Водяная ракета своими руками с дистанционным управлением
Закон Скотта Не важно, что что-то идет неправильно. Возможно, это хорошо выглядит!
Я как-то писал заметку об устройстве покупной водяной ракеты. Простота конструкции девайса меня впечатлила. Беда только, что по описанию ракету можно было накачать до 7 атмосфер, а у меня получалось «надуть» ее только атмосферы на 4 не больше, штатный ножной насос не вытягивал большее давление. Катализатором для новой разработки, послужил случай. Мой друг подвозил меня как-то с дачи, совершено случайно в бардачке машины я увидел у него резиновую «бобышечку» c ниппелем. — А что это такое? — Да, ниппель для бескамерной шины… Ниппель был тут же мною изъят из бардачка. С него и началась разработка самодельного стенда для запуска водяной ракеты. Следующим моим приобретением стал быстрый разъем для поливочного шланга. Бронзовый разъём в магазине садовод стоил всего 120 рублей. Совместить ниппель и разъём оказалось проще простого. Отрезав от ниппеля «головку», я забил его в разъём. Ниппель вошел с натягом, герметичность была обеспечена. Главный элемент пускового стола был готов. Еще в марте я начал готовится к проекту ракеты высокого давления. На свой день рождения заказал сотрудникам на работе подарком – электрическим автомобильным насосом «Беркут», который по описанию выдавал давление до 12 атмосфер. Если верить журналу «За рулем», «Беркут» был лучшим автомобильным насосом. Сотрудники после моего дня рождения ещё долго глумились постоянно, задавая мне вопрос: — Зачем тебе автонасос, если у тебя нет машины? Пусковой стол по началу мне захотелось сделать целиком из дюраля, на Митинском рынке был куплен лист дюраля толщиной 3 мм.. Но когда я собрал пусковой стенд, оказалось, что вышла промашка с размерами. Шланг от «Беркута» никак не влезал. Конструкцию пришлось переделывать, поскольку дюраль уже был весь нарезан, в дело пошла сантиметровая фанера. Верхняя площадка осталась алюминиевой, а все остальное я за день выпилил из фанеры. На основание пошёл обрезок ламинированной ДСП приблизительно 40 на 40 см, такие куски попадались мне по всей даче. Вещь нужная, согласитесь, десять лет мне хотелось куда-нибудь их пристроить. Скрутить все детали вместе труда не составило. Немного помучился устанавливая сервомашинку, которая должна была дергать за «веревочку» по команде с пульта управления. Под неё выпилил фанерный хомутик, который прикрутил к средней перегородке стенда на металлических уголках. Серву с пусковым клапаном соединил велосипедными тросиками.
Покраска пускового стенда
То, что фанера боится воды я догадывался с детства. Тут и возникла необходимость покрыть чем-нибудь пусковой стенд. Какой выбрать лак? Лет двадцать пять, я не пользовался лаками вообще, все что о них знал — успешно забыл. Коллега по работе, который служил на флоте и во всем разбирался, тут же посоветовал мне покрыть фанеру корабельным лаком. Ну, да, подумал я: «Если бы он служил в танковых войсках, то покрывать фанеру мне надо было бы исключительно танковым лаком». Но к совету прислушался, матрос коллегу не обидит. В магазине «Тушинский строитель» о корабельном лаке никто не знал, но продавщица предложила «Яхт-лак», которым можно покрывать не корабли, а только яхты. Большая (по меркам моделистов) банка прозрачного лака 0, 75 л стоила 800 рублей. Но мне хотелось прикупить темный лак, вопрос решился за пять минут. -Я вам любой « колор» сделаю, — сказала продавщица, предъявив мне палитру. Я выбрал цвет по темнее ( тонер №3450). — Через пять минут будет готово, с вас еще 85 рублей. На даче для начала покрыл обрезок фанеры одним слоем лака, когда положил обрезок сушиться, потом покрыл обрезок доски… «Красил» опытные образцы, используя обычную строительную кисточку за 20 рэ. Одно лишь обстоятельство испортило мне праздник высоких технологий — кисточка не захотела отмываться водой. Пришлось читать инструкцию на банке. Из нее я узнал много нового, что лак алкидно-уретановый, первый слой надо сушить 4 часа, а потом накладываем второй, далее заготовку сушить пару дней, перед покрытием третьим слоем. Банки должно было хватить на 10 квадратных метров. Тут мне сразу захотелось покрыть лаком сортир на даче. Ведь если хорошо покрыть, лет пятьдесят может простоять. Кисточку же можно о, под названием «Уайт-спирит».
