Чертеж ракеты. Компоновочная схема и описание ракеты. Фото ракеты 22Д.

В середине одна тысяча девятьсот шестьдесят третьего года в особом конструкторском бюро номер два началась разработка трехступенчатой ракеты, которая могла бы поражать цели на расстоянии до шестидесяти километров, летящих на высоте до тридцати пяти километров со скоростью до трех тысяч километров в час. Первый пуск осуществили в декабре этого года. Испытания проводились до середины одна тысяча девятьсот шестьдесят шестого года. Скорость полета ракеты составляла около четырех "махов" в рабочем режиме. Масса ракеты составляла 3,11…3,26 тонн.

Компоновочная схема ракеты

Первая ступень - ускоритель со стабилизаторами
Вторая ступень - твердотопливные ракетнопрямоточные двигатели
Третья ступень - пять отсеков (первый отсек – радиовзрыватель; второй отсек – осколочная боевая часть; третий отсек – аппаратурная; четвертый отсек – твердотопливный двигатель; пятый отсек – сопловый блок).

Полученная модель отвечала всем требованиям, которые предъявлялись к ней. Но на вооружение она принята не была.

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

Цели и задачи.

Цели: используя современные знания, информацию из Интернета, доступные конструкционные материалы, воспроизвести моделирование, изготовление, запуск ракеты. Получить наиболее полное представление об особенностях конструкции, возможностях и использования и отличиях различных типов ракет с жидкостными и твёрдотопливными ракетными двигателями, которые используются для запусков в околоземное и космическое пространство.

Смоделировать, сконструировать и произвести запуск ракеты.

Задачи:

Изучить историю ракетомоделирования.

Изучить от чего зависит полёт ракеты.

Изучить формулу Циолковского и её смысл для ракет.

Изучить аэродинамическое сопротивление и способы его уменьшения.

Изучить устойчивость ракеты в полёте.

Изучить строение двигателя и корпуса ракеты.

Изучить c пособы спасения ракеты от столкновения с землёй.

Что же такое ракетомоделирование?

Ракетомоделирование, являющее ранее частью авиамодельного спорта, уже достаточно долгое время является самостоятельным видом спорта.

Ракетомоделирование - это изготовление рабочих моделей ракет, которые используют движущую силу небольших ракетных двигателей на твёрдом топливе и поднимаются на высоту более 100 метров. После окончания работы двигателя, модель спускается на землю с помощью разнообразных систем спасения (стримерная лента, парашют, ротошут, крыло) В процессе запуска моделей используются уменьшенные аналоги твердотопливных реактивных двигателей. Особенность ракетного двигателя в том, что он движется вперёд, отталкиваясь не от воздуха, как это делают, к примеру, вертолёт или самолёт, а благодаря эффекту тяги ракетного двигателя. Этот эффект основан на третьем законе Ньютона, по которому тело движется вперёд, отталкивая назад часть своей массы.

Ракетомодельный спорт - это технический вид спорта, в котором участники соревнуются в конструировании, изготовлении, организации запуска и пилотировании (для радиоуправляемых) моделей ракет и ракетопланов.

История и современность ракетомоделирования.

Как отдельный вид спорта ракетомодельный спорт существует с 70-ых годов 20 века. В качестве технического вида спорта в настоящее время широко распространен в России, странах СНГ и Восточной Европы. В мировом масштабе широкого распространения не получил. В СССР ракетомодельный спорт официально существует с 1961 года. Ракетомоделирование возникло и приобрело популярность сразу, как только стало известно о запуске первых искусственных спутников Земли, а особенно после полётов в космическом пространстве советских лётчиков-космонавтов. С этого момента начались попытки построить действующие модели ракет. Модель ракеты состояла из приспособления для плавного снижения (парашют, крылья), а также имела способность после смены ракетных двигателей вновь запускаться в воздух. Корпус модели был изготовлен из неметаллических материалов и состоял из трёх ступеней, каждый из которых снижался на своём парашюте. Изначально они были не совершенны, имели достаточно примитивный самодельный ракетный двигатель. В советское время ракетомодельный спорт был очень сильно развит, в каждом районе каждого города существовали клубы, станции, дома юных техников, именно в них зарождались будущие спортсмены. Инициатором организованных форм развития ракетомоделирования стала Московская областная станция юных техников, которая в апреле 1962 года провела первые в Советском Союзе областные ракетомодельные состязания. С этого момента ракетомоделирование приобрело массовый характер. В каждой школе, в каждой внешкольной организации существуют группы юных умельцев, которые пробуют построить и запустить в воздух модели ракет. Ракетомоделирование - это не просто увлечение, оно даёт большую пользу, влияя на общее и техническое развитие будущего инженера-конструктора. Чуть позже многочисленные организации были объединены в Федерацию ракетомодельного спорта СССР (с 1993 года - России).

Сегодня смоделировать и запустить ракету на высоту 100-150 метров можно, если сконструировать и изготовить её самостоятельно или купить уже готовую модель. В нашей стране проводятся научные фестивали, где можно продемонстрировать свои разработки в ракетном моделировании и запустить ракету в небо. В других странах также существуют организации по ракетному моделированию, которые тоже устраивают ежегодные фестивали и соревнования.

Имена тех, кто начал космический век.

Николай Иванович Кобальчич - пришёл к мысли использовать силу взрыва для полёта человека.

Константин Эдуардович Циолковский - основоположник современной ракетной техники и космонавтики.

Юрий Васильевич Кондратюк - доказал возможность полёта в мировые пространства на ракете.

Цандер Фридрих Артурович - сделал первые расчёты, относящиеся к области космических путешествий.

Сергей Павлович Королёв - изобрёл первый спутник.

Юрий Алексеевич Гагарин - стал первым кто полетел в космос.

Терешкова Валентина Владимировна - первый космонавт-женщина. И единственная женщина совершившая полёт одна, без экипажа.

Леонов Алексей Архипович — первый человек, который вышел в открытый космос 18 марта 1965 года. Продолжительность первого выхода составила 23 минуты.

