Изготовление и запуск любых ракет опасно, но эта технология самая безопасная и простая из мне известных. Она подходит для начинающих и для занятия ракетостроением вместе с детьми или ракетомодельных кружков.
Запуск доставляет большое удовольствие, поскольку ракета достаточно безопасна, далеко отходить нет необходимости и можно наблюдать в деталях весь процесс старта. Взлетает она неспешно (хотя некоторые конструкции бывают довольно шустрые), с сильным шумом и дымом. Ракеты диаметром 12 - 20 мм. и длиной 10 - 20 см. способны подниматься на 50 - 100 м.
Эта технология позволяет делать ракеты разного размера и диаметра. Красивые, крупные модели со стабилизаторами запускаемые со штыря и простые с палочкой-хвостом и стартом из бутылки или из трубы от пылесоса которую держишь в своих руках (незабываемые ощущения 8-) Ещё одно, немаловажное для многих, достоинство этой технологии - возможность заниматься ракетостроением совершенно без шума и пыли, не беспокоя членов семьи, даже если они спят!
Как же делается сие чудо? Очень просто, а главное совершенно безопасно!
Посмотреть запуски таких ракет: (видео 1) (видео 2) (видео 3) (видео 4) (видео 5).
Потребуются: бумага, болванка круглого сечения, гвоздь или сверло, нитки.
Очень хорош для корпуса пергамент. Он прочный на разрыв и жаростойкий. Корпус из него можно делать тоньше и он будет лёгкий. Так же подходит калька (желательно не вощёная если корпус будет проклеенный). Она конечно тонкая, но нужно просто наматывать больше витков для получения необходимой толщины. Еще можно использовать упаковочную крафт-бумагу. Даже обычная офисная бумага пойдёт, а вот рыхлая бумага из тетрадей уже не годится. Для намотки корпуса найдите любую круглую трубку или палку диаметром 12 - 20 мм. На столе я вижу разные одноразовые шприцы (очень полезная вещь для всяких поделок). Если срезать упоры для пальцев их корпуса вполне можно использовать. Итак, берём полосу бумаги и накручиваем на нашу болванку. Клей для таких простых корпусов не используем.
Если в дальнейшем захотите сделать более прочный движок для большой ракеты, используйте силикатный клей (жидкое стекло) на половину разведённый водой. Этот клей обладает одной полезной особенностью, выдерживает высокую температуру ещё более упрочняя корпус двигателя. ПВА тоже подойдёт. Технология проклеивания очень проста, но имеет свои тонкости: Ложем полосу бумаги перед собой и начинаем накатывать на болванку прижимая её к поверхности на которой она лежит. Чтобы на болванку не попал клей и её можно потом легко снять, надо сделать 1,5 оборота на сухо, то есть болванка полностью закроется бумагой и пойдёт второй виток. Теперь наливаем на бумагу лужицу клея и размазываем по всей ширине перед болванкой, можно прямо пальцем. Вся остальная часть листа остаётся сухой! Накатываем дальше и следим чтобы перед болванкой по бумаге гнался сплошной валик клея без прорех. При необходимости подливаем и распределяем его.
Или наоборот, размажте клей по всему листу и подождите чтобы бумага размокала. Потом накатать бумагу и после прокатать ещё под нажимом чтобы удалить воздушные зазоры. В этом варианте могут быть трудности со снятием с болванки. Если есть пищевая плёнка, предварительно оберните ей болванку. Это должно облегчить снятие корпуса.
И ещё маленькая хитрость, край листа которым будет заканчиваться намотка корпуса, можно срезать наискось, отступив 5 - 10 см. со стороны носа и 0 см. со стороны сопла. Так намотка закончится не краем листа вдоль всего корпуса который придётся подклеивать чтобы он не оттопыривался, если корпус непроклеенный, а будет обвиваться плотно прилегающей спиралью. При этом получится лёгкий корпус переменной толщины! Со стороны сопла толще, а к носу, где воздействие высокой температуры длится не так долго как у сопла, будет постепенно утончаться. Степень этого утончения будет зависеть от угла среза, не переусердствуйте.
