Что такое двигатель модели ракеты
ПОРОХОВОЙ РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
Юный моделист-конструктор 1963 №5
Для модели ракеты вам требуется изготовить пороховой двигатель. Для такого двигателя удобно использовать картонную ружейную гильзу 12-го калибра под капсюль «Жевело». Внутрь гильзы набивается смесь дисперсной серы, калийной селитры и древесного угля. Вместо древесного угля можно использовать угольные таблетки «Карболен».
Приготовление смеси и набивка ею патрона является самой сложной операцией при изготовлении модели ракеты. Каждая из составных частей этой смеси в отдельности не опасна^ Так, например, селитра не горит, а сера и уголь горят очень медленно. Если же эти вещества смешать, то их свойства к воспламенению изменяются. Нам надо приготовлять смесь с большим содержанием угля,
иначе она может вспыхнуть от малейшей искры. Необходимо помнить, что запуск моделей ракет — дело совершенно безопасное лишь в том случае, если вы строго соблюдаете все правила приготовления заряда двигателя и его запуска при старте модели. О них вы узнаете из этой статьи.
Смесь для двигателя модели ракеты должна состоят из 75 г селитры, 12 г серы и 35 г угля. Предварительно, до смешивания, все компоненты должны быть тщательно размельчены в порошок в фарфоровой ступке либо в кожаном мешочке. Образовавшийся порошок следует просеять через мелкое сито. Чем мельче крупинки составных частей, тем полнее будет использоваться энергия топлива для полета ракеты.
Начинать приготовление заряда надо с угля, а затем готовить селитру и серу. Уголь и селитра обладают способностью впитывать влагу, поэтому готовый состав следует хорошо просушить до сыпучести и сохранять в сухом месте. Когда подготовка отдельных составных частей закончена, можно приступать к взвешиванию и смешиванию. Взвешивать полученный порошок каждой состав-нон части надо на аптекарских весах и подгонять вес составных частей в соответствии с указанным выше весом (75, 12, 35 г). После взвешивания смесь тщательно перемешивается на листке бумаги, пока весь состав не будет однороден. Затем перед набивкой эту смесь смачивают спиртом (на каждые 100-150 г смеси 3-5 г спирта). Сухой, не смоченный спиртом состав не следует употреблять в дело. После смачивания спиртом смесь тщательно перетирается и перемешивается. При изготовлении смеси нельзя спешить. При этой операции надо особенно строго соблюдать все меры предосторожности и особенно порядок выполнения работ.
Для того чтобы приготовленной смесью набить гильзу, необходимо заготовить следующие приспособления: штырь (рис. 1), матрицу (рис. 2), фиксатор (рис. 3), молоток весом 400 г, два набойника — один с отверстием (рис. 4, справа), другой без него (слева) и охотничью «закрутку» (рис. 6). Закрутку можно купить в магазине охотничьих принадлежностей. В матрицу вставляется гильза, в которую снизу вводится штырь, закрепляющийся в матрице фиксатором. Поверхность верхней шпильки штыря должна быть тщательно обработана и отшлифована, так как иначе канал в заряде двигателя может осыпаться. Нижняя шпилька стержня вставляется в массивный деревянный чурбак или пень. В гильзу надо засыпать 2-3 г смеси. Затем взять набойник с отверстием (рис. 4, справа), вставить его в гильзу и 15-20 раз ударить по нему молотком; причем вначале нанести 3-4 слабых удара, чтобы вышел воздух, находящийся в составе, а затем более сильные. Примерное размещение всех приспособлений и деталей для сборки двигателя показано на рисунке 5. Чтобы набивка получилась одинаковой плотности, количество ударов молотка по набойнику на каждую засыпку должно быть одинаковым. Пользуются набойником с отверстием лишь до тех пор, пока не утоплена шпилька штыря. Как только уплотненная смесь полностью закроет шпильку штыря, надо продолжать набивку набойником, по уже без отверстия. Состав смеси запрессовывают в гильзу так, чтобы он не доходил до краев на 10 мм. На запрессованный состав накладывается картонный пыж с отверстием 4-5 мм в центре.
Гильза извлекается из матрицы. Для этого вынимается фиксатор, а затем с лёгким поворотом вниз убирается штырь и снимается матрица с гильзы. После этого гильзу вставляют в закрутку и заправляют. При этом пыж прижимают сверху, а кромки гильзы загибают внутрь пробкой закрутки. Эта пробка опускается на винте. Двигатель готов.
