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 нового по тем временам направления технического творчества — ракетно-космического моделизма. И с первых шагов этого занимательного вида конструирования издание «Моделист-конструктор» стал его популяризатором и активным пропагандистом.

И верен ему до сих пор.

«Моделист-конструктор» был многие годы организатором Всесоюзного конкурса «Космос», Всесоюзных соревнований ракетомоделистов-школьников. И до этого времени материалы по ракетно-космическому моделизму присутствуют на страницах издания, а данное направление спорта и технического творчества занимает весомое место в отечественных публикациях.

В 2011 году люди Почвы отметят 50-летие первого полёта человека в космос. «Моделист-конструктор» также включается в подготовку к этому событию, и открывает необычную школу для интересующихся ракетно-космическим моделизмом и ракетомодельным спортом.

В отечественных замыслах — поведать об базах ракетно-космического моделизма, дать данные обо всех категориях ракетных моделей для соревнований, наполняя каждую статью практическими разработками увлекательных конструкций.

Вести школу будет Заслуженный тренер России, педагог, почётный член Интернациональной Академии дополнительного образования, мастер спорта Виктор Семёнович Рожков.

Собственную первую модель ракеты я, слушатель первого семинара для начальников авиакружков Столичной области, выстроил в октябре 1961 года. Его организатором был Николай Николаевич Уколов — тогдашний начальник Столичной областной станции юных техников.

А проводил занятия Виктор Фёдорович Еськов — заведующий лабораторией ЦСЮТ России. Мы, несколько порядка 30 человек, за 3 — 4 часа изготовили по летающей модели ракеты. Тут же взяли хороший методический материал и по моделям, и по двигателям. В то время модельноракетные двигатели (МРД) делали сами: набивали пороховой смесью обычные картонные охотничьи гильзы 12 и 16 калибра углем, селитрой и серой в особом приспособлении.

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

Кратко о тех первых моделях. На оправке диаметром 21 мм клеили корпус из чертёжной бумаги в два слоя. Протяженность его — около 400 мм.

Стабилизаторы вырезали из жести и паяли к двум пояскам (обручам), закреплённым в нижней части корпуса. Головной обтекатель вытачивали на токарном станке из древесины.

Тот первый семинар явился хорошей отправной точкой для развития ракетно-космического моделизма. Начала издаваться соответствующая литература, и не только в столице. В апреле 1962 года под Москвой прошли большие областные соревнования по моделям ракет, в которых участвовали около 180 человек.

В последующие годы география ракетных центров расширилась. К ним присоединились Краснодар, Пермь, Харьков, Симферополь, Иваново, другие города и ярославль.

К сожалению, во второй половине девяностых годов в стране заметно упал интерес к ракетному моделизму. Это разъясняется тем, что закрылось много учреждений дополнительного образования — станции и клубы юных техников. А ведь в них по большей части и занимались ракетомоделисты.

За последние семь-восемь лет понемногу положение выправляется, поскольку дети требуют к себе заботы и внимания.

Эта статья открывает необычную школу ракетомоделизма на страницах отечественного издания. Сохраняем надежду, публикации данной тематики окажут помощь пропагандировать знания по ракетнокосмической технике среди парней, школьников, разрешат им изготовить и запустить собственную первую ракету.

Слово «ракета» вошло в отечественный лексикон лет пятьдесят назад, а сейчас его знает любой мальчишка трёх-четырёх лет. И не только знает, но воображает себе, что оно значит.

Перед тем как сказать о миниатюрных ракетах, уясним — что же такое модель ракеты, разглядим главные требования, предъявляемые к запуску и постройке моделей ракет.

Летающая модель ракеты приводится в перемещение посредством ракетного двигателя и поднимается в атмосферу, не применяя аэродинамическую подъёмную силу несущих поверхностей (как самолёт), имеет устройство для надёжного возвращения на землю. Модель изготовляют преимущественно из бумаги, дерева, разрушаемого пластика и других неметаллических материалов.

Разновидностью моделей ракет являются модели ракетопланов, каковые снабжают возвращение на землю их планёрной части путём устойчивого планирования с применением аэродинамических, замедляющих падение сил.