Анато́лий Я́ковлевич Соловьёв - российский космонавт ему принадлежит рекорд по числу выходов в открытый космос. Он совершил 16 выходов общей продолжительностью более 78 часов. Суммарный налет Соловьева в космосе составил 651 сутки.(см. приложение 1.)

Виды ракет в ракетомодельном спорте.

Модели ракет подразделяются на 12 категорий:

S1 — модели ракет на высоту полёта.
S2 — модели ракет на высоту полёта со стандартным грузом.
S3 — модели ракет на продолжительность полёта с парашютом.
S4 — модели планеров с ускорителем на продолжительность полёта.
S5 — модели-копии ракет на высоту полёта.
S6 — модели ракет на продолжительность полёта с лентой.
S7 — модели-копии ракет на реализм полёта.
S8 — модели ракетных планеров на продолжительность полёта.
S9 — модели ракет на продолжительность полёта с ротором.
S10 — модели ракет на продолжительность полёта с «мягким крылом».
S11 — модели-копии ракетопланов и космических кораблей.
S12 — модели ракет для троеборья на продолжительность полёта.

От чего зависит полёт ракеты?

Понятие силы тяги двигателя и её определение.

Как можно, хотя бы упрощённо, представить себе процесс образования тяги?

Для этого воспользуемся такой моделью. Допустим, что каждую секунду из камеры под действием упругих сил давление расширяющегося газа выбрасывается масса рабочего тела. На рисунке она обозначена буквой m . Изобразим газ, находящийся в камере в виде сжатой пружины. Распрямляясь, пружина давит одним концом на “массу” m , а другим - на переднюю стенку камеры. Сила, действующая со стороны пружины на камеру, не что иное, как тяга R . Точно такая же сила действует на рабочее тело, которое под её действием получает некоторую скорость W (её называют скоростью истечения газа из двигателя). На основе законов физики легко доказывается, что сила тяги R равна произведению секундного расхода массы газа m на скорость его движения W . Чтобы правильно использовать законы, выраженные формулой тяги, проведём её анализ. Из формулы сразу же видно, что увеличить тягу двигателя можно 2 путями: увеличивая секундный расход массы топлива или повышая скорость истечения газов. Какой же из этих 2 путей наболее выгоден? Очевидно, 2, поскольку он не связан с увеличением запаса топлива на ракете. А как можно увеличить скорость истечения газов из двигателя? Один из способов - увеличение коэффициента полезного действия. Сама конструкция двигателя должна быть такой, чтобы топливо использовалось наиболее эффективно.

Формула Циолковского и её смысл для ракет.

А можно ли найти конечную скорость ракеты? Интересно, что это был первый вопрос, которой задал себе Циолковский. Он поставил перед собой задачу: определить конечную скорость ракеты. Правда, сначала для идеальных, наземных условий. Он предположил, что ракета летит в безвоздушном пространстве, вдали от Земли, других планет и звёзд, то есть вне гравитационных полей, создаваемых небесными телами. Циолковский решил эту задачу уже в 1897 году. Формула, выведенная Циолковским, устанавливает связь между скоростью самой ракеты, скоростью истечения газов из сопла ракетного двигателя, массами ракеты на старте и в конце активного участка полёта. Ныне эта формула носит имя Циолковского и является краеугольным камнем всей современной космонавтики. Зависимость, устанавливаемая формулой Циолковского, графически изображена на рисунке. Буквой V к обозначена идеальная конечная скорость ракеты, обозначение для скорости истечения W нами уже применялось, а буквами M o и M к отмечены начальная и конечная массы ракеты. Здесь же, на графике, приведена и сама формула Циолковского в показательном виде. В формуле буквой е обозначена постоянная величина - иррациональное число, широко используемое в математике и равное примерно 2,72 . Что же позволяет выяснить формула Циолковского? Посмотрим на график. Если после сгорания топлива масса ракеты уменьшится вдвое, то конечная скорость станет равной трём четвертям от скорости истечения газов. Когда отношение масс достигнет 10, то конечная скорость в 2,3 раза превысит скорость истечения, а при M o / M к = 100 отношение V к / W = 4,6 (последней точки на графике нет, её можно получить расчётным путём). Чтобы наглядно представить, какими должны быть ракеты с указанным соотношением масс, заметим, что отношение масс M o / M к = 2 соответствует отношению массы бутылки с водой и без неё, M o / M к = 10 - отношению масс полного и пустого ведра, а цифре 100 соответствует отношение массы мешка с картошкой и без неё. Отношению M o / M к является конструктивным параметром ракеты.

Формула Циолковского:

{\displaystyle V} V — конечная скорость летательного аппарата, которая для случая маневра в космосе при орбитальных манёврах и межпланетных перелётах часто

именуется характеристической скоростью.

{\displaystyle I} I — удельный импульс ракетного двигателя (отношение тяги двигателя к секундному расходу массы топлива);

{\displaystyle M_{1}} M 1 — начальная масса летательного аппарата (полезная нагрузка + конструкция аппарата + топливо);

{\displaystyle M_{2}} M 2 — конечная масса летательного аппарата (полезная нагрузка + конструкция аппарата).

Аэродинамическое сопротивление и способы его уменьшения.

При подъеме модели ракеты у нее есть друзья и враги. Разгоняет ракету сила тяги, а препятствуют разгону две силы: сила притяжения Земли и сила аэродинамического (дословно: воздушно-силового) сопротивления. Велики ли силы, тормозящие ракету? Силен ли враг?

Обратимся к космической технике. Установлено, что при выведении космического аппарата на круговую орбиту, высота которой 500 км , потери скорости вследствие аэродинамического торможения составляют 0,4 км/сек , а гравитационные потери (потери, вызванные действием силы притяжения Земли) — 1,1 км/сек . Как видим, потери значительные.

Еще большие потери сопутствуют полету модели, особенно потери аэродинамические: полет космической ракеты лишь частично происходит в плотных слоях атмосферы (напомним, что 75% всей массы атмосферы содержит десятикилометровый нижний ее слой), а полет модели полностью совершается в плотной среде.

Расчеты показывают, что у модели ракеты потери высоты, вызванные аэродинамическим сопротивлением, могут быть равны, а иногда и больше гравитационных. Поэтому моделисту особенно важно изучить «воздушного» противника, чтобы успешно бороться с ним.

