Un motor de cohete que funcione sin problemas tendrá un centro de eje de empuje. Si el motor es gimbal, ese eje debe pasar por cada uno de los ejes gimbal (si es un gimbal clásico ), o si es una rótula, el punto gimbal.
Estoy seguro de que los motores se fabrican cuidadosamente para que sean simétricos con altas tolerancias, pero nada es perfecto. Cualquier desalineación daría como resultado un par estático, que luego tendría que ser mantenido por cualquier sistema mecánico que accionara el movimiento del cardán, y si hay una desventaja mecánica como la que sugieren estas imágenes , el trabajo es aún peor.
También prueban los motores de incendios y controlan la posición de su centro de empuje con respecto a las juntas cardánicas, y calzan o ajustan el montaje del motor o la boquilla para eliminar cualquier asimetría importante, o los procesos de fabricación dan como resultado motores que son naturalmente muy muy bien centrado?
Aquí hay un texto de comentarios anteriores que ayudan a definir mejor por qué el centrado podría ser importante:
Si el eje de empuje no pasa por el centro de rotación del movimiento cardánico, el motor tendería a "golpearse automáticamente" hacia un lado tan pronto como arranca, por lo que los actuadores tendrían que entregar una fuerza sustancial rápidamente, y realizar un seguimiento del aumento de empuje momento a momento a medida que arranca el motor. Esto podría ser potencialmente mucho más rápido que la rotación de toda la nave espacial, ya que involucra solo el momento de inercia del motor individual, no de la nave espacial.
El actuador tendría que continuar entregando esta fuerza adicional contra el empuje del motor durante todo el tiempo que el motor esté funcionando (quizás sea más un problema para los actuadores eléctricos calientes que agotan la batería que para los actuadores hidráulicos ) y luego rastrear el empuje del motor vuelve a cero cuando se apaga. Desde el punto de vista de la dinámica y el sistema de control, es un animal diferente a la dirección de la nave espacial.
Sin duda, están centrados para obtener el perfil de empuje exacto, para poder controlar el cohete, pero no es necesario que estén perfectamente centrados con el cardán: los cardanes pueden estar muy descentrados y tener un significativo Torque si otras preocupaciones priorizan liberar el medio, digamos, usted gimbal solo la boquilla y necesita la garganta libre de obstrucciones. Además, si tiene dos cardanes de 1 eje en lugar de uno de 2 ejes, a diferentes alturas, no obtendrá el empuje a través del centro del segundo.
En ese caso, simplemente use actuadores lo suficientemente fuertes. Deben ser bastante fuertes de todos modos, porque el motor es bastante pesado y el cardán debe moverse rápido; se necesita una aceleración considerable y, como resultado, una fuerza considerable. Hacerlos lo suficientemente fuertes como para soportar un poco de torque adicional del empuje descentrado no es una demanda excesiva.
Los actuadores fuertes y rápidos que se usan en la ingeniería general a menudo proporcionan una fuerza diferente en diferentes direcciones; por ejemplo, los actuadores basados en pistones suelen ser más fuertes en la dirección de "extensión" que en la de "retracción" debido a que el área del pistón está más expuesta a una de las cámaras (parte del mismo en el lado "retraído" ocupado por el eje del pistón). En ese caso, una carga sesgada es bienvenida: solo regula el nivel de fuerza de reacción sin necesidad de cambiar su signo (por ejemplo, solo regula la presión en el pistón, sin alternar la válvula para forzar la retracción). Los cardanes basados en tales actuadores agradecerían un par/fuerza semiconstante ejercido por el motor, ya que necesitarían proporcionar potencia solo en una dirección, simplemente cediendo al par/fuerza del motor en la dirección opuesta.
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