Висотки» ШТУРМУЮТЬ НЕБО, МОДЕЛІСТ-КОНСТРУКТОР
Переконливу перемогу на 16-му чемпіонаті світу на Байконурі у класі моделей на висоту польоту здобув В.А.Меньшиков, неодноразовий чемпіон України, призер та переможець першостей Європи та світу. Його модель - "висотка" класу S1B піднялася на 612 м (див. "М-К" № 6 за 2007 рік).
Класи S1B та S1C відрізняються максимальним сумарним імпульсом двигунів та стартовою масою моделі. У юнацьких - імпульс трохи більше 5 зв. с., маса – не більше 60 р., у дорослих відповідно – не більше 10 н. с. та 120 р.
Мал. 1. Модель ракети на висоту польоту класу S1B:
1 - головний обтічник; 2 - корпус; 3 - петля; 4-нитка підвіски системи порятунку (фал); 5 - система порятунку моделі (парашут); 6 - пиж; 7 - сполучний шпангоут; 8 - обойма; 9 - хвостовий елемент (конус); 10 - стабілізатор; 11-силовий шпангоут; 12-двигун моделі ракети (МРД)
Для тих, хто хоче виготовити свою першу висотну модель, пропонуємо креслення та опис нескладної одноступінчастої моделі класу S1B під двигун сумарним імпульсом 5 н. с. (Рис.1). Матеріал для її будівництва доступний - папір, пінопласт. Корпус склеюють із двох шарів паперу (товщиною 0,1 мм) на оправці діаметром 40 мм. Розміри заготовки при цьому – 300×270 мм. Волокна паперу при виборі заготовки треба розташовувати вздовж оправки - не буде складок та зламів. Для роботи можна використовувати клей ПВА, трохи розбавивши його водою.
Післявисихання накатаної трубки шов слід обробити наждачним папером і двічі покрити поверхню нітролаком.
За такою ж технологією виготовляють і хвостовий елемент, використовуючи конусну оправку. Його після просушки та відповідної обробки затискають у патрон токарного верстата та торціють до розміру по довжині 102 мм. Потім склеюють з паперу та обойму двигуна довжиною 107 мм, використовуючи оправлення діаметром 13,2 мм. На обоймі з обох кінців закріплюють два шпангоути, виточені з пінопласту. Один (нижній) - силовий, інший (верхній) - стикувальний. За допомогою його здійснюється з'єднання хвостового елемента та корпусу. Перед цим обойму вклеюють у хвостовий елемент.
У верхню частину корпусу зсередини закріплюють невеликий відрізок нитки (фал) для його з'єднання з іншими частинами моделі.
Головний обтічник — оживальної форми, що виточують із щільного пінопласту на токарному верстаті. Довжина посадкової спідниці – 25 мм. Після обробки його зовні армують покривають шаром клею ПВА і зашкурюють, отримуючи гладку поверхню. У торець спідниці вклеюють петлю з нитки, до якої згодом кріплять парашут та нитку підвіски.
Стабілізатори (їх чотири) вирізають за шаблоном зі стельового пінопласту завтовшки 4 мм. Заготівлі складають у пакет та обробляють по контуру. Потім кожен профільують як на вигляд зверху — зменшуючи товщину до 2 мм, так і на вигляд спереду — надаючи обтічний симетричний профіль. Для збільшення жорсткості бічні поверхні стабілізаторів обклеюють папером паперу і обробляють дрібнозернистою шкіркою, досягаючи хорошої, рівної поверхні. Кріплять стабілізатори до хвостового конуса за допомогою водно-дисперсного клею-експрес «Столяр».
Зібрану модель (з двигуном) треба зважити і відбалансувати - адже стійкий політ - запорука успішноговиступи на змаганнях.
Однією із завдань при конструюванні спортивних моделей ракет є забезпечення їхньої стабілізації, тобто стійкого польоту на заданій (вертикальній) траєкторії.
