Diseño de un cohete básico - plaa/Modular GitHub Wiki
En esta sección vamos a aprender a diseñar un cohete básico desde el principio. Explicaremos paso a paso el desarrollo del diseño y la configración de cada uno de sus componentes, hasta completar el diseño. Para ello haremos un nuevo diseño de cohete básico a modo de ejemplo.
En la siguiente sección realizaremos una simulación del vuelo de este diseño.
Para abrir un nuevo proyecto simplemente ejecute el achivo OpenRocket.jar. Si ya estaba ejecutando OpenRocket y tiene otro proyecto de diseño abierto, puede iniciar un proyecto nuevo en una nueva ventana principal simplemente haciendo clic en la opción del menú Archivo → Nuevo.
Cuando se inicia un nuevo proyecto, aparece la ventana emergente "Configuración del cohete". En esta ventana escribiremos la información referente al nuevo proyecto de diseño. En el casillero Nombre del proyecto es obligatorio escribir el nombre del cohete o del proyecto para poder continuar. Los demás datos son opcionales, en el casillero Proyectista puede escribir su nombre completo si lo desea, también puede escribir un comentario que describa su proyecto en el casillero Comentarios y escribir una breve referencia a la última versión de su diseño en el casillero Histórico de la revisión. En la sigiente imagen se muestra un ejemplo.
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar, y podremos acceder a la ventana principal del nuevo proyecto, concretamente a la pestaña Diseño del cohete sobre la que trabajaremos.
En este apartado iremos añadiendo los componentes al nuevo diseño. En la parte superior derecha de la ventana principal tenemos todos los componentes, pero sólo algunos están disponibles en este momento. Empezaremos con los componentes del fuselaje Ojiva, seguiremos con el Cuerpo tubular y las Aletas, y acabaremos este apartado con el Soporte para la guía.
El primer componente que vamos a crear en el diseño del cohete será la Ojiva. Hacemos clic sobre el icono Ojiva:
Se abrirá la ventana "Configuración de la Ojiva", y en la pestaña "General" introduciremos los siguientes valores tal como se muestran en la siguiente imagen:
Ahora hacemos clic sobre la pestaña "Acoplamiento" para configurar la porción de la base de la ojiva que se acoplará en el interior del cuerpo tubular. Disponemos de un tubo para el cuerpo del cohete cuyo diámetro interior es de 4,9 cm, así que introduciremos los siguientes datos:
Puede utilizar también la pestaña "Masa y CG" si desea especificar otra masa diferente a la que aparece en el pié de la ventana de Configuración de la ojiva, o cambiar el estilo de la línea de trazado del dibujo en la pestaña "Estilo". Pero en este ejemplo no las vamos a utilizar.
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
La ojiva aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
La Ojiva en la ventana "Diseño del cohete".
El siguiente componente que vamos a añadir al diseño del cohete será el fuselaje. Hacemos clic sobre el icono Cuerpo tubular:
Se abrirá la ventana "Configuración del Cuerpo tubular", y en la pestaña "General" introduciremos los siguientes valores tal como se muestran en la siguiente imagen:
En este ejemplo no vamos a utilizar la pestaña Motor para el fuselaje del cohete, ya que más adelante vamos incluir un Tubo interior que será el tubo porta-motor, junto con dos Anillos de centrado. Si lo desea, también puede utilizar la pestaña "Masa y CG" para especificar otra masa diferente a la que aparece en el pié de la ventana de Configuración del Cuerpo tubular, o cambiar el estilo de la línea de trazado del dibujo en la pestaña "Estilo". Pero en este ejemplo tampoco las vamos a utilizar.
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El fuselaje junto con la ojiva aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
La Ojiva y el Cuerpo en la ventana "Diseño del cohete".
El siguiente componente que vamos a crear en el diseño del cohete será un juego de aletas trapezoidales. Para este ejemplo de diseño de cohete básico vamos a definir un juego de tres aletas trapezoidales de madera de balsa que irán pegadas directamente sobre el fuselaje del cohete, por lo que no será necesario definir la Raíz de la aleta.
En primer lugar hacemos clic sobre el componente Cuerpo tubular en el árbol del diseño para indicar que vamos a agregar las aletas al fuselaje. Seguidamente hacemos clic sobre el icono Trapezoidal:
Se abrirá la ventana "Configuración de la Aleta trapezoidal", y en la pestaña "General" introduciremos los siguientes valores tal como se muestran en la siguiente imagen:
Igualmente puede utilizar también la pestaña "Masa y CG" si desea especificar otra masa diferente a la que aparece en el pié de la ventana de Configuración de la Aleta trapezoidal, o cambiar el estilo de la línea de trazado del dibujo en la pestaña "Estilo". Pero en este ejemplo no las vamos a utilizar.
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El juego de aletas trapezoidales aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
Las aletas trapezoidales en la ventana "Diseño del cohete".
En el dibujo del diseño puede observar que ahora el Centro de presión (CP) representado por un punto rojo, se ha situado por detrás del Centro de gravedad (CG) indicando un Margen de estabilidad de 4,22 calibres. Este margen disminuirá considerablemente cuando agreguemos el motor.
