывает «ложный» рост давления.
Собранные данные использованы для визуализации положения ракеты в полете. В видео показаны результаты работы Фильтра Мэджвика (только акселерометр и гироскоп).