Латунный разъем и ниппель для бескамерной шины.
Отрезаем «головку» ниппелю.
Ниппель идеально входит с натягом в разъём.
Латунный уголок припаял к разъёму обычным припоем, используя газовую горелку, хотя можно было постараться вспомнить, где лежит стоваттный паяльник.
По два ушка припаиваются к верхней и нижней части разъема.
Верхняя часть пускового стенда изготовлена из 3 мм-го дюраля, пусковой разъем крепится парой винтов М4.
Боковые панели пускового стенда выравнивал рашпилем.
Отверстия под винты М4
Предварительная примерка уголков.
Стенд собран. Не все отверстия под винты совпали, их пришлось кое-где рассверливать, чтобы загнать винты.
Стенд собран на винтах М4 с большой головкой.
На привод к «спусковой головке» пошли два велосипедных тросика, купленные в магазине «Спорт» за 60 рэ. Сначала мною была сделана смелая попытка откусить тросик обычными бокорезами, он не подался. Пришлось завести «балгарку», отпилить тросики под нужный размер оказалось секундным делом. К основанию конструкция крепится обычными саморезами. В латунных «ушках» просверлены отверстия (диаметр 2мм), такие же отверстия просверлены в дюралевом основании. В них продевается тросик.
После примерки, стартовый стол был разобран и фанерные детали были покрыты «Яхт-лаком» в три слоя.
Основа спускового механизма – мощная 50 граммовая серва, которая развивает усилие до 10 кг. Как в последствии, оказалось, усилие получилось избыточным, спокойно можно было поставить и сервомашинку c усилием 2-3 кг. Серва на штатных саморезах прикручена к фанерной панельке, которая на уголках прикручена под среднюю перегородку пускового стола.
К припаянным к быстрому разъему «ушкам» протянуты велосипедные тросики. Они продеты в отверстия дюралевой пластины. Cнизу пластина зафиксирована двумя втулками с винтами. Через центральное отверстие продета тяга из полуторамиллиметровой стальной проволоки, которая соединяет пластину с сервомашинкой.
Ракета Л-1 ( Липтон-1)
Ракету делал уже по накатанной технологии. Основным элементом послужила бутылка из-под чая «Липтон» — емкость 1,25 литра. Корпус ракеты сделан из обычного ватмана – А4.
В технологию накрутки ватмана на бутылку были внесены кое-какие нововведения. Длины листа хватало только, чтобы обернуть бутылку один раз. Так я склеил первую гильзу из ватмана, когда клей подсох – на первую гильзу накрутил вторую, подклеил не склеивая гильзы межу собой, по верх второй – третью. Клеил ва, он сохнет значительно быстрее, чем ПВА. Из 3-х гильз и был набран корпус ракеты, гильзы были промазаны «Титаном» и вставлены друг в друга. Эту операцию надо делать очень быстро. Нормально совместить гильзы у меня получилось со второго раза. Первый корпус, как в поговорке о блинах, пошел комом, пришлось выбросить.
Стабилизаторы делал из двойной потолочной плитки. Склеил две плитки, вырезал, зашкурил.
Стабилизаторы приклеиваются к нижней части ракеты, дополнительно в место стыка стабилизатора с корпусом приклеивается по всей длине треугольный «плинтус». Обтекатель ракеты делал по технологии, которую подсмотрел в «Популярной механике». От бутылки большего объёма (1, 75 л) отрезается верхняя часть, срезается горлышко, образовавшуюся дырку затыкаем теннисным шариком.
Теннисный шарик приклеил суперклеем «Секунда», сам обтекатель к корпусу – «Титаном». Бутылка никак не закреплена в корпусе, входит с натягом, на нем и держится.
Красил ракету акриловой краской для стендового моделей.
Изготовление сопла ракеты. В магазине «Юный огородник» я приобрел пару пластиковых переходников типа «папа-папа» для полива. Такой переходник зажимается в тиски, распиливается на две части под разделительную площадку.
