Методика конструирования летающих моделей ракет с использованием программного обеспечения OpenRocket

III городская открытая научная конференция молодежи и школьников

«НАУКА. ТВОРЧЕСТВО. РАЗВИТИЕ»

Методика конструирования летающих моделей ракет с использованием программного обеспечения OpenRocket.

(направление «Программирование и информационные технологии»)

Автор:

Сенчихин Данил Алексеевич

ученик 10А класса,

МБОУ «СОШ №19»

г. Новочебоксарск

Руководитель:

Майорова Альбина Арибулловна,

учитель информатики

МБОУ «СОШ №19»

г. Новочебоксарск

г. Новочебоксарск, 2018

Содержание

Аннотация___________________________________________________________3

Введение_____________________________________________________________3

Основное содержание________________________________________________3-12

Заключение __________________________________________________________13

Выводы_____________________________________________________________13

Литература___________________________________________________________13

Приложения___________________________________________________________13

Аннотация.

Данная работа является анализом особенности проектирования и конструирования моделей ракет и возможности применения при конструировании ракет с помощью программного обеспечения «OpenRocket». Работа знакомит с основами применения проектирования ракет в программном обеспечении.

Особое внимание акцентируется на методических основах использования данного программного обеспечения в работе кружков ракетомодельного спорта.

В работе используются и описываются характерные особенности в программе «OpenRocket» при проектировании моделей ракет.

Актуальность данной работы заключается в том, что овладев навыками работы с этой программой, можно обрести новые навыки инженерного проектирования ракетной техники, тем самым отойти от прежнего конструирования моделей ракет из журналов «Юный техник» и «Моделист-конструктор», которые были уже использованы на соревнованиях различных уровней спортсменами ракетомоделизма.

Автор данной работы прослеживает пошаговое проектирование моделей ракет в программном обеспечении «OpenRocket». А также в работе предоставлено обоснование того, что работать с этой программой могут учащиеся, начиная с 3-го класса и старше (см. приложение). Изложены взгляды на перспективы работы в этой программе.

Введение.

Ракетомодельный спорт активно начал развиваться в начале 60-х годов под руководством Ивана Всеволодовича Кротова. Под его руководством были разработаны различные классы моделей ракет, которые соответствуют правилам ФРМС. В дальнейшем моделисты использовали чертежи этих моделей в своей работе. Рассчитывали и чертили новые модели, изготовляли и разрабатывали экспериментальные модели, пока в образовательных учреждениях преподавали черчение. К сожалению, в 90-х годах черчение убрали. Для устранения этого пробела Федерация Космонавтики России стала выпускать кальки с чертежами, заверенными печатями ФРМС, с копиями моделей ракет. И это продолжалось недолго. С 2004 года по настоящее время ракето-моделисты делают модели ракет по чертежам взятых из журналов «МОДЕЛИСТ - КОНСТРУКТОР» и «Юный техник», а также «Российский Космос». Проектировать они уже не могут.

Цель работы:

Продемонстрировать методику проектирования летающих моделей ракет и обосновать её применение.

Задачи:

1. Разъяснить методику проектирования летающих моделей ракет в программном обеспечении.

2. Дать сравнительный анализ летающих моделей ракет изготовленных по журналу «Моделист-конструктор» и в программном обеспечении OpenRocket.

3. Обосновать необходимость применения программы OpenRocket в ракетомодельном спорте и в работе ракетомодельных кружков.

Актуальность.

В настоящее время предприятиям требуются инженерные и технические кадры имеющие навыки в проектировании изделий с использованием ПО. С появлением различных нанотехнологий к инженерным и техническим кадрам предъявляются новые требования, а именно проектирование изделий с использованием ПО, которое немногие руководители ракетомодельных кружков используют.

Программа OpenRocket позволяет решить данную проблему, а заодно и получить хорошие навыки в аэрокосмической инженерии. Данная программа позволит добиться новых спортивных и творческих успехов в ракетомодельном спорте.

Основное содержание:

1. Программное обеспечение OpenRocket в ракетном моделизме. ПО появилось в мире в 2007г. Это полнофункциональный симулятор моделей ракет, который дает возможность проектирования и моделирования своих ракет, перед тем как их строить и отправлять в полет. Программа написана на языке Java. Основные функции включают в себя:

• Шесть градусов симулятора свободного полета,

• Автоматическая оптимизация дизайна,

• Моделирование высоты в режиме реального времени, а также скорости и ускорения.

Эта программа позволяет собирать модель ракеты из готовых блоков, после чего выполнять ее запуск, тоже в условиях моделирования. В результате, можно получить данные о скорости полета, величинах ускорения, а также графики изменения высоты, в зависимости от времени.

1. Многие моделисты мира пользуются данной программой при проектировании летающих моделей ракет. К сожалению, в России этой программой пользуются немногие. Поэтому в настоящее время это программное обеспечение проходит через соревнование JunniorSkills и CanSat.

Итак, рассмотрим методику проектирования летающих моделей ракет в OpenRocket.

1. Сравнительный анализ летающих моделей ракет изготовленных по старой (обычной) технологии повторения и спроектированной в OpenRocket. Для сравнения были взяты модели ракет чемпионатного класса S3A и S1B призеров Кубка С.П.Королёва за 2007-2008 годы. Модели ракет класса S3A, S1B, которые запускали призеры кубка С.П.Королёва были спроектированы по чертежам, взятых в журнале «МОДЕЛИСТ - КОНСТРУКТОР» №6-2007г и №12-2008г.