Какова же природа аэродинамического сопротивления?

Сопротивление, которое воздействует на модели ракет и сами ракеты, на самолеты, автомобили, корабли, — в общем, на все, что передвигается в жидкой или газообразной среде, — создается двумя силами: трением и давлением.

Сопротивление трения возникает благодаря «вязкости» среды, в которой происходит движение. Двигаясь в атмосфере, тело «сдвигает» слои воздуха, очень близко прилегающие к его поверхности. Напряжение сдвига появляется потому, что частицы воздуха на самой поверхности движутся вместе с телом, а на сравнительно небольшом расстоянии от тела воздух неподвижен. В этом отношении сопротивление трения подобно тем силам, которые возникают, например, при скольжении какого-нибудь предмета по столу.

Сопротивление давления возникает потому, что воздушная среда обладает инерцией, мерой которой служит ее масса или массовая плотность. Когда тело движется в атмосфере, частицы воздуха должны расступаться, освобождая пространство для тела. При этом они ускоряются и в соответствии с физическими законами Ньютона оказывают противодействие движущемуся телу. В результате такого противодействия и возникает сопротивление давления. Как мы видим, силы давления играют большую роль в создании аэродинамического сопротивления. Аэродинамическое сопротивление ракет и моделей рассчитывают по формуле:

Q = c x

Q — полное аэродинамическое сопротивление;

r — массовая плотность воздуха;

V — скорость полета;

S — площадь наибольшего поперечного сечения (миделя) ракеты.

Буквами c x в формуле обозначен безразмерный поправочный коэффициент, называемый коэффициентом лобового аэродинамического сопротивления. Итак, лобовое сопротивление модели или ракеты будет тем больше, чем плотнее среда, в которой происходит полет (чем больше массовая плотность воздуха r). Сопротивление также очень сильно зависит от скорости полета: если, например, скорость увеличивается вдвое, то сопротивление возрастает вчетверо, при тройном увеличении скорости сопротивление возрастает в 9 раз!

Особое внимание моделисту следует обратить на коэффициент лобового сопротивления — именно с помощью этого коэффициента можно в значительной мере повлиять на величину аэродинамической тормозящей силы, а значит, и на летные свойства модели.

Для одноступенчатой модели коэффициент аэродинамического сопротивления будет где-то около 0,4 — 0,5. Коэффициент лобового сопротивления характеризует важное качество летящего тела — его обтекаемость. Идеально обтекаемое тело имеет закругленную головную часть, продолговатое «туловище», плавно переходящее в удлиненную, сильно сужающуюся хвостовую часть.

Обтекаемая форма была бы наилучшей и для модели ракеты. К сожалению, мы не можем точно следовать мудрым указаниям природы: закругленную головную часть и продолговатый корпус сделать еще можно, но вот для кормовой части ракеты сужающаяся, сходящая на нет форма не подойдет: если сделать хвост ракеты такой формы, то негде будет разместить двигатель, обеспечивающий продвижение ракеты вперед.

Устойчивость ракеты в полёте.

Тяга ракеты направлена вдоль оси симметрии, сила тяжести в соответствии с законами механики приложена в центре тяжести (центре масс) и действует в направлении центра Земли, а аэродинамическая сила соответствует набегающему потоку ветра. Точка приложения силы Р называется центром давления. Для движения вдоль заданной траектории ракета должна быть устойчивой. Движение ракеты вдоль траектории устойчиво в том случае, когда действующие на нее силы и моменты непрерывно сохраняют равновесие и направляют ракету на первоначальную траекторию полета.
Для сохранения устойчивости тела (не только ракеты), движущегося в воздухе, его центр тяжести должен находиться впереди центра давления (считая от головной части). Это основное условие очень важно для безопасного старта и полета ракеты. Если центр тяжести будет расположен позади центра давления, то ракета, выведенная из равновесия случайным возмущением, не возвратится на первоначальную траекторию полета.
Насколько быстро ракета возвратится в состояние равновесия, зависит от расстояния е между центрами тяжести и давления. Величина е должна быть не меньше 0,5 D, однако лучше, если это расстояние равно диаметру корпуса ракеты.
Каким на практике должно быть соотношение продольных поверхностей ракеты для выполнения условия устойчивости, показано на рис. 2. Полная длина ракеты в среднем должна составлять от 16 до 20 D (где D—диаметр ракеты). Площадь поверхности стабилизаторов Р2=(0,8—1,0) Р1 (где Р1—площадь поверхности корпуса).

Существуют два метода позволяющие с достаточной точностью определить центр давления: расчетный и практический.
Рассмотрим практический метод.
При использовании практического метода нужно вырезать из картона силуэт данной модели в натуральную величину. Путем уравновешивания находится центр тяжести этой плоской фигуры, который и будет искомым центром давления модели.

Для определения центра тяжести готовой модели ее нужно подвесить. Варьируя положение точки подвеса, можно достичь такого положения, при котором модель сохраняет равновесие.

В этой точке (точнее, в центре соответствующего сечения модели) и будет находиться ее центр тяжести.
Количество стабилизаторов, их размер и форму определяют опытным путем. На практике принято считать, что хорда стабилизатора должна составлять от 1,5 до 2 диаметров модели. Часто используют кольцевые стабилизаторы, ширина которых в среднем равняется 0,5 диаметра кольца. Стабилизаторы этого типа эффективны при больших диаметрах кольца (не менее двух диаметров корпуса модели). Малые кольцевые стабилизаторы незначительно улучшают устойчивость модели.
После установки двигателя в ракету, перед запуском желательно проверить балансировку модели и при необходимости откорректировать её, догрузив в головной обтекатель пластилина

Двигатель ракеты.

Посмотрите, как выглядит настоящий ракетный двигатель. Его краткое обозначение РД - 107, а устанавливался он на первый ступени прославленной советской ракеты “Восток”.

А вот и карамельный двигатель для ракетной модели, его размер, вес, тяга в сотни тысяч раз меньше чем у РД-107. Но не только размеры отличают оба двигателя, двигатель модели полностью другой - это двигатель на твёрдом топливе, такие двигатели сокращённо называют РДТТ - ракетные двигатели твёрдого топлива.

