Simulera byggandet och lansera en modellraket med OpenRocket

Jag minns, när jag var i junior hög, var det en av mina favoritbutikprojekt när vi konstruerade, tillverkade, byggde och lanserade en verklig modellraket. Hela ideen att tweaking olika designparametrar för att uppnå högre höjd eller högre hastighet är verkligen mycket roligt, för att inte tala om ett bra sätt att lära fysik och teknik på ett praktiskt sätt.

Vi älskar att göra modeller här på MUO. Därför har vi täckt historier som att göra modelltåglayouter. Hur man skapar simulerad modellutbildningsplaner och kontrolltåg med din dator. Hur man skapar simulerad modell Tåglayout Planer och kontrolltåg med din dator Läs mer och webresurser för att göra modeller. Ett problem med att tweak en modelldesign i den verkliga världen är att för att testa det måste du bygga om en raket med de nya parametrarna, göra en teststart och sedan gå tillbaka till ritbordet för att ytterligare förbättra din design.

Vad händer om du kan använda en dator för att simulera en modellraketlansering, med förmågan att modifiera och testa alla möjliga förändringar du kan göra i din raketdesign? Det finns bara en sådan applikation, och det heter OpenRocket.

Bygga testraket i OpenRocket

OpenRocket är en Java-baserad applikation, så den ska köras på de flesta plattformar som har Java-datorn installerad. När du startar det först ser du hur uppenbart det är att den som skapade den här applikationen var en ivrig modell raketbyggare. Applikationen levereras med alla komponenter, material och till och med motor märken och modeller som skulle gå in i en typisk raket design.

Designing Your Simulated Model Rocket

När du startar programmet först måste du namnge din design och ge ditt namn som designer. Huvudfönstret har flera huvudrutor, inklusive designträdet till vänster, komponentvalet till höger och designskärmen längst ner.

Du kan arbeta genom att utforma varje komponent av designen genom att välja komponenten längst upp på skärmen och sedan fylla i alla designparametrarna i konfigurationsskärmen som öppnas för den. Du kommer att tilldela längd, diametrar, väggtjocklek och till och med vilket material den komponenten är gjord av och vilken typ av panel som det kommer att ha.

När du utformar varje komponent ser du de två symbolerna som ligger längs kroppen som visar dig raketens tyngdpunkt (CG) och tryckpunkten (CP). Du kommer att gå igenom att tilldela designparametrar för näskon, kropp och övergång. Då kan du även tilldela vilka tillbehör du lägger till, som en fallskärm.

Som du kan se här kan designträdet navigera genom din design på ett snabbt och enkelt sätt, så att du kan finjustera saker för varje komponent utan att behöva jaga den i huvuddesignfönstret.

Med tanke på huvuddesignfönstret, visar det dig all ström “statistik” som följer med din nuvarande design. Du får se CG, CP, längd och bredd. Dessutom kommer det att ge dig den aktuella massan och diameteren, och du får se några varningsvarningar som mjukvaran utfärdar i nedre högra hörnet av designfönstret. Var uppmärksam på dessa varningar eftersom det indikerar några konstruktionsfel du kanske har gjort.

Tillsammans med raketens sidovy kan du också klicka för att se baksidan också. Denna designvy visar alla inre och yttre diametrar i kroppen och motorblocket.

När du väl är nöjd med att du har en design som fungerar bra, är det dags att springa det genom simulatorn. För att göra så behöver du bara klicka på “Flygsimuleringar” fliken högst upp i programfönstret.

Utför simulerade flygningar

Vid den här tiden är det dags för den snygga delen. Testa din design för att se hur bra den utför och vilka data du får tillbaka så långt som flygväg, hastighet, höjd och mer. För att producera en exakt simulering, försök att uppskatta miljöparametrarna i ditt verkliga testområde och inkludera dem i “Starta villkor” knapp. Lägg till vindhastighet, GPS-koordinaterna för din webbplats, och till och med dimensioner av din startstång. Dessa saker kan alla ha en inverkan på dina önskade resultat.

Du måste också använda fönstret för motorkonfiguration för att välja vilken motor du vill använda i din raket och vart du vill placera den (eller dem). Som jag nämnde tidigare kommer OpenRocket förladdad med alla standardmotortillverkare och motortekniker. Självklart kommer den motor du väljer också att påverka din flygsimulering, så se till att du väljer den motor du använder i den verkliga världen.

När du är redo att köra simuleringen klickar du på Plot data fliken, se till att du väljer den plottkonfiguration du vill tränar - som vertikal rörelse eller aktuell flygväg - och klicka sedan på “Kör simulering”. Klicka sedan på Plotflygning för att se dina data.

Självklart är sidoprofilen den tydligaste indikationen på ditt rakets beteende. Du får se exakt hur mycket höjd din raket uppnått, och du kommer också att se den paraboliska flygvägen, inklusive avståndet täckt, toppstationen och fallskärmständningen.

Att klicka på någon av de andra parametrarna i rullgardinslistan ger naturligtvis en hel del insikt i alla data från flygningen. Du kan se allt bildar vertikal rörelse jämfört med motorisk tändning och utbrändhet, stabilitet, dra och mycket mer. Det här är alla datapunkter som du aldrig skulle kunna få från en verklig testflygning i en amatörsituation.

Plottar dessa testflygningar och lär dig vad du kan från dataen gör att du kan komma fram till mer effektiva och kraftfulla konstruktioner som uppnår de lanseringsresultat du verkligen vill ha. Skönheten i det är att du kan utveckla en perfekt modell raketdesign med din dator utan att behöva spendera mycket tid och pengar på prototyper. Du kan låta din dator göra prototyperna, och du kan sedan basera ditt verkliga projekt på de sista parametrarna från simulatorn.

Är du med på att bygga modellraket? Tycker du att OpenRocket kan hjälpa dig att sätta ihop en bättre design? Prova det och se vad du tycker! Dela dina erfarenheter och tankar i kommentarfältet nedan.

Bildkrediter: Modellraket Via Shutterstock

Utforska mer om: Astronomi, Geeky Science, Simulering Spel.