На старте — модели-копии

Частенько школьники, заметив по телевизору либо в издании старт космического корабля, проявляют живой интерес к тому, как это происходит. Вот бы выстроить подобную ракету! Причём модели-копии весьма близки к настоящим ракетам: те же формы, лишь размер значительно меньше.

Модели-копии ракет играются громадную роль в космическом образовании молодёжи. В ходе работы над ними «ракетчики» обучаются просматривать, подбирать и составлять техдокументацию, знакомятся с историей развития и создания ракетно-космической техники, изучают конструкции ракет. Одвременно с этим идёт процесс технологии основ изготовления и познания конструирования отдельных модели и узлов в целом.

В данном творческом ходе вырабатываются навыки ответа технических задач, основной из которых и есть создание летающей копии ракеты.

Одни из увлекательнейших в ракетно-космическом моделизме модели-копии категории S7. На мой взор, это «верховная математика» в ракетомодельном спорте и в техническом творчестве.

Категория S7, модели-копии на реализм полёта, — единственная неделимая на классы. Соревнования в данной категории — пожалуй, самые занимательные не только для участников, но и для зрителей. Так как не многим из нас удаётся заметить, что именуется, «живой» старт настоящих ракет.

А запуски миниатюрных моделей-копий позволяют воочию замечать данный процесс.

Первой начали моделировать ракету-носитель «Восток».

По окончании полёта Юрия Гагарина тысячи школьников грезили выстроить модель ракеты, выведшей в космос корабль «Восток». Но сдерживало мальчишеский порыв лишь одно — не было чертежей. В первый раз летающая копия «Востока» была запущена летом 1968 года.

А в августе того же года на первых Всесоюзных соревнованиях школьников было разыграно первенство в классе моделей-копий. Чемпионкой стала школьница из подмосковного города Электросталь Наташа Курастикова. Приятно сознавать, что я был к этому причастен: Наташа много лет занималась у меня в кружке на Станции юных техников.

Увлекательная история создания её модели. В то время, когда созрело желание сделать летающую копию «Востока», мы стали просматривать газеты и издания, писать письма в фотохронику ТАСС, знакомиться с книгами по ракетной технике. Собирая по крупицам материал, удалось создать, применяя один точный размер — диаметр сопла двигателя первой ступени, чертёж, по которому мы выстроили летающую модель РН «Восток», уменьшенную в 100 раз.

С ней мы начали участие и лётные испытания в соревнованиях.

Любой умелый копиист, грезящий о победе, останавливает выбор на сложном прототипе. К ним сейчас возможно отнести ракеты-носители космических аппаратов «Альянс», «Протон», «Сатурн-1» в «Сатурн-V», «Ариан» всех модификаций, «Зенит-З», «Циклон». Во многом преимущество закладывается уже на начальной стадии — на «стенде».

Это подтверждается и статистикой. Чаще (по семь раз) мировыми чемпионами становились спортсмены, выступающие с моделями-копиями ракетоносителей «Союз» и «Сатурн» разных модификаций.

Так, на первом и втором мировых первенствах (в 1972-м и 1974 годах) чемпион Отакар Шаффек (ЧССР) выступал с копией ракеты «Сатурн-V». А на двух последних чемпионатах мира в 2004-м и 2006 годах с явным преимуществом побеждал Александр Левых (Российская Федерация), спортивным «оружием» которого была копия ракеты-носителя космического корабля «Альянса ТМ-12», уменьшенная в 50 раз. Летающая копия легендарного «Альянса» в первый раз показалась на интернациональных соревнованиях во второй половине 70-ых годов двадцатого века.

Её представил ставший мировым чемпионом Морис Машиах (Болгария). Он же повторил успех и на следующем мировом первенстве. И также — с «Альянсом».

Соревнования

Требования к моделям-копиям категории S7: стартовая масса — не более 1,5 кг, масса горючего — не выше 125 г; суммарный импульс — до 100 н.с., число ступней — не более трёх.