Карамельный двигатель можно сделать в домашних, для этого нам понадобится:

1.Смесь сахара и калиевой селитры в соотношении 2 к 1.

2.Вода, примерно столько же, сколько сахара.

3.ПВХ труба длиной 12 см.

4.Пробка из дерева.

Последовательность действий:

1.Смешать сахар с калиевой селитрой в соотношении 2 к 1.

2.Высыпать эту смесь на сковороду и добавить воды столько же, сколько сахара.

3.Ждать пока вода выпарится.

4.Трубу ПВХ перекрыть с одной стороны пробкой.

5.Залить смесь в трубу.

6.Подождать пока смесь застынет.

7.Проделать отверстие в застывшей массе.

8.Провести туда фитиль.

Наш двигатель готов, для нашей ракеты понадобится 3 двигателя.

Корпус ракеты.

1.Труба ПВХ длиной 25см.

2. 3 крыла из картона.

3. 3 карамельных двигателя.

4.Обтекатель, крышка от дезодоранта.

5.Пластилин, для придания обтекателю формы конуса и для утяжеления обтекателя.

6.Горячий клей для соединения деталей.

7.Парашют, для приземления ракеты.

8.Резинка для скрепления обтекателя, парашюта, ПВХ трубы.

Способы спасения ракеты от столкновения с землёй.

Есть 3 группы устройств замедляющих снижение ракеты:

1.Устройства, использующие для замедления спуска силу аэродинамического сопротивление.

2.Устройства, использующие аэродинамическую подъёмную силу.

3.Устройства, использующие для посадки реактивную силу двигателя.

Самый простой и распространенный способ 1 группы - парашют. Основной его плюс в том, что в упакованном виде он занимает мало места, а при необходимости быстро разворачивается, образуя купол значительной площади. Самая главная часть парашюта - купол. Именно он создаёт аэродинамическое сопротивление, достаточное для его замедленного снижения.

Сопротивление, создаваемое парашютом можно увеличить, взяв купол большей площади. Круглый парашют прост в изготовлении. Его единственный недостаток это - неустойчивое снижение в воздухе, это легко устраняется, если проделать в центральной части купола отверстие.

Длина строп тоже имеет значение, оптимальная длина строп должна составлять 0,8 - 1 купола в раскрое.

Заключение.

СТРОИТЬ И ЛЕТАТЬ, ЛЕТАТЬ И СТРОИТЬ!

Эти слова Королёва служили девизом для всех ракетостроителей. Не только мечтать, но и строить, летать великие слова Королёва, эти слова воплощены в моделях первого Всесоюзного конкурса, особенно в моделях летающих - моделях ракет, ракетопланов, носителей и космических аппаратов.

Так пусть же эти крылатые слова главного конструктора космических ракет и кораблей послужат девизом всем, для кого ракетостроение и ракетомоделирования открывает путь в космос.

Математические расчёты.

Приложение1.

Николай Иванович Кобальчич (1853-1881).

Константин Эдуардович Циолковский (1857-1935).

Юрий Васильевич Кондратюк (1897-1942).

Цандер Фридрих Артурович (1887-1933).

Королёв Сергей Павлович (1907-1966).

Гагарин, Юрий Алексеевич (1934-1968).

Терешкова Валентина Владимировна (1937) .

Леонов Алексей Архипович (1934).

Соловьёв, Анатолий Яковлевич (1948).

Список литературы.

1.Википедия (Ракетомодельный спорт).

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ракетомодельный_спорт

2.Станция юных техников (Ракемоделирование).

http://sut-m.ru/raketomodelirovanie.html

3.Википедия (Ракетомоделизм) .

https://ru.wikipedia.org/wiki/Ракетомоделизм

4.40 лет Аргументы и факты (10 самых известных космонавтов и их рекорды)

http://www.aif.ru/dontknows/10_samyh_izvestnyh_kosmonavtov_i_ih_rekordy

5.Кюч на старт - 7 статья.

http://www.airbase.ru/modelling/rockets/res/books/kns/kns7.htm

6. ХОББИ,МОДЕЛИ И МОДЕЛИРОВАНИЕ

Познавательный сайт города Николаева

Устойчивость ракеты в полете http://hobby.nikolaev.com.ua/modules.php?name=Articles&file=view&articles_id=321

7.Википедия (Формула Циолковского)

https://ru.wikipedia.org/wiki/Формула_Циолковского

Иногда хочется чего-то странного. Вот, недавно меня потянуло на ракетомоделизм. Так как я строю ракеты на нубовском уровне, для меня ракета состоит из двух частей – двигателя и корпуса. Да, я знаю, что все намного сложнее, но даже с таким подходом ракеты летают. Естественно, вам интересно, как делается двигатель.

Хочу предупредить, что если вы соберетесь повторить то, что написано в этой статье, то будете делать это на свой страх и риск. Я не гарантирую точность или безопасность предложенной методики.

Для корпуса двигателя я использую толстостенные ПВХ трубы диаметром 3/4 дюйма. Трубы такого диаметра относительно дешевы и широкодоступны. Лучше всего трубы режутся специальными ножницами. Я очень много намучался, пытаясь резать такие трубы электролобзиком – всегда получалось очень криво.

Трубу я размечаю так:

Все размеры в дюймах. кто не знает, размер в дюймах нужно умножить на 2.54 и получится размер в сантиметрах. Эти размеры я нашел в замечательной книге

Там есть и куча других конструкций. Верхний кусок двигателя (который пустой) я не делаю. Там должен быть вышибной заряд для парашюта, мне пока далеко до этого.

Отрезанный кусок трубы вставляется в специальную приспособу. Покажу все приспособы сразу, дабы не возникало вопросов:

Длинная палка играет роль “пестика” Ей утрамбовывается глина и топливо. Вторая деталька – это кондуктор. Он служит для того, чтобы просверлить сопло точно по центру двигателя. Вот их чертежи:

Сверло используется длинное – длинной 13см. Его как раз хватает для того, чтобы просверлить канал через все топливо.

