Top.Mail.Ru
Расчет водной ракеты в OpenRocket
Кейс-лонгрид для обучающихся и наставников образовательных организаций
О чём кейс?
Кейс позволит погрузится в любительское ракетомоделирование, в частности в расчет и моделирование полета водной ракеты.
Кому полезен этот кейс?
Кейс будет полезен обучающимся старших классов, студентам технических колледжей и вузов, а также педагогам и наставникам кружков по авиамоделированию, ракетомоделированию и STEM-направлениям, стремящимся познакомить учащихся с основами аэрокосмических технологий через практико-ориентированное задание.
Он подойдёт для проведения уроков физики и технологии, особенно при изучении тем, связанных с механикой, аэродинамикой и принципами устойчивости летательных аппаратов, а также может быть использован в рамках внеурочной деятельности, программ дополнительного образования и проектной работы в инженерных классах или детских технопарках. Кроме того, кейс окажется востребован у самостоятельных энтузиастов и участников любительских сообществ, планирующих проектировать и тестировать модельные ракеты перед реальными запусками, поскольку Open Rocket - это бесплатный, открытый и доступный даже при ограниченных ресурсах инструмент, позволяющий безопасно экспериментировать с конструкциями и параметрами полёта.
Для работы над кейсом понадобится
OpenRocket актуальной версии
Персональный компьютер или ноутбук
Полезные материалы
Этот раздел может включать ссылки на необходимое программное обеспечение, ресурсы с нужными справочными данными, видео, методические рекомендации и т.п.

Например:
Ход работы
1. Создание модели ракеты
Начнем создание модели ракеты с обтекателя. В окне "Добавить новый компонент" выберите в разделе "Корпусные детали и оперение" головной обтекатель.

После этого у вас на экране появится вкладка "Выберите заготовку компонента", ее нужно закрыть.
В окне параметров обтекателя повторите настройки, указанные на картинке.

Программа OpenRocket дает большой выбор во-первых форм обтекателей, во-вторых материалов из которых может быть изготовлен тот или иной компонент.

Эти и другие параметры определяют массу компонента. Когда вы хотите произвести качественный расчет очень важно, чтобы масса компонента в симуляции соотносилась с реальным компонентом. Поэтому проектируя свою собственную ракету особое внимание уделите материалу изготовления и габаритным параметрам.
Далее добавьте новый компонент: "Переход". Это будет место крепления электроники ракеты, сделанное из березовой фанеры. Повторите параметры компонента с картинки:
Теперь выберите компонент "Корпусная труба". В случае водной ракеты корпусной трубой является бутылка в которую будет вливаться вода. Обратите внимание, что в параметре "толщина стенки" изменена размерность: вместо сантиметров миллиметры.
Последним компонентом ракеты являются стабилизаторы. Они нужны, чтобы ракета летела строго вверх, в идеале без отклонений. Для того, чтобы корректно смоделировать стабилизаторы необходимо также обращать внимание на параметр "стабильность", находящийся в верхнем правом углу окна с моделью ракеты.

Для создания стабилизаторов нажмите на корпус и после выберите "Оперение свободной формы" во вкладке с компонентами
Повторите настройки с картинки. Можно заметить, что стабильность резко стала больше: со значения -2 она поднялась до 0,73. При моделировании ракеты следует стремиться к стабильности 1,3 - 1,5. Для того, чтобы увеличить стабильность нужно менять форму стабилизаторов. Перейдите во вкладку "Форма" в редакторе параметров стабилизаторов
Во вкладке форма вы можете менять форму стабилизатора как захотите. В рамках выполнения кейса рекомендуется использовать наиболее простой и эффективный вариант "треугольных" стабилизаторов. Такая форма даст желаемые 1,3 стабильности
Последним шагом добавим массу ракете, которая будет обозначать электронику: микроконтроллер, серво-приводы, датчики и прочее. Для этого нажмите на "Переход" и добавьте компонент груз. Повторите настройки, указанные на второй картинке "карусели".
Итоговый продукт
В результате получилась виртуальная модель водной ракеты с рассчитанной массой и приемлимой стабильностью. Теперь зная все требуемые параметры каждого компонента можно легко создать и собрать их в реальности. Благодаря рассчитанной стабильности можно быть уверенным в успешном запуске будущей ракеты.
Вопросы для рефлексии
Уровень 1: Запоминание
  • Из каких частей состоит водная ракета?
  • Что такое стабильность ракеты?
  • Какие материалы можно выбрать в симуляторе?
Уровень 2: Понимание
  • Почему форма стабилизаторов важна?
  • Как ракета держит курс в полёте?
  • Чем эта ракета отличается от обычной бутылки?
Уровень 3: Применение
  • Где ещё можно использовать такие знания?
  • Сможешь ли сделать другую летающую модель из тех же деталей?
  • Как это поможет в реальной жизни?
Уровень 4: Анализ
  • Что бы ты улучшил в своей ракете?
  • Какие плюсы и минусы у водной ракеты?
  • Может ли она навредить природе?
Уровень 5: Синтез
  • Как соединить применить эту идею в других проектах?
  • Для какой цели можно использовать водную ракету?
Уровень 6: Оценка
  • Чего вам не хватило в данном кейсе?
  • Как вы оцениваете качество материалов, использованных в кейсе?
Авторы