Рис. 3. Несложная модель ракеты:

1 —головной обтекатель; 2 — петля крепления совокупности спасения; 3—корпус; 4—совокупность 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)

Различают 12 категорий моделей ракет — на продолжительность и высоту 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 горючего в двигателях — не более 125 г и количество ступеней — не более трёх.

Стартовая масса — это масса модели с двигателями, с полезным грузом и системой спасения.

Ступенью модели ракеты именуется часть корпуса, содержащая в себе один либо более ракетных двигателей, спроектированная с учётом её отделения в полёте. Часть модели без двигателя не есть ступенью.

Ступенчатость конструкции определяют на момент первого перемещения от стартового двигателя.

Для запуска модели ракет направляться использовать модельные двигатели (МРД) на жёстком горючем лишь производства.

Конструкция должна иметь поверхности либо устройства, удерживающие модель на заблаговременно намеченной траектории взлёта.

Запрещено, дабы модель ракеты освобождалась от двигателя, если он не заключён в ступень. Разрешается сбрасывать корпус двигателя у модели ракетопланов, каковые опускаются на парашюте (с куполом площадью не меньше 0,04 кв. м) либо на ленте размерами не меньше 25×300 мм.

На всех ступенях модели и отделяющихся частях нужно устройство, замедляющее спуск и снабжающее безопасность приземления: парашют, ротор, крыло и т.д.

Парашют может изготовляться из любых материалов, а для удобства наблюдения иметь броскую окраску.

На модели ракеты, воображаемой на соревнования, должны быть опознавательные символы, складывающиеся из инициалов конструктора и двух цифр высотой не меньше 10 мм. Исключение составляют модели-копии, опознавательные символы которых соответствуют символам копируемого прототипа.

Каждая летающая модель ракеты (рис.

1) имеет следующие главные части: корпус, стабилизаторы, парашют, направляющие кольца, головной двигатель и обтекатель. Поясним их назначение.

Корпус помогает для двигателя и размещения парашюта.

К нему крепят стабилизаторы и направляющие кольца. Стабилизаторы необходимы для устойчивости модели в полёте, а парашют либо каждая другая система спасения — для замедления свободного падения. Посредством 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 формирует нужную тягу для полёта.

Для тех, кто хочет приобщиться к ракетомоделизму, собственными руками изготовить действующую модель летательного аппарата называющиеся ракета, предлагаем пара образцов таких изделий.

Нужно заявить, что для данной работы пригодятся минимум инструментов и доступный материал. И, само собой разумеется, это будет самая несложная, одноступенчатая модель под двигатель импульсом 2,5 — 5 н.с.

Исходя из того, что по спортивному кодексу ФАИ и отечественным «Правилам проведения соревнований» минимальный диаметр корпуса образовывает 40 мм, выбираем соответствующую оправку для корпуса.

Для неё подойдет обычный круглый стержень либо трубка длиной 400 — 450 мм. Это смогут быть составные элементы (трубки) шланга от пылесоса либо отслужившие собственный век лампы дневного света. Но в последнем случае необходимы особенные меры безопастности — так как лампы изготовлены из узкого стекла.

Разглядим разработку постройки несложных моделей ракет.

Главный материал для изготовления несложных моделей, рекомендуемых начинающим конструкторам, — пенопласт и бумага. Корпуса и направляющие кольца склеивают из чертёжной бумаги, парашют либо тормозную ленту вырезают из длинноволокнистой либо цветной (креповой) бумаги. Стабилизаторы, головной обтекатель, обойму под МРД делают из пенопласта. Для склейки нужно использовать клей ПВА.

Изготовление модели направляться 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 нужно будет вытачивать обойму длиной 10 — 20 мм.

Серьёзными геометрическими параметрами корпуса модели являются диаметр (d) и удлинение (X), которое является отношениемдлины корпуса (I) к его диаметру (d): X = l/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.

Рис.

5. Приклейка строп:

1 — купол; 2—стропы; 3—закладка (бумага либо липкая лента)

Рис.

6. Укладка парашюта

В случае если заберём оправку диаметром 40 мм, то ширину заготовки вычислим по формуле длины окружности: В = ?d Полученный итог нужно умножить на два, поскольку корпус — из двух слоёв бумаги, и добавить 8 — 10 мм на припуск для шва. Ширина заготовки оказалась равной порядка 260 мм.

Тем, кто ещё не знаком с геометрией, ребятам второго-третьего классов, возможно советовать второй несложный метод.