По окончанию проектирования данных моделей ракет в ПО была проведена их оптимизация итогом которой стало следующее:

Стандартная Оптимизированная

-головной обтекатель: во-первых принял другую аэродинамическую форму. Во-вторых изменена длина головного обтекателя была 10см стала после оптимизации 13,8см.

-Высота полёта: спроектированная модель в OpenRocket подняла ракету выше указанного на 107,42 метра.

-Длина ракеты до оптимизации 52 см, после оптимизации 61,9 см.

-Изменена длина корпуса оригинал 25,5 см, оптимизированный 31 см.

-Длина перехода до оптимизации 12,4 см, после оптимизации 13 см.

1. Необходимость применения ПО в ракетомодельном спорте и работе ракетомодельных кружков. Как уже отмечалось выше данное ПО в России пользуются мало.

Россия является первооткрывателем новых соревнований с использованием OpenRocketв таких как:

-JuniorSkills- профиль «Аэрокосмическая инженерия», для участия в котором надо иметь навыки работы в OpenRocket. Так согласно техническому заданию необходимо спроектировать ракету, полезную нагрузку в этой ПО.

- МГУ НИИЯФ запустили в 2001г проект соревнований CanSat, то есть это маленький спутник, помещающийся в банку от колы (350мл). А с 2016 года для школьников ввели профили «Юниор» и «ГИРД». Где необходимо это же ПО.

Так, что данная программа в ракетокосмическом моделизме востребована. И преподаватели кружков, занимающихся по данной программе добиваются хороших успехов.

Выводы:

1) Проведя сравнительный анализ, мы убедились, что старые технологии устарели.

2) Чтобы добиваться лучших летных качеств, аэродинамических форм и компоновки моделей ракет является OpenRocket.

3) При тщательном изучении данного программного обеспечения можно убедиться в том, что она может иметь большие перспективы в проектировании моделей ракет.

4) Для принятия участия во Всероссийских конкурсах и соревнованиях знание программы OpenRocket просто необходимо.

Литература, рекомендованная для учителя:

1. Алатырцев А.А., Алексеев А.И., Байков М.А. и др. Под ред.: Солодов А.В. Инженерный справочник по космической технике // Изд.2, перераб. и доп., 1977

2. Биндель Д., Овчинников М.Ю., Селиванов А.С., Тайль Ш., Хромов О.Е. Наноспутник GRESAT. Общее описание, Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН No 21, 2009

3. Гарбук С.В., Гершензон В.Е., Космические системы дистанционного зондирования Земли, Москва, издательство «А и Б», 1997 г.

4. Иванов Д. С., Ткачев С. С., Карпенко С.О., Овчинников М.Ю. Калибровка датчиков для определения ориентации малого космического аппарата, Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН No 28, 2010

5. Карпенко С.О., Овчинников М.Ю. Лабораторный стенд для полунатурной отработки систем ориентации микро- и наноспутников, Препринт Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН No 38, 2008

6. Малые космические аппараты информационного обеспечения, Под ред. проф. В.Ф.Фатеева, М.: Радиотехника, 2010/ Издательство «Радиотехника».

7. Овчинников М.Ю. “Малыши” завоевывают мир. В сборнике научно-популярных статей – победителей конкурса РФФИ 2007 года. Выпуск 11 / Под ред. чл.-корр. РАН В.И.Конова. – М.: Изд-во “Октопус”, 2008, с.17-29.

8. Овчинников М.Ю.. Наноспутники и современные проблемы освоения космоса. В кн.: Пространства жизни. К 85-летию академика Б.В.Раушенбаха. М: Наука, 1999, с.172-180.

Литература, рекомендованная для учащегося:

1. В. В. Белецкий, Очерки о движении космических тел, Изд. ЛКИ, 2009

2. Илон Маск: Tesla, SpaceX и поиски фантастического будущего, Эшли Вэнс, Олимп-Бизнес, 2015

3. 3. Л. В. Ксанфомалити, Парад планет, Издательство: Наука, 1997

4. Журнал "Новости космонавтики", регулярное российское издание, онлайн-версия; www.novosti-kosmonavtiki.ru

Приложение 1. Проект ракеты в OpenRocket.

Приложение 2. Участие в Juniorskills. Аэрокосмическая инженерия.

Во Дворце детского (юношеского) творчества города Чебоксары 15 декабря 2017 года состоялся II региональный чемпионат JuniorSkills.

JuniorSkills – это программа профессиональной подготовки и профориентации школьников 10-17 лет. Программа была инициирована в 2014 году Фондом Олега Дерипаска «Вольное Дело» при поддержке Агентства стратегических инициатив, WorldSkills Russia, Министерства образования и науки РФ, Министерства промышленности и торговли Российской Федерации.

1место: Сенчихин Даниил, Мещанинов Антон и Андреев Кирилл – учащиеся 10А класса МБОУ «СОШ №19» города Новочебоксарска Чувашской Республики. Созданная ракета взлетела выше всех! Руководитель: учитель информатики Майорова Альбина Арибулловна и Сенчихин Владимир Анатольевич - педагог Чебоксарского дворца детского (юношеского) творчества (Аэроквантум).