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TR260

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Beitrag 7639623 , WaRa-Gleiter: Status, Baufortschritte [Alter Beitrag01. Februar 2017 um 23:42]

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Hi,
hab in letzter Zeit eher wenig gepostet, aber das Projekt geht nach wie vor weiter. Nur deutlich langsamer als gedacht, weil ich momentan kaum Zeit und Muße übrig hab. In dem Tempo kann es noch Monate dauern, bis es wieder einen Testflug geben kann... Hier erstmal noch ein kleiner Überblick um was es geht:



Generell geht es um Gleiter mit 67 cm Spannweite in verschiedenen möglichen Varianten mit unterschiedlich großen Boostern und mit bzw. ohne Onboard-Triebwerk. Die Gleiter sollen Parabelflüge mit Nutzlasten an Bord machen und anschließend weich landen. Die beiden linken Varianten sind letztes Jahr geflogen, allerdings nur mit anfangs mechanischem Timer und Aktuator für das Höhenleitwerk, später mit analoger Elektronik. Es gab eine perfekte weiche Landung und mehrere halbwegs weiche Landungen (ohne Beschädigung). Derzeit arbeite ich an einer Lösung mit nem STM32-Mikrocontroller.

Die beiden rechten Varianten existieren momentan nur auf Papier bzw. als Simulation. Hier ist die Idee, die zweite Stufe nicht an Bord des Gleiters zu haben, sondern als eigenständige Raketenstufe (mit eigenem Bergungssystem). Der neue 2,4 Liter Tank soll im Sommer gebaut werden (oder zumindest, wenn es wieder etwas wärmer ist). Ein seitlich daran montierter Gleiter, halb so groß und ein Viertel so schwer wie die vorherigen Modelle, könnte damit auf eine deutlich höhere Flugbahn gebracht werden, allerdings mit sehr geringer Nutzlast an Bord. Das Konzept ist wahrscheinlich die einzig sinnvolle Möglichkeit, einen Gleiter dieser Größe zu starten. Damit soll vor allem die neue Bordelektronik erprobt werden. So sieht sie momentan übrigens aus:



Der STM32, ein SD-Card-Adapter mit einer 32 GB Karte drin, ein Drucksensor und ein 3-Achsen-Hallsensor sind auf einer Lochrasterplatine befestigt, die gerade so in den engen Nutzlastbereich des kleinen Gleiters passt. Der Hallsensor ist leicht schräg eingebaut, der Winkel muss halt bei der Lagebestimmung berücksichtigt werden. Das sollte ich am nächsten Wochenende softwaretechnisch hinkriegen. Mit dem Drucksensor kann ich die Höhe etwa auf 1 Meter bestimmen, zumindest nach Mittelung über ein paar Messwerte. Stromversorgung läuft über 3 AAA Batterien (oder über USB). Zum Programmieren und Auslesen von Daten nehme ich einen externen USART-USB-Adapter. Um das Boot-0-Bit zu setzen hab ich einen kleinen Schalter montiert. Dann gibt es noch einen externen Schalter für Reset, der evtl. in der flugfähigen Version nicht mehr gebraucht werden wird (obwohl... der Hallsensor liefert irgendwie nur sinnvolle Daten, wenn der STM32 nach dem Einschalten einmal reseted wird... hä?) Es kommt noch ein zu entwickelnder Schalter mit Bodenverbindung zur Liftoff-Erkennung hinzu. Es gibt 2 Servos um die beiden Elevons zu bewegen. Theoretisch könnte man noch mehr anschließen.

Zu guter Letzt gibt es noch die Idee einer dreistufigen Variante mit großem Gleiter (ganz rechts auf dem oberen Bild). Der Gleiter selbst hätte nur ein kleines WaRa-Triebwerk mit 100 oder 200 ml Wasser an Bord, welches nicht zur weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit dient, sondern zum Ausgleich des Luftwiderstands im Parabelflug. Das Problem ist, dass momentan die nutzbare Zeit in Schwerelosigkeit nicht durch die Flughöhe limitiert wird, sondern durch die enorme Abbremsung durch den Luftwiderstand (bis zu 0,5 g zu Beginn einer Flugbahn mit nur 60 Meter Höhe!). Daher erwäge ich, eine herunterskalierte Version eines regelbaren WaRa-Triebwerks zu verwenden, das vor 10 Jahren schon geflogen ist (Video von Bodentest im Anhang). Damit sollten 3 bis 4 Sekunden mit deutlich weniger als Mondschwerkraft (0,16 g) bei mindestens 170 Gramm Nutzlast an Bord zu machen sein. Im Gegensatz zum Projekt vor 10 Jahren (6 Sekunden, 400 Gramm Nutzlast + 200 Gramm Kamera) sollen hier aber nur 4,2 Liter Gesamtluftvolumen der ganzen Rakete auf 6 bar aufgepumpt werden, statt 21 Liter auf 10 bar. Also reicht hier ne Luftpumpe (statt flüssigem Stickstoff...) und die Technik sollte zuverlässiger und weniger wartungsintensiv sein durch die geringere Beanspruchung (aber ähnlich komplex...). Evtl. ist es nötig, wegen der einseitigen Belastung der 2. Stufe durch den seitlich angebrachten Gleiter ein Gegengewicht mit großem Hebelarm anzubringen, damit das Ding keine Kreise fliegt...

Schöne Grüße, Karsten Anhang: r07b_test.avi

Geändert von TR260 am 01. Februar 2017 um 23:59

Oliver Arend

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Beitrag 7639633 [Alter Beitrag02. Februar 2017 um 22:11]

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Sehr spannendes Projekt, dazu noch zwei Hinweise:

Willst Du mit dem Barometer nur messen oder auch etwas auslösen? Im zweiten Fall solltest Du auf jeden Fall einen Kalman-Filter einsetzen.

Mit dem Hallsensor kannst Du Deine Orientierung im Raum nicht genau bestimmen. Das Magnetfeld ist zwar fest, aber Du misst nur eine Abweichung davon, und für eine konstante Abweichung ergibt sich ein Kegel um die Magnetfeldlinie herum. Deine Orientierung liegt dann irgendwo auf dieser Kegeloberfläche.

Oliver
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