Wie kann ich den Schub einer Modellrakete messen und andere Statistiken erhalten?

Ich habe einige Rocket-Candy- Motoren zum Spaß gebaut und informell mit verschiedenen Designs oder Techniken experimentiert.

Jetzt bin ich daran interessiert, einen Weg zu finden, die Leistung der verschiedenen Motoren, die ich herstelle, zu vergleichen. Welche Art von Hobby-Experimenten könnte ich durchführen und welche einfachen Metriken könnte ich verwenden, um zu entscheiden, ob eine Engine „besser“ als eine andere ist oder was „besser“ überhaupt bedeuten würde?

Ich habe mir einige Videos von Motortests angesehen und mit dem Versuch experimentiert, eine Gewichtswaage (oder meine eigene Feder + Lineal) zu verwenden, um den Schub zu messen, aber ich bin mir nicht sicher, wie ich die Daten am besten aufzeichnen oder verwenden soll es zu versuchen, Standard-Dinge wie Impuls- oder Raketenbeschleunigung zu berechnen. Wie wäre es, einen Schritt weiter zu gehen und vorherzusagen, welche Rakete höher fliegen oder eine schwerere Nutzlast auf die gleiche Höhe heben könnte?

Und gibt es andere Instrumente, die ich kaufen sollte, um andere Messungen an dieser Art von Hobby-Raketentriebwerk durchzuführen?

Wo anfangen? Vielen Dank!

Dieser Link in dieser Antwort enthält ein wenig Hilfreiches , aber ich denke, hier werden ein oder zwei gute Antworten gegeben, wenn Sie zumindest ein paar Details zu Ihrer Situation angeben können. Welche Ressourcen haben Sie? Können Sie Prüfgeräte bauen? Hast du dir bisher etwas angeschaut, bevor du hier fragst? Auch ein paar andere YouTube-Videos über Zuckerraketentests? Im Moment sieht es ein bisschen so aus wie "Schreiben Sie mir bitte ein Buchkapitel über Raketentests".
Es wäre besser, wenn Sie einige Tests erklären würden, an die Sie denken. Können Sie sich irgendwelche Zusammenhänge zwischen Geschwindigkeit und Beschleunigung vorstellen? F = m a ? Die Tsiolkovsky-Raketengleichung vielleicht? Die Leute werden eher helfen, wenn Sie zuerst einige Anstrengungen beschreiben, die Sie selbst unternommen haben!
@uhoh Ich habe mir einige YouTube-Videos angesehen und zwei Möglichkeiten zur Berechnung des Schubs gesehen, eine ist die Gewichtswaage und eine Feder- und Linealvorrichtung. Und ja, ich kann Testgeräte bauen. Ich möchte einfach eine Vielzahl von R-Rockets bauen und diejenige mit dem höchsten Durchschnitt in allen Statistiken finden. Auch bekannt als die bestmögliche Rakete, die ich bauen kann
Das ist großartig! Das ist genau die Art von Dingen, die Sie direkt in Ihre Frage aufnehmen sollten. In Stackexchange-Kommentaren können Sie kleinere Punkte klären, aber alles, was für Ihre Frage von zentraler Bedeutung ist, sollte dort hinzugefügt werden. Ich habe einige Änderungen an Ihrer Frage basierend auf Ihrem Kommentar vorgenommen. Sie können weiter bearbeiten, oder wenn es Ihnen überhaupt nicht gefällt , klicken Sie auf das Wort „bearbeitet“ links neben Ihrem Namen und Symbol, und wenn eine Liste mit Änderungen angezeigt wird, suchen roll-backSie neben einer früheren Version, die Sie bevorzugen und klicken Sie darauf.

Antworten (1)

Zuerst möchte ich sagen, dass Sie Ihrer Neugier nachgehen sollten. Bitte stellen Sie sicher, dass Sie versuchen, einige Sicherheitsrichtlinien einzuhalten , während Sie dies verfolgen - verwenden Sie Ihr bestes Urteilsvermögen.

Nun, es hört sich so an, als ob Sie bereit wären, etwas zu lernen / bereits einige Hobby-Erfahrung im Ingenieurwesen zu haben. Ich gehe davon aus, dass Sie bereit sind, dafür einige Einkäufe zu tätigen.