Несколько слов о запуске порохового ракетного двигателя. Для воспламенения состава, находящегося внутри гильзы, надо применять электровоспламенитель, или, как его называют, электрозапал. Простейший электрозапал состоит из низковольтного трансформатора, проводов, зажимов и вилки (рис. 8). Тонкая проволока, способная накаливаться докрасна, вводится в канал двигателя. Включается ток, и двигатель начинает работать. Расстояние от стартующей ракеты до включателя тока должно быть не меньше 10м. На площади этого радиуса перед стартом никого не должно быть. Если нельзя подключить переменный ток, то можно сделать батарейный электрозапал. На рисунке 9 изображена схема устройства электрозапала с контрольной лампочкой для проверки цепи и с миниатюрным рубильником.
Ракетомоделизм
Ракетомоделизм — вид технического творчества, построение моделей ракет.
Запуски ракет можно проводить самостоятельно, организованно [1] и на спортивных соревнованиях. Обязательным условием является соблюдение правил техники безопасности.
Содержание
- 1 Конструкция ракеты
- 2 Двигатель
- 2.1 Классификация
- 2.2 Маркировка
- 2.2.1 США
- 3 Пусковая установка
- 4 Техника безопасности
- 5 См. также
- 6 Примечания
- 7 Ссылки
Конструкция ракеты [ править | править код ]
Простые модели строятся из лёгких материалов (картон, бальза) и используют одноразовые, твердотопливные двигатели.
Основные компоненты ракеты : головной обтекатель, корпус, направляющие кольца, стабилизаторы, двигатель и тормозная система (парашют или тормозная лента). [2]
В качестве полезной нагрузки могут использоваться: миниатюрный альтиметр, фотоаппарат, видеокамера и другие устройства для проведения экспериментов и обучения.
Двигатель [ править | править код ]
Основные характеристики двигателей отражены на графике тяга-время где показаны время горения топлива и развиваемая тяга [3] [4] .
Классификация [ править | править код ]
Все двигатели подразделяются на классы в зависимости от суммарного импульса.
| Класс | Суммарный импульс, Н ⋅  с |
|---|---|
| 1/4A | 0.313-0.625 N·s |
| 1/2A | 0.626-1.25 N·s |
| A | 1.26-2.50 N·s |
| B | 2.51-5.0 N·s |
| C | 5.01-10 N·s |
| D | 10.01-20 N·s |
| E | 20.01-40 N·s |
| F | 40.01-80 N·s |
| G | 80.01-160 N·s |
Маркировка [ править | править код ]
Двигатели промышленного производства имеют маркировку на корпусе, численные значения параметров указаны в документации.
США [ править | править код ]
Стандартная маркировка двигателей, сделанных в США, состоит из трёхзначного кода [5] . Например, в обозначении B6-4:
- первая буква — класс суммарного импульса (для класса B — в интервале 2,51-5,0 Н/с).
- первая цифра — усреднённая тяга, измеренная в ньютонах (для B6-4 тяга равна 6 Н).
- вторая цифра — время горения замедлителя (в секундах) (для B6-4 — 4 секунды).
- Если вторая цифра — ноль (B6-0), то двигатель не имеет вышибного заряда или заглушки. Такие двигатели используются как первая ступень в многоступенчатых ракетах. Они сгорают и поджигают следующую ступень.
- Если вместо второй цифры — буква «P» (англ. plugged, например E9-P), то двигатель без вышибного заряда и имеет заглушку. Используются в моделях, где не нужна стандартная система спасения, например в ракетопланах.
Компании, производящие двигатели, могут также использовать дополнительные буквенные обозначения для разных типов горючего или других параметров, например:
- «T» — (англ. tiny — крошечный, например 1/4A3-3T) — серия двигателей компании Estes[6][7] .
Пусковая установка [ править | править код ]
Назначение пусковой установки — обеспечить вертикальное движение ракеты, пока не будет достигнута скорость стабильного полёта.
С помощью направляющих колец ракета крепится на направляющий стержень перед стартом.
Основные компоненты пусковой установки: стартовая плита, направляющий штырь, пульт управления, провода для подачи электропитания.
Техника безопасности [ править | править код ]
Основные пункты техники безопасности принятые Национальной ассоциацией ракетомоделистов США (NAR) [8] :
- использовать только лёгкие (не металлические) материалы для головного обтекателя, корпуса, стабилизаторов.
- использовать только сертифицированные, не изменённые двигатели.
- использовать электрическую систему запуска и зажигания.