Ну вот, у нас намотано без клея по этому временно закрепим несколькими витками ниток что бы он не размотался, пока мы будем делать сопло. Для этого сдвигаем корпус на 2 - 3 сантиметра с болванки и формируем сопло: Видео: процесс изготовления.
Да-да не удивляйтесь, сопло формируется из материала корпуса и представляет с ним единое целое! Болванка будет легче сдвигаться если её проворачивать в обратную сторону. Теперь сминаем освободившуюся часть корпуса равномерно с четырёх сторон формируя знак плюс или жало крестовой отвёртки. Затем, с помощью плоскогубцев, загибаем концы в одну сторону как у свастики (при этом помним что это не фашистская символика, а древний символ солнцеворота ;-) Если плохо сминается, можно обмакнуть в воду или лучше силикатный клей. Когда немного сформируется, вставляем в центр гвоздь или сверло подходящего диаметра гладким концом для формирования канала сопла. Диаметр таких сопел для этого топлива рекомендуется делать в 6 раз меньше внутреннего диаметра двигателя, то-есть: диаметр сопла = диаметр болванки на которой делался двигатель поделить на 6. Удобно использовать вязальную спицу которая вставляется со стороны болванки, если она является трубкой. Тогда канал получается хорошо соосным корпусу так как спице некуда особо отклоняться. Окончательно обжимаем сопло вокруг стержня, поворачивая плоскогубцы по ходу лучей и закрепляем, намотав хорошо натягивая в несколько раз сложенной ниткой, поясок шириной 5 мм. (как на рисунке ниже), вот и всё! Ну конечно подрезать ровненько край, подуть на ладонь чтобы проверить не сифонит ли в сторону, поправить… Можно оставить припуск побольше и развальцевать край сопла не обмотанный ниткой в форме конуса дюзы. Тогда получится совсем правильное сопло.
Так, а сколько же наматывать бумаги?! Если намотать слишком толсто, не сможете сформировать сопло, да и тяжёлый получится. Если корпус будет тонковат, ракеты после старта будут лопаться или прогорать. В идеале, если найденный после полёта корпус будет цел, но очевидно что ещё один полёт не выдержит. Ориентировочно толщина стенки должна быть в 4 - 5 раз меньше внутреннего диаметра корпуса (3 листа А4 на корпус диаметром 15 мм.). Длины 10 - 15 см. для первых ракет вполне достаточно.
Для проклеенных корпусов или внутренним диаметром больше 20 мм. рекомендуется использовать другие виды сопел:
Глина или бентонит (наполнитель для кошачьего туалета).
Гипс - слегка увлажнить водой и забить. Перед самой забивкой можно промазать стенки гильзы силикатным клеем.
Бессопловые. Требуется зажигание в глубине канала (заполнить его гранулированным вышибным порохом или вставить до упора стопин в оболочке и уплотнить туда комок КБ или селитровки).
Диаметр таких сопел можно делать в 4 - 5 раз меньше внутреннего диаметра двигателя.
Чтобы увеличить тягу нужно уменьшать диаметр сопла или увеличивать диаметр двигателя. Если сразу после старта ракета взрывается, нужно увеличить толщину корпуса или диаметр сопла, делать бронировку рулона.
Сборка двигателя.
Приступайте к сборке только после того как всё полностью высохнет!
Последовательность сборки:
Всыпаем внутрь корпуса немного нарезки из КБ.
Вкладываем топливные рулоны.
Вминаем смятый в комок бумажный пыж.
Заминаем внутрь часть витков корпуса.
Ещё пыж.
Обжимаем и завязываем нос.
Крепим стабилизатор.
Ставим зажигание.
