Двигатели для моделей ракет своими рукам

Двигатели для моделей ракет своими рукам

Карамельные модельные ракетные двигатели

Цель проекта: разработать модельные ракетные двигатели, достаточно простые в изготовлении и надёжные в работе, чтобы их можно было изготавливать в ракетомодельных кружках и использовать вместо стандартных заводских МРД.

При постановке такой задачи прежде всего нужно решить вопрос — какое топливо использовать? Десятилетиями самодельные МРД изготавливались в кружках на дымном порохе методом прессования. Процесс этот трудоёмкий и довольно опасный. На сегодняшний день существует прекрасная альтернатива дымному пороху — это сорбитовая карамель. Нельзя думать, что это абсолютно безопасное топливо, таких просто не бывает. Но можно твёрдо сказать, что сорбитовая карамель гораздо проще и безопаснее в изготовлении и использовании, чем дымный порох. Её свойства хорошо изучены, существует программа, позволяющая проектировать ракетные двигатели с заданными характеристиками.

В качестве корпуса двигателя я выбрал бумажную охотничью гильзу 12 калибра. Готовая гильза — это удобно, тем более что она соответствует по наружному диаметру заводским МРД 10 и 20 Н*с, а значит одну ракету без переделки можно будет запускать как с заводскими двигателями, так и с самодельными. Однако поскольку цена гильзы составляет половину стоимости всего двигателя, в дальшейшем будут испытываться и двигатели в самодельном корпусе.

Двигатели подобного типа уже разрабатывались и успешно использовались участниками нашего форума, например двигатели в бумажной гильзе , в пластиковой гильзе , в самодельной гильзе. Я использовал опыт первопроходцев, но старался максимально упростить конструкцию.

Для начала я выбрал две простейшие конфигурации.

Тестовый двигатель 1. Одна шашка с наружной бронировкой, длина 30 мм, канал 5.7 мм, трассер-замедлитель длиной 20 мм, сопло из стальной шайбы 4 мм. Шайба вклеена шпаклёвкой для штукатурки (на водной основе), шашка вставлена без дополнительной теплоизоляции, замедлитель залит эпоксидкой.

Тестовый двигатель 2. Одна шашка без бронировки, закрытая пыжом и залитая эпоксидкой. Я не очень верил, что гильза это выдержит, поэтому даже не захотел тратить замедлитель для первого теста. Шашка выглядит немного покусанной, потому что получена обдиранием бронировки со стандартной шашки.

Оба двигателя имеют расчётный суммарный импульс около 11 Н*с. Немного уменьшив количество топлива, можно будет вписаться в стандартную десятку.

После испытания, гильзы повёрнуты наиболее подгоревшими сторонами:

Двигатели отработали нормально, «на глаз» тяга была, время работы ТД-1 1с, ТД-2 0.5с. Однако видно, что гильзы близки к прогару, поэтому следующая серия испытаний была посвящена методам теплоизоляции гильзы.

Методы повышения огнестойкости гильзы.

Я изготовил 14 двигателей ТД-3 — ТД-16, аналогов ТД-2, с шашкой без бронировки. Для отливки шашек использовал гильзы, укороченные на 25 мм. В них вставлял свёрнутую бумагу, покрытую скотчем, на дно гильзы укладывал монету (без отверстия), затем шайбу, обмотанную фольгой. Монета и шайба прижимают бумагу к стенкам. На бумаге нанесена метка, до которой нужно заливать топливо.

После заливки топлива вставлял стержень диаметром 5.7 мм, сверху топливо прижимал ещё одной шайбой. Крайняя справа — шашка торцевого горения для трассера-замедлителя. Для неё в гильзу вставлен один оборот ватмана с небольшим нахлёстом (не склеенный), снизу монета и тонкий картонный пыж. Таким образом получается шашка в бронировке точно по размеру гильзы, нужно только подклеить свободный хвостик бумаги. Точно так же я делал и канальную шашку с бронировкой для ТД-1, только вставлял стержень и прижимал шайбой.

Стержни я вынимаю через 12 часов, шашки достаю через двое суток. Готовые шашки (блестящая поверхность не влажная, просто очень гладкая):

Готовые двигатели до испытания (ТД-17 — аналог ТД-1, описан ниже):

Читайте также:  Нужно ли выжимать сцепление при запуске инжекторного двигателя

и вскрытые после испытания:

ТД-3. гильза без теплоизоляции, повтор ТД-2.

ТД-4. Гильза покрыта термостойким кремнийорганическим лаком КО-89. Во всех случаях покрытие производилось погружением гильзы в жидкость с головой и последующей сушкой на решётке при комнатной температуре. В данном случае лак не дал эффекта.

ТД-5. Гильза пропитывалась лаком КО-89 в течение 30 минут. Лак очень слабо впитывался в картон, эффект очень слабый.

ТД-6. Пропитка в течение часа 30%-ным раствором эпоксидки (смола + отвердитель) в толуоле. Гильза сушилась двое суток на воздухе, потом 1 час в духовке при 70С. Почему-то смола полностью не отвердилась, гильза липкая. Прогорела сильнее всех.

ТД-7. Пропитка в течение 45 минут 30%-ным раствором эпоксидки в ацетоне, сушка такая же, как ТД-6. Эпоксидка хорошо отвердилась. Второе место по жаростойкости.

ТД-8. Гильза погружалась в густой ПВА, сушилась на решётке. ПЕРВОЕ МЕСТО по жаростойкости! Внутри почернел и отслоился только первый слой бумаги, остальные слои целые. В других гильзах несколько прожжённых слоёв, остальная часть бумаги расслоилась.

