Как бы высоко модель ракеты не взлетела, ей предстоит падение и встреча с землей. Если не предпринять мер по снижению скорости соприкосновения с планетой, то потери неизбежны…
Как правило, для замедления снижения используется парашют.
Интерес представляет устройство механизма выброса парашюта. Обычно используется пиротехническая система. В корпусе ракеты создается избыточное давление, приводящее к «разлому» корпуса и высвобождению из него парашюта. Для создания повышенного давления .
Схема системы спасения «пиро 1» изображена на рисунке…
Парашют(12) вместе с обтекателем(11) «выстреливается» из корпуса ракеты(8) с помощью поршня(10). Все подвижные детали удерживаются вместе резинкой(7), которая закреплена в корпусе(8) винтом М5(4). Он же является верхним, удерживающим ракету на пусковой направляющей, устройством.
Мортира(6) (буду использовать термины Rocki) в которую закладывается заряд(5) выполнена из бумажной трубки диаметром 20мм (существенно меньше диаметра корпуса ракеты). Низ мортиры(6) упирается в винт(4). между мортирой и корпусом ракеты — уплотнение из вспененного полиэтилена. Провода(3) питания подводятся к заряду через разъем(9).
Напряжение батареи(1) 6F22(Крона) подается на блок управления(2), где транзисторный ключ коммутирует его на пиропатрон(5).
Пламягаситель выполнен из проволочной мочалки для мытья посуды.
В нужный момент напряжение подается на запал порохового заряда. Происходит «маленький взрыв» внутри мортиры. Избыточное давление газов выталкивает поршень, а тот, в свою очередь — парашют и обтекатель.
Видеозапись теста системы — ниже…
Вроде бы все сработало как надо! Но осмотр внутренностей ракеты показал сильную закопченность, 
практически полное выгорание уплотнителя поршня(10), 
сильно обожженную резинку(7) амортизатора. 
Пламягаситель — не справился с задачей «пламягашения».
Ниже — видео повторного теста системы. Здесь использованы все элементы системы из первого опыта без замены.
Видно что система не сработала. Уплотнение поршня не работает, поэтому все газы нашли выход из ракеты без отстрела обтекателя…
Вывод: система работоспособна, но требует существенного восстановления элементов после срабатывания.
Водяная ракета выступает отличной самоделкой для веселого времяпрепровождения. Преимуществом ее создания выступает отсутствие необходимости в применении топлива. Основным энергоресурсом здесь выступает сжатый воздух, что нагнетается в пластиковую бутылку с помощью обычного насоса, а также жидкость, которая высвобождается из емкости под давлением. Давайте же выясним, каким образом может быть сконструирована водяная ракета из пластиковой бутылки с парашютом.
Принцип действия
Водяная ракета из пластиковой бутылки своими руками для детей собирается достаточно просто. Требуется лишь подходящая емкость, заполненная жидкостью, автомобильный либо а также устойчивая стартовая площадка, где будет фиксироваться поделка. После установки ракеты насос нагнетает давление в бутылке. Последняя взмывает в воздух, разбрызгивая воду. Весь «заряд» расходуется за первые секунды после взлета. Дальше водяная ракета продолжает движение по
Инструменты и материалы
Водяная ракета из пластиковой бутылки требует наличия следующих материалов:
- собственно сама емкость из пластика;
- пробка-клапан;
- стабилизаторы;
- парашют;
- стартовая площадка.
В ходе работ по конструированию водяной ракеты могут потребоваться ножницы, клей либо скотч, ножовка, отвертка, всевозможные крепежи.
Бутылка
Пластиковая емкость для создания ракеты не должна быть чересчур короткой либо длинной. В противном случае готовое изделие может оказаться несбалансированным. В результате водяная ракета будет лететь неровно, заваливаться на бок или же вовсе не сможет подняться в воздух. Как показывает практика, оптимальным здесь выступает соотношение диаметра и длины 1 к 7. Для первоначальных экспериментов вполне сгодится бутылка объемом 1,5 литра.
