Как сделать из утеплителя ракету

Добавил пользователь Morpheus
Обновлено: 04.10.2024

Необходим простейший набор измерительных и чертежных инструментов: линейка, штангенциркуль, карандаш.

Корпус двигателя делается из 10-ти слоев высококачественной офисной бумаги. Для этого из стандартного листа А4 отрезаются по длине две полоски шириной 69 мм. Далее берется оправка – ровный гладкий и прочный, лучше металлический, стержень (или трубка) длиной более 80 мм и диаметром 15 мм. Чтобы корпус не прилипал к оправке, можно отрезать кусок широкого скотча по длине оправки и накатать его на оправку в поперечном направлении. Затем на оправку наматываются последовательно полоски бумаги, которые в процессе намотки обильно, без пропусков, промазываются силикатным клеем. Прилегающую к оправке сторону первого витка промазывать клеем, конечно, не надо.

После этого неплохо прогнать еще сырой корпус через внешнюю оправку – металлический цилиндр с внутренним диаметром 18 мм. Корпус движка должен достаточно плотно проходить через эту оправку, этого надо добиться обязательно, поскольку в дальнейшем придется проводить набивку корпуса топливом, что без плотно сидящей внешней оправки делать нельзя. Если такую трубку найти не удастся, надо будет изготовить внешнюю оправку намоткой не менее 15-ти слоев офисной бумаги на уже готовый корпус двигателя, так – же на силикатном клею. Слегка подсушив корпус, надо снять его с оправки предварительно провернув против намотки. Дальше, пока корпус полностью не высох надо вставить с одной стороны готовое сопло. Для этого конечно необходимо, чтобы сопло уже было подготовлено.
Итак, изготавливаем сопло. Рекомендую сделать сразу два сопла, далее будет понятно почему. Обычно несложно найти деревянный стержень диаметром 16-18 мм, лучше из твердого дерева вроде бука или граба. Аккуратно торцуем его, т.е. делаем ровный перпендикулярный оси спил на одном конце. Для этого надо отрезать ровную полосу ватмана, шириной ~100мм и плотно намотать на стержень точно виток над витком. По краю этой намотки постепенно поворачвая стержень и удерживая ватман на месте делаем круговой пропил. Слегка зачистив шкуркой место спила получаем четкий торец. Здесь мы подошли вплотную ко второму правилу, непосредственно вытекающему из первого:

2) при любых операциях требующих геометрической точности использовать всевозможные оправки, шаблоны, кондукторы .

Первый этап сборки двигателя - установка сопла. Делать это надо пока корпус еще не просох, т.е. практически сразу после намотки. Сопло устанавливается в корпус с одного торца на силикатном клею заподлицо с краем корпуса.
Вот мы и подошли к третьему правилу:

3) строго соблюдать соосность всех центральных каналов и осевую симметричность всех деталей ракеты.

Конечно, это правило интуитивно понятно, но частенько про него забывают.

Топливо.

Непосредственно назрел вопрос о топливе. Конечно, его надо решить в первую очередь, перед тем как приступать к производству ракеты, но я веду рассказ, так сказать, в порядке логической очередности. Соблюдать этот порядок при изготовлении ракеты конечно не обязательно. Самым доступным, безопасным и одним из самых эффективных считается карамельное порошковое топливо, состоящее из смеси тонко измельченного сахара 35% и калиевой селитры 65%. Процентовка только по весу. Достать компоненты несложно. Про сахар я не говорю, а селитру ищите в садоводческих магазинах и рынках. Лучше всего, конечно, купить качественную селитру в специализированной фирме (Русхим, Вектон). Точное соблюдение весовых соотношений обязательно. Отсюда и четвертое правило:

4) точно соблюдать пропорции химических компонентов, степень измельчения и технологию производства топлива .

5) топливо надо обязательно проверить .

Для этого прессуем небольшую тонкую таблетку-лепешку из топлива и в безопасном месте на гладкой негорючей поверхности поджигаем ее с одного края. Таблетка должна гореть активно, пламя должно иметь четкую направленность, сама таблетка должна вести себя беспокойно, норовя сорваться с места. После сгорания не должно остаться практически никаких шлаков. Такое топливо можно считать подходящим.
Если корпус движка просох можно приступать к набивке. К этой операции я призываю отнестись с максимальной серьезностью. От качества ее проведения зависит не только качество работы движка, но и само его существование. Проще говоря, некачественная набивка может привести к взрыву.