ТД-9. Гильза погружалась в силикатный клей не полностью, а только той частью, которая будет контактировать с пламенем. Место заливки эпоксидки не обрабатывалось. При сушке клей на наружной поверхности гильзы потрескался и почти весь обсыпался, на внутренней поверхности потрескался. Почти никакого защитного эффекта.

ТД-10. Пропитка «школьным» клеем, взял у дочери ;^)) Прозрачная густая жидкость, судя по всему — водно-спиртовый раствор модифицированного крахмала, хотя я не уверен. Похожий на вид клей продаётся и для поклейки обоев. Почти никакого эффекта.

ТД-11. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в один слой фольги. Эффект слабый.

ТД-12. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в два слоя фольги. Эффект слабый.

ТД-13. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в один слой офисной бумаги. Эффект слабый

ТД-14, 15, 16. Все предыдущие двигатели сделаны из гильз, купленных несколько лет назад. Эти три двигателя — из только что купленных, они лучше проклеены, что очень положительно сказалось на их огнестойкости. Эти гильзы я ничем не пропитывал, в ТД-15 шашка обмотана фольгой, а в ТД-16 бумагой. Состояние гильз после испытания лишь немного хуже, чем у ТД-8.

Двигатели испытывались на простейшем стенде из пружинных весов. К сожалению, с этими быстрогорящими двигателями весы так болтало, что во всех кадрах видеозаписи стрелка просто размазана по всей шкале, поэтому о тяге можно сказать только «где-то около 3 кг». Скоро все двигатели будут испытаны на новом точном стенде. Видео, WMV9, 321 КВ.

ТД-17. Это аналог ТД-1, но с упрощённым трассером-замедлителем. Изготовление трассера описано чуть выше, он вклеен на эпоксидке. Гильза (из старого запаса) довольно сильно обгорела, но осталась целая. Здесь тяга, как и положено, была меньше, чем у предыдущих двигателей, и в два раза более длительной, поэтому весы не так сильно колебались. Удалось снять показания весов и построить профиль тяги.

Параметры двигателя:
время тяги 1,2 с
скорость горения 5 мм/с
тяга на режиме 1,2 кг
крит. сечение сопла 4 мм
давление на режиме 9,3 атм
суммарный импульс 11,7 Н*с
масса шашки 11 г
масса торцевой шашки* 2,5 г
полная масса** 13,5 г
удельный импульс 88 с

* часть массы торцевой шашки, сгоревшей одновременно с основной шашкой и участвовавшей в создании тяги.
** полная масса топлива, участвовавшего в создании тяги.

Источник

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».

Читайте также:  Асинхронный двигатель для высоких температур

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.

Читайте также:  Какой объем двигателя у тройки

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.

Источник

Как сделать ракетный двигатель из гильзы

Для самодельной модели ракеты немаловажным моментом является двигатель…

Среди многообразия вариантов его изготовления самым распространенным является использование отработанных гильз от охотничьих патронов.

Попробовал такой вариант моторчика и я. Результат превзошел самые оптимистичные ожидания!

Итак, строим мотор из гильзы

в калибрах я слабо разбираюсь, на металлической части этой гильзы написано «12», а на пластике корпуса «12/70». Внешний диаметр около 20 мм, длина 70 мм.

Изнутри отверткой выбиваем остатки капсюля, получается как бы сопло диаметром чуть меньше 6 мм.

Делаем подставку для установки гильзы для заливки в нее топлива. Это кусок фанерки толщиной 8 мм. В ней сверлим дыру 4 мм и ввинчиваем в нее винт М5 длиной 50 мм. Получаем примерно следующее:

Оборачиваем резьбу винта газетой (3-4 слоя) и скотчем. Эти процедуры нужны для облегчения изъятия получившегося стержня из гильзы.

Надеваем на конструкцию гильзу:

Теперь она ровно стоит, а стержень внутри расположен строго вертикально и по центру будущего двигателя. Готовим карамель (процесс много где описан, если коротко, то смешиваем измельченную калиевую селитру с сорбитом (пропорция по массе 65/35) и плавим ее на сковородке до состояния жидкой кашицы). Заливаем ее в гильзу, периодически постукивая по ее корпусу «тяжеленьким предметом» — это нужно для устранения пустот в топливной массе.

В верхней части оставляем миллиметров 7-10 незаполненными. Это пространство надо чем-нибудь заткнуть…

Верхнюю заглушку делаем из эпоксидной смолы. На следующий день снимаем гильзу с «нашего станка», вынимаем газету со скотчем двумя спицами. В верхней части шилом делаем дырки в корпусе гильзы: это даст возможность эпоксидной смоле затечь в них и более надежно «заткнуть» гильзу. Оборачиваем скотчем верхний край гильзы, подготовив, тем самым, «ванночку» для смолы. Заливаем эпоксидный клей, получаем следующее:

Еще через день все застывает — двигатель готов!

Теоретические расчеты показывают следующие параметры мотора

Тяга — целый килограмм! Честно говоря, не верилось!

Масса пустой гильзы 6,8 г; масса готового двигателя 28,8 г. Топлива — всего 22 грамма! Теория на уровне 5 класса средней школы показывает, что ракету массой 150 грамм этот движок может зашвырнуть аж на 300 м!

В реальности результат был скромнее. Но, главное! ракета вообще смогла оторваться от земли. Например, РП-8 (140 грамм) залетела на 130 м.

ИТОГ: очень легко, из подручного (по полям России таких гильз можно мешок насобирать в охотсезон) материала можно изготовить вполне приличный двигатель!

Замечу, что после полета от такого двигателя останется только «сопло»

и эпоксидная верхняя заглушка

пластиковый корпус гильзы исчезает 🙁

Позднее металлические остатки пригодились при изготовлении двигателя из корпусов отработанных БРДП20-ххх

Подробное описание изготовления такого мотора в седьмом полете РП-8.

Источник

Adblock
detector