Пробка
Для создания сопла водяной ракеты достаточно использовать пробку-клапан. Отрезать ее можно от бутылки из-под любого напитка. Крайне важно, чтобы клапан не пропускал воздух. Поэтому извлекать его лучше из новой бутылки. Рекомендуется заранее проверить его герметичность, закрыв емкость и крепко сжав ее руками. Пробку-клапан можно приделать к горлышку пластиковой бутылки с помощью клея, герметизировав стыки скотчем.
Стартовая площадка
Что требуется, чтобы взлетела водяная ракета из пластиковой бутылки? Пусковая площадка играет здесь определяющую роль. Для ее изготовления достаточно использовать лист ДСП. Зафиксировать горлышко бутылки можно металлическими скобами, установленными на деревянной плоскости.
Парашют
Чтобы водяная ракета могла быть использована несколько раз, в целях ее удачной посадки стоит предусмотреть в конструкции самораскрывающийся парашют. Пошить его купол можно из небольшого отрезка плотной ткани. Стропами послужит прочная нить.
Сложенный парашют аккуратно сворачивается и укладывается в консервную банку. Когда ракета взмывает в воздух, крышка емкости остается закрытой. После запуска самодельной ракеты срабатывает механическое устройство, что открывает дверцу банки, и парашют раскрывается под воздействием воздушного потока.
Чтобы осуществить вышеуказанный план, достаточно использовать небольшой редуктор, который можно извлечь из старой либо настенных часов. По сути, сгодится здесь любой электрический моторчик на батарейках. После взлета ракеты валы механизма начинают вращаться, наматывая нитку, соединенную с крышкой вместилища для парашюта. Как только последняя высвободится, купол вылетит наружу, раскроется и ракета плавно спустится вниз.
Стабилизаторы
Чтобы водяная ракета ровно взмывала в воздух, необходимо зафиксировать ее на стартовой площадке. Наиболее простое решение - изготовить стабилизаторы из другой пластиковой бутылки. Работа выполняется в такой последовательности:
- Для начала берется пластиковая бутылка объемом не менее 2 литров. Цилиндрическая часть емкости должна быть ровной, не содержать рифлений и фактурных надписей, поскольку их наличие может негативно сказаться на аэродинамике изделия в ходе запуска.
- Днище и горловина бутылки обрезается. Полученный цилиндр разделяется на три полосы идентичного размера. Каждая из них складывается пополам в форме треугольника. Собственно, сложенные полоски, вырезанные из цилиндрической части бутылки, и будут играть роль стабилизаторов.
- На завершающем этапе от сложенных краев стабилизаторов отрезаются полоски на расстоянии порядка 1-2 см. Образованные выступающие лепестки в центральной части стабилизатора отворачиваются в противоположные стороны.
- В основании будущей ракеты проделываются соответствующие прорези, куда будут вставляться лепестки стабилизаторов.
Альтернативой пластиковым стабилизаторам способны послужить отрезки фанеры в форме треугольника. Кроме того, ракета может обойтись и без них. Однако в таком случае придется предусмотреть решения, которые позволят зафиксировать изделие на стартовой площадке в вертикальном положении.
Носовая часть
Поскольку ракета будет устанавливаться пробкой вниз, необходимо надеть на днище перевернутой бутылки обтекаемую носовую часть. В данных целях можно обрезать верхушку от другой подобной бутылки. Последнюю необходимо надеть на днище перевернутого изделия. Зафиксировать такую носовую часть можно с помощью скотча.
Запуск
После вышеописанных действий водяная ракета, по сути, готова. Необходимо лишь наполнить емкость водой примерно на треть. Далее следует установить ракету на стартовую площадку и закачать в нее воздух с помощью насоса, прижимая сопло к пробке руками.
