Pws Cansat

jasperZw

Hallo,

Mijn naam is Jasper en samen met mijn pws groep doe ik mee aan de cansat competitie Nederland. Waarschijnlijk wel bekend bij sommige studenten aangezien de raket verzorgt wordt door DARE van delft. Voor deze wedstrijd moeten wij een satelliet maken met een grote van een frisdrank blikje (115 mm hoog met 66 mm diameter en maximaal 350 gram gewicht). deze satelliet wordt dan door een raket naar 1 km gelanceerd. Tijdens de val naar beneden moeten we meerdere opdrachten uitvoeren. De hoofdmissie (temperatuur en druk meten) is redelijk simpel en hebben wij zelf al uitgewerkt. De tweede missie was een eigen keuze. Wij kozen voor gericht landen, hierbij moeten we een systeem verzinnen, waardoor de satelliet zich autonoom kan navigeren en landen in een van te voren aangegeven locatie. Dit deel van het project is waar we moeite bij hebben, daarom verzoeken we assistentie van jullie.

Ons huidige idee is gebaseerd op de grid fins van Spacex, waarbij ze gericht de first stage raket weer landen. Hierbij zijn 4 flappen horizontaal gepositioneerd aan de zijkant van de raket met daarin even grote vierkante openingen. Door deze flappen te roteren creëer je een gekozen luchtweerstand op een flap waardoor je de raket kan navigeren. Sinds ons blikje een veel kleiner formaat is leek ons dit mogelijk. Wij zouden de flappen kunnen 3D moduleren en dan uitprinten. In het begin zitten de Fins verticaal tegen de zijkant van het blikje. Wanneer hij valt duwt de wind ze horizontaal. Door servo's te laten roteren kan je vervolgens de richting van de
flappen bepalen en dus die van het blikje. Wanneer hij boven het doel is gaat hij roteren zodat hij stabieler blijft. 100 meter voor landing willen we dan snel remmen met een parachute. Alleen bepalen of dit mogelijk is en de natuurkundige berekeningen erachter lijkt ons zeer moeilijk en daarvoor vragen wij om uw hulp.

Onze vragen:

is het principe van grid fins voor navigatie mogelijk op ons gewenste formaat?
Als dit mogelijk is hoe kunnen we de krachten hier op berekeningen en bijvoorbeeld bepalen hoe groot ze moeten zijn.
indien dit niet mogelijk is, zijn er nog andere ideeën mogelijk voor het navigeren van zo een kleine vormfactor naar het gewenst doel.

Groet,

Jasper Zwartjes

Juul Jongbloed

Hoi Jasper, @jasperZw

Wat leuk dat jullie hieraan meedoen! Ik denk dat het mogelijk is om grid fins te gebruiken op jullie gewenste formaat. Wel raad ik aan om ook te kijken naar normale finnen. Ik denk dat er meer informatie te vinden is over de hoeveelheid weerstand van een normale fin dan van een grid fin. Hoe groot de fins moeten zijn hangt af van waar jullie het blikje naartoe willen navigeren. Hoe groter de fin hoe groter de weerstand en hoe gevoeliger de fin is voor externe invloeden. Ik denk dat jullie als volgt te werk moeten gaan:

Bepaal de gewenste locatie
Gebruik de "equations of motion" en een drag vector om deze locatie vanaf 1 km hoogte te bereiken
Begin met een eerste formaat grid finnen en bepaal een coefficient of drag aan de hand van statistiek
Bereken de Drag; D = CD * 1/2 rho V^2 * S
Afhankelijk van de stand van de fin zal de richting en grootte van de drag van een fin veranderen. Ontbindt deze vector in factoren. Doe dit voor alle finnen zo, dat de resulterende drag grootte en richting overeeenkomt met de berekende drag.
6 Check of de servo motors genoeg power hebben om deze rotatie te realizeren.
Itereer.

Ik heb nog geen database gevonden waar je de drag coefficient van bestaande finnen kunt vinden. Jullie zouden een fin kunnen testen in een windtunnel.

2 opmerkingen: Het blikje is licht waardoor het veel invloed van externe vectors zal ervaren. Hoe sneller het blikje valt/hoe minder drag hoe minder het hier last van zal hebben en hoe beter de finnen zulen werken. Als de parachute uit is zal het blikje nog meer last hebben van externe factoren.

Ik hoop dat jullie hier wat aan hebben! Groetjes,

Juul