Система выброса парашюта на самодельной ракете. Системы спасения моделей ракет
Source unknownФюзеляж
Фюзеляж ракеты изготовлен из одного листа офисной бумаги формата А3 проклеенной эпоксидной смолой. Несмотря на небольшую толщину стенки фюзеляжа (0.5 мм), обеспечивается достаточная прочность и жесткость всей конструкции. Намазанный тонким слоем эпоксидной смолы лист, наматывается на металлическую оправку диаметром 21 мм, предварительно покрытую слоем парафина. Чтобы намотанная бумага не раскручивалась, ее край надо прихватить полоской скотча в 3 - 4 местах. После отвердения смолы оправка подогревается и труба фюзеляжа легко снимается с оправки. Все потеки и неровности обрабатываются шкуркой...
Стабилизаторы
Стабилизаторы вырезаются из листового материала толщиной 0.7 - 1 мм, достаточной прочности. Таким материалом может быть дюралюминий или текстолит. Места крепления стабилизаторов отмечаются на фюзеляже и стабилизаторы закрепляются скотчем в соответствии с разметкой. В места соприкосновения стабилизаторов с фюзеляжем наносится капля эпоксидки. После отвердения эпоксидки скотч удаляется. Место соединения стабилизатора и фюзеляжа промазывается очень густой замазкой, состоящей из алебастра и эпоксидки. Эта замазка должна быть такой густоты, чтобы не стекала с вертикальных поверхностей. Когда замазка отвердеет, надо удалить все потеки и обработать шкуркой все неровности.Кольца
Кольца изготавливаются из полоски офисной бумаги, шириной 15 мм, подобно фюзеляжу, на оправке диаметром 8 мм. Пара колец приклеивается строго на одной линии к фюзеляжу эпоксидкой.Обтекатель
Обтекатель вытачивается из дерева. Лучше использовать древесину твердых пород. Вытачивать можно зажав отрезок большого шурупа в патрон дрели и навернув на него заготовку.Парашют
.
.Парашют диаметром 400 мм вырезается из любой тонкой ткани. Если ткань хб, то края парашюта следует обработать на оверлоке. Если ткань синтетическая, то края можно просто опалить. Все стропы и нити изготавливаются сложением в несколько раз хб нитей пропитанных раствором силикатного клея в воде 1:1, это придает огнестойкость. Парашют с фюзеляжем ракеты должен быть соединен через резиновый шнур. При выстреле вышибного заряда, резиновый шнур не даст порваться нитям. Резиновый шнур можно взять рыболовный.
Двигатель
Двигатель изготавливается из гильзы 12 калибра. На оправку диаметром 16.5 мм наматывается полоска офисной бумаги шириной 65 - 70 мм, шириной 210 мм промазанная клеем ПВА. Это будет бронировка топливной шашки. Она нужна чтобы защитить внешнюю поверхность топливной шашки от горения и разрушения самой топливной шашки. Это может случиться при раздуве корпуса за счет рабочего давления. После высыхания клея полученная бумажная трубка должна свободно вставляться в гильзу 12 калибра. Понадобится хомут изготовленный из 0.5 - 1 мм стали, внутренним диаметром равным внешнему диаметру гильзы. Хомут нужен, чтобы гильзу не раздуло при запрессовке топлива. Еще нужен набойник и гвоздь диаметром 4-5 мм.
.
.
.
.
На рисунке:
1
- мембрана; 2
- вышибной заряд; 3
- заглушка; 4
- нитяной бандаж; 5
- переходное отверстие; 6
- замедлитель; 7
- бронировка; 8
- топливо; 9
- корпус
Приготовление топлива
В качестве топлива используется смесь 60% нитрата калия и 40% сахара. Нитрат калия еще недавно можно было купить в магазине для садоводов, он там продавался как удобрение - калийная селитра. Ныне это дефицит. Поэтому приведу метод его самостоятельного изготовления. Нитрат калия образуется при реакции хлорида калия и нитрата аммония и то и другое - очень распространенные удобрения аммиачная селитра и хлористый калий. В 220 мл воды при температуре 30С растворяем сколько раствориться хлорида калия. при растворении температура несколько упадет поэтому раствор нужно подогреть, но не выше 33С. Полученный насыщенный раствор, сливаем с осадка, подогреваем градусов до 70С и фильтруем. отфильтрованный раствор должен быть совершенно прозрачен и бесцветен. Нагреваем его до 70С и добавляем 100 г нитрата аммония. Мешаем до полного растворения. Раствор ставим в морозилку и охлаждаем до 0С. В осадок выпадут кристаллы нитрата калия. Раствор сливаем с кристаллов. Кристаллы споласкиваем очень небольшим количеством ледяной воды. Сушим. После сушки нитрат калия растираем в фарфоровой ступке как можно мельче. Отдельно растираем сахар. К 15 г порошка нитрата калия, добавляем 10 г сахарной пудры. Очень тщательно все перемешиваем. Топливо готово..
.Запрессовка топлива
Гильзу помещаем в хомут и вставляем бронировку. Бронировка будет немного торчать из гильзы, это упрощает прессование. Установив гильзу вместе с хомутом на ровное твердое основание, насыпаем топливо. Топливо следует подсыпать постепенно, небольшими порциями. После каждой порции вставляем набойник и ударяем по нему молотком. Первый удар должен быть не сильный..