В двигатель карамельная бумага вкладывается в виде плотного рулона. Возьмите первый лист. Сразу начать скатывать его в рулон трудно, по этому мы начинаем с перегибов. Загибаем пару сантиметров, потом эту пару сантиметров складываем пополам. Ещё и ещё. Дальше уже можно начать скатывать. На первых сгибах бумага может ломаться, но это не страшно, продолжайте загибать её пока не станет возможно начать скатывать. Когда лист закончится берите следующий и продолжайте скатывать в рулон в ту же сторону. И так скатываем рулон пока его диаметр не станет чуть меньше внутреннего диаметра двигателя для которого он предназначен. Но не переусердствуйте, пусть лучше он будет свободно входить и выниматься, чем заклинится посередине! Закрепляем рулон ниткой или скотчем. Торцы готового рулона ровно срезаем ножом как сигару. У нас получился топливный рулон. Такими рулонами мы и заполним двигатель почти на всю длину.
Чтобы снизить вероятность взрыва из-за воспламенения верхнего торца или слишком быстрого продвижения фронта горения по внешней поверхности топливного рулона, рекомендуется делать бронировку. Обернуть всё кроме нижнего торца парой слоёв бумаги или скотчем.
Чтобы дополнительно уменьшить тепловую нагрузку на корпус, бронировку можно сделать фольгой, но не более пары витков иначе снизится тяга.
Чтобы уберечь топливо от отсыревания, топливные рулоны можно полностью заворачивать в пищевую плёнку.
Чтобы ракета уверенно стартовала, торец топливного рулона должен загореться сразу по всей площади. Для этого, перед тем как вставлять первый топливный рулон в корпус, кидаем туда немного (на 2-5 мм.) нарезки из КБ.
Перед завязыванием носа, уплотняем внутрь комок туалетной бумаги, подцепляем изнутри корпуса часть витков и заминаем внутрь. Можно добавить ещё пыж.
Нос двигателя / ракеты формируем из оставшихся стенок корпуса и обжимаем так же как сопло, только без канала, лишнее обрезаем.
Для проклеенных корпусов верхнюю заглушку можно делать из фольги или из смоченной силикатным клеем туалетной бумаги, но тогда перед ним нужно вставить небольшой пыж из пищевой или обычной плёнки от пакета чтобы топливо не отсырело от клея. В этом варианте обжим корпуса не делается, а ставится обтекатель в виде бумажного конуса.
Сделать ракету, это только полдела, её ещё надо запустить! Поджечь топливо через узкое отверстие сопла не так-то просто. После сборки, заполняем сопло составом от спичек или зажигательной смесью или вставляем стопин или запал предварительно подготовив шилом для него место. Если сопло просто заполнено зажигательной смесью, мажем срез сопла клеем Момент или БФ но так чтобы он не попал на саму смесь. Кладём сверху фитиль так, чтобы он полностью накрыл сопло и приклеился. Таким образом фитиль плашмя полностью закрывает сопло и смесь не высыпается, а сам он находится снаружи сопла что позволяет ему не погаснуть. Не используйте КБ чтобы провести огонь внутрь корпуса. Она горит на открытом воздухе, но легко гаснет в узком канале сопла! Для этого может подойти только селитровка сделанная на натриевой селитре (аммиачка + сода).
А можно делать ракеты вообще без сопла! В этой схеме топливный рулон горит не вдоль с торца, а изнутри от канала к внешним стенкам сразу вдоль всего рулона. Чтобы получить такое (канальное) горение рулон наматывается на стержень. После его удаления останется пустой канал. Его надо сделать несквозным. Для этого в канал забивается пыж из несколько смятых комков КБ. Что бы его не выбило, рулон в этом месте сверху можно обжать ниткой. Для зажигания, в канал на всю длину помещается стопин в оболочке. Остаётся незакрытым только 1 см. в конце стопина, чтобы топливо зажглось в самой глубине канала, а выходящее пламя зажгло всю поверхность канала. За тем уплотняем в канал комок КБ или селитровки для закрепления стопина и зажигания стенок канала. Электрозапалом также нужно поджигать канал в самой глубине рулона (противоположном соплу конце). Такой топливный рулон вкладывается в корпус без сопла. Там его нужно закрепить с помощью любого клея, иначе его выплюнет. В принципе можно обойтись вообще без корпуса просто обмотав этот рулон скотчем!