Experiment: Dieses Experiment baut auf Ihrer Federlineal-Idee auf. Es kann mühsam sein, die Federkonstante des Lineals und die anschließenden Auslenkungen aufgrund des Raketenschubs zu messen. Mein Vorschlag ist, dass Sie das Kragbalken-Dehnungsmessstreifen-Experiment mit leichten Modifikationen fortsetzen. Bildquelle: CheggGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Oben sehen Sie den allgemeinen Aufbau des Experiments. Der Dehnungsmessstreifen bietet Ihnen ein Instrument zur Messung der Durchbiegungen, indem die Balkendurchbiegung, die induzierte Dehnung und die vom Balken erfahrene Kraft korreliert werden. Im Bild oben sehen Sie einen Kraftvektor, der auf das Ende angewendet wird. Hier modifizieren Sie die Balkenanordnung, damit Sie Ihre Raketenmotoren zu diesem Zweck installieren können, sodass Sie den Schub (Kraft) messen können, indem Sie die Dehnung und die anschließende Durchbiegung des Auslegerbalkens messen.

An den Dehnungsmessstreifen wird eine Art Datenerfassungsgerät (dh DAQ, Mikrocontroller) angeschlossen, das Ihre Daten liest und auf Ihren Computer überträgt. Dieser Teil wird ein wenig schwierig, da Sie möglicherweise Ihren Controller so einstellen müssen, dass er an die Materialeigenschaften, Abmessungen usw. des Balkens angepasst werden kann. Ich schlage vor, sich einige grundlegende Themen zur Mechanik von Materialien anzusehen, um bei diesem Teil zu helfen.

Während der Datenphase können Sie nur Spannungen messen, also müssen Sie tief in die Funktionsweise eines Dehnungsmessstreifens eintauchen. Aus diesem Experiment können Sie Schub, Verbrennungsrate und andere Leistungsparameter erhalten - am wichtigsten ist der spezifische Impuls . Anhand der verknüpften Leistungsparameter können Sie feststellen, welcher Raketenmotor besser ist. Natürlich ist in einem „realen“ Szenario nicht immer der stärkste Motor erwünscht, aber im Allgemeinen ist es der effizienteste. Dies ist eine sehr oberflächliche Erklärung des gesamten Experiments, aber ich denke, es bietet den besten Weg für das, was Sie lernen möchten

Benötigtes Material:

  • Dehnungsmessstreifen (Wheatstone Bridge)
  • Metallbalken (Metalllineal)
  • Datenerfassungsgerät (DAQ)
  • Verstärker (für mV-Signale von Dehnungsmessstreifen)
  • Listenpunkt

Erforderliche Erfahrung:

  • Programmierung
  • Grundverständnis der Elektronik (z. B. Dehnungsmessstreifen, Mikrocontroller)

Was die Vorhersage betrifft, welcher Motor weiter geht, können Sie diese Schlussfolgerung aus dem oben aufgeführten Experiment ziehen, insbesondere aus den Leistungskriterien. Hoffe das hilft!

Sie können sich viel Kopfzerbrechen beim Hardware-Setup ersparen, wenn Sie direkt zu einer Wägezelle wechseln, die die Notwendigkeit eines Dehnungsmessstreifens und eines Balkens durch ein kompaktes, kalibriertes Paket ersetzt. Es gibt Wägezellen mit einer Vielzahl von Genauigkeiten, Bereichen und Preispunkten, daher würde ich empfehlen, diesen Weg einzuschlagen, anstatt den zusätzlichen Schmerz einzuführen, sich sozusagen mit dem Balken und dem Dehnungsmessstreifen "selbst zu rollen".
@Tristan und Inti Also mit anderen Worten, wiegen Sie die erzeugte Kraft?
@Jack Ja. Im Wesentlichen ist das Experiment eine Gewichts(kraft)waage.
Anstatt diesen "teuren" und schwierigeren Weg zu gehen, kann ich mir also eine Waage kaufen und die Gewichtsveränderung aufzeichnen? a
@jack Nun, die Schwierigkeit dabei besteht darin, dass die Datenqualität beeinträchtigt wird, wenn Sie Daten von Hand erfassen. Mit einer Wägezelle oder einem Dehnungsmessstreifen können Sie die Daten elektronisch bei einer bestimmten Frequenz erfassen – 1000 Hz (1000 Zeitpunkte pro Sekunde). Es sei denn, Sie beziehen sich auf eine elektronische Waage, mit der Sie Ihre Gewichtsdaten automatisch einspeisen und direkt in Ihre Waage exportieren können Computer.
Ja, eine Waage, die mit meinem Laptop oder einem anderen Gerät verbunden ist
@jack vorausgesetzt, es werden viele Male pro Sekunde Messwerte erfasst und aufgezeichnet, dann absolut. Sie werden ein ziemlich abwechslungsreiches Schubprofil finden, das stark von Ihrer Korngeometrie abhängt.
Wie kann ich den Schub einer Modellrakete messen und andere Statistiken erhalten?
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