. Последний удар надо наносить весьма сильный. Силу ударов постепенно увеличивайте от первого к последнему. Всего нужно 10-15 ударов молотком. Так делаем, пока не заполним гильзу, так чтобы остался 1 см. После этого сверлом диаметром 3 мм, высверливаем часть топлива через сопло на глубину 30 мм. Набойник вставляем в гильзу и гильзу с набойником переворачиваем, упирая набойник в основание. В сопло вставляем гвоздь и забиваем на глубину 40 мм. Важно следить, чтобы гвоздь зашел по оси двигателя без перекосов. После этого при помощи пассатижей гвоздь удаляем, проще удалить гвоздь, если его немного вращать. Торчащую бронировку аккуратно, чтобы не повредить гильзу, подрезаем скальпелем и удаляем. Торец топливной шашки выравниваем тоже при помощи скальпеля. Хомут снимаем. На этом запрессовка окончена.
Заглушка
.
.Заглушка изготавливается из дерева, причем нет особой разницы из какого, я обычно делал из сосны. Любым доступным методом изготавливаем цилиндр, диаметром 18 мм длинной 30 мм. С одного торца сверлим отверстие диаметром 8 мм на глубину 20 мм. Соосно с этим отверстием сверлим еще одно отверстие с другой стороны на глубину 6 мм. Отверстия соединяем отверстием диаметром 2 мм. Со стороны короткого отверстия, по окружности цилиндра отступив от края 4 - 5 мм протачиваем круглым надфилем канавку на глубину 1 мм. Готовим состав замедлителя, смешивая 53% нитрата калия, 22%сахара и 25% эпоксидной смолы разведенной с отвердителем. После перемешивания наполняем этим составом короткое отверстие в заглушке. Сверлом диаметром 2 мм сверлим замедлительный состав через всю заглушку со стороны длинного отверстия так, чтобы толщина слоя замедлительного состава получилась 2 мм.
.
.В ступке растираем незначительное количество(не более 100 мг) охотничьего черного, пороха и засыпаем в переходное отверстие, слегка трамбуем. 0.4 - 0.5 г охотничьего, черного пороха засыпаем в длинное отверстие и заклеиваем листочком бумаги. заглушка готова.
Сборка двигателя
Заглушку в месте проточки намазываем эпоксидной смолой и вставляем в гильзу. На то место, где на заглушке есть проточка, с усилием наматываем несколько витков капроновой нити, так чтобы она продавила гильзу. Нить завязываем и тоже смазываем эпоксидкой. Когда эпоксидка схватится, двигатель готов.Как обеспечить надежную и безаварийную посадку моделей ракет? Над решением этой технической задачи бьются многие моделисты. Согласно статистике более половины моделей после спуска имеют поломки. Но идет время, приобретается опыт, все разнообразнее становятся способы спасения моделей.
И хотя мы все еще надеемся на парашют, продолжаются работы по созданию и других систем спасения. Это во многом диктуется тем, что появились многоступенчатые модели, модели-копии ракет-носителей космических кораблей: на их изготовление моделисты затрачивают много сип и времени.
Одним из обязательных требований «Правил проведения соревнований по ракетному моделизму» является спуск ступеней на замедляющем падение устройстве. Стали применяться ленточные парашюты, вымпелы. За рубежом проводятся даже международные соревнования на продолжительность спуска моделей ракет на ленте размером 50X500 мм. В соревнованиях моделей на продолжительность спуска на парашюте советские моделисты достигли высоких результатов - более 20 мин.
В Московской области решили усложнить соревнования на продолжительность спуска - впервые стали проводить старты в несколько туров с ограниченным числом моделей. Такой порядок вызвал необходимость «сажать» модели через определенное время и доставлять их судьям для контроля.
Выходом из этого затруднительного положения может стать, как считают ведущие моделисты, применение таймера. Следует отметить, что впервые примитивный таймер (тлеющий фитиль) был использован гомельскими ракетомоделистами в 1970 году на Всесоюзных соревнованиях в Житомире.
1 - двигательный отсек, 2 - втулка двигательного отсека, 3 - нихромовая нить, 4 - крышка, 5 - имитационный шпангоут, 6 - втулка парашютного отсека, 7 - парашютный отсек, 8 - амортизатор, 9 - парашют.
Безаварийное приземление - проблема номер один для ракетомоделистов, строящих модели-копии. Они демонстрируют попеты, очень схожие с полетом прототипов: натурное деление ступеней, отделение боковых блоков. А для повторного запуска необходимо обеспечить надежную посадку модели.
Интересная работа в этом направлении ведется в кружке ракетного моделизма филиала ЦСЮТ Латвийской ССР. Предлагаемые разработки, на наш взгляд, представляют интерес для читателей.
Анализ причин отказа систем спасения побудил нас разработать и опробовать несколько новых вариантов. Наиболее интересный - спасение боковых блоков ракет-носителей - показан на рисунке 1.
Боковой блок в зоне размещения шпангоута разрезается на две части: нижняя - двигательный отсек, верхняя - парашютный. Разделяются они крышкой, которая вставляется во втулку после того, как уложен парашют Втулка вклеивается в верхнюю часть бокового блока. Стыкуются (соединяются) верхняя и нижняя части втулкой, вклеенной в нижнюю часть. Место стыковки двух частей закрыто имитационным шпангоутом, выполненным в виде полоски из бумаги, половина которой приклеена к парашютному отсеку, а вторая как бы свисает над линией разъема, закрывая ее.
Работает система так: по окончании работы двигателей боковых блоков последние отделяются от центрального блока второй ступени, и по истечении одной секунды (а именно таким должен быть замедлитель) срабатывает вышибной заряд. Верхняя часть вылетает вместе с крышкой из втулки, но ни-хромовые нити резко тормозят ее движение, вырывая крышку и парашют.