По совету Connecta: "Нужно наматывать рулон проклеивая его декстриновым клейстером с добовкой селитры (в горячей воде растворить декстрин и KNO3/NaNO3 1:1). Как проклеишь ставишь сушиться на 2 дня, за это время рулон станет каменный."
Параметры такого канального двигателя регулируются:
Диаметр, длина канала - давление в двигателе, тяга
Диаметр рулона - продолжительность работы, полёта
Стабилизаторы.
Самым простым стабилизатором является палочка (рейка) прикреплённая к корпусу. Можно найти что ни будь подходящее, но лучше сделать. Скатать лист бумаги в трубку небольшого диаметра. Или сделать ту же трубку по другому. Накручивать полосу бумаги шириной 2 - 3 см. под небольшим углом, то есть как бы наискосок на любом подходящем стержне небольшого диаметра. По мере накручивания получается всё удлиняющаяся бумажная трубка. Её можно сдвигать по стержню и накручивать дальше. Величиной шага намотки регулируется толщина. Таким образом можно сделать лёгкий, трубчатый стабилизатор нужной длинны. Такой реечный стабилизатор должен быть в 3 раза длиннее самой ракеты и не переламываться если держать ракету за него горизонтально. Чтобы он не перегорел его можно защитить намазав со стороны сопла силикатным клеем который создаст термоизолирующее покрытие. Применяется в одноразовых ракетах и позволяет производить запуск из бутылки или трубы.
Для ракет запускаемых со штыря обычно используются плоские стабилизаторы. Но и здесь можно "выпендриться" и применить нестандартное решение (смотри картинку).
Такое расположение крыльчаткой намного упрощает крепление. Стабилизаторы просто приклеиваются плашмя, при этом их плоскость автоматически становится параллельна корпусу и направлению полёта! Только из эстетических соображений нужно постараться расположить их равномерно.
Это легко сделать с помощью полоски бумаги. Оборачиваем её вокруг корпуса и ставим на ней метку там, где она начинается. Это будет длинна диаметра который надо разделить на три части. Кладём полоску на стол, меряем линейкой, делим эту цифру на три и ставим ещё две отметки. Опять оборачиваем вокруг корпуса и ставим на нём метки напротив отметок на полоске. Наверно проще и лучше делать четыре стабилизатора. Они просто клеятся друг против друга. (В дальнейшем эту схему расположения стабилизаторов можно использовать для создания авторотационной системы спасения ракеты.)
Так же в качестве стабилизатора и для увеличения тяги, интересно использовать эжектор.
Проверить работу стабилизаторов можно привязав полностью собранную ракету за корпус верёвочкой так, чтобы она висела горизонтально (в центре тяжести) и подвесить перед вентилятором или покрутить её за верёвочку вокруг себя как кордовую модель. Если ракета будет уверенно стабилизироваться носом вперёд, всё в порядке. А если будет вращаться или вообще лететь хвостом вперёд, значит площадь стабилизаторов недостаточна.
Техника безопасности.
Начиная делать пиротехнику вы должны понимать что берёте на себя ответственность за безопасность себя и окружающих.
Полезные советы.
Как определить высоту полёта ракеты?
Можно сравнивать с высотой домов:
∴ 5-ти этажка ~ 15 м.
∴ 9-ти этажка ~ 30 м.
∴ 14-ти этажка ~ 50 м.
