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Autor Tema: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)  (Leído 24965 veces)

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CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« en: Julio 13 2007 19:52 pm »


ESTABILIZADORES:

Desde el punto de vista técnico adoptar una varilla larga como elemento estabilizador de un cohete es 100% correcto. Ha funcionado y funcionará siempre, además es económico, fácil de hacer y fiable.

A medida que el cohete adquiere mayor tamaño, la varilla debe crecer proporcionalmente hasta llegar a medir varios metros y esto puede suponer un inconveniente.
 
Tradicionalmente se usan aletas estabilizadoras y también funcionan bien, siempre que estén correctamente realizadas.

Cuando nos enfrentamos al dilema de dimensionar una varilla o unas aletas, solemos dejarnos llevar por nuestra intuición o imitamos otros diseños profesionales por aportar seguridad y éxito a nuestro proyecto.

Básicamente existen dos parámetros para dimensionar los estabilizadores. Se trata de una optimización que se puede realizar sin demasiadas complicaciones.


1ª ) CENTRO DE GRAVEDAD (CDG):

Es el punto geométrico donde se presume agrupada toda la masa del cohete y sobre el cual, dicho cohete puede estar en equilibrio. La idea de centro de gravedad es bastante intuitiva. Hay que tener en cuenta que el centro de gravedad varía a medida que el propulsor se va consumiendo.

2º ) CENTRO DE PRESIONES (CDP):

Imaginemos que un cohete es una veleta. Lo suponemos en posición horizontal y atravesado por un eje sobre el que puede girar libremente.

Una veleta pivota sobre un eje y se orienta contra el viento siempre que esté bien diseñada y libre para girar.
Si el eje donde pivota este "cohete-veleta" lo fueramos adelantando, el movimiento en busca del viento se va  haciendo más acusado. Si lo vamos retrasando, llegamos a una situación de equilibrio (CDP), donde el "cohete-veleta" es indiferente a la dirección del viento. Retrasándolo más allá de este punto, el "cohete-veleta" girará 180º y apuntará hacia donde va el viento en vez de a su procedencia.

En el CDP (centro de presiones) se llega a ese equilibrio. Este equilibrio se alcanza porque la superficie expuesta al viento a un extremo del eje compensa la del otro extremo. (Expuesto de forma simplificada).

Físicamente es algo más complicado de demostrar a través de vectores y momentos rotacionales, en los que no vamos a entrar.

Para que un cohete sea estable, el centro de gravedad ha de estar situado por encima del centro de presiones. Se recomienda una distancia equivalente a dos o tres veces el diámetro de fuselaje.



Paradójicamente se piensa que el cohete ha de tener más peso en la parte baja (zona de las aletas o caña) y realmente es lo contrario.

La caña de un cohete no estabiliza el vuelo por aportar peso en su parte baja, (Bajar el centro de gravedad) sino por rebajar el centro de presiones. De hecho, cuanto más ligera sea la caña, mucho mejor (no quiere decir que deba ser más corta).

La NASA explica en un tutorial ubicado en http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/rktstabc.html que para añadir estabilidad a un cohete durante su ascenso, se debe añadir peso al cono superior. Esto se hace para elevar el baricentro (centro de gravedad).

Reconozco que esta paradoja no es una idea intuitiva y puede causar cierta resistencia a ser admitida.


AERODINÁMICA:


Detalle de la argolla que permite al cohete ser guiado en el despegue


La aerodinámica se deberá tener en consideración como coeficiente de arrastre pasivo. Es decir, como un freno al avance.

No intervienen fuerzas de sustentación, aunque existen perfiles que trabajan como elementos de dirección y en algunos casos pueden imprimir un giro compensador para estabilizar la trayectoria.

El propio coeficiente aerodinámico es una función variable y se distingue entre vuelos subsónicos y supersónicos (también existe el régimen transónico).
 
La resistencia estructural del conjunto será acorde a la velocidad del vuelo. La simulación mediante programas facilita el diseño.