Теперь разберем конструкцию системы спасения первой ступени на примере ракеты «Космос». Как видно из рисунка 2, на боковой поверхности цилиндрического корпуса вырезано овальное отверстие, куда вклеивают контейнер. Снаружи контейнер закрыт крышкой, которая плотно подогнана по его периметру и благодаря этому удерживается в контейнере. Крышка приклеена нитью к корпусу, чтобы при отстреле парашюта она не терялась. Сам механизм отстрела напоминает рогатку, с той лишь разницей, что стреляет парашютом.
1 - корпус, 2 - контейнер, 3 - крышка, 4 - парашют, 5 - ферма первой ступени, 6 - вторая ступень, 7 - бусинка, 8 - дистанционная трубка, 9 - нить, 10 - кронштейн, 11 - резинки рогатки.
Конструкция этого механизма такова: две резинки крепятся диаметрально противоположно внутри контейнера парашютного отсека на расстоянии до 1 мм от горца вставленной крышки. К месту скрещения резинок с наружной стороны привязывают стропы парашюта, а с внутренней - нить (леска 0,5 мм), которая проходит через отверстия в кронштейне, закрепленном на корпусе ракеты, и выводится наружу.
Кронштейн нужно установить гак, чтобы резинки проходили сбоку от дистанционной трубки. К концу нити можно привязать бусинку, чтобы после состыковки со второй ступенью ракеты она вместе с нитью как бы заклинивалась между корпусом второй ступени и фермой. При этом длина нити должна быть такой, чтобы резинки были в растянутом состоянии. Теперь нужно сложить парашют и поместить его в контейнер, закрыть крышку - и модель готова к запуску. После расстыковки ступеней нить освобождает резинки, которые она удерживала, и происходит отстрел парашюта. Этот вариант спасения удобен для моделей-копий тем, что хорошо подогнанная крышка контейнера не портит общего вида модели и не влияет на ее копийность. Обратите внимание на то, чтобы посадка крышки в контейнере не была слишком плохой. Система легко проверяется без работающих двигателей.
И еще один вариант спасения первой ступени модели-копии, где нет места для установки контейнера, то есть случай, когда диаметр корпуса ракеты больше диаметра двигательного отсека всего на несколько миллиметров. Схема стыковки и сравнительные размеры ступени на примере ЗУРа (рис. 3).
А - стартовое положение, Б - момент раскрытия парашюта. 1 - корпус, 2 - двигатель, 3 - трубка, 4 - парашют, 5 - упорное кольцо, 6-7 - направляющие втулки, 8 - ограничительное кольцо.
В этом случае место для установки парашюта имеется только в кольцевом зазоре, между корпусом ракеты и втулкой двигателя.
Конструкция системы спасения такова. В корпусе помещен двигатель, вставленный в трубку, к концам которой приклеены направляющие втулки. Упорное кольцо прикреплено к внутренней поверхности корпуса у самого основания. Лучше всего кольцо изготовить из дюралюминия Д16Т. Его нужно вклеить только после того, как в корпус будет вставлена трубка с втулками. Парашют привязан к трубке и укладывается в кольцевой зазор между корпусом и трубкой. Упором для предотвращения перемещения работающего двигателя может служить ограничительное кольцо. Чтобы втулка легко перемещалась в корпусе, натрите ее парафином. К запуску ступень готовят так: нужно вытянуть трубку наружу до упора, уложить вокруг нее парашют, затем аккуратно, чтобы не порвать парашют, поместить ее в корпус, установить двигатель. После установки других ступеней можно произвести запуск модели. Как только заработает двигатель второй ступени, над втулкой образуется повышенное давление, которое вытолкнет трубку с уложенным вокруг нее парашютом. При этом втулка упрется в упорное кольцо. Парашют, выйдя из зоны корпуса, раскроется. Одновременно происходит и расстыковка ступеней. Перемещение трубки происходит мгновенно, в связи с чем удар втулки о кольцо может привести к отскоку парашютного отсека обратно в корпус. Поэтому сопрягаемые поверхности втулки и кольца сделаны конусными, чтобы, во-первых, парашют не зацепился за края кольца, во-вторых, чтобы уменьшить вертикальную составляющую при ударе, и в-третьих, чтобы зафиксировать крайнее положение парашютного отсека за счет «заклинивания» втулки в кольце. Эта система работает надежно, однако необходимо аккуратно укладывать парашют. Не следует обматывать двигательный отсек стропами. Несколько пробных запусков - и гарантирована безотказная работа предлагаемой системы.
И. РОМАНОВ, инженер
Здесь объясняются многие фундаментальные понятия в ракетомоделизме. Если вы только начинаете строить свои первые ракеты - ознакомьтесь с этим материалом.
Любая летающая модель ракеты имеет следующие основные части: корпус, стабилизаторы, парашютирующую систему, направляющие кольца, головной обтекатель и двигатель. Выясним их назначение.
Корпус служит для размещения двигателя и парашютирующей системы. К нему крепятся стабилизаторы и направляющие кольца. Для придания модели хорошей аэродинамической формы верхняя часть корпуса оканчивается головным обтекателем. Стабилизаторы нужны для устойчивости модели в полете, а парашютирующая система— для замедления свободного падения. С помощью направляющих колец модель крепят на штангу перед взлетом. Двигатель создает необходимую тягу для полета.
Постройка модели
Основной материал для летающих моделей ракет— бумага. Корпус и направляющие кольца склеивают из ватмана. Стабилизаторы делают из фанеры или тонкого шпона. Бумажные детали склеивают столярным или казеиновым клеем, а другие нитроклеем.
