Strona główna | Mapa serwisu | English version  
Stabilność rakiety- teoria
Technika > Stateczność > Stabilność rakiety- teoria

     Stabilność rakiety to nic innego jak jej zdolność do prostowania lotu zakłuconego jakimś impulsem na przykład podmuchem wiatru. Kluczowe znaczenie mają tu 2 pojęcia: środek cięzkości oraz środek parcia aerodynamicznego. Pierwszy jest punktem przyłożenia wektorów siły cięzkosci, przyspieszeń czyli głównia ciągu rakiety i wszystkich sił mechanicznych  działających na rakietę. Drugio natomiast jest punktem przyłożenia wektorów sił aerodynamicznych działjących na rakietę w czasie lotu. Na początku proponuję proste doświadczenie. DO listewki długosci 300mm na środku doklejamy ciężarek, może to być nakretka. Teraz środek cięzkości mamy mniej więcej na środku, środek parcia również żucamuy nią jak lotką do darta... Leci bardzo niestabilnie. Teraz mamy 2 możliwości aby jej lot stał się stabilny:

1) przesuwamy środek cięzkości do przodu lub:

2) przesuwamy środek parcia do tyłu.

 A więc w przypadku pierwszym nasz cięzarek umieszczamy na jednym z końców i żucamy cięzarkiem do przodu... Leci stabilniej zdecydowanie. Teraz z tyłu doklejamy 3 lub 4 małe lotki, najlepiej kropelką. żucamy ponownie: nasza listeka leci już zdecydowanie stabilnie. Odrazu nasuwa się wniosek: kluczowe znaczenie dla stabilności rakiety ma odległość między środkiem ciężkości a środkiem parcia. aerodynamicznego. Zależność tą ilustrują poniższe rysunki:

Na rysunku 1 widzimy rakietę stabilną: Fw- wypadkowa sił mechanicznych i Fa wypadkowa sił aerodymanicznych. W przypadku np podmuchu wiatrurakieta samoczynnie wraca do połozenia w którym jest stabilna, powstają odpowiednie momenty obrotowe.  Na rysunku 2 widzimy rakietę niestabilną natomiast rysunek 3 przedstawia rakietę niestabilną która przechyliła się pod wpływam np podmuchu wiatru. Z rysunku wiemy że powstaną tam momenty obrotowe porzeciwnie skierowane niż miało by to miejsce w rakiecie stabilnej. Zamiast wygasić drgania rakiety będa się pogłębiać a lot będzie przypominał spiralę. Taki wypadek jest bardzo niebezpieczny, nie wiadomo w jakim kierunku poleci rakieta.

        Podstawy pewne już znamy. Teraz pytanie: jak wyznaczyć srodek ciężkości i środek parcia aerodymanicznego? Środek cięzkości jest dośc łatwo wyznaczyć. Rakietę z załadowanymi wszytkimi podzespołami (zamiast silnika możemy wstawić cięzarek o identycznej masie) stawiamy na ostrzu noża i szukamy takiego punktu podparcia w którym rakkieta jest w równowadze. można tez zawiesić rakiete na nitce co jest prostszym rozwiązaniem.  Wyznaczenie środka parcia przedstawia się już troszkę trudniej. Opisywana tu metoda sprawdza się tylko przy rakietach z 4 statecznikami. A więc do dzieła. Potrzebujemy żut poziomy rakiety. Jesli mamy narysowany projekt to problem z głowy. Ważne aby był w skali. Jesli nie mamy... można go zrobić oświetlając rakietę lampą i obrysowując cień lub robiąc zdjęcie. Ewentualnie możemy z linijką i sówmiarką w reku robić pomiary i rysować na kartce. Środek parcia przypada w takim punkcie gdzie powierzchnia zutu poziomego rakiety po prawej i lewej stronie jest taka sama. Najpierw wyznaczamy całe pole powierzchni żutu, potem dzielimy go na 2 części i wyznaczamy na rysunku odpowiedni punkt. Jest to metoda pozwalająca tylko w przybliżeniu ocenić punkt parcia ale lepsze to niż nic.

   Prawidłowo wykonana rakieta powinna być stabilna czyli odległość między punktem parcia a środkiem cięzkości powinna wynosić około 2 kalibry rakiety. Jeśli rakieta będzie mało stabilna (poniżej 2 kalibrów) pod wpływem wiatru będzie się kładła " z wiatrem" co może stważać zagrożenie a pozatym rakieta ma latac pionowo. Jeśli natomiast rakieta bedzie nadstateczna będzie się kładła "pod wiatr" co tez nie wygląda zbyt dobrze. Warto też pamiętać że stabilizacja aerodynamiczna działa tylko od okreslonej predkosci. Po prostu wartość sił aerodynamicznych działających na rakietę wzrasta wraz z prędkością opływających ją gazów. Dla przedziałów do 200m/s można przyjąć że wartość sił aerodynamicznych jest wprost proporcjonalna do prędkosci. Powyżej 200m/s występują już inne złożone zjawiska, wartość oporu aerodynamicznego zaczyna wzrastać osiągając apogeum około rędkości dźwięku.

   Mam nadzieję że ten artykuł rozjaśni conieco początkującym modelarzom rakietowym i mój wysiłek nie poszedł na marne.        Jacek R. vel Dexter
 

Copyright by Dexter& Beaker


-->