Как летают напечатанные части ракеты (РП-30, первый старт)

Из «хвоста» ракеты РП-27 сделал новую РП-30.  Ракета получила удлиненный корпус и напечатанный на 3D принтере головной обтекатель.

Ранее были проведены испытания системы спасения. Теперь занялся всем корпусом и хвостовой частью корпуса ракеты.

Длина уцелевшей от РП-27 хвостовой части составила 30 см. Этого вполне достаточно для установки двигателя. Хвостовая часть дополнена основным корпусом ракеты — обычной ПВХ трубой диаметром 40 мм и длиной 42 см. Сочленение выполнено из отрезка 32 мм трубы и «натянутого» на него второго разрезанного куска 32 мм ПВХ трубы. Для уплотнения использован бумажный скотч. Трубы скреплены винтами М4х40 в верхней части и М5х50 — в нижней. Винт М5 с потайной головкой одновременно используется для крепления ракеты к рельсу на старте (верхняя точка крепления).

IMG-20220327-115330 IMG-20220327-115326 IMG-20220327-112041
IMG-20220327-113649 IMG-20220327-112029 IMG-20220327-112023

Для первого запуска ракеты сделал небольшой карамельный двигатель. Повторно использовал тот, что летал в последнем пуске РП-27. Это бессопловик, заглушенный ПП заглушкой с дыркой — соплом. В этот раз заглушку насадил на ПП трубу корпуса двигателя штатным образом — погревом/расплавом и трубы, и заглушки. Риск воспламенения карамели в трубе двигателя минимизировал уменьшением температуры «паяльника» до 170 градусов. Проверил — карамель просто плавится не вспыхивая. Для подстраховки закрепил заглушку тремя винтами М3х12 с потайной головкой.

IMG-20220409-163137 IMG-20220409-164814 IMG-20220409-164834
IMG-20220409-164820 IMG-20220409-164920 IMG-20220409-164942
IMG-20220409-164959 IMG-20220409-174002 IMG-20220409-174008
 IMG-20220409-174520  IMG-20220409-183110  IMG-20220409-183126

Диаметр отверстия в заглушке 5,5 мм. Благодаря такому «соплу» давление в двигателе должно было возрасти (примерно до 15 атм) и тяга «мотора» стала бы существенно выше безсоплового аналога.

Расчеты двигателя и теоретического полета — в файлах в конце страницы


В итоге ракета получилась такой:

Центр тяжести в реальности оказался еще дальше «к носу» и запас устойчивости составил около трех диаметров.IMG-20220409-192220

Масса снаряженной ракеты составила 602 грамма.

   

Крепление головной части к фалу и внешний вид ракеты

IMG-20220409-184856 IMG-20220327-115512 IMG-20220327-115500

На фото видно место стыка корпуса и хвостовой части (стык закрыт красным скотчем. Также видны оба винта М5 с потайной головкой — крепление на направляющий рельс на старте. Центр тяжести в районе красного скотча, центр давления — оранжевая метка.

IMG-20220327-115455


Наверное, главной «фишкой» РП-30 является полетный контроллер с радиомодулем LoRa E19-433M20SC. К моменту запуска не удалось полностью решить задачу совмещения в одном контроллере функций полетного контроллера, регистратора, передатчика телеметрии и GPS трекера. Поэтому «полетела» упрощенная версия ПО.

Контроллер достаточно подробно я описал тут.

Контроллер (кроме управления ССР) выполнял функции регистрации давления во внутреннюю память EEPROM и передавал пакеты «телеметрии» по радиоканалу. В 17-ти байтовом пакете передавались: время от момента включения, порядковый номер пакета, текущая и максимальная на момент высоты, напряжение питания контроллера и состояние ракеты (стоит/летит/падает/лежит/состояние ССР).

В качестве вышибного заряда системы спасения использовал «петарду из пулеметной ленты» (так она в магазине фейерверков значится). Петарда проткнута нихромовой проволочкой «вдоль» (а не поперек, как раньше). Подробнее это описано в тесте ССР.