Теперь нужно замешивать топливо. Я использую стандартную “карамельку” – сахар и селитра в соотношении 65 селитры/35сахара. Плавить карамель я не хочу – занятие это рискованное, да и не стоит это того геморроя. Я не пытаюсь вытянуть из топлива все возможное. Это ведь любительское ракетостроение. Я просто смешиваю сахарную пудру и селитру в порошках:

Забиваем порошок по разметку. Бить нужно довольно сильно.

Забивка топлива и заглушки ничем не отличается. Кажется, что по топливу стучать опасно, но карамелька трудно воспламеняется даже от спички. Естественно, базовые меры предосторожности соблюдать стоит – не склонятся над двигателем, работать в защитной маске, итп.

Последние 5мм заглушки я оставляю для термоклея. Я несколько раз пробовал сделать ракету без заглушки из термоклея, верхнюю пробку вырывало давлением. Термоклей обладает отличной адгезией к пластику и не успевает расплавится при горении двигателя.

Сверлим сопло через кондуктор:

Топливо очень плохо сверлится – сахар плавится и липнет на сверло, поэтому его приходится часто вытаскивать и счищать налипшее топливо. Проверяем сопло:

Заливаем последние 5мм трубки и ее торец термоклеем

Все, двигатель готов. Вот так выглядит двигатель на статических испытаниях. К сожалению, видео не показательно – в этом двигателе канал был просверлен на половину, и фотоаппарат не правильно записал звук. В реале “рев” двигателе очень громкий и серьёзный, а не такой игрушечный как на записи.

Статья о том, как сделать модель ракеты «Протон-М».

Если вам кажется, что запустить собственный ракетоноситель
“Протон-М”, который доставлял необходимые материалы на международную
космическую станцию “Мир” – это из области фантастики, то вы не
моделист. Для моделиста нет ничего не возможного. Для тех, кто желает
войти в когорту таких волшебников, расскажу, как собрать и запустить
собственный “Протон-М” в масштабе 1:100

На самом деле сделать красивую многоразовую модель-полукопию ракеты
современного российского ракетоносителя “Протон-М” в масштабе 1:100 не
так сложно. От вас потребуется лишь следовать нашим инструкциям и в
результате воплотить в жизнь идею организовать ЦУП там, где удобно, а
не там, где предпочитает наше правительство.

Головной обтекатель следует изготовить в соответствии с чертежом.

Для более полной совпадения с оригиналом его желательно выточить на
токарном станке, если такой возможности нет, то его можно выстругать из

Материал обтекателя – дерево (сосна или липа). В центре нужно сделать
отверстие максимального размера, но толщина стенки обтекателя должна
быть постоянно не менее 5 мм. Обтекатель должен входить в готовый
корпус ракеты без особого трения. Также к торцу обтекателя следует
прикрепить крючок для крепления системы спасения, сделав его, например,
из тонкого гвоздя или проволоки.

Для изготовления корпуса потребуется ровная, гладкая оправка
диаметром 40 мм и длиной не менее 500 мм, жидкий эпоксидный клей,
стеклоткань (рекомендуемая толщина 0,06) мм. Если стеклоткани нет в
наличии, то ее можно заменить бумагой. Перед тем как начать клеить,
стеклоткань следует обжечь на электроплите или просушить с помощью
фена, чтобы испарился содержащейся в ней парафин. Далее вырезается
кусок длиной 600 мм и шириной 570 мм. Сначала оправку нужно крепко
закрепить и нанести тонкий, равномерный слой “литола” или другого
аналогичного материала. Потом следует нанести на стеклоткань клей, так
чтобы она полностью пропиталась. Затем ткань аккуратно и медленно
обворачивается вокруг оправки слоем за слоем. Необходимо следить, чтобы
не было перекосов, складок, воздушных пузырей, мусора. Когда будет
намотан последний слой, клей на нем должен быть равномерно распределен
по всей поверхности. После полного отвердения клея, корпус нужно
аккуратно снять с оправки. Далее тщательно удаляется “литол” внутри
готового корпуса и с оправки с помощью ткани пропитанной спиртом или
любым другим растворителем. Потом, обратно надев на трубу корпус, нужно
обработать наждачной бумагой, чтобы он стал гладким, т.е. удалить
различные неровности и дефекты. Отступив от каждого края примерно по 50
мм их нужно отпилить, так чтобы полная длина корпуса составляло ровно
470 мм. Края корпуса следует “отторцевать” наждачной бумагой или
напильником, т.е. корпус, поставленный на ровную поверхность должен
быть перпендикулярен этой поверхности. Все места, где будет наноситься
клей нужно обязательно зачистить и обезжирить.

Направляющие кольца лучше сделать из металлической проволоки
диаметром 1-2 мм. Также их можно сделать из стеклопластика (как корпус)
или из бумаги, намотав на направляющий штырь. Диаметр колец должен
соответствовать диаметру направляющего штыря, причем готовые кольца
должны двигаться по направляющему штырю без трения. Кольца нужно
приклеить с помощью густого клея так, чтобы они были на одной линии.
Верхние кольцо следует приклеить, отступив от края на 40 мм, а нижние
на конце корпуса. Приклеивать их нужно обязательно до покраски ракеты.

Баки с горючем, которые располагаются вокруг основного корпуса, нужно
изготовить по такой же технологии, как и корпус, но на оправке
диаметром 16 мм и длиной не менее 200 мм. Следует вырезать кусочки из
стеклоткани толщиной 0,06 мм длиной 150 мм и шириной 190 мм. Если у Вас
имеется в наличии другая толщина стеклоткани, то следует изменять
количество слоев намотки, чем толще стеклоткань, тем меньше слоев нужно
делать. Всего нужно сделать шесть трубочек длиной 180 мм. Далее к ним
следует сделать головные обтекатели. Их следует выстругать из
деревянного бруска, обработать напильником и наждачной бумагой.
Обтекатель должен иметь форму наклонного конуса длиной 30 мм. Далее
нужно в каждую трубочку вклеить готовый головной обтекатель. Затем
нужно сделать шесть одинаковых сопел из дерева или металла (желательно
выточить на токарном станке) и их вклеить в трубочки.