Изготовление модели начинают с корпуса. У простейших моделей ракет он цилиндрический. Оправкой может служить любой круглый стержень диаметром более 20 мм, так как такой размер имеет наиболее распространенный двигатель. Чтобы он легко вставлялся, диаметр корпуса должен быть немного больше.
Важными геометрическими параметрами корпуса модели являются: диаметр d и удлинение λ, то есть отношение длины корпуса 1 к диаметру d (λ = 1/d). Удлинение большинства моделей ракет равно 15—20. Исходя из этого, можно определить размер бумажной заготовки для корпуса. Ширину заготовки вычисляют по формуле длины окружности L = πd. Полученный результат умножают на два (если корпус из двух слоев) и добавляют 10—15 мм на припуск для шва. Если оправка Ø21 мм, то ширина заготовки будет около 145 мм.
Можно поступить проще: обмотать два раза вокруг оправки нитку или полоску бумаги, прибавить 10—15 мм, и станет ясно, какой должна быть ширина заготовки для корпуса. Имейте в виду, что волокна бумаги необходимо располагать вдоль оправки. В этом случае бумага скручивается без изломов.
Длину заготовки вычисляют по формуле 1 = λ . d. Подставив известные значения, получим L = 20*21 = 420 мм. Обмотайте заготовку вокруг оправки один раз, оставшуюся часть бумаги промажьте клеем, дайте ему немного подсохнуть и обмотайте второй раз. У вас получилась бумажная трубка, которая и будет корпусом модели. После просушки зачистите мелкой наждачной бумагой шов и остатки клея, покройте корпус нитроклеем.
Теперь возьмите обычный круглый карандаш, намотайте и склейте на нем трубочку длиной 50—60 мм в три-четыре слоя. Дав ей просохнуть, разрежьте ножом на кольца шириной 10— 12 мм. Они будут направляющими кольцами.
Форма стабилизаторов может быть различной. Лучшими традиционно считают такие, у которых около 40% площади находится за срезом кормовой (нижней) части корпуса. Однако и другие формы стабилизаторов дают запас устойчивости, ведь удлинение у модели λ = 15—20.
Выбрав понравившуюся вам форму стабилизаторов, сделайте шаблон из картона или целлулоида. По шаблону вырежьте стабилизаторы из фанеры толщиной 1—1,5 мм или шпона (наименьшее число стабилизаторов — три). Сложите их стопкой (друг на друга), закрепите в тисках и обработайте по краям напильником. Потом закруглите или заострите все стороны стабилизаторов, кроме той, которой они будут приклеены. Зачистите их мелкой наждачной бумагой и приклейте к низу корпуса.
Головной обтекатель желательно выточить на токарном станке. Если такой возможности нет, выстругайте его ножом из кусочка древесины или вырежьте из пенопласта и обработайте напильником и наждачной бумагой.
В качестве системы спасения применяют парашют, ленту или другие устройства. Ленту сделать несложно (см. описание модели ракеты «Зенит»). Как изготовить парашют, объясним подробнее.
Купол надо вырезать из легкой ткани, папиросной или микалентной бумаги или другого легкого материала. Приклейте к нему стропы, как показано на рисунке. Диаметр купола для первых моделей лучше делать 400—500 мм. Укладка показана на рисунке.
(Такой способ укладки парашюта очень хорошо подходит для матерчатых куполов, либо из пленки. При этом слишком тонкая пленка может слеживаться и не раскрываться в потоке, поэтому тщательно проверяйте работу парашюта, если не уверены в выбранном материале. Если вы используете очень тонкие стропы, следите за тем, чтобы они не спутывались при укладке-раскрытии.).
Все детали модели готовы. Теперь сборка. Головной обтекатель соедините резиновой нитью (амортизатором) с верхней частью корпуса модели ракеты.
Свободный конец строп парашюта закрепите на головном обтекателе.
Чтобы модель легко было наблюдать на фоне неба, окрасьте ее в яркий цвет.
Перед тем как запустить модель, разберем ее полет, прикинем, будет ли удачным наш первый старт.
Устойчивость модели
Одной из сложных задач как большой ракетной техники, так и малой, является стабилизация — обеспечение устойчивости полета по заданной траектории. Устойчивость модели — это способность возвращаться в положение равновесия, нарушенное какой-либо внешней силой, например порывом ветра. Говоря инженерным языком, модель должна быть стабилизирована по углу атаки. Так называется угол, который составляет продольная ось ракеты с направлением полета.
Один из способов обеспечения устойчивости модели — аэродинамический — заключается в изменении аэродинамических сил, действующих на нее в полете. Аэродинамическая устойчивость зависит от расположения центра тяжести и центра давления. Обозначим их соответственно ц. т. и ц. д.
С понятием ц. т. знакомят на уроках физики. Да и определить его нетрудно — путем балансировки модели на остроугольном предмете, например на ребре тонкой линейки. Центр давления — это точка пересечения равнодействующей всех аэродинамических сил с продольной осью ракеты.
Если ц. т. ракеты расположен позади ц. д., то аэродинамические силы, возникшие вследствие изменения угла атаки под действием возмущающих сил (порыв ветра), создадут момент, увеличивающий этот угол. Такая модель будет неустойчивой в полете.
Если ц. т. расположен впереди ц. д., то при появлении угла атаки аэродинамические силы создадут момент, который возвратит ракету к нулевому углу. Такая модель будет устойчивой. И чем дальше ц. д. смещен относительно ц. т., тем большей устойчивостью обладает ракета. Отношение расстояния от ц. д. до ц. т. к длине модели называется запасом устойчивости. Для ракет со стабилизаторами запас устойчивости должен быть равен 5 - 15%.