Исходя из требований кодекса ФАИ, соревнования моделей-копий S7 включают в себя два этапа. Первый — стендовая оценка, предельное число очков — 850. Эта сумма присуждается судьями по следующим позициям: представленная документация на прототип — 50 очков, соответствие масштабу — до 250 очков, мастерство изготовления — максимально 350 очков, степень сложности — до 200 очков.

Второй этап — лётные характеристики, предельное число очков — 250.

Сумма складывается из очков, присуждаемых за демонстрацию эффектов, характерных прототипу, каковые модель реализует в полёте: разделение ступеней, сброс обтекателя, отстрел ускорителей и т.д.

Это не более 60 очков. Другая сумма приходится на оценку старта, полёта, приземления (наличие парашютов) и применение «рабочих» модельных
двигателей (до 30 очков) более одного. Причём все эффекты должны быть обоснованы документально (в описании либо чертежах).

С чего начать?

Таковой вопрос постоянно возникает у того, кто в первый раз планирует строить модель-копию. Ответ — с выбора прототипа для копирования. Сходу желаю предохранить «ракетчиков» от неточности, которую допускают многие. Не нужно на первых порах, не имея навыков и достаточного опыта, браться за сложный прототип.

Из собственного обширного опыта педагога ракетомодельного кружка СЮТ я вынес, что школьник, не справившись с тяжёлой и объёмной работой, может окончательно кинуть это увлечение. Мой совет начинающим копиистам — остановите выбор на несложном по конфигурации прототипе. Это смогут первенствоватьсоветские ракеты от Р-1, Р-2 (различных модификаций) и Р-5 до исследовательских ракет — МР-12, МР-2, М-1006.

Следующий этап в работе над моделью-копией — выбор масштаба и подбор документации. Копия — это уменьшенная модель существующих либо существовавших ракет, управляемых снарядов и ракет-носителей космических аппаратов. Для модели соответствия и подтверждения прототипа участник обязан представить судьям данные о самом прототипе: его размерах, форме, цвете и рисунке окраске, маркировке.

Минимальными данными, наличие которых гарантирует классификацию копии, являются диаметр и длина, фотография ракеты в целом.

Эти сведения должны быть из точных источников: изданий, книг, заверенных чертежей предприятия-изготовителя, ксерокопий, снова же заверенных печатью Федерации ракетомодельного спорта России. Фотографии смогут быть из любого источника. Но минимум документации не гарантирует получения большой оценки (50 очков) за документацию.

И, как следствие, повлечёт понижение оценки по вторым позициям. Для этого нужно иметь фотографии подробностей, отдельных узлов, агрегатов и рабочий чертёж модели. К тому же они окажутся нужными при работе над копией.

Сейчас нет недочёта в печатной продукции, которой возможно воспользоваться для постройки моделей-копий. Это книга «Космодром на столе» (1999 г.) — автора этих строчков, «Спортивные модели-копии ракет» (2006 г.) Владимира Минакова, издания: «Российский космос», «Новости космонавтики», «Моделист-конструктор» и другие.

Масштаб модели-копии в итоге определяет размер будущего летательного аппарата. Кстати, масштаб уменьшения модели от размеров оригинала (прототипа) не обязательно обязан выражаться целым числом. Оно возможно и дробным. Время от времени это диктуется диаметром сопла двигателя настоящей ракеты и диаметром МРД, каковые предлагаются для установки на летающую модель. А время от времени и наличием подходящих оправок для того чтобы копии.

Особенно вышекомментируемое актуально для тех «ракетчиков», у которых нет возможности их изготовить.