El siguiente componente que vamos a crear en el diseño del cohete será un pequeño tubo de cartulina que irá adosado al fuselaje del cohete. Este tubo servirá para guiar al cohete en el momento del despegue. En primer lugar hacemos clic sobre el componente Cuerpo tubular en el árbol del diseño para indicar que vamos a agregar el Soporte para la guía sobre el fuselaje. Seguidamente hacemos clic sobre el icono Soporte para la Guía:
La guía en la plataforma de lanzamiento será una varilla de 5 mm de diámetro, así que en la pestaña "General" de la ventana "Configuración del Soporte para la Guía", introduciremos los siguientes valores tal como se muestran en la siguiente imagen:
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El Soporte para la guía aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
El soporte para la guía en la ventana "Diseño del cohete".
En este apartado vamos a añadir los componentes internos al diseño del cohete básico, y aprenderemos a insertar y configurar los siguientes componentes internos:
- Un Tubo interior, que además será el tubo porta-motor del cohete, pero no incluiremos el motor.
- Un Retén de motor, que se insertará dentro del tubo porta-motor.
- Dos Anillos de centrado, que mantendrán el tubo porta-motor centrado en la parte trasera del cohete.
El primer componente interno que vamos a crear en el diseño del cohete será el Tubo interior que será el porta-motor. Para ello seleccionamos primero el Cuerpo tubular en el árbol del diseño y hacemos clic sobre el icono Tubo interior:
Se abrirá la ventana "Configuración del Tubo interior", y en la pestaña "General" introduciremos los valores para el porta-motor, concretamente para un motor de 24 mm de diámetro, tal como se muestra en la siguiente imagen:
En la pestaña "Motor" marcamos el casillero Este componente es un porta motor. Más adelante vovleremos a esta ventana para configurar el motor.
En este ejemplo de diseño de un cohete básico no haremos uso de las otras pestañas. Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El Tubo interior porta-motor aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
El Tubo interior porta-motor en la ventana "Diseño del cohete".
Un Retén de motor es un tubo cilíndrico de un determinado grosor que se aloja dentro del tubo porta-motor. Este componente evita que el motor se desplace hacia el interior del Cuerpo durante la fase de impulso. Así pues, para situar este componente dentro del porta-motor, primero seleccionamos el componente Porta motor en el árbol del diseño y hacemos clic sobre el icono Retén de motor:
Se abrirá la ventana "Configuración del Retén de motor", y en la pestaña "General" introduciremos los valores para el retén del motor, tal como se muestra en la siguiente imagen:
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El Retén del motor en el interior del tubo porta-motor aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
El Retén de motor en el interior del tubo porta-motor en la ventana "Diseño del cohete".
El Anillo de centrado mantiene el tubo interior porta-motor en el centro del cohete y paralelo al eje longitudinal del cohete, y para ello crearemos dos anillos de centrado. El primer Anillo de centrado que vamos a crear será el trasero, y lo llamaremos "Anillo centrado 1". Para situar este componente dentro del cuerpo, primero seleccionamos el componente Cuerpo tubular en el árbol del diseño y hacemos clic sobre el icono Anillo de centrado:
Se abrirá la ventana "Configuración del Anillo de centrado", y en la pestaña "General" introduciremos los valores para el anillo de centrado, tal como se muestra en la siguiente imagen:
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El Anillo centrado 1 aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
El "Anillo centrado 1" en la ventana "Diseño del cohete".
Ahora necesitamos introducir un segundo Anillo de centrado al otro extremo del porta-motor. Para no repetir los mismos pasos que en el apartado anterior, escribiendo de nuevo los valores de configuración, podemos obtener una copia exacta del componente y luego simplemente cambiarle el nombre y la posición dentro del fuselaje.
En el árbol del diseño seleccionamos el componente "Anillo centrado 1" como muestra la siguiente imagen:
En el menú superior hacemos clic en la opción Edición → Copiar. Seguidamente en el árbol del diseño seleccionamos el componente Cuerpo tubular, y hacemos clic en el menú Edición → Pegar. Ahora aparecerá duplicado el "Anillo centrado 1" en el árbol del diseño.
Seleccionamos el último componente Anillo centrado 1 duplicado, y hacemos clic sobre el botón Editar componente o diréctamente hacemos doble clic sobre el componente en el árbol. Se abrirá la ventana de configuración, en la que introduciremos los valores tal como se muestran en la siguiente imagen:
No se olvide de cambiar el nombre y la posición. Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El Anillo centrado 2 aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
El "Anillo centrado 2" en la ventana "Diseño del cohete".
En este apartado vamos a añadir los accesorios al diseño del cohete básico. Estos accesorios también son componentes internos e influyen considerablemente en la masa total del cohete. En este apartado aprenderemos a insertar y configurar los siguientes accesorios:
- Un Paracaídas, que será lo más ligero que sea posible, y con las dimensiones en función de las características del cohete.
- Un Tirante de sujección, que mantendrá unidos todos los componentes en el vuelo real.
- Un Algodón ignífugo, que preservará al paracaídas el intenso calor generado por la carga de eyección.