В крышке от бутылки просверливаем отверстие, зашкуриваем площадку переходника. Теперь попытаемся склеить эти две пластиковые детали. С начала мною был использован клей (Sofort Kleber) с непонятным названием, аналог «Супермомента»*. Соединение после высыхания, не прошло тест-драйва, приложив значительное усилие на разрыв, мне удалось оторвать сопло от крышки. Вторая попытка.
В дело пошёл отечественный клей «Контакт», который показал лучшее результаты. Разорвать конструкцию руками у меня не получилось. То ли первый клей был не свежий, то ли я второй раз уже не очень старался разорвать.
Подготовка к запуску
Серва машинка пускового стенда была соединена с обычным приемником для авиамоделей, приемник через регулятор был подключен к литий полимерному аккумулятору. Всю эту сборку засунул под стакан из пластиковой бутылки. Чтобы ещё лучше изолировать электронику от воды –приклеил стакан к основанию пластикового стола. Первые полеты Первые запуски произвел с дачного участка под небольшим углом в сторону соседнего пустыря.
Ракета Л-1 заправлена 400-а граммами воды, установлена на пусковой стол. К стартовому клапану подключен насос, питание насоса осуществляется от свинцового аккумулятора для UPS.
На первых стартах меня ожидало глобальное разочарование. Когда манометр показывал 5 атмосфер, ракета произвольно срывалась с пускового стенда. Не мог её удержать. При 4-х атмосферах система работала нормально, старт осуществлялся по плану, по команде с пульта управления.
При таком давлении ракета поднималась всего метров на 30 не больше. Немного подпилил надфилем коннектор. После этого произвольные срывы со стенда прекратились.
Подкачал до 7-8 атмосфер. Ракета поднялась над землей метра на три… Потом она решила свернуть вправо. Высота подъема не более 15 метров, дальность около 100 м.
«Ужасный» краш после кривого запуска, от удара о твердую землю, сломался один стабилизатор, искалечен обтекатель. На ремонт ушло минут десять-пятнадцать.
Фото автора PS: Фотомодель совершеннолетняя и не возражает против публичного использования своего образа. При запусках ни одна фотомодель не пострадала.
Обкатываем шасси для установки ракеты.
Моделирование движения гидропневматической ракеты
МБОУ лицей №38
Шиков А. П.
Научный руководитель: Балакин Михаил Александрович (Учитель физики и астрономии)
Секция авиации и летательной техники, науки о Космосе, Земле и Океане
Цель:
- Создать модель ракеты на реактивной тяге и пусковой установки для проведения эксперимента.
- Смоделировать движение гидропневматической ракеты на реактивной тяге с помощью среды программирования PascalABC.NET
Актуальность:
Актуальность изучения реактивного движения в наше время навряд ли можно подвергнуть сомнению, так как именно наша страна сильна в этой отрасли, и мы хотим, чтобы она как можно дольше оставалась таковой.
Работа:
При моделировании реактивного движения тела необходимо учитывать множество факторов, влияющих на полёт реальной ракеты и обычно «опускаемых» в школьном курсе физики. Так нельзя пренебрегать сопротивлением окружающей среды, так как при больших скоростях сила полного аэродинамического сопротивления, исходя из формулы расчета сопротивления (1)
(1) F c = c x p V 2 2 S
возрастает квадратично. Обязательно нужно, как можно более корректно, разобраться с процессом истечения рабочего вещества, так как скорость выхода «топлива» может сильно меняться по мере расхода вещества. Эти и другие проблемы мы и попытались решить в ходе выполнения работы.
Конечная цель моделирования – как можно более точное совпадение расчётной зависимости координаты ракеты от времени с такой же зависимостью, полученной экспериментально (при запуске ракеты).
Методы:
Математическое моделирование движения ракеты основывалось на численном решении уравнений движения. В полёте на ракету действовали силы тяги двигателя (реактивная сила), сопротивления воздуха и тяжести. Все три силы менялись по величине в течение полёта, за счёт изменения массы ракеты и её скорости.
Для расчёта движения ракеты был выбран алгоритм Эйлера численного интегрирования уравнений Ньютона. Выбор данного алгоритма обусловлен предполагаемой «гладкостью» функций, что позволяет использовать постоянный шаг интегрирования. Программа была составлена на языке Pascal ABC.
