¿Cómo puedo medir el empuje de un modelo de cohete y obtener otras estadísticas?

He estado construyendo algunos motores Rocket-candy por diversión y experimentando informalmente con diferentes diseños o técnicas.

Ahora estoy interesado en descubrir una manera de comparar el rendimiento de los diferentes motores que hago. ¿Qué tipo de experimentos a nivel de pasatiempo podría hacer y qué métricas simples podría usar para tratar de decidir si un motor es "mejor" que otro, o qué significaría "mejor"?

Miré algunos videos de pruebas de motores y experimenté tratando de usar una escala de peso (o mi propio resorte + regla) para medir el empuje, pero no estoy seguro de cuál es la mejor manera de registrar los datos o usar para tratar de calcular cosas estándar como el impulso o la aceleración de un cohete. ¿Qué hay de ir un paso más allá y tratar de predecir qué cohete podría ir más alto o levantar una carga útil más pesada a la misma altura?

¿Y hay otros instrumentos que debería considerar comprar para hacer otras mediciones en este tipo de motor de cohete de pasatiempo?

¿Dónde empezar? ¡Gracias!

Hay un poco de ayuda en este enlace que se encuentra en esta respuesta , pero creo que aquí se plantearán una o dos buenas respuestas si al menos puede dar un poco de detalle sobre su situación. Qué recursos tienes? ¿Puedes construir equipos de prueba? ¿Has mirado algo hasta ahora antes de preguntar aquí? ¿Incluso algunos otros videos de YouTube sobre pruebas de cohetes de azúcar? En este momento se parece un poco a "por favor, escriba un capítulo de libro sobre pruebas de cohetes para mí".
Sería mejor que explicaras algunas pruebas que estabas pensando hacer. ¿Puedes pensar en alguna conexión entre la velocidad y la aceleración? F = metro a ? ¿Quizás la ecuación del cohete Tsiolkovsky ? ¡Es más probable que las personas te ayuden si primero describe algunos esfuerzos que has hecho tú mismo!
@uhoh He mirado algunos videos de YouTube y he visto 2 formas de calcular el empuje, una es la escala de peso y un artilugio de resorte y regla. Y sí, puedo construir equipos de prueba. Solo quiero hacer una multitud de R-Rockets y encontrar el que tenga el promedio más alto en todas las estadísticas. También conocido como el mejor cohete posible que puedo construir.
¡Eso es genial! Este es exactamente el tipo de cosas que debe incluir directamente en su pregunta. En stackexchange, los comentarios son buenos para aclarar puntos menores, pero cualquier cosa central a su pregunta debe agregarse allí. He hecho algunas modificaciones a su pregunta en función de su comentario. Puede editar más, o si no le gusta nada , haga clic en la palabra "editado" a la izquierda de su nombre e ícono, y cuando aparezca una lista de ediciones, busque roll-backjunto a una versión anterior que prefiera. y haga clic en eso.

Respuestas (1)

En primer lugar, me gustaría decir apoyos sobre la búsqueda de su curiosidad. Por favor, asegúrese de que está tratando de adherirse a algunas pautas de seguridad mientras realiza esto; use su mejor criterio.

Ahora, parece que está dispuesto a aprender un poco/ya tiene alguna experiencia en un pasatiempo de ingeniería. Asumiré que estás dispuesto a hacer algunas compras por esto.

Experimento: este experimento se basa en su idea de regla de resorte. Puede resultar tedioso medir la constante elástica de la regla y las desviaciones posteriores debidas al empuje del cohete. Mi sugerencia es que prosiga con el experimento de galgas extensométricas de viga en voladizo con ligeras modificaciones. Fuente de la imagen: Cheggingrese la descripción de la imagen aquí

Arriba puede ver la configuración general del experimento. La galga extensiométrica le proporciona un instrumento para medir las deflexiones al correlacionar la deflexión del haz, la deformación inducida y la fuerza experimentada por el haz. En la imagen de arriba, ves un vector de fuerza aplicado al final. Aquí es donde modificará la configuración de la viga para que pueda instalar sus motores de cohete con este fin, lo que le permitirá medir el empuje (fuerza) midiendo la tensión y la desviación posterior de la viga en voladizo.

Adjunto al medidor de tensión habrá algún tipo de dispositivo de adquisición de datos (es decir, DAQ, microcontrolador) que leerá y transferirá sus datos a su computadora. Esta parte se vuelve un poco difícil porque es posible que deba ajustar su controlador para que se adapte a las propiedades, dimensiones, etc. de los materiales de los haces. Sugiero mirar algunos temas básicos de mecánica de materiales para ayudar con esta parte.

Durante la fase de datos, solo podrá medir voltajes, por lo que deberá profundizar en el funcionamiento de un medidor de tensión. A partir de este experimento, podrá obtener empuje, velocidad de combustión y otros parámetros de rendimiento , lo más importante , impulso específico . Puede utilizar los parámetros de rendimiento vinculados para determinar qué motor de cohete es mejor. Por supuesto, en un escenario de la 'vida real', el motor más potente puede no ser universalmente deseado, sin embargo, en términos generales, el más eficiente sí lo es. Esta es una explicación muy superficial de todo el experimento, pero creo que proporciona el mejor camino para lo que le gustaría aprender.

Los materiales requeridos:

  • Galga extensiométrica (Puente de Wheatstone)
  • Viga de metal (regla de metal)
  • Dispositivo de adquisición de datos (DAQ)
  • Amplificador (para señales mV de galgas extensométricas)
  • elemento de la lista

Experiencia requerida:

  • Programación
  • Comprensión básica de la electrónica (es decir, medidores de tensión, microcontroladores)

En cuanto a predecir qué motor irá más lejos, puede hacer esa deducción del experimento mencionado anteriormente, particularmente de los criterios de rendimiento. ¡Espero que esto ayude!

Puede ahorrarse muchos dolores de cabeza en la configuración del hardware si va directamente a una celda de carga, que reemplaza la necesidad de un medidor de tensión y una viga con un paquete compacto y calibrado. Las celdas de carga existen con una variedad de precisiones, rangos y puntos de precio, por lo que recomendaría seguir ese camino en lugar de introducir el dolor adicional de "hacer rodar las suyas", por así decirlo, con la viga y el medidor de tensión.
@Tristan e Inti Entonces, en otras palabras, ¿peso de la fuerza que se produce?
@jack Sí. Esencialmente, el experimento es una escala de peso (fuerza).
Entonces, en lugar de pasar por esta ruta más "cara" y más difícil, ¿puedo comprar una báscula y registrar el cambio de peso? a
@jack bueno, la dificultad con eso es que afectará negativamente la calidad de los datos si está recopilando datos a mano. Con una celda de carga o un medidor de tensión, puede recopilar los datos electrónicamente a una frecuencia específica: 1000 Hz (1000 puntos de tiempo por segundo). A menos que se refiera a una báscula electrónica que le permita alimentar y exportar automáticamente sus datos de peso directamente a su computadora.
sí, una báscula que está conectada a mi computadora portátil u otro dispositivo
@jack siempre que tomará lecturas muchas veces por segundo y las registrará, entonces absolutamente. Encontrará un perfil de empuje bastante variado que depende en gran medida de la geometría de su grano.
¿Cómo puedo medir el empuje de un modelo de cohete y obtener otras estadísticas?
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