- в случае неудачного старта — не приближаться к модели раньше, чем через 1 минуту.
- во время старта находиться на безопасном расстоянии:
- 4,5 метра для двигателей класса D и менее мощных
- 9 метров для двигателей мощнее, чем класс D
- ракета не должна весить больше 1500 грамм и не должна содержать более 125 граммов топлива..
- не запускать ракету в какие-либо цели, облака или вблизи от самолётов и не размещать на ракете горючие или взрывчатые вещества.
- не пытаться достать ракету с линий элетропередач, высоких деревьев и других опасных мест.
Радиоуправляемые модели
Новости
Большая поставка дронов и аксессуаров BETAFPV!
Большая партия дронов и аксессуаров BETAFPV уже поступила в наш магазин! В наличии новинки: набор начального уровня Cetus, бесколлекторные квадрокоптеры Meteor, аппаратура LiteRadio 2 SE, а также обновлённые версии популярных моделей!
Поставка катеров Pro Boat: встречайте лето!
Встречайте лето в полной готовности! Предлагаем интересно и увлекательно провести время на водоёме, в этом вам помогут радиоуправляемые катера знаменитого бренда Pro Boat! Широкая линейка новинок и популярных моделей снова в продаже.
Добро пожаловать в магазин «Братья Райт»
Модели на радиоуправлении – воплощение детской мечты. Интернет-магазин «Братья Райт» является магазином радиоуправляемых моделей, где вы сможете реализовать свои детские мечты, став обладателем самых разнообразных моделей.
Представляя исключительно высококачественную радиоуправляемую технику, мы готовы предложить максимальный выбор радиоуправляемых моделей в Москве.
У нас можно приобрести радиоуправляемые самолеты, вертолеты и автомобили от наиболее известных и популярных мировых производителей. Так, в широком ассортименте представлена продукция следующих марок: ProBoat, Align, HobbyZone, E-Flite, ParkZone.
Также у нас имеется широкий спектр дополнительного оборудования и аксессуаров, предназначенных для эксплуатации и обслуживания радиомоделей. Магазин радиоуправляемых моделей «Братья Райт» предлагает аккумуляторные батареи, зарядные устройства, свечи накаливания и различные технические жидкости. Кроме того, в нашем магазине вы сможете приобрести уникальные элементы тюнинга и специальный инструмент к своим моделям.
Очень важно, что в отличие от многих других магазинов радиоуправляемых моделей в Москве, где каждый производитель представлен одной или двумя моделями, у нас каждый из имеющихся брендов представлен в широком ассортименте.
Вне зависимости от того, являетесь ли вы новичком в сфере радиоуправляемого моделизма или обладаете значительным опытом в данной области, наши специалисты подберут для вас наиболее оптимальный вариант техники на радиоуправлении. Если же вам нужно приобрести увлекательную игрушку в подарок ребенку, то наш магазин является лучшим местом для этого!
Магазин был основан в 2009 году, его основателями стали профессиональные специалисты-моделисты, имеющие большой опыт работы. С момента открытия магазина ассортимент радиоуправляемых моделей неуклонно растет. Мы внимательно следим за тенденциями рынка и стараемся в полной мере соответствовать требованиям покупателей.
В чем заключаются преимущества сотрудничества с магазином «Братья Райт»?
Основным приоритетом нашей работы является высочайшее качество представленных изделий. При появлении новых образцов радиоуправляемых моделей мы проводим собственные, очень строгие тесты и проверки. Таким образом, если вы решите купить радиоуправляемую модель у нас, то гарантированно получите качественное и надежное изделие.
Кроме перечисленных видов, мы предлагаем и такую технику, как модели яхт, машин и квадрокоптеров на радиоуправлении. Подобные варианты представлены образцами следующих популярных брендов:DJI, Venom, Kyosho и Pilotage.
Еще одной особенностью нашего магазина является то, что мы предлагаем купить радиоуправляемые модели, оборудованные двигателями внутреннего сгорания (ДВС). Следует отметить, что модели с ДВС, как правило, представляют собой технически сложные устройства, требующие опыта и определенных навыков.
Такие модели вызывают наибольший интерес у поклонников радиоуправляемой техники со стажем.
Кроме моделей, работающих на жидком топливе, наш магазин располагает широким ассортиментом моделей с электромоторами, среди которых представлены как довольно серьезные и сложные образцы, так и игрушки начального уровня.