Всякие неровности, трещины нужно зашпаклевать и зашкурить. Когда баки
будут готовы можно приступать к соединению их с основным корпусом.
Нижнюю часть корпуса нужно разделить на шесть равных частей и провести
ровные параллельные линии для крепления баков. Далее один за другим
приклеиваются баки к корпусу по начерченным линиям, нужно внимательно
следить за параллельностью каждого бака и за их симметрию относительно
друг друга и корпуса ракеты.

Для крепления двигателя в корпусе ракеты нужно изготовить кольца.
Изменяя внутренний диаметр колец и расстояние между ними можно в модель
устанавливать другие более мощные ракетные двигатели. На данную ракету
будет устанавливаться двигатель промышленного изготовления МРД 20-10-4.
Материал для колец должен быть крепким, огнестойким и выдерживать
большие температуры, например, идеально подходит стеклотекстолит
толщиной 1.5-2 мм.

Кольца нужно приклеить с помощью густого эпоксидного клея, особенно
надежно следует приклеить первое кольцо с внешним диаметром 41 мм и
внутренним 18 мм, отступив от края корпуса на 85 мм. Причем в этом
кольце следует сделать отверстие диаметром 2 мм под трос крепления
системы спасения. Второе кольцо с внешним 40 мм и внутренним 20 мм
диаметром нужно приклеить, отступив от края на 60 мм. В третьем кольце
с внешним диаметром 40 мм и внутренним 20 мм следует просверлить два
отверстия на одной линии под винт диаметром 2-3 мм и длинной не менее
10 мм. После, вставив два винта в отверстия кольца их нужно приклеить к
нему с помощью густого клея, но следует следить, чтобы клей ни в коем
случае не попал на резьбу винта. После этой операции кольцо можно
вклеивать в корпус ракеты, отступив от края на 5 мм. В четвертом кольце
с внешним 40 и внутренним 16 мм диаметром нужно просверлить такие же
отверстия, как и в третьем, причем они должны быть симметричны. С
помощью двух последних колец будет осуществляться запирание двигателя в
корпусе. При вклеивании колец нужно внимательно следить, чтобы не было
перекосов, и соблюдалась симметрия. Когда все кольца будут вклеены в
корпус, то двигатель должен входить в кольца без сильного трения и
также он не должен болтаться в них. Это очень важно т.к. от этого
зависит прямолинейный полет ракеты.

Для безопасного возвращения на землю ракеты будет использоваться
парашют. Его лучше сделать из ткани. Ткань должна быть почти не
пропускать воздух и также быть нетяжелой. Минимальный диаметр парашюта
для безопасного спуска ракеты 600 мм, чем больше диаметр, тем больше
времени будет модель спускаться на землю, но и понадобиться большая
площадь для запуска. В центре парашюта нужно сделать купольное
отверстие диаметром 30-50 мм для устойчивости при спуске на землю. Для
парашюта следует изготовить стропы из капроновых ниток. Для диаметра
500 мм нужно 10 строп длиной 700 мм. Стропы нужно крепко пришить или
привязать к краю ткани парашюта, предварительно разделив окружность на
равные части. Свободные концы следует связать в узел, причем длина всех
строп должна быть одинакова. Также вместо парашюта можно использовать
тормозную ленту сделанную из ткани длиной 2000 мм и шириной 300 мм.
Теперь осталось связать все детали ракеты в единую систему. Связываться
будет с помощью провода диаметром 1.5-2 мм, он должен быть прочным и
выдерживать большие температуры. Сначала надо взять отрезок провода
длиной 800 мм, один его конец пропустить через отверстие кольца для
крепления двигателя (первое), этот конец завязать в узел и приклеить к
нему, а другой конец провода следует надежно закрепить в крючке
головного обтекателя. Далее один конец провода длиной 200 мм крепится
опять к головному обтекателю, а другой к узлу всех строп, причем этот
узел следует проклеить клеем. Каждое крепление должно быть максимально
надежным, от этого зависит целостность модели.

Красить ракету лучше всего нитрокраской или другими специализированными
красками. Перед покраской на всей поверхности модели нужно удалить
грязь и обезжирить. Головной обтекатель следует полностью покрасить в
черный цвет. Корпуса баков в белый цвет, а их головные обтекатели в
светло-серый цвет. Сопла желательно в серебряный или стальной цвет.
Основной корпус ракеты имеет три различных цвета. Отступив от верхнего
края на 40 мм, этот участок красится в черный цвет, отступив от нижнего
края корпуса на 210 мм, покрывается светло-серой краской. Центральная
область красится в белый цвет. Еще отступив от нижнего края ракеты на
10 мм, следует нанести черную полоску краски шириной 15 мм. Нужно
внимательно следить, чтобы не было подтеков краски. На белом фоне
центральной части можно написать вертикальным текстом красными
печатными буквами “Протон-М”.

Подготовка к старту самая ответственная операция. Парашют складывают
пополам так, чтобы одна половина строп легла на другую, еще раз
складывают пополам, оставляя купольное отверстие точкой, от которой
уменьшается угол сложенного сектора. Складывать надо до тех пор, пока
все стропы лягут одна на другую. После этого парашют складывают
пополам: купольное отверстие к дуге сектора – поперек радиуса.
Сложенный парашют разглаживают рукой, удаляя из складок воздух. Если вы
используете тормозную ленту, то ее следует скрутить в плотную трубочку.
Затем с помощью шомпола до самого двигателя вставляют кусок ваты,
который служит для защиты парашюта от вышибных газов двигателя. Вата
должны входить без особого усилия. После, аккуратно взяв парашют,
укладывают во внутрь корпуса купольным отверстием вниз, а стропы
укладывают змейкой поверх парашюта. Нужно внимательно следить, чтобы
стропы не перехлестнулись между собой. Затем можно установить головной
обтекатель. После уже на месте проведения запусков нужно вставить
двигатель в ракету и зажать кольцом, туго закрутив две гайки. Запускать
ракету лучше в безветренную погоду на достаточно большом поле. Осталось
лишь модель установить на стартовый стол, подсоединить электрический
запал, нажать кнопку старта и насладиться необыкновенным полетом
модели. Соблюдайте технику безопасности.