Необхідною умовою аеродинамічної стійкості є взаємне розташування центру тяжкості (ц. т.) та центру тиску (ц. д') моделі.
Якщо ц. т. розташований попереду ц. д., модель буде стійка. Якщо ц. т. моделі позаду ц. д., тоді - ні. Відношення відстані від ц. т. до ц. д. до довжини моделі ракети визначає "запас стійкості". Для моделей зі стабілізаторами він має бути близько 5-10%.
Центр тяжкості моделі (у стартовій готовності) визначають шляхом її балансування на ребрі шкільної лінійки.
Для знаходження центру тиску можна скористатися двома способами: практичним та розрахунковим. Для першого з будь-якого листового матеріалу – фанери, картону, пластику – вирізають фігуру за контуром моделі ракети і знаходять ц. т. Тієї самої плоскої фігури. Це буде ц. д. моделі. Але треба визнати, що похибки при цьому неминучі. Практичні висновки можна підтвердити другим – розрахунковим способом. Для нього викреслюють вид моделі і визначають площу кожного її елемента (обтічника, корпусу, стабілізаторів і т. д.). Зазначають малюнку ц. кожного елемента. Площа кожної з геометричних фігур, що визначається за відомими геометричними формулами, множать на відстань від вершини моделі до ц. т. даного елемента і одержують момент опору плоскої фігури. Сума моментів, поділена на сумарну площу, дасть місце розташування геометричного центру тяжкості контуру або центру тиску моделі. Для даної моделі ракети класу Е1В він дорівнюватиме 215 мм. Для змін становища ц. можливе завантаження головного обтічника.
«ВИСОТКА» А. КОЗЛОВА
Корпус першого ступеня відформований із двох шарів склотканини щільністю 20 г/м2 на оправці фігурної форми з найбільшим діаметром 40 мм та найменшим – 18,7 мм. Після затвердіння смоли заготівлю (разом з оправкою) затискають у патрон токарного верстата та обробляють зовні наждачним папером різної зернистості. Потім покривають двома шарами яхтового лаку «Парад Л20» і обрізають по нижній довжині - 344 мм.
Всередину корпусу вклеюють: зверху посадкову втулку з внутрішнім діаметром 10,2 мм та шириною 10 мм; знизу – п'ять шпангоутів: чотири – з внутрішнім діаметром 4 мм і один – донний, діаметр його – 10,2 мм. Всередину шпангоутів закріплюють вогневод - трубку зі склопластику довжиною 329 мм та діаметром 4 мм. До його нижнього зрізу на довжину 9 мм клеять втулку «посадки» МРД першого ступеня. Він одягається на неї внутрішньою поверхнею верхньої частини корпусу двигуна.
На відстань 50 мм від нижнього зрізу корпусу першого ступеня в ньому роблять наскрізний (діаметральний) отвір діаметром 1 мм, що проходить і через вогнехід. У цей отвір перед стартом простягають нитку для кріплення гальмівної стрічки (системи порятунку) першого ступеня.
Стабілізатори (їх - три) першого ступеня виконують з бальзової пластини 3 мм, профільують, зменшують до вільного краю до товщини 0,5 мм і кріплять встик до корпусу за допомогою епоксидної смоли. Потім покривають їх двома шарами лаку.
Корпус другого ступеня, як було сказано вище, підкаліберний, виготовлений так само, як і корпус нижнього ступеня відформований на оправці змінного діаметру: найбільший — 18,9 мм і найменший — 10,1 мм. Після затвердіння смоли отриману заготовку затискають у верстат і при 270 - 300 об/хв обробляють наждачним папером і покривають лаком. Давши йому просохнути, торчать за розміром(Довжина - 134 мм без головного обтічника).