Un estudio serio de la aerodinámica tendrá en cuenta el diseño del cono de ataque. La geometría del cono es frecuentemente objeto de un análisis complejo, especialmente cuando se trata de alcanzar el régimen supersónico.

La forma cónica es técnicamente la menos recomendada debido a la transición brusca que se produce entre superficies y las turbulencias que genera pero suele recurrirse a esta por la facilidad de construcción.

Formas de revolución derivadas de tangentes ojivales u otras funciones matemáticas, suelen emplearse para mejorar las prestaciones aerodinámicas.

La mayoría de las veces un cono es la mejor opción por simplicidad de construcción y porque suele ser dificil tornear piezas de revolución para la mayoría de aficionados.

Un simple cucurucho de papel pegado al fuselaje no aguantará la velocidad, las presiones ni la aceleración. Debe estar relleno y ser compacto.

También la superficie del fuselaje ha de cuidarse para que no presente irregularidades. El lijado y posterior pintado será casi siempre una buena solución.

Las aletas estabilizadoras deben anclarse perfectamente alineadas con el eje del cohete o adoptar una ligerísima inclinación que producirá una rotación compensadora de la trayectoria. Así mismo deberán estar afiladas en su borde de ataque y salida.

En diseños poco elaborados o construcciones mal terminadas, las aletas estabilizadoras suelen arrancarse nada más iniciarse el despegue debido a la aceleración. Otras terminan de despegarse a consecuencia del esfuerzo aerodinámico. Es por ello que se insiste en integrarlas a través de ranuras en el cuerpo del cohete y establecer varios puntos de unión.

No se debe subestimar la fuerza del viento a la altísima velocidad de vuelo de un cohete. Para evitar torsiones o aleteos deben presentar la suficiente rigidez estructural.

La aceleración también debe tenerse en consideración en el diseño estructural del fuselaje, órganos anexos y características de la carga útil.




Todas estas recomendaciones para aficionados a la cohetería experimental son eminentemente prácticas, ya que la construcción de un cohete con prestaciones para alcanzar velocidades cercanas o superiores a la del sonido es bastante frecuente.

Cohetes de poco más de un metro de altura y propulsados por "Candy" pueden superar con facilidad la velocidad del sonido. Por tanto, el fuselaje se verá sometido a fuerzas considerables, debidas a la velocidad y a la aceleración.


Por último se menciona que la estabilidad aerodinámica solo se alcanza en presencia del flujo de viento recorriendo los estabilizadores a una determinada velocidad.

Se necesita para el despegue una guía de aceleración. Puede ser un carril o una varilla y el cohete dispondrá de patines o argollas que le permitan deslizarse sujeto a este dispositivo durante la aceleración inicial.

Una varilla metálica y unos cáncamos o cilindros adosados al fuselaje, servirán para evitar que el cohete se desvíe en sus primeros metros de ascenso. Durante este momento crítico no funciona el sistema pasivo de estabilización aerodinámico (aletas) por falta de velocidad.

Para terminar el tutorial quiero dejar claro que un cohete con una distancia superior a dos diámetros de su fuselaje entre el CDG y el CDP se comportará de manera "sobre estable".

El comportamiento "sobre estable" es peligroso en presencia de viento lateral por suave que sea. Este problema aumenta durante el despegue, donde la estabilización pasiva no es suficiente. Los cohetes de este tipo tienen mayor tendencia a romper sus aletas.


PROGRAMAS RECOMENDADOS:

Aerolab  :point: http://www.cohetes.org/excel/aerolab1_3.zip
Ezalt      :point: http://www.cohetes.org/excel/Ezalt_Software.xlsm (Office 2007)


¡Feliz vuelo!  :ok!:

Salva







« última modificación: Abril 10 2009 01:01 am por Salva »

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Re: CONSTRUCCIÓN DE UN FUSELAJE (TUTORIAL)
« Respuesta #1 en: Julio 13 2007 23:10 pm »
primero que aprendan ha hacer cohetes de caña y luego que hagan estos.

no empezar la casa x el tejado

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Re: CONSTRUCCIÓN DE UN FUSELAJE (TUTORIAL)
« Respuesta #2 en: Septiembre 15 2007 03:05 am »
Che Salva... en que escala estan las medidas ???