(function(w, d, n, s, t) { w[n] = w[n] || []; w[n].push(function() { Ya.Direct.insertInto(144860, yandex_ad2, { ad_format: direct, font_size: 0.9, type: horizontal, border_type: ad, limit: 2, title_font_size: 2, links_underline: false, site_bg_color: FFFFFF, header_bg_color: 000000, border_color: CCCCCC, title_color: FF0000, url_color: 000000, text_color: 000000, hover_color: CC0000, no_sitelinks: true }); }); t = d.getElementsByTagName(script)[0]; s = d.createElement(script); s.src = //an.yandex.ru/system/context.js; s.type = text/javascript; s.async = true; t.parentNode.insertBefore(s, t); })(window, document, yandex_context_callbacks);

И ещё. При выборе масштаба модели нужно сразу же «заложить» её энергетику. Иными словами, определиться, на каких двигателях она будет стартовать.

Так, для одного МРД импульсом 20 н.с. её длину нужно выбирать в пределах 800 — 900 мм, а диаметр — около 50 — 60 мм. Стартовая масса должна быть равна примерно 300 г. Могу заверить, что такую копию в полной мере по силам изготовить из бумаги.

Завершается этап подбора выбора и документации масштаба изготовлением рабочего чертежа модели, составлением эскизов отдельных оправок и элементов для узлов будущей миниатюрной ракеты.

Модель-копия ракеты Р-5В

На мой взор, для «специализации» в копиях самый подходят образцы из серии первых советских баллисти-ческих ракет, созданных в ОКБ-1 под управлением С.П. Королёва. Полагаю, что постройка моделей-копий отечественных ракет в большой степени содействует патриотическому воспитанию молодёжи.

Геофизическая ракета Р-5В

Пуски первых исследовательских ракет, начиная с созданных на базе Р-1, стали проводить в первой половине 50-ых годов XX века, Р-2А — с 1957 года. Предстоящим развитием их стала ракета Р-5, позже — Р-5М, на базе которой была создана целая серия исследовательских геофизических ракет от Р-5А до Р-5ВАО. В первой половине 60-ых годов двадцатого века появилась последующая модификация — ракета Р-5В (время от времени её обозначают В-5В). Она имела стабилизированную головную часть для изучения ультрафиолетового излучения Солнца.

Сферический контейнер (высотная астрофизическая обсерватория — ВАО) размещался под коническим обтекателем, что отделялся от ракеты по окончании активного участка её полёта. Ракету Р-5В с успехом возможно реализовать в полётных демонстрациях модели-копии.

Изготовление

Итак, с выбором прототипа мы определились. Полагаю, я «уговорил» будущих копиистов: строим модель ракеты Р-5В. Её технические данные: протяженность — 22,66 м; протяженность головной части — 5,5 м; диаметр корпуса — 1,652 м; размах стабилизаторов — 3,452 м; стартовая масса — 29,5 т; время работы двигателя — 120 с. Большая высота полёта около 500 км.

Масса поднимаемого нужного груза достигала 1350 кг. Управление полётом ракеты Р-5В осуществлялось аэродинамическими и газовыми рулями.

Конструкция ракеты Р-5В — не сложная. Целый её корпус длиной 17,16 м сварной, с клёпаным усилением являлся баками горючего — жидкого кислорода и этилового спирта. Электропроводка, кабели были вынесены наружу и закрывались гаргротами и коробками.

Вверху корпус имел конус (оживальной формы) длиной 1,837 м, к которому крепился приборный отсек длиной 2,05 м. В головном обтекателе (протяженность его — 3,48 м) размещались (в зависимости от программы полёта) герметичные кабины для животных, шар-зонд, приборы и датчики для геофизических исследований и забора проб.

Ознакомившись с главными техническими данными прототипа, выбираем степень его уменьшения. На мой взор, для категории S7 самый приемлем масштаб 1:25. Протяженность модели наряду с этим получается 906,4 мм, громаднейший диаметр корпуса — 66,08 мм. На моей памяти многие модели-копии, в особенности призёров соревнований имели именно таковой масштаб.

Остаётся пересчитать все размеры с таким уменьшением и сделать рабочий чертёж. Сразу же «заложим» материал изготовления — чертёжная бумага толщиной 0,2 — 0,25 мм.