Удачных вам запусков!

Состоялись очередные запуски ракеты “Протон-М”. Было произведено два
запуска модели с двигателем МРД 20-10-4. На поле присуствовал
порывистый ветер, что сильно сказалось на устойччивость ракеты. Причем
из-за малой мощности двигателей модель взлетела только на высоту около
50 метров, наверно старость двигателей сказывается на их работу. Но в
обоих стартах система спасения не сработала на 100% из-за маленького
количества пороха в вышибном заряде, но упав 2 раза с такой высоты
ничего страшного с моделью не случилось, что очень радует, а так
запуски и фотографии очень впечатлили и принесли море удовольствия…

Мало кто из моих ровесников не увлекался постройкой моделей ракет. Может, сказывалось всемирное увлечение человечества пилотируемыми полетами, а может, кажущаяся простота постройки модели. Картонная трубка с тремя стабилизаторами и головным обтекателем из пенопласта или бальсы, согласитесь, намного проще даже элементарной модели самолета или автомобиля. Правда, энтузиазм большинства молодых Королевых, как правило, улетучивался на этапе поиска ракетного двигателя. Оставшимся ничего не оставалось, как осваивать азы пиротехники.

Александр Грек

Между Главным конструктором наших ракет Сергеем Королевым и Главным конструктором наших ракетных двигателей Валентином Глушко шла негласная борьба за звание Самого Главного: кто же действительно важнее, конструктор ракет или двигателей для них? Глушко приписывают крылатую фразу, якобы брошенную им в разгар такого спора: «Да я к своему двигателю забор привяжу — он на орбиту выйдет!» Впрочем, эти слова — отнюдь не пустое бахвальство. Отказ от «глушковских» двигателей привел к краху королевской лунной ракеты H-1 и лишил СССР каких-либо шансов на победу в лунной гонке. Глушко же, став генеральным конструктором, создал сверхмощную ракету-носитель «Энергия», превзойти которую до сих пор никому не удается.

Двигатели из патронов

Та же закономерность работала и в любительском ракетостроении — выше летала ракета, у которой был более мощный двигатель. Несмотря на то что первые ракетомодельные двигатели появились в СССР еще до войны, в 1938 году, Евгений Букш, автор вышедшей в 1972 году книги «Основы ракетного моделизма», взял за основу такого двигателя картонную гильзу охотничьего патрона. Мощность определялась калибром исходной гильзы, а производились двигатели двумя пиротехническими мастерскими ДОСААФ вплоть до 1974 года, когда было принято решение об организации в стране ракетомодельного спорта. Для участия в международных соревнованиях потребовались двигатели, подходящие по своим параметрам под требования международной федерации.

Их разработка была поручена Пермскому НИИ полимерных материалов. Вскоре была выпущена опытная партия, на основе которой и начал развиваться советский ракетомодельный спорт. С 1982 года с перебоями заработало серийное производство двигателей на государственном казенном заводе «Импульс» в украинской Шостке — в год выпускали 200−250 тысяч экземпляров. Несмотря на жесткий дефицит таких двигателей, это был период расцвета советского любительского модельного ракетостроения, который закончился в 1990 году одновременно с закрытием производства в Шостке.

Двигательный тюнинг

Качество серийных двигателей, как нетрудно догадаться, для серьезных соревнований не годилось. Поэтому рядом с заводом в 1984 году появилось мелкосерийное опытное производство, обеспечивавшее своей продукцией сборную страны. Особенно выделялись двигатели, частным образом изготовленные мастером Юрием Гапоном.

А в чем, собственно, сложность производства? По своей сути ракетомодельный двигатель — простейшее устройство: картонная трубка с запрессованным внутри дымным порохом марки ДРП-3П (дымный ружейный порох 3-й состав для прессованных изделий) с керамической заглушкой с соплом-дыркой с одной стороны и пыжом с вышибным зарядом — с другой. Первая проблема, с которой не справлялось серийное производство, — точность дозировки, от которой зависел и конечный суммарный импульс двигателя. Вторая — качество корпусов, которые часто давали трещины при прессовании под давлением в три тонны. Ну и третья — собственно, качество запрессовки. Впрочем, проблемы с качеством возникали не только в нашей стране. Не блещут им и серийные ракетомодельные двигатели другой великой космической державы — США. А лучшие модельные двигатели делают микроскопические предприятия в Чехии и Словакии, откуда их контрабандой провозят для особо важных мероприятий.

Тем не менее при социализме двигатели, пусть неважные и с дефицитом, но были. Сейчас же их нет вообще. Отдельные детские ракетомодельные студии летают на старых, еще советских запасах, закрывая глаза на то, что срок годности давно вышел. Спортсмены пользуются услугами пары мастеров-одиночек, а если повезет, то и контрабандными чешскими двигателями. Любителям же остается единственный путь — перед тем как стать Королевым, сначала стать Глушко. То есть делать двигатели самим. Чем, собственно, и занимались я и мои друзья в детстве. Слава богу, пальцы и глаза у всех остались на месте.

Из всех искусств

Из всех искусств для нас важнейшим является кино, любил поговаривать Ильич. Для ракетомоделистов-любителей середины прошлого века — тоже. Ибо кино- и фотопленка того времени делалась из целлулоида. Туго свернутая в небольшой рулончик и засунутая в бумажную трубку со стабилизаторами, она позволяла взлететь простейшей ракете на высоту пятиэтажного дома. У таких двигателей было два главных недостатка: первый — небольшая мощность и, как следствие, высота полета; второй — невозобновимость запасов целлулоидной пленки. Например, фотоархива моего отца хватило всего на пару десятков запусков. Сейчас, кстати, жалко.

Максимальная высота при фиксированном суммарном импульсе двигателя достигалась при кратковременном четырехкратном скачке мощности на старте и дальнейшем переходе на ровную среднюю тягу. Скачок тяги достигался формированием отверстия в топливном заряде.