Забрать оправку, обмотать её два раза ниткой либо полосой бумаги, прибавить 8 — 10 мм и определить, какой будет ширина заготовки для корпуса. направляться иметь в виду, что бумагу нужно располагать волокнами на протяжении оправки. В этом случае она прекрасно скручивается, без изломов.

Длину заготовки вычислим по формуле: L = ?d либо остановимся на размере 380 -400 мм.

Сейчас о склейке.

Обмотав бумажку-заготовку около оправки один раз, оставшуюся часть бумаги промазываем клеем, даём ему самую малость подсохнуть и обматываем второй раз. Загладив шов, помещаем оправку с корпусом у источника тепла, к примеру, у батареи отопления, по окончании просушки зачищаем шов небольшой наждачной бумагой.

Подобным методом изготавливаем и направляющие кольца.

Берём простой круглый карандаш и наматываем на него полосу бумаги шириной 30 — 40 мм в четыре слоя. Приобретаем трубочку, которую по окончании подсыхания разрезаем на кольца шириной 10 — 12 мм. Потом клеим их к корпусу. Они являются направляющими кольцами для старта модели.

Форма стабилизаторов возможно разна (рис. 4).

Их основное назначение — обеспечение устойчивости модели в полёте. Предпочтение возможно дать 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 (возможно с успехом использовать потолочный пенопласт). Мельчайшее число стабилизаторов — 3. Сложив стопкой, друг на друга в пакет, скалываем их двумя булавками и, зажав пальцами одной руки, обрабатываем по краям напильником либо бруском с наклеенной наждачной бумагой. Позже закругляем либо заостряем все стороны стабилизаторов (предварительно разобрав пакет), не считая той, которой они будут крепиться к корпусу.

Потом — 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. В случае если таковой возможности нет, его возможно вырезать кроме этого из куска пенопласта и обработать напильником либо наждачной бумагой.

Подобно изготавливаем обойму под МРД и вклеиваем его в донную часть корпуса.

В качестве совокупности спасения модели, снабжающей её надёжное приземление, используем парашют либо тормозную ленту. Купол вырезаем из бумаги либо узкого шёлка.

Для первых стартов диаметр купола направляться выбирать порядка 350 — 400 мм, — этим самым сократить время полёта — так как хочется сохранить собственную первую модель на память. По окончании крепления строп к куполу производим укладку парашюта (рис. 6).

По окончании изготовления всех подробностей модели проводим её сборку. Головной обтекатель соединяем резиновой нитью (амортизатором) с верхней частью корпуса модели ракет. Финиши строп купола парашюта связываем в один жгут и крепим его к середине амортизатора. Потом красим модели в броские контрастные цвета.

Стартовая масса готовой модели с двигателем МРД 5-3-3 около 45 — 50 г. Подобными моделями возможно проводить первые соревнования на длительность полёта. В случае если место для запусков ограничено, рекомендуем выбрать в качестве совокупности спасения тормозную ленту размерами 100×10 мм.

Старты получаются зрелищными и динамичными.

Так как время полёта наряду с этим будет порядка 30 с, да и доставка моделей гарантирована, что крайне важно для самих «ракетчиков».

Модель ракеты для показательных полётов (рис. 7) запланирована на старт с более замечательным двигателем с неспециализированным импульсом 20 н.с.

Она может нести на своём борту и нужный груз — листовки, вымпелы. Полёт таковой модели сам по себе эффектный: старт напоминает пуск настоящей ракеты, а выброс листовок либо многоцветных вымпелов додаёт зрелищности.

Рис. 7. Модель ракеты для показательных запусков:

1—головной обтекатель: 2 — петля подвески совокупности спасения; 3 — парашют; 4 — корпус; 5—стабилизатор; 6—обойма под ПРД; 7 — направляющее кольцо

Рис. 8. Электрическая совокупность пульта управления запуском

Корпус клеим из плотной чертёжной бумаги в два слоя на оправке диаметром 50-55 мм, протяженность его 740 мм.

Стабилизаторы (их четыре) вырезаем из пластины пенопласта толщиной 6 мм. По окончании закругления трёх сторон (не считая самой долгой — 110-мм) их боковые поверхности покрываем двумя слоями клея ПВА. После этого на долгой их стороне, которую позже крепим к корпусу, делаем желобок круглым напильником — для плотного прилегания стабилизаторов к круглой поверхности.