Для изготовления модели-копии нужно выточить три оправки (лучше — из металла): для главного корпуса диаметром 65 мм и длиной около 650 мм: переходного конуса оживальной формы длиной около 110 мм с диаметром на базисной длине 99 мм — 65 и 54,8 мм; верхнего цилиндра (приборного отсека) — длиной 100 мм и диаметром 54,8 мм. Все диаметры оправок должны быть уменьшены на 1 мм (по 0,5 мм на толщину стены).

Корпус клеят из двух слоев чертёжной бумаги с применением казеинового клея на оправке диаметром 65 мм. Не забывайте, что бумага наряду с этим даёт громадную усадку, но подробности получаются существенно тверже, чем при применении вторых клеев. Бумажную заготовку размерами 600×430 мм (волокна бумаги постоянно располагают на протяжении оправки) обматывают один раз (в один слой) на протяжении оправки.

Оставшуюся поверхность промазывают клеем, мало разрешив ему подсохнуть, туго наматывают на первый слой и шепетильно проглаживают всю заготовку.

По окончании просушки заготовку корпуса обрабатывают наждачной бумагой и покрывают двумя слоями нитролака. После этого, зажав оправку в патрон токарного станка, торцуют корпус до нужного размера по длине 587 мм. Частота вращения наряду с этим минимальная — около 100 об/мин.

И тут же, на станке, наносят карандашом разметку сварных швов, по окончании чего клеят на ней отрезки узкой хлопчатобумажной нитки, имитируя сварные швы. После этого, поместив оправку около ведра с водой, снимают полученный корпус. Таким же методом изготавливают и верхний цилиндр (приборный отсек), протяженность его — 80 мм.

Переходный корпус, имеющий оживальную форму, изготавливают способом папье-маше. Делают это так. Легко нагревают оправку и смазывают её мастикой либо воском. После этого вырезают из писчей бумаги лепестки длиной 110 мм и шириной на финишах 30 мм и 25 мм. Смачивают их, смазывают клеем ПВА и накладывают на оправку широкой стороной на больший диаметр. На один слой нужно 8 — 9 лепестков, ширина перехлёста лепестков — 5 — 7 мм. Всего необходимо наклеить 5 — 6 слоёв.

По окончании просушки оправку с заготовкой зажимают в токарном станке и на малых оборотах обрабатывают поверхность наждачной бумагой и мелким напильником. После этого, при вращающемся патроне, наносят слой жидкой шпаклёвки, позволяют просохнуть и опять обрабатывают. В случае если имеется неровности, нужно опять прошпаклевать, обработать и обрезать остро отточенным резцом по нужной длине — 99 мм.

Соединение элементов корпуса выполняют следующим образом. Из липы вытачивают три втулки: одна (нижняя) играет роль силового шпангоута; две вторых помогают для скрепления корпуса, приборного отсека и переходного конуса. Ширина втулок — 22 мм и 13 мм.

Толщина стенок — 2,5 мм. Сперва втулкой диаметром 54,8 мм соединяют конусный элемент и верхний цилиндр, а в нижнюю (кормовую) часть главного корпуса вклеивают силовой шпангоут шириной 48 мм. Наряду с этим соединяемые подробности нужно установить вертикально на ровную плиту, а сверху придавить маленьким грузом.

По окончании подсыхания совсем собирают корпус, вклеивая в его верхний (вольный) финиш на эпоксидной смоле вторую втулку диаметром 65 мм, и ставят два (уже склеенных) элемента — приборный отсек и конус (небольшой цилиндр). Места соединений легко ошкуривают и покрывают целый корпус нитролаком. В кормовой части корпуса, по окружности, делают четыре фигурных выреза на длину 18 мм.