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Re: CONSTRUCCIÓN DE UN FUSELAJE (TUTORIAL)
« Respuesta #3 en: Septiembre 15 2007 10:55 am »
dabajo de la foto pone en ingles que todas las dimensiones estan en mm all dimensions are mm

SALUDOS
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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #4 en: Septiembre 28 2007 16:56 pm »
hola salva,, aver si te conectas al mesenguer.i ablamos  :ok!: :ok!:

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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #5 en: Septiembre 28 2007 23:58 pm »
en realidad usa skype es una pasada aunque lo use poca gente pero bueno ademas te puede dar una larga charla de como hacer lo que te de la gana a mi me ha ayudado mucho ya no cometo tantos errores al hacer cohetes (siempre se te cuela algo)
                        un saludo piromano88
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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #6 en: Enero 25 2008 20:29 pm »
Buenas Salva, queria consultarte una cosa sobre la punta del cohete:

Tengo de una lámpara de lava que se me rompio está tapa superior que yo le veo buena forma para cohetes, pero me gustaría que me confirmaras si es correcta para el uso, ¿y que es mejor que la usé en sí o que la use como molde para escayola?


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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #7 en: Enero 25 2008 20:44 pm »
parece bueno, yo lo usaria, solo tienes que tenr en cuenta las medidas, cuanto mide de diametro ??
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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #8 en: Enero 25 2008 21:54 pm »
Es espectacular.

Yo la usaría como molde. Sobre todo para no perderla.

Puedes rellenarla a distintas alturas y obtendrás distintos diámetros (para ajustarla al del tubo).

Se me ha ocurrido que usando silicona de dos componentes o poliuretano de dos componentes, obtendrías un moldeado positivo de un material relativamente blando, muy apropiado para amortiguar la caída y reutilizarse sin romperse.


Salva

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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #9 en: Enero 26 2008 14:27 pm »
Es espectacular.

Yo la usaría como molde. Sobre todo para no perderla.

Puedes rellenarla a distintas alturas y obtendrás distintos diámetros (para ajustarla al del tubo).

Se me ha ocurrido que usando silicona de dos componentes o poliuretano de dos componentes, obtendrías un moldeado positivo de un material relativamente blando, muy apropiado para amortiguar la caída y reutilizarse sin romperse.


Salva
no había caído en lo de las varias alturas para el diámetro. Y lo de moldear un material resistente a los golpes y amortiguador también es muy buena idea.

Gracias Salva.

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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #10 en: Febrero 28 2009 00:07 am »
Hola, ante todo presentarme, llevo tiempo leyendo pero hasta hace poco no me registre en el foro, y fue para aportar una idea sobre el cormoran IV.. pero ahora me pregunto una cosa, y he bbuscado por todo el foro y creo que es el tema mas adecuado para preguntarlo...

Es respecto al fuselaje, siempre se habla de aluminio pvc, etc pero pocas veces o casi nunca he leido sobre el tubo de carton prensado,(el tubo de carton rigido que tiene dentro el fleje con el que se envuelven los palets en los almacenes) ¿no tendria practicamente el mismo comportamiento o mejor que el pvc? lo pregunto porque he hecho pruebas con un soplete a cerca de 2600º y el pvc se derretia mientras que el carton prensado de 8,5mm de espesor tardo cerca de 40 segundos en traspasar la llama del soplete, entonces, mi pregunta es si esos tubos tambien se podrian usar para la realizacion del fuselaje o si es que no alguna razon que se me escape (que aguante menos PSI... o no sé..)