Как было отмечено выше, ц. т. модели найти нетрудно. Осталось определить ц. д. Поскольку расчетные формулы для нахождения центра давления очень сложны, воспользуемся простым способом его нахождения. Из листового однородного материала (картона, фанеры) вырежьте фигуру по контуру модели ракеты и найдите ц. т. этой плоской фигуры. Эта точка и будет ц. д. вашей модели.
Существует несколько способов обеспечения устойчивости ракеты. Один из них — смещение ц. д. к хвостовой части модели за счет увеличения площади и расположения стабилизаторов. Однако на готовой модели это выполнить невозможно. Второй способ — смещение центра тяжести вперед путем утяжеления головного обтекателя.
Проведя все эти несложные теоретические расчеты, вы можете быть уверены в успешном старте.
Одноступенчатая модель ракеты, с парашютом
Корпус—из двух слоев чертежной бумаги, склеен столярным клеем на оправке диаметром 22 мм. В нижней его части закреплена обойма под двигатель.
Направляющие кольца — из четырех слоев чертежной бумаги, оправкой для них служит круглый карандаш диаметром 7 мм. Три стабилизатора из фанеры толщиной 1 мм приклеены нитроклеем встык к нижней части корпуса.
Головной обтекатель выточен на токарном станке из березы и соединен с корпусом резиновой нитью.
Купол парашюта круглый, диаметром 500 мм, из микалентной бумаги. Шестнадцать строп из ниток № 10 прикреплены к головному обтекателю.
Вся модель после сборки покрыта тремя слоями нитролака и окрашена нитрокрасками полосками черного и желтого цвета. Масса модели без двигателя 45 г.
Модель ракеты «ЗЕНИТ»
Эта модель сконструирована для соревнований «спуск на ленте», а также на высоту полета.
Корпус склеен из бумаги на оправке 20,5 мм. Стабилизаторы — из фанеры. Головной обтекатель — из липы.
Лента размером 50X500 мм изготовлена из микалентной бумаги. Одной из узких сторон при помощи амортизатора (резиновой нити) крепится к корпусу.
Масса модели без двигателя — 20 г.
Если вы не имеете возможности доставать оригинальные ракетные двигатели, то можете поэкспериментировать с самодельными, (не забывая о безопасности конечно). Вместо самодельного двигателя можно использовать ракеты-феерверки, охотничьи или спасательные сигнальные патроны.
Источник "Моделист-Конструктор"
Прежде чем говорить о миниатюрных ракетах, уясним - что же такое модель ракеты, рассмотрим основные требования, предъявляемые к постройке и запуску моделей ракет.
Летающая модель ракеты приводится в движение с помощью ракетного двигателя и поднимается в воздух, не используя аэродинамическую подъёмную силу несущих поверхностей (как самолёт), имеет устройство для безопасного возвращения на землю. Модель изготовляют в основном из бумаги, дерева, разрушаемого пластика и других неметаллических материалов.
Разновидностью моделей ракет являются модели ракетопланов, которые обеспечивают возвращение на землю их планёрной части путём устойчивого планирования с использованием аэродинамических, замедляющих падение сил.
Различают 12 категорий моделей ракет - на высоту и продолжительность полёта, модели-копии и т.д. Из них - восемь чемпионатных (для официальных соревнований). У спортивных моделей ракет ограничивается стартовая масса - она должна быть не более 500 г, у копии - 1000 г, масса топлива в двигателях - не более 125 г и количество ступеней - не более трёх.
Стартовая масса - это масса модели с двигателями, с системой спасения и полезным грузом. Ступенью модели ракеты называется часть корпуса, содержащая в себе один или более ракетных двигателей, спроектированная с учётом её отделения в полёте. Часть модели без двигателя не является ступенью.
Ступенчатость конструкции определяют на момент первого движения от стартового двигателя. Для запуска модели ракет следует применять модельные двигатели (МРД) на твёрдом топливе только промышленного производства. Конструкция должна иметь поверхности или устройства, удерживающие модель на заранее намеченной траектории взлёта.
Нельзя, чтобы модель ракеты освобождалась от двигателя, если он не заключён в ступень. Разрешается сбрасывать корпус двигателя у модели ракетопланов, которые опускаются на парашюте (с куполом площадью не менее 0,04 кв. м) или на ленте размерами не менее 25x300 мм.
На всех ступенях модели и отделяющихся частях необходимо устройство, замедляющее спуск и обеспечивающее безопасность приземления: парашют, ротор, крыло и т.д. Парашют может изготовляться из любых материалов, а для удобства наблюдения иметь яркую окраску.
На модели ракеты, представляемой на соревнования, должны быть опознавательные знаки, состоящие из инициалов конструктора и двух цифр высотой не менее 10 мм. Исключение составляют модели-копии, опознавательные знаки которых соответствуют знакам копируемого прототипа.
Любая летающая модель ракеты (рис. 1) имеет следующие основные части: корпус, стабилизаторы, парашют, направляющие кольца, головной обтекатель и двигатель. Поясним их назначение. Корпус служит для размещения парашюта и двигателя. К нему крепят стабилизаторы и направляющие кольца.
Стабилизаторы нужны для устойчивости модели в полёте, а парашют или любая другая система спасения - для замедления свободного падения. С помощью направляющих колец модель устанавливают на штангу перед стартом. Для придания модели хорошей аэродинамической формы верхняя часть корпуса начинается головным обтекателем (рис. 2).