17 апреля 2022. Такого давно не было — накануне весь день и ночь шел снег — все поля завалило (до 20 см). Удалось в сапогах войти в поле и удачно избежать многочисленные лужи и слякоть. Сильный ветер, поэтому выбрал место в «закутке» (на видео — ветер на нас, но деревья от него защищают)

Фото ракеты РП-30 перед стартом крупным планом

IMG-20220417-104647

… и фото с точки, где я снимал запуск. Вот эти кусты довольно хорошо защищали меня и ракету от ветра. Ракета перелетела через них и упала в поле.
IMG-20220417-104823

Видеозапись первого запуска ракеты РП-30:

Что произошло: фирменный запал четко сработал от 18650 элемента! Ракета хорошо пошла. Когда защита деревьев от ветра закончилась, ракета повернулась в сторону ветра и продолжила подъем. Было хорошо видно полет. Ракета развернулась в апогее и пошла вниз. Парашюта не было, но хорошо было видно, что головной обтекатель отстрелен (летел выше ракеты, болтаясь на фале), рядом с ним болтался скомканный парашют (видно так скомкан, что потока воздуха было недостаточно для его развертывания). Ракета врезалась в мягкую землю. Радиосигнал перестал поступать (хотя светодиоды горели).

Нашел ракету быстро — торчала довольно высоко над снежным полем.

IMG-20220417-105509 IMG-20220417-105515
IMG-20220417-105519 IMG-20220417-105557

Первые впечатления:

IMG-20220417-110625 IMG-20220417-110628
IMG-20220417-110634 IMG-20220417-110916

Каркас для электроники не выдержал удара. Развалился в самом тонком месте — снова у стыка мортиры и батарейного отсека.

IMG-20220417-110919 IMG-20220417-110922
IMG-20220417-110929 IMG-20220417-110933
IMG-20220417-111013 IMG-20220417-111237

Позднее достал из корпуса ракеты двигатель — никаких повреждений. Лишь ожидаемо разгорелось отверстие сопла.

IMG-20220417-125212 IMG-20220417-125215
IMG-20220417-125225 IMG-20220417-125248

В целом, вполне ожидаемый полет. Подвел только парашют. Ниже приведены цифры полета. Очень большая разница теории и практики: вместо теоретических 800 метров — только 240 м!


Данные полученные в полете.

Как сказано выше, регистрация давления производилась самим контроллером в EEPROM ATmega328. При периодичности отсчетов 100 мс, запись примерно на 50 сек. Полет был намного короче…

Картинка высоты, полученная в MFR от pinko (соответствующий формат вывода)

Скорость, по данным барометра:

Совмещенная картинка изменения высоты (голубой, м) и скорости (коричневый, м/с) по данным барометра (расчеты в Excel):

Скорость снижения — порядка 40 м/с. Парашют не раскрылся и просто болтался комочком… Интересный выступ в момент срабатывания ССР — видимо набегающий поток скачком повысил давление в корпусе.

Итог: высота полета 240 м, скорость не превысила 100 м/с. Что вполне соответствует ожиданиям.

Интересно рассмотреть полученные по радиоканалу данные…

 1;00°00.7186’N;000°00.0000’E;41;0;N;-45;7.5;3.51;10;1;00:00:21
2;00°00.0041’N;000°00.0000’E;41;0;N;-45;6.0;3.62;10;2;00:00:28
3;00°00.0270’N;000°00.0100’E;270;0;N;-92;10.2;3.59;10;3;00:03:35
4;00°00.0282’N;000°00.0201’E;192;18;E;-94;7.0;3.56;10;4;00:03:40

Всего 4 отсчета:

  • Первые два (21 и 28 секунда после включения) получены на земле до старта (признак «0000’E»). Определена высота (41 м — видимо очень высокое давление, т.к. реально высота над уровнем моря примерно 140 м). Напряжение на контроллере 3,62В (вполне нормально).
  • Третий отсчет (3 мин 35 сек от включения питания) получен в полете, до срабатывания ССР («0100’E»). Текущая высота 270м (она же — максимальная пока).
  • Через 5 секунд получен четвертый (последний перед уходом в землю) отсчет. Признак  («0201’E»), где «2» — пройден апогей, «1» — ССР сработала по данным барометра. Идет снижение (текущая высота 192 м), максимальная высота зафиксирована 282 метра (282-41=241 м — как и в контроллере).
  • Пятый отсчет должен был бы быть через 5 сек, при скорости падения 40 м/с — через 200 метров. Это уже случилось «под землей»…

Файлы: