Моделі ракет. Принцип реактивного руху. Будова, устрій та призначення ракет. Виконання робочих креслень

    РЕАКТИВНИЙ РУХ В ПРИРОДІ І ТЕХНІЦІ

У багатьох людей саме поняття "Реактивного руху" міцно асоціюється з сучасними досягненнями науки і техніки, особливо фізики, а в голові з'являються образи реактивних літаків або навіть космічних кораблів, що літають на надзвукових швидкостях за допомогою загальновідомих реактивних двигунів. Насправді ж явище реактивного руху набагато  древніше, ніж навіть сама людина, адже воно з'явилося задовго до нас, людей. Так, реактивний рух активно представлений в природі: медузи, восьминоги, каракатиці ось вже мільйони років плавають в морських безоднях за тим же самим принципом, по якому сьогодні літають сучасні надзвукові реактивні літаки.

                Історія реактивного руху

З давніх часів різні вчені спостерігали явища реактивного руху в природі, так раніше всіх про нього писав давньогрецький математик і механік Герон, правда, далі теорії він так і не зайшов.

Якщо ж говорити про практичне застосування реактивного руху, то першими тут були винахідливі китайці. Приблизно в XIII столітті вони здогадалися запозичити принцип руху восьминогів і каракатиць при винаході перших ракет, які вони почали використовувати, як для феєрверків, так і для бойових дій (в якості бойового і сигнального зброї). Трохи пізніше цей корисний винахід китайців перейняли араби, а від них уже й європейці.

Зрозуміло, перші умовно реактивні ракети мали порівняно примітивну конструкцію і протягом декількох століть вони практично ніяк не розвивалися, здавалося, що історія розвитку реактивного руху завмерла. Прорив в цій справі відбулося тільки в XIX столітті.

        Приклади реактивного руху в природі

Напевно купаючись в морі, Ви бачили медуз, але навряд чи замислювалися, що пересуваються ці дивовижні (і до того ж повільні) істоти якраз таки з завдяки реактивному руху. А саме за допомогою скорочення свого прозорого купола вони видавлюють воду, яка служить свого роду «реактивних двигуном» медуз.

Схожий механізм руху має і каракатиця - через особливу воронку попереду тіла і через бічну щілину вона набирає воду в свою зяброву порожнину, а потім енергійно викидає її через лійку, спрямовану взад або в бік (залежно від напрямку руху потрібного каракатиці).

Але найцікавіший реактивний двигун створений природою є у кальмарів, яких цілком справедливо можна назвати «живими торпедами». Адже навіть тіло цих тварин за своєю формою нагадує ракету, хоча по правді все якраз з точністю навпаки - це ракета своєю конструкцією копіює тіло кальмара.

Якщо кальмару необхідно зробити швидкий кидок, він використовує свій природний реактивний двигун. Тіло його оточене мантією, особливої ​​м'язової тканиною і половина обсягу всього кальмара припадає на мантійну порожнину, в яку той всмоктує воду. Потім він різко викидає набрану струмінь води через вузьке сопло, при цьому складаючи всі свої десять щупалець над головою таким чином, щоб придбати обтічну форму. Завдяки настільки досконалою реактивної навігації кальмари можуть досягати вражаючій швидкості - 60-70 км на годину.

Серед володарів реактивного двигуна в природі є і рослини, а саме так званий «скажений огірок». Коли його плоди дозрівають, у відповідь на найлегше дотик він вистрілює клейковиною з насінням

        Закон реактивного руху

Кальмари, «скажені огірки», медузи і інші каракатиці здавна користуються реактивним рухом, не замислюючись про його фізичної суті, ми ж спробуємо розібрати, в чому суть реактивного руху, який рух називають реактивним, дати йому визначення.

Для початку можна вдатися до простого досвіду - якщо звичайний повітряну кульку надути повітрям і, не зав'язуючи відпустити в політ, він буде стрімко летіти, поки у нього не витратиться запас повітря. Таке явище пояснює третій закон Ньютона, що говорить, що два тіла взаємодіють з силами рівними за величиною і протилежними за напрямком.

Тобто сила впливу кульки на вириваються з нього потоки повітря дорівнює силі, якій повітря відштовхує від себе кульку. За схожим з кулькою принципом працює і ракета, яка на величезній швидкості викидає частину своєї маси, при цьому отримуючи сильне прискорення в протилежному напрямку.

Закон збереження імпульсу і реактивний рух

Фізика пояснює процес реактивного руху законом збереження імпульсу. Імпульс це добуток маси тіла на його швидкість (mv). Коли ракета знаходиться в стані спокою її імпульс і швидкість дорівнюють нулю. Коли ж з неї починає викидатися реактивна струмінь, то інша частина відповідно до закону збереження імпульсу, повинна придбати таку швидкість, при якій сумарний імпульс буде як і раніше дорівнює нулю.

Як зробити просту і діючу модель ракети з підручних матеріалів

Найпростіші для виготовлення в домашніх умовах ракети - це клас S1, також відносно простим вважається клас S6. Але в цьому розділі все-таки піде мова про перший. 

Для виготовлення моделі будуть потрібні:

два аркуші паперу А4 (краще вибирати різнокольорову, щоб ракета виглядала яскравішою, товщина паперу - приблизно 0,16-0,18 міліметрів);

клей;

пінопласт (замість нього можна використовувати щільний картон, з якого роблять коробки);

шматок тонкого поліетилену, в діаметрі не менше 60 см;

звичайні швейні нитки;

канцелярська гумка (як для грошей);

качалка або інший об'єкт схожою форми, головне - щоб з гладкою поверхнею і діаметром близько 13-14 сантиметрів;

олівець, ручка або інший об'єкт схожою форми з діаметром 1 сантиметр і ще один - з діаметром 0,8 сантиметра;

лінійка;

циркуль;

двигун і пускова установка, якщо ви плануєте використовувати ракету за призначенням.

 Паливна системаю Вимоги до паливної системи, особливості її роботи. Паливні бачки, їх встановлення . Виготовлення паливної системи: Припаювання бачка, встановлення у фюзеляж.

Бак буде виконаний з бляхи, так як вона добре паяется.

По лінії робимо вигин

Таким самим методом, по лінії загинаемо бічні вушка. Вушка йдуть у всередину на 1мм для шва пайки.

Перед пайкою, зачистити місце пайки. Паяти паяльником 65-100 ват, щоб прогріти матеріал, і зробити рівний і якісний шов пайки.

Після пайки вигинаемо по лінії

Після пайки свердлимо отвір, під трубку подання палива до мотора. (Отвір діаметром як трубка)

Ще одно отвір під трубку для заправки бака.

Місце де буде паятся трубка зачистити, місце пайки трубки теж.

Після пайки трубок, бак промить і висушити. Тоді паяємо інші стінки
Ось бачок майже готовий, залишилося кріплення до фюзеляжу і перевірка на вакуум. Робимо кріплення, пластину шириною 20мм перегинаю навпіл щоб було міцніше.

Після припайки кріплення, перевіряю на вакуум, якщо вакууму немає шукаємо щілину, паяемо.

     Перевірити бак на витік легко, одну трубку закриваємо, а з іншого висмактивем повітря і закривається язиком, якщо язик присмоктався то все добре.

Бак повинен бути закріплений строго по цетру з двигуном.

                                 Компресійний двигун.

Компресі́йний двигу́н — тип поршневого двотакто́вого карбюраторного двигуна внутрішнього згоряння, в якому запалювання паливо-повітряної суміші спричинене великою температурою від її стиснення (компресії).

Принцип дії та конструкція.

Компресійні карбюраторні двигуни часто називають дизельними, хоча вони мають дещо відмінний принцип роботи та конструкцію. Тому назва «дизельний» , що до таких двигунів, є умовною. Компресійні двигуни працюють по циклу Отто. У компресійних карбюраторних двигунах при такті стиснення, в циліндрі стискається паливо-повітряна суміш, приготована в карбюраторі. Момент детонації та склад палива підібрані таким чином, щоб забезпечувалося плавне згоряння паливоповітряного заряду з максимальною ефективністю. Пальним компресійних двигунів для моделей, є суміш діетилового (медичного) етеру, гасу (освітлювальний гас), рицинової (касторової) олії та мінеральної машинної оливи. Саме ефір є основним запалювальним компонентом палива.

Конструкція компресійного двигуна для моделей: 1 — вальниця кочення; 2 — опорна шайба пропелера; 3 — колінчастий вал; 4 — картер (корпус двигуна); 5 — перепускний канал; 6 — гільза циліндра; 7 — радіатор циліндра; 8 — гвинт контрпоршня; 9 — контрпоршень; 10 — поршень; 11 — випускне вікно; 12 — шатун; 13 — карбюратор (постійних обертів, не керований); 14 — розподільчий вал/золотник

Ступінь стиснення регулюється контрпоршнем — рухомим поршнем, що змінює об'єм камери згоряння. Оберти та потужність компресійного двигуна регулюються взаємозалежно гвинтом ступеня стиснення та голкою карбюратора.

В циліндрі дизельних двигунів відбувається стиснення не паливо-повітряної суміші, а чистого повітря, і лише потім в кінці такту стиснення, паливний насос високого тиску впорскує дизельне паливо за допомогою форсунки в циліндр, де воно запалюється від нагрітого до високої температури повітря і згоряє в міру впорскування.

 Рерулювальні та тренувальні запуски моделей.

Комплекс фігур для пілотажних моделей літаків F2b.

                     Зліт і горизонтальний політ 

Зліт вважається правильно виконаним, якщо модель плавно відривається від землі, пробігши 5-10 м, і стабілізується на висоті 1,5-2 м. Якість зльоту залежить від конструкції моделі і, зокрема, від системи шасі. Для хорошого горизонтального польоту моделі потрібні правильне балансування і точно витримані нульові настановні кути крила і стабілізатора. Горизонтальний політ вважається правильно виконаним, якщо коливання моделі упродовж двох кругів лежать в півметровому коридорі між 1,0-1,5 м. Коефіцієнт складності : старт - 1, горизонтальний політ - 2.

                        Подвійний поворот на гірці 

Ця фігура складна і важлива. Складна тому, що містить в собі практично усі елементи прямого і зворотного пілотажу. Важлива, оскільки, будучи першою фігурою комплексу, є як би його обличчям. Відмінно виконаний подвійний поворот на гірці відразу ж привертає увагу до спортсмена, що виступає, і глядачів і суддів. Починати цю фігуру необхідно з навітряного боку, за 2-3 м до площини вітру, що ділить півсферу навпіл. Модель, знаходячись в горизонтальному польоті, повинна розгорнутися на 90 градусів догори, пройти над головою пілота і на висоті 1,5-2,0 м в протилежній частині півсфери перейти в горизонтальний перевернутий політ. Потім модель здійснює півкруга політ на спині, розворот на 90 градусів догори ще раз проходить над головою пілота і на висоті 1,5-2,0 м переходить в нормальний горизонтальний політ. Ніяких коливань ні у вертикальній, ні в горизонтальній площинах не повинно бути. Коефіцієнт складності - 8.

                                    Нормальна петля 

Ця фігура порівняно проста. Виконувати її потрібно, впливаючи на кермо не лише рухом кисті, але і плавним підняттям усієї руки. Практично рука описує ту фігуру, яку робить модель. Петля вважається правильною, якщо вона починається з нормального горизонтального польоту і її нижня точка лежить на рівні землі на висоті не більше 1,5 м, а у верхній - корду складає з площиною горизонту кут не більше 45 градусів. Петлі мають бути круглими і вписаними одна в іншу. Необхідно виконати три петлі підряд. Для більшої точності виконання петель бажано десь у напрямі нижньої частини петлі вибрати який-небудь орієнтир і, роблячи кожну наступну петлю, прагнути до того, щоб модель пройшла через цю точку. Цим прийомом можна користуватися і при виконанні інших фігур - як круглих, так і квадратних. Коефіцієнт складності : №1 - 1, №2 - 2, №3 - 3.

                                Перевернутий політ 

Виконавши три нормальні петлі, спортсмен зобов'язаний зробити четверту напівпетлю і перейти в перевернутий політ. Ця фігура досить складна на етапі освоєння. Навички, придбані для управління моделлю в нормальному політ, для перевернутого польоту не годяться. Рухи ручки управління тут абсолютно протилежні і щонайменше її відхилення "на себе" закінчується аварією. Спочатку перевернутий політ виходить досить хвилястий і виконувати його доцільно на більшій висоті - 4-5 м і, тільки при набувши певного досвіду, можна робити фігуру на необхідній висоті. Єдиний засіб для якнайшвидшого освоєння перевернутого політ - наполегливі тренування. Коефіцієнт складності - 2.

         Запуск моделей. Доводка системи керування. Теорія.