В бутылку емкостью 1,5 литра следует нагнетать давление порядка 3-6 атмосфер. Достичь показателя удобнее, используя автомобильный насос с компрессором. В завершение достаточно высвободить пробку-клапан, и ракета взлетит в воздух под действием бьющего из нее потока воды.
В заключение
Как видно, сделать водяную ракету из пластиковой бутылки не так и сложно. Все, что требуется для ее изготовления, можно отыскать в доме. Единственное, что может вызвать затруднения, - изготовление механической системы раскрытия парашюта. Поэтому, чтобы облегчить задачу, его купол можно попросту надеть на носовую часть ракеты.
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
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"
Т.е. чтобы разглядеть открытие парашюта, надо очень постараться. Но все равно полет красивый.
Когда писалась статья о проекте РК-1, проект РК-2 был только в самом зародыше. Но уже тогда, я высказал мнение, что система спасения - самая сложная в ракете, не несущей других полезных грузов. Как в воду глядел. Больше всего времени потрачено именно на отработку этой системы. Была, правда, допущена и тактическая ошибка. Для таких тонких и ответственных систем надо, конечно, проводить сначала серию наземных тестовых испытаний, прежде чем проводить полеты. Именно после такой серии стендовых испытаний и был осуществлен успешный запуск.
Однако хватит воды. Расскажу о том, что получилось, и в чем уверен. Схема системы спасения ракеты РК-2-1 представлена на Рис.1. Она получилась простой и надежной. Давайте по порядку. Позиции элементов на схеме буду указывать цифрами в скобках. Например, фюзеляж (1).
Крепление
Напомню, что система крепится к поперечно вкрученному в фюзеляж (1)
винту М5 (3). Снизу в этот силовой винт упирается двигатель своей мортиркой (2). Двигатель имеет оригинальную систему
уплотнения, которая предотвращает прорыв газов от вышибного заряда между корпусом движка и
фюзеляжем ракеты. См. статью Двигатель .
Тонкостенный пластиковый фюзеляж должен быть в обязательном порядке изолирован изнутри
двумя-тремя слоями офисной бумаги проклеенной силикатным клеем или эпоксидкой, по крайней мере
в области мортирки и пламегасителя.
К силовому винту крепится пламегаситель (4). Этот простой элемент -
гордость моей схемы. Я не встречал чего-то подобного, поэтому буду считать его своей разработкой /27.11.2007 kia-soft/.
С появлением пламегасителя работа системы спасения сразу пошла на лад. Конструкция его элементарна.
На ось из 2-х миллиметровой стальной проволоки надевается кусок, отодранный от металлической мочалки
для чистки сковородок. С двух сторон он поджимается шайбами, сделанными из однокопеечных монет.
При внутреннем диаметре фюзеляжа 25 мм, диаметр шайб - 15мм.
Проволока загибается с каждой стороны в
виде металлического уха. Одним ухом крепится к силовому винту, а ко второму уху крепится гибкий трос (5).
Длина рабочей части 30-40мм. Значение пламегасителя в пиротехнической системе спасения
трудно переоценить. Как следует из самого названия, изначально планировалось погасить факел вышибного
заряда. Но результат превзошел все ожидания. Элемент не только погасил факел, но и предотвратил выброс
несгоревших порошинок к парашюту, и сыграл еще роль радиатора, заметно снизив тепловую нагрузку на
остальные элементы. Плюс ко всему пламегаситель выполняет функцию фильтра, практически устраняя образование
налета несгоревших частиц на внутренней рабочей поверхности. После трех срабатываний системы была
проведена ревизия: вся гарь осела в пламегасителе, все элементы системы остались чистыми и неповрежденными,
даже тросик в месте крепления к пламегасителю.
Трос
Изначально у меня была мысль использовать металлический трос в качестве соединения
системы с силовым винтом. Однако практика показала полную бесперспективность идеи.