∴ Две 14-ти этажки поставленные одна на другую ~ 100 м.
∴ и т. д.
Как прикрепить кольца для запуска со штыря?
Берём кусок проволоки без пластиковой изоляции. Скручиваем посередине кольцо, например с помощью ручки так, чтобы оно получилось больше диаметра штыря и могло свободно по нему двигаться. Оставшимися концами обнимаем корпус ракеты и скручиваем концы проволоки с противоположной стороны, как бы в противовес кольцу.
Где купить селитру?
Спрашивать в магазинах для садоводов, огородников, цветочных как удобрение.
Что означает этот термин, сокращение?
КБ - карамельная бумага. Газетная бумага пропитанная раствором селитры и сахара.
Селитровка - газета пропитанная раствором одной только селитры.
Карамель - смесь селитры и сахара.
СП - Серый порох. Смесь селитры, угля и сахара.
ЧП - чёрный порох. Смесь селитры, угля и серы.
БП - бессерный порох. Смесь селитры с углем.
ПМ - пороховая мякоть (смесь компонентов в виде порошка).
Стопин - Нитяной канатик покрытый пороховым составом.
МРД - Модельный Ракетный Двигатель.
ССР - Система Спасения Ракеты.
Пирка - пиротехника.
Зачем нужен канал и как его делать?
Канал делается в самой пиротехнической смеси, обычно сверлением (со стороны сопла). Это делается для того, чтобы увеличить площадь горения и соответственно объём газов в случае, когда скорость горения смеси недостаточна для получения нужного объёма газов в единицу времени.
Видео: процесс изготовления.
Приступайте к сборке только после того как всё полностью высохнет!
А можно делать ракеты вообще без сопла! В этой схеме топливный рулон горит не вдоль с торца, а изнутри от канала к внешним стенкам сразу вдоль всего рулона. Чтобы получить такое (канальное) горение рулон наматывается на стержень. После его удаления останется пустой канал. Его надо сделать несквозным. Для этого в канал забивается пыж из несколько смятых комков КБ. Что бы его не выбило, рулон в этом месте сверху можно обжать ниткой. Для зажигания, в канал на всю длину помещается стопин в оболочке. Остаётся незакрытым только 1 см. в конце стопина, чтобы топливо зажглось в самой глубине канала, а выходящее пламя зажгло всю поверхность канала. За тем уплотняем в канал комок КБ или селитровки для закрепления стопина и зажигания стенок канала. Электрозапалом также нужно поджигать канал в самой глубине рулона (противоположном соплу конце). Такой топливный рулон вкладывается в корпус без сопла. Там его нужно закрепить с помощью любого клея, иначе его выплюнет. В принципе можно обойтись вообще без корпуса просто обмотав этот рулон скотчем!
Самым простым стабилизатором является палочка (рейка) прикреплённая к корпусу. Можно найти что ни будь подходящее, но лучше сделать. Скатать лист бумаги в трубку небольшого диаметра. Или сделать ту же трубку по другому. Накручивать полосу бумаги шириной 2 - 3 см. под небольшим углом, то есть как бы наискосок на любом подходящем стержне небольшого диаметра. По мере накручивания получается всё удлиняющаяся бумажная трубка. Её можно сдвигать по стержню и накручивать дальше. Величиной шага намотки регулируется толщина. Таким образом можно сделать лёгкий, трубчатый стабилизатор нужной длинны. Такой реечный стабилизатор должен быть в 3 раза длиннее самой ракеты и не переламываться если держать ракету за него горизонтально. Чтобы он не перегорел его можно защитить намазав со стороны сопла силикатным клеем который создаст термоизолирующее покрытие. Применяется в одноразовых ракетах и позволяет производить запуск из бутылки или трубы.
Для ракет запускаемых со штыря обычно используются плоские стабилизаторы. Но и здесь можно "выпендриться" и применить нестандартное решение (смотри картинку).