El Sistema de recuperación de este modelo básico será el Paracaídas, el cual evitará que el cohete sufra daños en el aterrizaje. Sus dimensiones y materiales empleados dependerán de las características del cohete como son: su masa total, sus dimensiones y el volúmen del fuselaje. Para situar este componente dentro del cuerpo, primero seleccionamos el componente Cuerpo tubular en el árbol del diseño y hacemos clic sobre el icono Paracaídas:
Se abrirá la ventana "Configuración del Paracaídas", y en la pestaña "General" introduciremos los valores para el paracaídas, tal como se muestra en la siguiente imagen:
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El Paracaídas aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
El "Paracaídas" en la ventana "Diseño del cohete".
El Tirante de suspensión sirve para mantener unidos todos los componentes del cohete (cuerpo, ojiva y paracaídas) que se separan en el momento de la eyección, permitiendo que todos los componentes desciendan unidos entre sí, y que la recuperación del modelo sea más fácil. Para situar este componente dentro del cuerpo, primero seleccionamos el componente Cuerpo tubular en el árbol del diseño y hacemos clic sobre el icono Tirante de suspensión:
Se abrirá la ventana "Configuración del Tirante de suspensión", y en la pestaña "General" introduciremos los valores para el tirante, tal como se muestra en la siguiente imagen:
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El Tirante de suspensión aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
El "Tirante de suspensión" en la ventana "Diseño del cohete".
El Algodón ignífugo sirve para proteger al paracaídes del inteso calor generado por la carga de eyección en el interior del cohete. Para este tipo de cohete básico que hemos diseñado utilizaremos un motor que ya incorpora su propia carga de eyección. Transcurrido un tiempo de retardo, el motor enciende la carga de eyección cuyos gases calientes presurizan el interior del cuerpo y expulsan el paracaídas hacia el exterior por la abertura de la ojiva.
Para situar este componente dentro del cuerpo, primero seleccionamos el componente Cuerpo tubular en el árbol del diseño y hacemos clic sobre el icono Masa:
Se abrirá la ventana "Configuración de la Masa", y en la pestaña "General" introduciremos los valores para el algodón ignífugo, tal como se muestra en la siguiente imagen:
Al finalizar, haga clic en el botón Cerrar.
El Algodón aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" de la siguiente forma:
El "Algodón" en la ventana "Diseño del cohete".
Finalmente vamos a introducir una configuración del motor para el diseño del cohete básico. Para ello seleccionamos el componente Porta motor en el árbol del diseño, y hacemos clic sobre el botón "Editar componente" o bien hacemos doble clic sobre el componente en el árbol.
Se abrirá la ventana Configuración del Porta motor. Haga clic sobre la pestaña "Motor" y asegurese de que el casillero "Este componente es un porta motor" está activado.
Con la opción [Sin] en el casillero "Configuración del motor", haga clic sobre el botón Seleccionar motor, y se abrirá la ventana para seleccionar el motor.
En el desplegable superior de esta ventana seleccionamos la opción "Mostrar motores con diámetro igual al del tubo portamotor". Entre los últimos motores que aparecen en la lista (use la barra de desplazamiento hasta abajo), elegimos el motor Estes D12 de un sólo uso. Seguidamente, en la esquina superior derecha de la ventana, seleccionamos el tiempo de Retardo de la carga de eyección. En este caso inicialmente elegimos que sean 5 segundos, aunque cuando ejecutemos la simulación en la siguiente sección nos indicará cual es el retardo óptimo.
Al finalizar, haga clic sobre el botón Ok.
En la ventana de Configuración del Porta motor aparecerá el motor seleccionado:
Una vez instalado el motor, haga clic sobre el botón Cerrar.
Si desea añadir más configuraciones con motores diferentes para este diseño, seleccione la opción [Sin] en el desplegable "Configuración del motor", o bien haga clic sobre el botón Nuevo que está junto al desplegable. Finalmente haga clic sobre el botón Seleccionar motor, siguiendo los pasos del apartado "Agregar un motor".
Para modificar una configuración de motor, seleccione la que desea modificar en el desplegable "Configuración del motor", seguidamente elija un nuevo motor con el botón Seleccionar motor. Cuando haga clic sobre el botón Ok, la configuración actual quedará modificada con el nuevo motor.
El cohete ya está preparado para realizar la simulación del vuelo. El Motor aparecerá en la ventana "Diseño del cohete" representado por un rectángulo de color gris, de la siguiente forma:
El "Motor" instalado en la ventana "Diseño del cohete".
Observe que después de incluir el motor, el Centro de presión (CP) queda situado por detrás del Centro de gravedad (CG), y que el margen de estabilidad se ha reducido considerablemente quedando en 1,47 calibres. Se considera que un cohete es estable si el margen de estabilidad es mayor a 1 calibre. Para obtener más información sobre la estabilidad de los cohetes consulte la Documentación Técnica.
Además, junto con el dibujo del diseño del cohete básico, también han aparecido algunos datos técnicos calculados como son: Apogeo, Velocidad máxima, y Aceleración máxima.