Сначала разбираем систему центровки сопла и помещаем корпус движка во внешнюю оправку, о которой я уже упоминал. Это обязательно, поскольку при набивке возникают усилия, которые могут повредить корпус. Напомню, корпус должен входить во внешнюю оправку свободно, но плотно, без люфтов. Сначала при помощи подходящего стержня или хвостовика сверла плотно запрессовываем топливом канал сопла. Только аккуратно без фанатизма - сопло может расколоться. Затем помещаем движок в оправке на ровную прочную поверхность. Засыпав небольшую порцию топлива, при помощи подходящего по диаметру (~14,5мм) прочного стержня с плоским торцом и молотка прессуем эту порцию. Здесь важно, чтобы порции топлива были все время одинаковыми – приблизительно объем маленькой ложечки от мороженного Баскин-Роббинс "с горкой", чтобы удары молотком шли по нарастающей от слабого к довольно сильному, и количество их было одинаковым. Движок при этом надо удерживать на столе вертикально без перекосов, дабы не повредить его. Продолжаем эту нудную, но ответственную операцию до тех пор, пока до верхнего края движка останется незаполненным 12 мм по высоте. Высота топливного заряда будет составлять 45 мм. Аккуратно почистив стенки свободного объема, берем заглушку, смазываем силикатным клеем и вставляем ее в верхнюю часть. Не вынимая корпус из внешней оправки, подпрессовываем молотком заглушку пока она плотно не сядет на топливо. Теперь достаем движок из оправки и делаем перетяжку на корпусе, фиксирующую заглушку, по схеме, описанной для сопла. Единственное, что надо будет предварительно сделать, это, поскольку корпус уже приобрел приличную прочность, сначала продавить его по линии отметки перетяжки каким-нибудь металлическим предметом имеющим тонкую, но не острую кромку. Можно воспользоваться стальной проволокой 2мм (спица от велосипеда). Обязательна обмотка нитками на клею в месте перетяжки.

Если наша заглушка делается из второго сопла, т.е. имеет "технологическое" отверстие, то напоминаю, надо либо переед установкой подложить под неё копейку, либо залить отверстие эпоксидкой. В данный момент как раз пора воспользоваться смолой.

Зажигание.

6) Время до срабатывания двигателя должно быть таким, чтобы можно было отойти на безопасное расстояние .

7) все, что можно, должно быть испытано и замерено заранее .

Планер.

Теперь будем делать собственно ракету. Можно конечно примотать движок к рейке и запустить из бутылки, но, по-моему, это низведение достаточно изящного процесса ракетостроительства до изготовления простой шутихи. Я применяю реечный вариант только для отработки движков, когда надо испытать несколько вариантов, результат запуска которых заранее неизвестен. Поэтому я расскажу, как сделать очень простую, но все-таки ракету, со всеми ее атрибутами. Поскольку на этом этапе всегда возникает соблазн проявить инициативу и творчество, сразу предупреждаю, усложнять здесь для начала не стоит, поскольку вероятность потерять ракету после запуска очень велика, на стадии отработки я потерял подряд три ракеты. Улетают они - будь здоров!
Схема ракеты показана на рис.2.

Конструкция, которую я предлагаю, очень проста. Корпус фюзеляжа делается так же как и у движка, только для этого берется один кусок офисной бумаги шириной 110мм и наматывается на оправку диаметром 18мм. Надо проконтролировать, чтобы движок с трением, но свободно вставлялся в корпус ракеты. Можно сделать корпус ракеты немного больше диаметром, а движок подогнать намоткой колец бумаги по краям движка.