Единственное достоинство металлического троса - его термостойкость. В остальном он проигрывает
синтетике, как в прочности, так и в пластичности. Применение пламегасителя позволило отказаться от металлического
соединительного троса. В рабочей схеме я использовал плетеную ленту, шириной ~10мм, по-видимому, из тонкого стекловолокна.
Я говорю, "по-видимому", поскольку затрудняюсь точно назвать состав, из которого выполнена лента.
Она оказалась у меня случайно. Знаю только, что прочность ее не менее, если не более, чем у капроновой, такая же гибкость, легкость
и довольно высокая термостойкость. Я пытался оплавить зажигалкой, но все чего я добился - небольшое
обугливание, не приведшее к серьезной потере прочности. Но на всякий случай, трос я сделал из двойной ленты.
Могу только приложить фотку, может поймете о чем идет речь. Если такого троса у вас нет, то думаю вполне можно
применить обычный капроновый. Возможно только придется увеличить рабочее тело пламегасителя. Тут надо
будет поэкспериментировать.
Одним концом трос (5) соединен с пламегасителем (4). Другим - со следующим элементом
системы - поршнем (6). Длина троса должна быть такой, чтобы поршень выходил за пределы фюзеляжа на 10-15см.
Поршень (6) под давлением газов вышибного заряда выходит из фюзеляжа и
выталкивает парашют. Он выточен из деревянной пробки от шампанского. Подгонка под диаметр
фюзеляжа должна быть довольно точной. Поршень должен свободно ходить внутри фюзеляжа, но при этом не
иметь больших зазоров со стенками. Уплотнительным элементом служит шайба из войлока толщиной 4-5мм.
По аналогии с пламегасителем поршень с прокладкой одевается на ось из стальной проволоки диаметром 2мм.
С двух сторон конструкция также поджимается копеечными шайбами. Ось с обоих сторон загибается на крепежные
ушки. Поршень в сборе должен перемещаться с небольшим трением. В качестве проверки можно вставить поршень
в фюзеляж и дунуть с нижнего торца. При этом на выталкивание поршня не должно требоваться больших усилий.
Если ракета легкая и в полете не имеет сильной осевой закрутки
то вертлюг можно не применять. В данной системе он не использовался.
К верхнему уху поршня крепится центральный строп парашюта. На расстоянии
~15см от места крепления организуем амортизатор (7). Это расстояние, на самом деле зависит от
конкретной ракеты. Лучше всего его выбрать таким образом, чтобы при полностью утопленном поршне
сам амортизатор оказался у верхнего среза фюзеляжа, но еще не был утоплен.
Задача амортизатора смягчить ударные нагрузки при
раскрытии парашюта. Он делается из любой прочной кольцевой резинки, например, вырезанной из велокамеры.
Резинка привязывается в двух местах к стропу на расстоянии длины резинки в вытянутом состоянии.
Получается такая петля, растягивающая резинку при натяжении. В эту петлю на центральный строп
можно закрепить обтекатель (8). Для этого в обтекателе с нижней стороны я высверливаю канал диаметром 10мм и
глубиной 20-25мм. На расстоянии 10мм от нижнего среза обтекателя вкручиваю винт М3, за который и цепляю
обтекатель к системе.
Парашют ПРСК-1
Венец системы спасения - парашют (9). Да, можно сделать купол из
пакета для мусора, как я писал в одной из ранних редакций статьи. Но зимние суровые условия полетов
все расставили по своим местам. Короче, если хотите сделать безотказную систему спасения, делайте
парашют из легкой синтетической ткани. Лучшая ткань для этого конечно легкий капрон от самолетного тормозного парашюта.
В свое время мне удалось раздобыть пару метров. Парашюты получаются из него шикарные. Если нет
такого, подойдет любая легкая синтетическая ткань. Но даже в случае тканевого парашюта, не рекомендую
держать его в упакованном виде при хранеии. Снаряжать систему надо только непосредственно перед полетом.
Лень - двигатель прогресса. Природная лень и
отсутствие хорошей швейной машинки заставили меня придумать технологию изготовления тканевого
парашюта без шитья.