Мал. 2. Модель ракети класу S1B чемпіона України А.Козлова (м.Катериїбург):
1-головний обтічник; 2-петля підвіски; 3-корпус другого ступеня; 4-нитка підвіски системи порятунку; 5-система порятунку (гальмівна стрічка); 6-пиж; 7-упорна втулка; 8 - центруюча втулка; 9-стабілізатор другого ступеня; 10 - шпангоут другого ступеня; 11-МРД другого ступеня; 12-посадкова втулка першого ступеня; 13-вогневод; 14-шпангоут; 15 - перехідний конус; 16-шпангоут; 17-корпус першого ступеня; 18-центруючі шпангоути першого ступеня; 19-втулка «посадки» (кріплення) МРД; 20-донний шпангоут; 21 -МРД першого ступеня; 22 - стабілізатор першого ступеня; 23-система порятунку першого ступеня
Всередину корпусу в нижню (кормову) частину вклеюють наполегливу і центруючу втулки і шпангоут, попередньо зробивши отвір діаметром 10,2 мм по МРД. У верхній частині корпусу зсередини закріплюють фал (нитку довжиною близько 800 мм) для з'єднання з головним обтічником та кріплення гальмівної стрічки. Її довжина – не менше 3 м, ширина – 25 – 30 мм.
Стабілізатори другого ступеня (їх - чотири) вирізають з бальзової пластини товщиною 1 мм, бічні сторони армують склотканини, кріплять встик до хвостової частини корпусу.
Головний обтічник – оживальної форми, виточують із липи, добре обробляють і покривають лаком. У нижній торець (спідницю) вклеюють петлю для кріплення фала.
Політна маса моделі без МРД та системи порятунку – близько 20 грамів. Стартує висотка на двох двигунах Дельта імпульсом 2,5 н. с. МРД першого ступеня сповільнювача немає. Його завдання - дати моделі стартовий "поштовх", розігнати до певної швидкості. Час його роботи трохи більше 1 — 1,2 з. Час роботи сповільнювача МРД другого ступеня підбираєтьсяпрактично і становить близько 6 - 6,5 с.
Підготовка моделі до старту - справа відповідальна, вимагає навичок та певної послідовності. Розкажемо про це докладно.
У цій конструкції (за способом з'єднання щаблів) черговість їхньої підготовки значення не має. Наприклад, почнемо з першого (нижнього) ступеня. На зовнішній стороні корпусу, у місці діаметрального отвору, закріпимо гальмівну стрічку-смужку з фольгованого поліетилену розмірами 25×300 мм, попередньо складену «гармошкою». Протягнутою через отвір бавовняною ниткою притискаємо та прив'язуємо до корпусу гальмівну стрічку. Після цього в даний шпангоут вставляємо МРД і саджаємо його на втулку (з'єднання має бути щільним, без люфтів). Потім зверху засипаємо в огневод трохи пороху - одну мірку (відрізок гільзи від дрібнокаліберної гвинтівки довжиною 4 мм).
Далі укладаємо гальмівну стрічку в корпус другого ступеня, попередньо засипавши тальк, вату та фарбу (для створення кольорової хмари для кращого спостереження висоти розкриття системи порятунку). Потім із тугою посадкою «ставимо» МРД другого ступеня, залишаючи його спідницю довжиною 18 мм вільною. На неї з невеликим зусиллям надягаємо втулку корпусу першого ступеня. Торець двигуна при цьому упирається у верхній зріз вогневоду. Відстань між сходами у місці їхнього з'єднання не повинна бути більше 1,5 - 2 мм. Для гарантії в сопло двигуна другого ступеня можна засипати 5-6 порошинок.
Злітає модель із газодинамічної установки типу «пістон», при цьому спідниця МРД першого ступеня входить у власник цієї установки. Після старту, на висоті 10 - 15 м спрацьовує вихідний заряд двигуна першого ступеня. Вогневий імпульс передається по трубці-вогніводу до двигуна другого ступеня, і вона йде вгору. І в цей же час відбувається перепалювання фіксуючоїнитки системи порятунку першого ступеня, гальмівна стрічка розкривається і вона приземляється.
Ст. РІЖКІВ