Стабилизаторы делаются склейкой двух заготовок, см. Рис.3, из тонкого картона, типа визиточного. Всего надо сделать три штуки. В месте крепления к корпусу на заготовках делается отгиб 4мм в разные стороны, что после склейки половинок создает удобную поверхность для приклеивания к фюзеляжу. Размер и форма стабилизаторов дело весьма произвольное, естественно в определенных рамках. Так что лучше для начала не экспериментировать, а сделать по приведенной схеме. Клеятся стабилизаторы на корпус быстросохнущим клеем типа "Супермомент", по предварительно сделанной четкой разметке. Определить положение стабилизаторов совсем несложно, для этого не нужно даже вспоминать школьные формулы. Первая отметка, т.е. положение первого стабилизатора - клеевой шов на фюзеляже. Далее берем тонкую металлическую линейку, упираем ее нулевой отметкой в клеевой шов и прокатываем на столе на один оборот. Положение клеевого шва после оборота покажет нам периметр фюзеляжа. Поделив его на 3, получаем положение двух других стабилизаторов относительно первого. Путем такой же накатки линейкой делаем отметки на фюзеляже.

Опыт показал, что клеевого соединения недостаточно, поэтому в стабилизаторах впритык к корпусу делаются шилом два отверстия, сквозь которые, с помощью иголки наматывается не менее пяти витков х/б нитки №10. Под нижнюю намотку предварительно вставляется один направляющий кольцевой зацеп. Нитки промазываются силикатным клеем. Такой же направляющий зацеп крепится с помощью ниток и клея в носовой части ракеты строго над нижним. Направляющие зацепы делаются из маленьких канцелярских скрепок, с таким расчетом, чтобы в них легко проходил стержень диаметром 5 мм.

Носовой обтекатель ракеты можно сделать из винной деревянной пробки, обточив ее как сопло, на дрели. Пробковый материал довольно сложен в обработке, поэтому действовать надо аккуратно, используя не очень грубую шкурку. Тут надо поэкспериментировать.

Пусковая установка.

8) запуск ракеты без направляющей недопустим.

Поскольку центр тяжести у такой ракеты находится спереди от центра давления и точки приложения тягового усилия, недостаточно разогнавшись, ракета может перейти в горизонтальный полет и догнать незадачливого моделиста. Кстати, к такому развитию событий надо быть готовым даже при наличии качественной направляющей и не зевать в случае чего.
Перед запуском

9) надо проверить аэродинамическую устойчивость ракеты, т.е. способность ракеты придерживаться выбранного направления полета.

Запуск

Запуск ракеты самый интересный момент. Но и тут нельзя расслабляться. Надо обязательно

10) обеспечить безопасность окружающих.

Ваше увлечение не должно быть источником опасности для других. Поэтому надо найти площадку, на которой в радиусе 200м нет посторонних людей, строений, легко воспламеняющихся объектов.

Расчет

Класс С11
время работы t=0.81 сек
Kn максимальный Knmax=64
давление в камере Pmax=0.68 МПа
тяга максимальная Fmax=18.8 H
тяга средняя Favg=11.9 H
импульс полный Itot=9.4 Н*сек
импульс удельный Isp=97.9 сек

На графике рис.4 приведено изменение числа Kn по времени, т.е. отношения площади горения к площади критического сечения сопла по времени.

На графике рис.5 приведено изменение давления в камере движка по времени. (Один МегаПаскаль соответствует 10-ти атмосферам).

На графике рис.6 приведено изменение тяги по времени.

Обратите внимание, тяга такого небольшого простейшего движка может превысить 1,5кг. И это для ракеты весом 30-35г!

Точность расчета оставим на моей совести. Думаю все же, результаты достаточно близки к истине, т.к. сравнение результатов многочисленных запусков с разными параметрами движка и результатов соответствующих расчетов выявили явное соответствие. Освоить расчетную методу я очень рекомендую, тем паче, что она не сложна. При проектировании своего двигателя очень полезно оценить все критические параметры, дабы не получить вместо движка петарду. Полезно также бывает провести сравнительные вычисления по какому-нибудь параметру (например, по диаметру критики), чтобы не проводить кучу экспериментальных запусков, результаты которых порой заценить достаточно проблематично без соответствующей аппаратуры.
Высоту полета ракеты, максимальную скорость и время подъема тоже можно легко рассчитать по программе Ричарда Накка EzAlt. Несмотря на простоту, программа похоже дает приличную точность. По крайней мере, для данной ракеты расчет и измерение по триангулярному методу показали одинаковый результат для высоты подъема с работающим двигателем - 90м. Выше ракета летит уже по инерции не оставляя за собой следа, да еще с бешеной скоростью, поэтому замерить максимальную высоту полета проблематично. Расчет по EzAlt при самых неблагоприятных условиях дает 300м! Хочется в это верить.