По этой технологии парашют диаметром до 80см, т.е. для небольшой ракеты весом
до 700г, делается даже легче, чем из пластикового пакета.
Зная вес своей ракеты, вы можете прикинуть в моей программе
amo-1 размер парашюта, требуемый для нужной скорости снижения.
На "ФЕНИКСЕ", вес которого не превышал 200г был успешно применен плоский шестигранный парашют диаметром
всего 46см. По ходу замечу, что гнаться за большими куполами не только не обязательно, но и может выйти боком.
Однажды мне уже пришлось отмотать 2км по пересеченке за снесенной ветром ракетой.
Для начала делаем шестигранную, а начиная с диаметра 60см лучше восьмигранную,
выкройку из газеты. По выкройке разогретым паяльником вырезаем купол. Стропы делаем из капроновых веревок
толщиной где-то около 1мм. Длина строп приблизительно в 2-3 раза больше диаметра купола,
плюс запасик на организацию центрального стропа, амортизатора, петли крепления к поршню.
Теперь крепим стропы к куполу. Вот тут-то самая фишка. Никакого шитья. Делаем на стропе
простой узел-удавочку и накидываем на сложенный в два раза уголок купола и хорошо так затягиваем на
расстоянии 10 мм от вершины угла.
Слегка обрезав лишний конец узелка и уголка, оплавляем их
зажигалкой до образования аккуратных круглых галтелей. Оплавляем так, чтобы галтели плотно
прилегали к узлу. Все, строп присоединен. Таким же образом крепим все стропы. И затем с небольшим
усилием расправляем купол в месте крепления каждой стропы. Один нюанс - сложение всех уголков купола
надо делать в одном направлении (вниз). Тогда после закрепления строп, купол будет не плоским, а приобретет
некоторый объем, что увеличивает эффективность парашюта.
Если кто-то думает, что такое соединение строп и купола не прочное, тот глубоко заблуждается. В этом я убедился, когда в одном аварийном полете парашют открылся на взлете. Скорость была очень приличная, но ракета быстро затормозила, а для ремонта окзалось достаточным закрепить одну оторвавшуюся стропу.
Собственно, парашют готов, осталось соединить стропы вместе, организовать амортизатор, и прикрепить к поршню.
С момента написания этой статьи прошло немало времени. Парашюты, выполненные по данной авторской технологии,
были установлены на все мои ракеты, а это, на данный момент, порядка десятка. Им пришлось поработать в
очень разных условиях, в том числе и аварийных и околоаварийных при запредельных нагрузках.
Все ипытания они с честью выдержали и в случае срабатывания системы спасения все ракеты были спасены.
Многие ракетчики повторили мою конструкцию и остались довольны результатом. Поэтому могу смело рекомендовать
этот несложный в исполнении, но очень надежный парашют, к использованию.
Совершенно заслуженно присваиваю ему персональное наименование ПРСК-1, или Парашют Ракетный Спасательный К...-1
(К - от автора).
Сборка
Подготовка системы спасения практически завершена.
Осталось упаковать все в фюзеляж. Сначала утапливаем трос и поршень.
Затем складываем парашют. Для этого расправляем все складки купола как на складном зонтике и
укладываем их в одну сторону в стопку. Далее складываем один раз в поперечном направлении и
скатываем в "колбаску" начиная с вершины. "Колбаску" обматываем жгутом из строп. Этот способ сложения
парашюта не совсем "правильный", но вполне работоспособный. Его преимущество - плотная скрутка парашюта,
что очень полезно при недостаточном объеме фюзеляжа. Таким способом мне удалось без проблем
оснастить парашютом ракету РК-2-3 "ВИКИНГ", внутренний диаметр фюзеляжа которой всего 20мм. Парашют
диаметром 46см был выполнен даже из более толстой ткани - каландра.