    Навчання пілотуванню кордових пілотажних моделей.

 Навчання пілотуванню моделі складається з 2-х етапів: 

1. Навчання на тренажері 

2. Навчання горизонтальному польоту на учбово-тренувальній моделі літака 

3. Індивідуальне навчання фігурам пілотажного комплексу

                                            1 етап

 Навчання можна розпочати з перших днів зайняття в об'єднанні і практикувати впродовж усього року за допомогою тренажерів. Перевага цього тренажера в тому, що без особливих витрат хлопці починають набувати навички пілотування в горизонтальному польоті, вчаться "відчувати" ручку управління, що зацікавлює хлопців.

                                            2 етап 

Другий етап навчання потрібно проводити на учбово-тренувальному літаку, що стійко літає в горизонтальному польоті. Викладач, злетівши на цій моделі, передає ручку управління учневі лівою рукою. Учень виконує горизонтальний політ, а викладач, готовий у будь-яку секунду узяти управління на себе, контролює політ впродовж 10 - 15 кругів. Це практично досить, щоб учень відчув політ моделі і міг самостійно пілотувати модель в горизонтальному польоті. Після 2-х - 3-х польотів по "горизонту" необхідно ускладнювати зайняття: - Політ на висоті 1, 5 м - 2, 5 метра від землі - Політ під кутом 30 - 45 градусів . Після освоєння цього завдання можна переходити до наступного етапу - індивідуального навчання фігурам пілотажного комплексу

 Виготовлення системи керування: качалок, тяг, монтаж керування.

                                    Виготовлення  качалки.

                                    Виготовлення кабанчика.                                    

                        Монтаж кабанчика на руль висоти.

                                    Виготовлення тяг.

Перевірка параметрів, роботі механізації. Підготовка моделей до запусків.

                                    Обліт моделі.

 Після спорудження пілотажної моделі, перед її обльотом необхідно перевірити наступні параметри:

 - Центрування моделі

 - Систему управління моделі 

- Перекоси площин і співісі 

- Паливну систему і двигун. 

                            Центрування моделі. 

Для пілотажних моделей центрування має бути в межах 20 - 25 % САХ(середньої аеродинамічної хорди) криля. Для учбово-тренувальної моделі центрування роблять переднішим(20% САХ), щоб модель була стійкішою в горизонтальному польоті. Для пілотажної моделі центрування зміщують назад, але не більше 25% САХ, для того, щоб модель була маневренішою при виконанні фігур пілотажного комплексу.

 Система управління моделі. Керованість моделі залежить від:

 - Правильності відхилення керма висоти і елеронів(кермо висоти - 40 - 45, елерони - 30- 35) 

- Легкості управління. Не повинно бути заїдань в системі управління при русі тяги

 - Надійності системи управління. Необхідно перевірити надійність карабінів кріплення корд і усієї системи управління, доклавши зусилля на тягу в 15-ти кратному розмірі ваги моделі.

                        Перекоси площин і співісі.

 Перед обльотом моделі необхідно перевірити наявність перекосів площин крил і стабілізатора. За наявності перекосів необхідно їх усунути, інакше модель не полетить стійко в горизонтальному і зворотному польоті, а при виконанні фігур модель "сіпатиметься" і неможливе якісне їх виконання. Так само необхідно перевірити співісь двигуна, крила і стабілізатора. Вісь двигуна, крила і стабілізатора повинні знаходитися на одній осі фюзеляжу або паралельно їй. Зовнішнє крило моделі повинне бути завантажене вантажем в 15 грам.

                          Паливна система і двигун.

 Перед обльотом моделі необхідно перевірити герметичність бака, надійність його кріплення, надійність сполучаючої трубки, працездатність жиклера і плавність його регулювання. Двигун для моделі необхідно вибирати так, щоб тяга його вистачало із запасом для цієї моделі. Модель із заведеним двигуном, повернена вертикально, повинна прагнути до польоту вгору, а не падати вниз. Правильне центрування моделі, правильна співісна, надійна паливна система і хороший двигун - ось основні вимоги, при виконанні яких модель добре полетить і обліт моделі закінчиться благополучно.

Перевіривши усі ці параметри і усунувши недоліки, можна приступити до обльоту моделі. Обліт зазвичай проводить викладач або учень, що має великий досвід польотів. Модель повинна стійко літати по горизонту з невеликим натягненням корд.