Кладем ракету на нашу пусковую установку донышком, направленным к низу. Теперь начинайте накачивать ракету воздухом, используя велосипедный насос. В свободном от воды пространстве баллона быстро возрастет давление воздуха, ракета стартует и стремительно пролетит целых сто метров! А может даже больше.

Многочисленные опыты ребят подсказали, что дальность полета ракеты зависит от количества закаченной воды в баллоне, которое вы можете определить экспериментально.

Внимание! При запуске вашей ракеты соблюдайте меры безопасности. Не направляете ее в сторону людей и жилых домов. Иначе вы случайно можете кого-нибудь травмировать или разбить стекло в окне. Лучше уйдите, куда-нибудь в безлюдное место и там ставьте свои опыты по запуску самодельной ракеты.

Глядя в небо, наблюдая за неторопливым движением облаков и стремительным полетом птиц, люди сами мечтали о полетах. Их мечты осуществились: на вертолетах люди перемещаются между городами, на самолетах — между континентами, на ракетах летают в космос.

Дети подражают взрослым и тоже мечтают летать; они с легкостью воображают себя летчиками в кабине авиалайнера или истребителя, космонавтами в скафандрах за пультом космолета.

Самолеты, пролетающие высоко в небе, выполняющие фигуры высшего пилотажа кажутся легкими, стремительными, изящными аппаратами. При близком знакомстве с самолетом, когда его можно потрогать пальцами, он кажется неуклюжим, огромным и таким тяжелым, что поневоле всегда закрадывается мысль: как он летает? На детей внушительный вид летательного аппарата оказывает незабываемое впечатление.

Космические ракеты стартуют не так часто, как самолеты, и большинство жителей наблюдают за взлетом по телевизору. Начало подъема космического корабля более впечатляюще, чем взлет самолета.

Содержимое обзора

Материалы для поделок

В детской фантазии ракета может иметь самые необычные очертания, а для ее изготовления применяются распространенные материалы и бытовые предметы. Моделей детских поделок в виде ракеты существует большое количество.

Поражает разнообразие материалов:

Бумаги,
Дерева,
Пластмассы,
Пластилина,
Алюминиевой
Фольги,
Пенопласта,

Во многих моделях для изготовления различных частей используются разные материалы.

Поделка ракета из бумаги может быть плоской или объемной фигурой. Бумага является одним из наиболее востребованных материалов для детских поделок благодаря своим свойствам: она дешевая, доступная, легко обрабатывается, легкая, не требует применения сложных инструментов, с помощью краски легко имитирует другие материалы:

Особенности организации работы

Сложность поделки определяют исходя из возраста ребенка, уровня развития, его интересов. Нет смысла принуждать ребенка делать модели ракет из бумаги, если его интересует что-то совсем другое. Яркие фото поделки ракеты могут привлечь его внимание и заинтересовать.

В самой младшей возрастной группе дети изготавливают плоские модели. На начальном этапе для них доступны раскраски: контурные изображения на бумаге. Ребенок учится держать цветной карандаш, аккуратно закрашивает определенные области, не выходя за их границы, следит за равномерностью нанесения краски.

Раскрашивать контур ракеты удобно кисточкой с использованием акварельных, гуашевых красок. При любом способе выполнения работы обращают внимание на последовательность и аккуратность исполнения.

Ненавязчиво, но неуклонно, поощрением и вниманием, а не критикой и безразличием, ребенка приучают к тому, что его маленькая работа должна выглядеть привлекательно, нравиться другим детям и взрослым.

Возможно, первая поделка получится не такой, как хотелось бы. В этом случае следует предложить малышу раскрасить не одну ракету, а несколько, целую серию.

Наверняка вторая, третья, последующие работы окажутся гораздо лучше. Именно в этот момент важна поддержка взрослых, чтобы закрепить ситуацию успеха, выработать чувство уверенности.