Двигатель - «сердце» модели ракеты, он создает необходимую тягу для полёта. Для тех, кто желает приобщиться к ракетомоделизму, своими руками изготовить действующую модель летательного аппарата под названием ракета, предлагаем несколько образцов таких изделий.
Надо сказать, что для данной работы понадобятся доступный материал и минимум инструментов. И, конечно, это будет самая простая, одноступенчатая модель под двигатель импульсом 2,5 - 5 н.с.
Исходя из того, что по спортивному кодексу ФАИ и нашим «Правилам проведения соревнований» минимальный диаметр корпуса составляет 40 мм, выбираем соответствующую оправку для корпуса. Для неё подойдет обыкновенный круглый стержень или трубка длиной 400 - 450 мм.
Это могут быть составные элементы (трубки) шланга от пылесоса или отслужившие свой век лампы дневного света. Но в последнем случае нужны особые меры предосторожности - ведь лампы изготовлены из тонкого стекла. Рассмотрим технологию постройки простейших моделей ракет.
Основной материал для изготовления несложных моделей, рекомендуемых начинающим конструкторам, - бумага и пенопласт. Корпуса и направляющие кольца склеивают из чертёжной бумаги, парашют или тормозную ленту вырезают из длинноволокнистой или цветной (креповой) бумаги.
Стабилизаторы, головной обтекатель, обойму под МРД делают из пенопласта. Для склейки желательно применять клей ПВА. Изготовление модели следует начать с корпуса. Для первых моделей лучше делать его цилиндрическим.
Условимся строить модель под двигатель МРД 5-3-3 с наружным диаметром 13 мм (рис. 3). В этом случае для его крепления в кормовой части придется вытачивать обойму длиной 10 - 20 мм. Важными геометрическими параметрами корпуса модели являются диаметр (d) и удлинение (X), которое представляет собой отношение длины корпуса (I) к его диаметру (d): X = I/d.
Удлинение большинства моделей для устойчивого полёта с хвостовым оперением должно быть около 9 - 10 единиц. Исходя из этого, определим размер бумажной заготовки для корпуса. Если возьмём оправку диаметром 40 мм, то ширину заготовки вычислим по формуле длины окружности: В - ud. Полученный результат надо умножить на два, ведь корпус - из двух слоёв бумаги, и добавить 8 - 10 мм на припуск для шва.
Ширина заготовки получилась равной порядка 260 мм. Тем, кто ещё не знаком с геометрией, ребятам второго-третьего классов, можно рекомендовать другой простой способ. Взять оправку, обмотать её два раза ниткой или полоской бумаги, прибавить 8 - 10 мм и узнать, какой будет ширина заготовки для корпуса. Следует иметь в виду, что бумагу необходимо располагать волокнами вдоль оправки.
В этом случае она хорошо скручивается, без изломов. Длину заготовки вычислим по формуле: L = Trd или остановимся на размере 380 -400 мм. Теперь о склейке. Обмотав бумажку-заготовку вокруг оправки один раз, оставшуюся часть бумаги промазываем клеем, даём ему немножко подсохнуть и обматываем второй раз.
Загладив шов, помещаем оправку с корпусом у источника тепла, например, у батареи отопления, после просушки зачищаем шов мелкой наждачной бумагой. Аналогичным способом изготавливаем и направляющие кольца. Берём обычный круглый карандаш и наматываем на него полоску бумаги шириной 30 - 40 мм в четыре слоя.
Получаем трубочку, которую после высыхания разрезаем на кольца шириной 10 - 12 мм. Впоследствии клеим их к корпусу. Они являются направляющими кольцами для старта модели. Форма стабилизаторов может быть различна (рис. 4). Их главное предназначение - обеспечение устойчивости модели в полёте.
Предпочтение можно отдать той, при которой часть площади находится за срезом кормовой (нижней) части корпуса. Выбрав нужную форму стабилизаторов, делаем его шаблон из плотной бумаги. По шаблону вырезаем стабилизаторы из пластины пенопласта толщиной 4 - 5 мм (можно с успехом применять потолочный пенопласт). Наименьшее число стабилизаторов - 3.
Сложив стопкой, друг на друга в пакет, скалываем их двумя булавками и, зажав пальцами одной руки, обрабатываем по краям напильником или бруском с наклеенной наждачной бумагой. Потом закругляем или заостряем все стороны стабилизаторов (предварительно разобрав пакет), кроме той, которой они будут крепиться к корпусу.
Далее - клеим стабилизаторы на ПВА в донной части корпуса и покрываем боковые стороны клеем ПВА - он сглаживает поры пенопласта. Головной обтекатель вытачиваем из пенопласта (лучше марки ПС-4-40) на токарном станке. Если такой возможности нет, его можно вырезать также из куска пенопласта и обработать напильником или наждачной бумагой.
Аналогично изготавливаем обойму под МРД и вклеиваем его в донную часть корпуса. В качестве системы спасения модели, обеспечивающей её безопасное приземление, применяем парашют или тормозную ленту. Купол вырезаем из бумаги или тонкого шёлка.
Для первых стартов диаметр купола следует выбирать порядка 350 - 400 мм, - этим самым ограничить время полёта - ведь хочется сохранить свою первую модель на память. После крепления строп к куполу производим укладку парашюта (рис. 6). После изготовления всех деталей модели проводим её сборку.
Головной обтекатель соединяем резиновой нитью (амортизатором) с верхней частью корпуса модели ракет. Концы строп купола парашюта связываем в один жгут и крепим его к середине амортизатора. Далее красим модели в яркие контрастные цвета. Стартовая масса готовой модели с двигателем МРД 5-3-3 около 45 - 50 г.