Muchas gracias
« última modificación: Febrero 28 2009 00:09 am por dipolin »
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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #11 en: Febrero 28 2009 00:53 am »
no se donde se comento ( bueno lo comento salva) que el carton es un metodo muy profesional. El problema que le veo yo es que cualquier agujero por pequeño que sea se va a agrandar un monton durante el despegue como por ejemplo los agujeros de los clavos que retienen el tapon pueden ser arrancados facilmente. Ademas el carton impide el uso de toberas de cemento ya que el agua del cemento debilita el carton,

Yo lo que ago y funciona bien es: de dentro a fuera: segmentos+pantalla termica+ pvc+carton grueso+ fuselaje carton.asi se puede usar tobera de cemento, es muy barato tanto el tubo, ya que el pvc me sale a 1E el metro, como la tobera de cemento rapido. Ademas aguanta altas presiones y es relativamente ligero.
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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #12 en: Febrero 28 2009 01:00 am »
Muchas gracias Wooster por tu respuesta, la verdad no habia caido en lo del cemento con el carton pero tienes razon...

Gracias..
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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #13 en: Marzo 03 2009 00:17 am »
Como puedo a ser para que el cono me quede así de bonito y estilizado

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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #14 en: Marzo 05 2009 19:30 pm »
hola.
!!!
creo
que
podes
haser
la
punta
con
una
copas de plastico
no
se
si
vos
queres

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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #15 en: Marzo 05 2009 20:11 pm »
por que escibes e columna? cuesta mucho de leer
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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #16 en: Marzo 05 2009 21:08 pm »
gracias prero quede en las mismas........


como hacerlo com carton porque los mios quedan raros

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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #17 en: Marzo 05 2009 21:21 pm »
Hola a todos...
No se si os servira de algo.. pero el otro dia paseando por el leroy merlyn, en la seccion de baños vi lo que todos necesitamos.. un cono perfectamente tallado, en punta, y como todos deseamos tener la ojiva....

Os cuento, es el soporte de plastico donde se dejan las escobillas de baño, que es como un vaso pero el "culo" en punta, es igual a una ojiva y habia de diferentes tamaños, la pega el precio el mas baratillo eran uno 10€ (Diametro de unos 50mm) y hasta los 35€ el diametro de hasta 80 mm, es bastante caro para el uso que se le va a dar pero cuadno lo vi.. es que era absolutamente perfecto.

Un saludo
« última modificación: Marzo 05 2009 23:46 pm por dipolin »
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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #18 en: Marzo 05 2009 21:43 pm »
¡Qué interesante!

¿Podría usarse para moldear con alguna resina o silicona la complicada ojiva..?

O quizá sea para usarse directamente si el interior no tiene la forma deseada.

Una ojiva de silicona o poliuretano es muy buena idea porque amortiguaría el impacto en el peor de los casos.


Salva

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Re: CONSTRUCCIÓN DEL FUSELAJE DE UN COHETE (TUTORIAL)
« Respuesta #19 en: Marzo 05 2009 21:46 pm »
Buenas Salva.

Pues desde luego puedes darle el uso que quieras, porque si no recuerdo mal habia de todo tipo, de plastico duro y cristal ( en todos los tamaños) asi que puedes usarlas directamente o hacer moldes.. la verdad que me quere sorprendido... este finde me ire a pasear por el ikea.. a ver si salta la liebre! y veo algo que me convenza del todo..

Era algo parecido a la foto, solo que yo usaria el modelo en plastico (que lo habia) y lo cortaria donde esta el doblez que lo sujeta al aro.

El diametro de este era el de unos 80 mm


aunque un vaso de baño tampoco seria mala idea...
El diametro de este era el de unos 50 mm



solo seria cortar por donde esta sujeto por el gancho y ya estaria hecha la ojiva o el molde

Un saludo
« última modificación: Marzo 05 2009 23:47 pm por dipolin »
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