Оставшиеся четыре элемента являются местом крепления стабилизаторов, креплением изнутри подробностей газовых рулей для копийности и опорами при старте. Все наружные элементы донной части корпуса изготавливают из липы, шпаклюют и красят в чёрный цвет. Крепят их к готовой модели.
Снаружи на всей протяженности корпуса наклеивают нитки, имитируя сварные швы (если не было возможности сделать эту операцию на станке). Отрезки хлопчатобумажной нити длиной более 200 мм предварительно нужно промазать 2 — 3 раза нитролаком с последующим удалением ворса. Все выступающие и наружные подробности (люки, переходные бандажи и пр.) делают из бумаги, имитацию клёпок делают способом прокатки шестерёнки с шагом 1,5 — 2 мм.

Гаргроты для укладки кабелей, штепсельные разъёмы, колодки — из липовых реек соответствующих размеров.

Антенны штыревые (их четыре) выпиливают из полосы стеклотекстолита толщиной 2 мм, а рамочные (их шесть), ромбовидной формы, паяют из иголок от шприца диаметром 1 мм. Крепят антенны в месте соединения элементов корпуса, где имеется усиление изнутри втулкой шириной 22 мм. Предварительно их красят в чёрный цвет.

Стабилизаторы (их четыре) вырезают из бальзовой пластины толщиной 6 мм, собирают в пакет на каплях клея и обрабатывают по контуру наждачной бумагой, наклеенной на брусок. Наряду с этим их размеры (длину и ширину) делают на 2 — 2,5 мм меньше. После этого расклеивают и окантовывают все стороны (не считая самой большой) липовыми рейками (для усиления краёв). По окончании чего доводят их по контуру до нужных размеров и профилируют.

Потом покрывают нитролаком, а боковые стороны оклеивают писчей бумагой, из которой вырезают заготовки и делают имитацию заклёпок.

Головной обтекатель вытачивают из липовой заготовки, в облегчают фигурным расточным резцом. Посадочная юбка имеет диаметр 54,8 мм и длину 25 мм. В связи с тем, что у прототипа обтекатель клёпаный, имитацию заклёпок делают следующим образом.

Из предварительно покрытой нитролаком писчей бумаги (плотность 80 г/м3 ) вырезают по шаблонам четыре заготовки: две — на верхний конус, две — на нижний. На них чертят линии клёпок и прокатывают шестерёнкой. (Кстати, так же имитируют клёпку и на кормовой части корпуса). Затем клеят их на обтекатель и снова покрывают нитролаком. Имитация наружных элементов — из чертёжной бумаги и липовых реек (люки).

Разрешив хорошо просохнуть, обтекатель красят в белый цвет.

отделка и Окраска

Выбор красок сейчас достаточно широк. Обрисованная выше модель окрашена нитрокрасками различных цветов в соответствии с чертежу. Чтобы не было потёков и задувов окраску направляться создавать по частям — раздельно корпус, стабилизаторы и т.д.

Маркировки (надписи, линии опор, номера подробностей) выполнены дэкалями.

Запускается модель на одном двигателе МРД-20-10-4. Стартовая масса — около 285 г.

Случайные записи:

• Десять победных «кубов»
• «Летающее крыло» резиномоторные

Модель-копия ракетоносителя Союз ТМА

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• На старте — р-14

  Ракета 8К65 — одноступенчатая, с жидкостным ракетным двигателем и с несущими топливными баками. В качестве компонентов горючего были в первый раз…

• Старт в «малый» космос

  Строим модели ракет. Первый полёт человека в космос отечественного соотечественника Юрия Гагарина в первой половине 60-ых годов XX века стал началом…

• На старте — одноступенчатые

  Космос кличет мальчишек. Сейчас чуть не каждый школьник грезит стать астронавтом так же, как в далекие 30-е годы их сверстники мечтали авиацией. И как…

• Модели-копии ракет

  Одним из занимательных видов соревнований у ракетомоделистов являются запуски моделей-копий — необычных миниатюрных ракет. В спортивном кодексе ФАИ и…