Краткое описание принципа действия ракеты:
- В ракету наливают воду(1/3 Объема)
- Пусковой стол и ракету приводят в горизонтальное положение.
- В ракету нагнетается давление(6~5 atm).
- При срыве затвора, под давлением пусковой стол «отпускает» ракету, и вода под давлением выходит, в связи с чем возникает реактивная сила.
Основной алгоритм программы моделирования:
begin
fc:=kc*((1.2/2))*v*v*0.004; //Вычисление силы сопротивления воздуха
a:=(u*k-m*g-fc)/m; // Вычисление ускорения
u:=u-((2/5)*((um/0.04)*dt));//Вычисление скорости выхода воды
v:=v+a*dt; //Вычисление скорости тела
y:=y+v*dt; //Вычисление координаты тела
t:=t+dt*n;
m:=m-k*dt;
end; // Вычисление массы ракеты
Итоги: Проведённая работа показала, что мы верно понимаем характер процессов, происходящих при движении ракеты с водяным двигателем. Также мы создали программу, моделирующую движение гидропневматической ракеты.
«Метеоры» и «Ракеты» вернутся на реки России
К 2021 году первое высокоскоростное судно на подводных крыльях (СПК) нового поколения появится на водных просторах России. При этом разные модели таких кораблей будут созданы отдельно для озерно-речных, морских и океанских маршрутов. Об этом рассказал в недавнем интервью Сергей Итальянцев, гендиректор ЦКБ им. Р.Е. Алексеева.
Главное преимущество СПК перед любыми другими плавсредствами – это скорость: судно на подводных крыльях приподнимается над поверхностью воды, значительно сокращая трение днища корабля о её поверхность, что позволяет СПК развивать скорость в 3-4 раза больше, чем у любого другого представителя водного транспорта. При этом морские и океанские СПК, получившие название «Циклон», будут более устойчивыми к морской качке, чем обычные круизные лайнеры.
На данный момент единственным представителем отечественного флота СПК на российских реках и водохранилищах остались легендарные «Метеоры». Но их эксплуатационный ресурс практически выработан, да и устарели уже эти машины как с технической точки зрения, так и с позиций комфортабельности передвижения на таком водном ТС.
Сегодня специалисты ЦКБ имени Алексеева разрабатывают замену «Метеорам». На речных маршрутах протяженностью до четырехсот километров это будут скоростные катера с проектным названием «Валдай-45Р», а на магистральных маршрутах протяженностью до шестисот километров — одноименные СПК «Метеор V2». Последние смогут преодолевать большие расстояния по воде, к примеру, волжскую дистанцию между Нижним Новгородом и Ульяновском, а в перспективе и между Нижним и Саратовом, и Волгоградом. При этом предполагается, что «Метеоры» нового поколения будут вспарывать водную гладь не только Волги-матушки, но крупных рек и озер на северо-западе страны, в Зауралье и Приморье.
Морскими СПК станут скоростные суда проекта «Комета 120М». Головное судно этого проекта было спущено на воду и пошло в эксплуатацию на Черном море летом этого года. К будущему году будет достроены еще два корабля этого класса. Эти работы ведутся в рамках возрождения российского флота кораблей на подводных крыльях, который займется перевозкой пассажиров на внутренних рейсах малой протяженности, а также будет обслуживать пассажиропоток на морских и океанских маршрутах как внутри страны, так и за рубежом.
Океанские «Циклоны» будут вместительнее и мощнее речных «Ракет» в два раза: на борт они будут принимать до трехсот пассажиров и преодолевать расстояния порядка семисот миль. При этом все новые СПК будут оборудованы двумя газотурбинными двигателями М70ФРУ, новейшими силовыми установками последнего поколения. Естественно, что и салоны новых российских судов будут спроецированы и оснащены по последнему дизайнерскому слову мирового судостроения с применением композитных материалов и использованием комфортабельных кресел авиационного типа, судовой системы кондиционирования, беспроводной сети и прочих современных технологических новинок.
Более того, для речных СПК будет разработана уникальная система убирающегося переднего крыла, для того чтобы эти лодки могли беспрепятственно приставать к берегу, не оборудованному причалами или плавучими дебаркадерами. Такую систему планируют установить на тестовом образце уже в будущем году, чтобы к 2020-2021 гг. можно было выпустить в серийное производство модели с фиксированными и скалывающимися подводными крыльями.