Если размеры ракеты не ограничивают, можно применить "правильный" способ.
Он основан на стандартной методике сложения запасных спасательных парашютов. Так же складываем купол,
как складной зонтик, расправляя складки. Распределяем складки на две равные стопки рис.2.
Накладываем одну стопку на другую, сложив конструкцию вдоль оси рис.3.
Далее есть два варианта. Если ширина полученой двойной пачки слишком большая, то верхнюю и нижнюю половины еще раз складываем пополам в обратную сторону наружу, т.е. верхнюю - вверх, нижнюю - вниз, рис.4 . Если небольшая, сразу переходим к следующему этапу - сложению Z-образными мелкими складками в поперечном направлении, начиная с вершины, рис.5. Получается компактная стопочка (см.фото в начале раздела), которую обматываем стропами и упаковываем в фюзеляж.
Для подстраховки можно защитить парашют дополнительно полоской туалетной бумаги. Берется полоска туалетной бумаги в два раза длиннее, чем парашютная "колбаска". Полоску складываем пополам, в сгиб упираем торец скрутки и обминаем бумагу вокруг него. Просто намотать бумагу нельзя, она будет препятствовать раскрытию, а в таком виде она моментально срывается набегающим потоком. Последнее время я этого не делаю, поскольку при наличии хорошего пламегасителя, необходимости в этом нет.
Наконец заправляем в фюзеляж амортизатор и устанавливаем обтекатель.
Все, система готова к работе. Хорошо собранная система срабатывает, если просто не очень сильно
дунуть с нижней стороны фюзеляжа.
В качестве резюме напомню некоторые нюансы. Система успешно испытана на ракете РК-2-1 "ФЕНИКС", весом ~200г, внутренний диаметр 25мм, потолком 400м. Рабочий объем камеры системы спасения ~145куб.см. Для такого объема необходимая навеска вышибного заряда составляет 0,5г "малинового пороха" или охотничьего пороха "Сокол".
Точную навеску для каждой конкретной ракеты надо определять путем проведения серии наземных стендовых
испытаний. Т.е. берете готовую ракету, устанавливаете двигатель без топлива, но с вышибным зарядом
и инициируете заряд. И так до тех пор, пока все не будет нормально работать, как на этой
видеозаписи
стендового испытания. После этого можно лететь.
Не забудьте защитить изнутри пластиковый корпус ракеты вставкой бумажной трубки, по-крайней мере в районе мортирки и пламегасителя. Это нужно, если корпус ракеты сделан из тонкостенной пластиковой трубки (1мм для ФЕНИКСа). Эксперименты с довольно толстостенной полипропиленовой трубкой (2,5мм для ВИКИНГа) показали, что при наличии пламегасителя такую защиту ставить не надо.
Помните, что для нормальной работы необходимо уплотнение при установке двигателя.
Понятно, что систему можно применять для ракет практически любого размера, но при этом надо вносить определенные коррективы.
Многие ракетчики применяют различные механические системы выброса парашюта.
В основном это делается с целью избежания тепловых повреждений элементов системы. В остальном механические
системы, на мой взгляд, проигрывают пиротехническим. В разработанной мною системе спасения ракеты удалось радикально
решить проблему тепловых перегрузок, и в результате получена легкая и надежная конструкция.
/27.11.2007 kia-soft/
P.S.
Содержание может корректироваться по мере накопления экспериментальных данных.
P.P.S.
Последняя серьезная корректировка проведена 12.02.2008г. Корректировкой это назвать трудно, поскольку от
старой редакции почти ничего не осталось. Это связано с тем, что конструкция системы спасения
радикально переработана, испытана и проверена на практике. Вся беллетристика выкинута и сделано
подробное описание рабочей системы спасения для ракеты РК-2-1 "ФЕНИКС".
На этом успешно завершена разработка проекта РК-2.
Все задачи, которые ставились в рамках проекта решены.
Пора переходить к новому проекту
РК-3 ...
***