Внимание и интересы детей неустойчивы; малыши могут легко заинтересоваться сооружением ракеты и еще легче переключиться на что-то другое. Для выработки более постоянного увлечения следует придерживаться принципа систематичности.

Для этого работу над поделкой ракеты для детей выполняют изо дня в день в определенное время. Уже через неделю ребенок с нетерпением будет ожидать того часа, когда можно будет заняться конструированием.

Объемная поделка ракета

Схем и способов, как сделать поделку ракета, множество. При выборе варианта учитывают возраст и способности юных изобретателей, технику выполнения.

Для несложной объемной модели ракеты цилиндрической формы понадобятся материалы и инструменты:

Бумага (белая или цветная) любых размеров и плотности,
Лист картона или готовая втулка,
Ножницы или острый нож (резак),

Циркуль,
Линейка,
Простой
Карандаш,
Клей для бумаги.

Выбирают готовую схему поделки с перечнем всех деталей и указанными размерами; отталкиваясь от образца, схему и размеры можно изменить по своему усмотрению.

На чистые листы бумаги наносят разметку, придерживаясь размеров и пропорций. Пошаговая инструкция сборки поделки из картона ракета:

Глядя на схему, делают разметку деталей будущей ракеты на бумаге; используют чертежные инструменты; работу удобно организовать в паре или небольшой группой:
Инструктор показывает, объясняет, а ученики повторяют; полезно запланировать изготовление не одной поделки, а целой серии, в которой размеры каждой следующей поделки чуть больше;
Ножницами или ножом вырезают по контуру все заготовки; склеивать начинают с цилиндрического корпуса; чтобы края заготовки не расходились, их фиксируют скрепками, обвязывают ниткой;
С одной стороны цилиндра крепят коническую носовую часть, с другой — сопла и двигатели первой ступени, стабилизаторы и рули в виде маленьких крыльев;
После высыхания клея готовую поделку украшают: добавляют иллюминаторы, люки, миниатюрные фото, картинки, надписи;
В процессе работы дети усваивают смысл новых понятий: иллюминатор, маршевый двигатель, капсула, ракетное топливо.

Поделка ракета — уменьшенная копия

Поделка копия ракеты очень реалистична и наиболее сложна в изготовлении. Это работа для детей старшего возраста, увлекающихся конструированием моделей.

Она требует усидчивости, терпения, аккуратности и определенного уровня мастерства.

Начинают работу над поделкой поиском и изучением схем с нанесенными размерами деталей и инструкцией по сборке.
Схемы можно найти в журналах или на тематических сайтах.
Следующий шаг — поиск и сбор материалов необходимого размера, модель ракеты имеет значительную длину.
В процессе изготовления копии важно придерживаться размеров и пропорций, указанных рекомендаций.

В этом возрасте юный конструктор уже самостоятелен. Взрослые обеспечивают условия для творчества, поддержку и помощь в преодолении затруднений.

Самые простые решения по организации обогрева частного дома всегда будут пользоваться популярностью, особенно среди домашних мастеров-умельцев. К таковым относится и ракетная печь на дровах, которую можно сделать своими руками без существенных финансовых затрат. Отопитель довольно интересен и заслуживает особого внимания. Рассмотрим принцип работы печи-ракеты, преимущества с недостатками и способы изготовления в домашних условиях.

Как работает ракетная печь

Примечательно, но так называемая ракетная или реактивная печь на самом деле не имеет ничего общего с реактивной тягой, а тем более с полетами в космос. Это народное название возникло по 2 причинам: из-за некоторой схожести работающего агрегата на перевернутую ракету и благодаря гудящему звуку. Правда, он появляется в определенном режиме горения дров и свидетельствует о слишком большом количестве подаваемого в топливник воздуха.

Важно. Режим, при котором печь ракета сильно гудит или даже ревет, является неэффективным и неэкономичным. При нормальной работе буржуйки раздается лишь тихий шелестящий звук.