Особенности доставки и оплаты купленного товара
Каждый из клиентов магазина «Братья Райт» сможет получить исчерпывающую и квалифицированную консультацию по вопросам сборки, эксплуатации и ремонта выбранной RC-модели. В целях повышения качества обслуживания своих клиентов мы постоянно работаем над оптимизацией вопросов логистики.
Так, на сегодняшний день доставка радиомоделей по Москве и России осуществляется в максимально короткие сроки.
В пределах столицы доставка заказанных радиоуправляемых моделей производится курьером. Для иногородних покупателей заказ может быть доставлен одной из нескольких почтовых служб или специализированной транспортной компанией.
Дополнительным плюсом для покупателей является гибкая ценовая политика нашего магазина. Каждый из клиентов, сделавший покупку у нас, получает специальную дисконтную накопительную карту, которую можно использовать для дальнейших покупок.
Интернет-магазин «Братья Райт» предлагает своим клиентам различные виды оплаты, в том числе посредством электронных платежных систем. При этом цены на наши модели вполне демократичны по сравнению со многими конкурентами. Для оптовых покупателей предусмотрены специальные цены.
Сотрудничество с нашим магазином – удобно, комфортно, выгодно!
«Эффективное коммерческое изделие»: в чём особенность первой российской ракеты-носителя на метановом топливе
Российский метановый двигатель, который создаётся для нового семейства ракет-носителей среднего класса «Амур-СПГ», можно будет использовать до 50 раз. Об этом говорится в техническом задании по созданию силовых агрегатов следующего поколения госкорпорации «Роскосмос», размещённом на сайте госзакупок.
«Возможность не менее десяти использований серийного образца ЖРД (жидкостного ракетного двигателя. — RT) в составе первой ступени РН (ракеты-носителя. — RT). Рассмотреть мероприятия для увеличения возможности использования серийного образца ЖРД в составе первой ступени РН до 25, 50 раз», — сообщается в документе.
Как полагают в «Роскосмосе», использование сжиженного природного газа (СПГ) в космическом ракетостроении является общемировым трендом. К преимуществам метанового топлива относят его дешевизну, доступность и простоту хранения. В качестве окислителя ракетного топлива планируется использовать кислород.
По словам экспертов, Россия обладает серьёзным научно-технологическим заделом в области метановых двигателей.
Как отметил в беседе с RT руководитель Института космической политики Иван Моисеев, первые проекты в этом сегменте появились в СССР ещё в 1970-е годы, но не получили широкого распространения, в отличие от США.
«Если мы исходим из того, что многоразовые ракеты предпочтительнее, то выбор в пользу метана представляется вполне логичным. По сравнению с кислородно-керосиновыми двигателями у метановых изделий немного выше удельный импульс и они проще в эксплуатации. В таком деле, как многоразовые пуски, имеют значение любые, даже небольшие улучшения», — пояснил Моисеев.
Основатель портала Military Russia Дмитрий Корнев, в свою очередь, считает крайне важным, что «Роскосмос» решил использовать СПГ — топливо, темпы производства которого Россия стремительно наращивает.
«Метан — один из основных компонентов природного газа, которого в РФ очень много и который здесь можно добывать буквально в неограниченных объёмах и очень недорого, тем самым значительно снижая стоимость любого запуска. Метановый двигатель отличается высокой эффективностью и весьма скромной стоимостью», — отметил Корнев в разговоре с RT.
«Безотказная, как автомат Калашникова»
«Амур-СПГ» — первая российская ракета на сжиженном природном газе, основу которого составляет метан. Изделие создаётся для поэтапной замены применяемого сейчас семейства носителей «Союз-2» («Русь»), которые летают на керосине и жидком кислороде.
В материалах «Роскосмоса» говорится, что «Амур-СПГ» получит ряд технических особенностей, «наиболее полно отвечающих мировым тенденциям и требованиям разработчиков».
«В частности, в конструкции ракеты будет проработана возможность применения передовых технических решений и материалов: глубокое дросселирование второй ступени, увеличенный головной обтекатель, топливные баки из композиционных материалов, использование новых сплавов и др.», — сообщается на сайте госкорпорации.
Контракт на разработку «Амур-СПГ» между «Роскосмосом» и Ракетно-космическим центром «Прогресс» (Москва) был подписан в октябре 2020 года. Новая ракета будет иметь возвращаемую первую ступень и многоразовые жидкостные двигатели, которые создаются в Конструкторском бюро химавтоматики (Воронеж).