Второй вариант двигателей собирался, так сказать, из отходов деятельности Советской армии. Дело в том, что при стрельбах на артиллерийских полигонах (а один из них как раз находился неподалеку от нас) метательный заряд при выстреле выгорает не до конца. И если хорошенько поискать в траве перед позициями, можно было найти довольно много трубчатого пороха. Самая несложная ракета получалась в результате простого заворачивания такой трубки в обычную фольгу от шоколадки и поджигания с одного конца. Летала такая ракета, правда, невысоко и непредсказуемо, зато весело. Мощный двигатель получался при собирании длинных трубок в пакет и заталкивании их в картонный корпус. Из обожженной глины изготавливалось и примитивное сопло. Работал такой двигатель очень эффектно, поднимал ракету довольно высоко, но часто взрывался. К тому же на артиллерийский полигон не особо походишь.

Третий вариант представлял собой попытку почти промышленного изготовления ракетомодельного двигателя на самодельном дымном порохе. Делали его из калиевой селитры, серы и активированного угля (он постоянно заклинивал родительскую кофемолку, на которой я его измельчал в пыль). Признаюсь честно, мои пороховые двигатели работали с перебоями, поднимая ракеты всего на пару десятков метров. Причину я узнал лишь пару дней назад — запрессовывать двигатели нужно было не молотком в квартире, а школьным прессом в лаборатории. Но кто бы, спрашивается, меня в седьмом классе пустил запрессовывать ракетные двигатели?!

Два редчайших двигателя, которые удалось достать «ПМ»: МРД 2, 5−3-6 и МРД 20−10−4. Из советских запасов ракетомодельной секции в Детском доме творчества на Воробьевых горах.

Работа с ядами

Вершиной же моей двигателестроительной деятельности стал довольно ядовитый двигатель, работавший на смеси цинковой пыли и серы. Оба ингредиента я выменял у одноклассника, сына директора городской аптеки, на пару резиновых индейцев, самую конвертируемую валюту моего детства. Рецепт я почерпнул в жутко редкой переводной польской ракетомодельной книжке. И двигатели набивал в папином противогазе, который хранился у нас в кладовке, — в книжке особый упор делался на токсичность цинковой пыли. Первый пробный запуск был проведен в отсутствие родителей на кухне. Столб пламени из зажатого в тисках двигателя с ревом устремился к потолку, прокоптив на нем пятно диаметром в метр и наполнив квартиру таким вонючим дымом, с каким не сравнится и коробка выкуренных сигар. Вот эти-то двигатели и обеспечили мне рекордные запуски — метров, наверное, на пятьдесят. Каково же было мое разочарование, когда через двадцать лет я узнал, что детские ракеты нашего научного редактора Дмитрия Мамонтова летали в разы выше!

1, 2, 4) При наличии заводского ракетного двигателя с постройкой простейшей ракеты справится и школьник начальных классов. 3) Продукт самодеятельного творчества — двигатель из патронной гильзы.

На удобрениях

Двигатель Дмитрия был проще и технологичнее. Основной компонент его ракетного топлива — это натриевая селитра, которая продавалась в хозяйственных магазинах как удобрение в мешках по 3 и 5 кг. Селитра служила окислителем. А в качестве горючего выступала обычная газета, которая и пропитывалась перенасыщенным (горячим) раствором селитры, а затем высушивалась. Правда, селитра в процессе сушки начинала кристаллизоваться на поверхности бумаги, что приводило к замедлению горения (и даже гашению). Но тут вступало в действие ноу-хау — Дмитрий проглаживал газету горячим утюгом, буквально вплавляя селитру в бумагу. Это стоило ему испорченного утюга, но зато такая бумага горела очень быстро и стабильно, выделяя большое количество горячих газов. Набитые свернутой в тугой рулон селитрованной бумагой картонные трубки с импровизированными соплами из бутылочных пробок взлетали на сотню-другую метров.

Карамель

Параноидальный запрет российских властей на продажу населению разных химреактивов, из которых можно изготовить взрывчатку (а ее можно изготовить практически из всего, хоть из древесных опилок), компенсируется доступностью через интернет рецептов практически всех видов ракетного топлива, включая, например, состав горючего для ускорителей «Шаттла» (69,9% перхлората аммония, 12,04% полиуретана, 16% алюминиевой пудры, 0,07% оксида железа и 1,96% отвердителя).

Картонные или пенопластовые корпуса ракет, топливо на основе пороха кажутся не очень серьезными достижениями. Но как знать — может, это первые шаги будущего конструктора межпланетных кораблей?

Безусловным хитом любительского ракетного двигателестроения сейчас являются так называемые карамельные двигатели. Рецепт топлива прост до неприличия: 65% калиевой селитры KNO3 и 35% сахара. Селитра подсушивается на сковородке, после чего измельчается в обычной кофемолке, медленно добавляется в расплавленный сахар и застывает. Итогом творчества становятся топливные шашки, из которых можно набирать любые двигатели. В качестве корпусов двигателей и форм прекрасно подходят стреляные гильзы от охотничьих патронов — привет тридцатым! Гильзы в неограниченном количестве есть на любом стрелковом стенде. Хотя признанные мастера рекомендуют использовать не сахарную, а сорбитовую карамель в тех же пропорциях: сахарная развивает большее давление и, как следствие, раздувает и прожигает гильзы.

Назад в будущее

Ситуация, можно сказать, вернулась в 1930-е годы. В отличие от других видов модельного спорта, где недостаток отечественных двигателей и прочих комплектующих можно компенсировать импортом, в ракетомодельном спорте это не проходит. У нас ракетомодельные двигатели приравниваются к взрывчатым веществам, со всеми вытекающими условиями по хранению, транспортировке и провозе через границу. Не родился еще на земле русской человек, способный наладить импорт таких изделий.

Выход один — производство на родине, благо технология тут вовсе не космическая. Но заводы, имеющие лицензии на производство таких изделий, за них не берутся — им этот бизнес был бы интересен лишь при миллионных тиражах. Вот и вынуждены начинающие ракетомоделисты из крупнейшей космической державы летать на карамельных ракетах. Тогда как в Соединенных Штатах сейчас стали появляться уже многоразовые модельные ракетные двигатели, работающие на гибридном топливе: закись азота плюс твердое горючее. Как вы думаете, какая страна лет через тридцать полетит к Марсу?

Похожие статьи