Подобными моделями можно проводить первые соревнования на продолжительность полёта. Если место для запусков ограничено, рекомендуем выбрать в качестве системы спасения тормозную ленту размерами 100x10 мм. Старты получаются зрелищными и динамичными.
Ведь время полёта при этом будет порядка 30 с, да и доставка моделей гарантирована, что очень важно для самих «ракетчиков». Модель ракеты для показательных полётов (рис. 7) рассчитана на старт с более мощным двигателем с общим импульсом 20 н.с. Она может нести на своём борту и полезный груз - листовки, вымпелы.
Полёт такой модели сам по себе эффектный: старт напоминает пуск настоящей ракеты, а выброс листовок или разноцветных вымпелов добавляет зрелищности. Корпус клеим из плотной чертёжной бумаги в два слоя на оправке диаметром 50 -55 мм, длина его 740 мм.
Стабилизаторы (их четыре) вырезаем из пластины пенопласта толщиной 6 мм. После закругления трёх сторон (кроме самой длинной - 110-мм) их боковые поверхности покрываем двумя слоями клея ПВА. Затем на длинной их стороне, которую потом крепим к корпусу, делаем желобок круглым напильником - для плотного прилегания стабилизаторов к круглой поверхности.
Направляющую трубку выклеиваем известным нам способом на круглой оправке (карандаше), разрезаем на кольца шириной 8 - 10 мм и крепим на ПВА к корпусу. Головной обтекатель вытачиваем на токарном станке из пенопласта. Из него же делаем и обойму под МРД шириной 20 мм и вклеиваем его в донную часть корпуса.
Наружную поверхность головного обтекателя два-три раза обмазываем клеем ПВА - для удаления шероховатости. Соединяем с верхней частью корпуса резинкой-амортизатором, для которого годится обыкновенная бельевая резинка шириной 4 - 6 мм. Купол парашюта диаметром 600 - 800 мм вырезаем из тонкого шёлка, число строп - 12-16.
Свободные концы этих нитей соединяем узлом в один жгут и крепим к середине амортизатора. Внутрь корпуса на расстоянии 250 - 300 мм от нижнего среза бумаги вклеиваем решётку из плотной бумаги или реек, которая не позволяет парашюту и полезному грузу опускаться в момент взлёта в низ модели, нарушая этим её центровку. Наполнение полезного груза целиком зависит от фантазии конструктора модели. Стартовая масса модели - около 250 - 280 г.
ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО МОДЕЛИ РАКЕТЫ
Для безопасного запуска и полёта модели необходимо надёжное стартовое оборудование. Оно состоит из пускового устройства, пульта дистанционного управления запуском, проводников для подачи электропитания и воспламенителя.
Пусковое устройство должно обеспечивать движение модели вверх до тех пор, пока не будет достигнута скорость, необходимая для безопасного полёта по намеченной траектории. Механические приспособления, встроенные в пусковую установку и помогающие при старте, применять запрещается Правилами соревнований по моделям ракет спортивного Кодекса.
Самое простое пусковое устройство - направляющая штанга (штырь) диаметром 5 - 7 мм, которая закрепляется в стартовой плите. Угол наклона штанги к горизонту не должен быть менее 60 градусов. Пусковое устройство задаёт модели ракеты определённое направление полёта и обеспечивает ей достаточную устойчивость в момент схода с направляющего штыря.
При этом следует учесть, что чем больше длина модели, тем больше должна быть и его длина. Правила предусматривают минимальное расстояние от верхней макушки модели до окончания штанги в один метр. Пульт управления запуском представляет собой обыкновенную коробку размерами 80x90x180 мм, изготовить её можно самостоятельно из фанеры толщиной 2,5 - 3 мм.
На верхней панели (её лучше сделать съёмной) устанавливают сигнальную лампочку, блокировочный ключ и кнопку пуска. На ней можно смонтировать вольтметр или амперметр. Электрическая схема пульта управления запуском изображена на рисунке 7. В качестве источника тока в пульте управления применяют аккумуляторы или другие элементы питания.
В нашем кружке многие годы используют для этой цели четыре сухих элемента типа КБС напряжением 4,5 V, соединив их параллельно в две батареи, которые, в свою очередь, соединяют между собой последовательно. Такого питания хватает для запуска модели ракет в течение всего спортивного сезона.
Это около 250 - 300 пусков. Для подачи электропитания от пульта управления к воспламенителю желательно применять медные многожильные провода диаметром не менее 0,5 мм с влагостойкой изоляцией. Для надёжного и быстрого соединения на концах проводов устанавливают штепсельные разъёмы. В местах соединения воспламенителя крепят «крокодилы».
Длина токоподводящих проводов должна быть свыше 5 м. Воспламенитель (электрозапал) двигателей моделей ракет - это спираль из 1 - 2 витков или отрезок проволоки диаметром 0,2 - 0,3 мм длиной 20 - 25 мм. Материалом для воспламенителя служит нихромовая проволока, обладающая большим сопротивлением. Электрозапал вставляют непосредственно в сопло МРД.
При подаче тока на спираль (электрозапал) выделяется большое количество тепла, так необходимого для воспламенения топлива двигателя. Иногда, для усиления начального теплового импульса, спираль покрывают пороховой мякотью, предварительно обмакнув её в нитролак.
При запуске моделей ракет необходимо строго соблюдать меры безопасности. Вот некоторые из них. Старт моделей производится только дистанционно, пульт управления запуском размещается на расстоянии не менее 5 м от модели.