Направляющую трубку выклеиваем известным нам методом 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 обычная бельевая резинка шириной 4 — 6 мм.

Купол парашюта диаметром 600 — 800 мм вырезаем из узкого шёлка, число строп — 12-16.

Свободные финиши этих нитей соединяем узлом в один жгут и крепим к середине амортизатора.

Вовнутрь корпуса на расстоянии 250 — 300 мм от нижнего среза бумаги вклеиваем решётку из плотной бумаги либо реек, которая не разрешает полезному грузу и парашюту опускаться в момент взлёта в низ модели, нарушая этим её центровку. Наполнение нужного груза полностью зависит от фантазии конструктора модели.

Стартовая масса модели — около 250 — 280 г.

ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО

Для полёта модели и безопасного запуска нужно надёжное стартовое оборудование. Оно складывается из пускового устройства, пульта дистанционного управления запуском, проводников для воспламенителя и подачи электропитания.

Пусковое устройство должно снабжать перемещение модели вверх до тех пор, пока не будет достигнута скорость, нужная для надёжного полёта по намеченной траектории. Механические приспособления, встроенные в пусковую установку и помогающие при старте, использовать 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 снабжает ей достаточную устойчивость в момент схода с направляющего штыря. Наряду с этим направляться учесть, что чем больше протяженность модели, тем больше должна быть и его протяженность.

Правила предусматривают минимальное расстояние от верхней макушки модели до окончания штанги в один метр.

Пульт управления запуском представляет собой обычную коробку размерами 80x90x180 мм, изготовить её возможно 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 возможно смонтировать вольтметр либо амперметр. Электрическая схема пульта управления запуском изображена на рисунке 7.

В качестве источника тока в пульте управления используют аккумуляторная батареи либо другие элементы питания.

В отечественном кружке многие годы применяют для данной цели четыре сухих элемента типа КБС напряжением 4,5 V, соединив их параллельно в две батареи, каковые, со своей стороны, соединяют между собой последовательно. Для того чтобы питания хватает для запуска модели ракет в течение всего спортивного сезона. Это около 250 — 300 пусков.

Для подачи электропитания от пульта управления к воспламенителю нужно использовать бронзовые многожильные провода диаметром не меньше 0,5 мм с влагостойкой изоляцией.

Для надёжного и стремительного соединения на финишах проводов устанавливают штепсельные разъёмы. В местах соединения воспламенителя крепят «крокодилы». Протяженность токоподводящих проводов должна быть более чем 5 м.

Воспламенитель (электрозапал) двигателей моделей ракет — это спираль из 1 — 2 витков либо отрезок проволоки диаметром 0,2 — 0,3 мм длиной 20 — 25 мм. Материалом для воспламенителя помогает нихромовая проволока, владеющая громадным сопротивлением. Электрозапал вставляют конкретно в сопло МРД. При подаче тока на спираль (электрозапал) выделяется много тепла, так нужного для воспламенения горючего двигателя.

Время от времени, для усиления начального теплового импульса, спираль покрывают пороховой мякотью, предварительно обмакнув её в нитролак.

При запуске моделей ракет нужно строго выполнять меры безопасности. Вот кое-какие из них. Старт моделей производится лишь дистанционно, пульт управления запуском размещается на расстоянии не менее пяти метров от модели.

Для предотвращения непроизвольного воспламенения МРД блокировочный ключ пульта управления обязан пребывать у важного за старт. Лишь с его разрешения по команде «Ключ на старт!» делается трёхсекундный предстартовый отсчёт в обратном порядке, оканчивающийся командой «Пуск!».

В.

РОЖКОВ, заслуженный тренер России

Случайные записи:

• Строителю модели «крузенштерна»
• «Старейшая» категория ракетных моделей

Космос СССР Станция «Салют 5». Трагедия в космосе

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Ключ на старт!

  — Ключ на старт! — Внимание, пуск! Модель легко приподнялась на направляющих, после этого, набирая скорость, скоро провалились сквозь землю в синеве…

• 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…

• 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…

• На старте — р-12

  На проходившем в 2013 году в подмосковном городе Жуковский Интернациональном космическом салоне (МАКС-2013) с успехом демонстрировали свои работы юные…