Взлётная масса «Амур-СПГ» составит около 360 т, высота — 55 м, диаметр — 4,1 м, тяга двигателей — 100—110 т, полезная нагрузка в одноразовом варианте — 12,5 т, в многоразовой модификации — 10,5 т. Первая ступень ракеты будет вмещать пять двигателей РД-0169А, вторая — четыре силовых агрегата РД-0169В.
«Амур-СПГ» превзойдёт «Союз-2» по грузоподъёмности и будет значительно проще в сборке — в этом изделии будет как минимум в два раза меньше комплектующих. По оценкам отраслевых институтов, общее количество деталей в новой ракете — порядка 2 тыс. единиц против 4,5 тыс. в предшественнике.
«В результате мы существенно упрощаем конструкцию и уменьшаем число сборочных единиц. Это важно с точки зрения надёжности, а мы бы хотели, чтобы у нас ракета была безотказной, как автомат Калашникова», — заявил в октябре 2020 года в интервью ТАСС исполнительный директор «Роскосмоса» по перспективным программам и науке Александр Блошенко.
Высокую надёжность «Амур-СПГ» планируется обеспечить за счёт интеграции в первую ступень технологии так называемого горячего резервирования. Суть новации заключается в том, что при выходе из строя одного двигателя остальные силовые установки начинают наращивать мощь в автоматическом режиме, обеспечивая нормальное продолжение полёта.
Надёжность «Амур-СПГ» благодаря существенному сокращению количества комплектующих и функции горячего резервирования должна достичь 0,99. При этом на сегодняшний день стандарт безотказности для большинства ракет-носителей не превышает 0,98.
Как написал в январе на своей странице в Facebook глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин, запуски «Амур-СПГ» будут осуществляться со стартового стола, который появится в ходе строительства третьей очереди космодрома Восточный. Новый этап работ на объекте в Амурской области планируется начать в 2022 году.
«Задача ЦЭНКам (центрам эксплуатации наземной и космической инфраструктуры. — RT) поставлена разработать крайне простой и дешёвый в эксплуатации старт для «Амура». Конечно, он станет элементом третьей очереди», — сообщил Рогозин.
Топливо для заправки семейства «Амур-СПГ» будет поставляться газоперерабатывающим комплексом ПАО «Газпром», который сейчас возводится в городе Свободном, примерно в 45 км от Восточного. По состоянию на конец октября завод был построен на 67,1%.
Как ожидают специалисты «Роскосмоса», первая ступень «Амур-СПГ» будет возвращаться на сухопутные посадочные площадки, которые будут установлены после проведения соответствующих расчётов.
В октябрьском интервью ТАСС главный эксперт департамента перспективных программ «Роскосмоса» Игорь Пшеничников рассказал, что, скорее всего, часть площадок будет смонтирована в районах, куда сейчас падают ступени от ракет «Союз-2».
«Уже понятно, что посадочных площадок будет несколько, в том числе на самом Восточном. Несколько площадок будут располагаться на территории Хабаровского края, ближе к побережью Охотского моря», — добавил Пшеничников.
«Под заданную стоимость»
Проект «Амур-СПГ» получил высокую оценку Илона Маска — основателя американской компании SpaceX, которая специализируется на изготовлении многоразовой ракетно-космической продукции. В октябре на своей станице в Twitter он назвал заключение контракта на создание нового носителя «шагом в правильном направлении».
Предполагается, что первый пуск «Амур-СПГ» может состояться в 2025—2026 годах. Предполагается, что к этому времени КБ химавтоматики выполнит контракт на создание метанового двигателя. Коммерческая стоимость запуска одной ракеты-носителя, по словам Александра Блошенко, составит $22 млн.
«Впервые мы проектируем ракету под заданную стоимость, минимальная цена пусковой услуги составит $22 млн. Более того, поскольку цель всей этой работы — создать эффективное коммерческое изделие, то в проект закладывается разработка на этапе эскизного проектирования развёрнутого бизнес-плана», — отметил Блошенко.
Между тем, как заявил в комментарии RT научный сотрудник Института космических исследований РАН профессор Олег Вайсберг, успешная реализация проекта «Амур-СПГ» позволит достаточно быстро окупить затраты на изготовление ракеты-носителя и метановых двигателей.
«Многоразовый принцип с посадкой первой ступени после старта, как я предполагаю, даст возможность экономить примерно 10% средств, если отталкиваться от нынешнего объёма расходов. То есть, условно говоря, за десять пусков ракета полностью окупится. Это будет очень хорошим результатом», — подчеркнул Вайсберг.