Для предотвращения непроизвольного воспламенения МРД блокировочный ключ пульта управления должен находиться у ответственного за старт. Только с его разрешения по команде «Ключ на старт!» делается трёхсекундный предстартовый отсчёт в обратном порядке, оканчивающийся командой «Пуск!».
Рис. 1. Модель ракеты: 1 -головной обтекатель; 2 - амортизатор; 3 - корпус; 4 - нить подвески парашюта; 5 - парашют; 6 - направляющие кольца; 7-стабилизатор; 8 - МРД
Рис. 2. Формы корпусов моделей ракет
Рис. 3. Простейшая модель ракеты: 1 -головной обтекатель; 2 - петля крепления системы спасения; 3-корпус; 4-система спасения (тормозная лента); 5 - пыж; 6 - МРД; 7-обойма; 8 - стабилизатор; 9 - направляющие кольца
Рис. 4. Варианты хвостового оперения: при виде сверху (I) и сбоку (II)
Рис. 5. Приклейка строп: 1 - купол; 2-стропы; 3 - накладка (бумага или липкая лента) Купол
Рис. 6. Укладка парашюта
Рис. 7. Модель ракеты для показательных запусков: 1-головной обтекатель; 2 - петля подвески системы спасения; 3 - парашют; 4 - корпус; 5-стабилизатор; 6-обойма под ПРД; 7 - направляющее кольцо
Рис. 8. Электрическая система пульта управления запуском
Наверняка каждый из нас в детстве хоть раз делал и запускал водяную ракету. Такие самоделки хороши тем, что они быстро собираются и не требуют никакого топлива, например пороха, газа и так далее. В качестве энергии для запуска такой ракеты выступает сжатый воздух, который накачивается обыкновенным насосом. В итоге вода выходит из бутылки под давлением, создавая реактивную тягу.
Рассмотренная ниже ракета состоит из трех бутылок, объем каждой составляет 2 литра, то есть это довольно большая и мощная ракета. Помимо этого в ракете имеется простейшая система спасения, что позволяет ракете плавное приземлиться и не разбиться.
Материалы и инструменты для самоделки:
- пластиковая трубка с резьбой;
- бутылки;
- парашют;
- фанера;
- жестяная банка из под консервов;
- маленький моторчик, шестерни и прочие мелочи (для создания системы спасения);
- источник питания (батарейки или аккумулятор от мобильного).
Инструменты для работы: ножницы, ножовка, клей, саморезы и отвертка.
Приступаем к созданию ракеты:
Шаг первый. Конструкция ракеты
Для создания ракеты было использовано три двухлитровых бутылки. Две бутылки в конструкции соединяются горлышко к горлышку, в качестве переходника для соединения был применен цилиндр, сделанный из пустого пластмассового газового баллончика. Детали садятся на клей.
Что касается второй и третей бутылки, то они крепятся донышко к донышку. Для соединения используется трубка с резьбой и двумя гайками. Места крепления хорошо герметизируются с помощью клея. Еще, чтобы сделать ракету более обтекаемой, на места стыков приклеены куски бутылки. В качестве наконечника используется горлышко пластиковой бутылки. В итоге вся конструкция представляет собой единый гладкий цилиндр.
Шаг второй. Стабилизаторы для ракеты
Чтобы ракета взлетала вертикально, для нее понадобится изготовить стабилизаторы. Автор изготавливает их из фанеры.
Шаг третий. Сопло
Сопло делается немного меньше, чем обычно, когда в качестве него используется просто горлышко бутылки. Для изготовления сопла берется крышка от бутылки и в ней вырезается отверстие. В итоге вода выходит не так быстро.
Шаг четвертый. Пусковая площадка
Для изготовления пусковой площадки понадобится лист ДСП, а также два металлических уголка. Для удерживания ракеты применяется металлическая скобка, она держит ракету за горлышко бутылки. При запуске скоба выдергивается с помощью веревки, при этом горлышко освобождается, образуется напор воды и ракета взлетает.
Шаг пятый. Заключительный этап. Устройство парашюта
Система парашюта очень простая, здесь нет никакой электроники, все делает механика на основе примитивного таймера. На фото можно увидеть, как выглядит парашют, когда он сложен.
Парашютный отсек изготавливается из консервной банки. Когда парашюту нужно раскрыться, специальная пружина вытесняет его через дверку в консервной банке. Эта дверка открывается специальным таймером. На фото модно увидеть, как устроен толкатель с пружиной.
Когда парашют сложен и ракета еще не начала падать, дверка парашютного отсека закрыта. Далее в воздухе срабатывает таймер, открывает дверку, парашют вытесняется наружу и раскрывается потоком воздуха.
Что касается устройства парашютного таймера, то он очень примитивен. Таймер представляет собой небольшой редуктор с валом, иначе говоря, это небольшая лебедка на основе электромотрчика. Когда ракета взлетает, на моторчик сразу поступает питание, и он начинает вращаться, при этом на вал наматывается нитка. Когда нитка будет полностью намотана, она начнет тянуть за защелку на дверце и парашютный отсек откроется. Зубчатые колеса на фото были изготовлены вручную при помощи напильника. Но можно использовать уже готовые от игрушек, часов и так далее.
Вот и все, самоделка готова, на видео можно посмотреть, как все работает. Правда, здесь показан запуск без парашюта.
По мнению автора, самоделка получилась не особо производительной, то есть ракета взлетает примерно на такую же высоту, как и обычная бутылка. Но здесь можно поэкспериментировать, например, поднять давление воздуха в ракете.