На данный момент существует 2 вида реактивных дровяных печек:

Как работает печь-ракета:

В горизонтальную часть трубы, что служит приемным бункером для топлива, вставляются дрова и поджигаются со стороны вертикального участка.
Внутри Г-образного канала возникает естественная тяга за счет разницы температур входящего воздушного потока и выходящих дымовых газов.
Интенсивность горения ракетной печи возрастает по мере прогрева корпуса, так что необходимо ограничивать подачу воздуха. Иначе древесина очень быстро выгорит впустую – все тепло вылетит в трубу.

Принцип работы так называемой реактивной печи заключается в использовании энергии восходящего потока продуктов горения. Чем выше температура стенок топливника, тем древесина горит интенсивнее, а пламя становится мощнее.

Стационарный вариант печи

Стационарные ракетные печи, изготавливаемые своими руками для обогрева дома, снабжаются специальным колпаком для сохранения тепла дымовых газов с последующей передачей его в помещение. В этом случае общая картина сжигания дров несколько иная. При ограниченном поступлении первичного воздуха и горении топлива начинают выделяться пиролизные газы. Они дожигаются в нижней части вертикальной трубы, куда подводится вторичный воздух по отдельному каналу.

Стационарная печь-ракета не отличается по принципу работы от переносной, только дымовые газы отводятся через колпак и лежанку в дымоход

Примечание. В этом отношении дровяная печь – ракета похожа на пиролизный отопитель длительного горения, только в ней не используется вентилятор для принудительного нагнетания воздуха.

Раскаленные продукты сжигания, поднимаясь под колпак, начинают охлаждаться, после чего опускаются в пространстве между стенками и попадают в дымоходный канал. При этом на газы действуют 3 силы:

Гравитация. Она заставляет более холодные и тяжелые газы опускаться и направляться к выходу в дымоходный канал.
Давление новых продуктов горения, поступающих с более высокой температурой из топливника.
Естественная сила тяги дымохода.

Сумма этих трех сил позволяет пристраивать к печке ракетного типа дымовые каналы произвольной формы, лишь бы отобрать побольше тепла. На практике это используют, чтобы сделать от ракетной печи лежанку с подогревом, как это показано на схеме:

Примечание. Есть и другой способ не допустить выброса тепла вместе с дымовыми газами наружу. Для этого от ракетной печи делают дымоход с водяной рубашкой и двумя патрубками, что присоединяются к отопительным приборам.

О преимуществах и недостатках

Так называемая реактивная печка – это самый дешевый вариант устройства отопления в частном доме. В этом отношении она не имеет себе равных. Более того, хороший мастер способен выполнить печь из кирпича таким образом, что она будет вполне прилично смотреться в интерьере комнаты. По сути, придется облагородить только выступающий металлический колпак да крышку топливной камеры. Остальные части агрегата вместе с газоходами будут скрыты с глаз.

Существует лишь 1 способ снабдить реактивную печку водяным контуром – установить на дымоотвод теплообменник и подключить его к теплоаккумулятору либо напрямую к батареям отопления

Потерей полезного тепла через дымоход страдают многие печи, в том числе и ракетные, так что в этом случае не помешает приладить к газоходной трубе водяной контур, о чем сказано выше. Ну и большое количество теплоты позволит отобрать лежанка, хотя для ее устройства придется потрудиться. Остальные негативные стороны ракеты выглядят так:

Агрегат требует постоянного присмотра и ручного управления, поскольку всякая автоматика в нем отсутствует.
Загрузку дров надо производить довольно часто.
Металлический колпак нагревается до температуры, вызывающей ожоги у человека после прикосновения. Это опасно для маленьких детей.

Примечание. Самодельные печи ракетного типа не годятся для протапливания бани, поскольку в нормальных рабочих режимах неспособны выделять большое количество тепла за короткий промежуток времени.

Заключение

Конечно же, печь ракета на дровах – не верх совершенства и привлекательна лишь в силу своей простоты и дешевизны. Да и вписать ее в интерьер жилого помещения – та еще задачка. Отсюда напрашивается вывод, что сооружать подобный источник тепла можно где-нибудь на даче либо во времянке, где люди пребывают не постоянно. Длительных перерывов между растопкой отопитель не боится, а прогревается достаточно быстро. Для обогрева большого жилого дома или бани данный агрегат не подойдет, тут нужны другие решения.

Читайте также: