Гидропневматическая ракета

XVIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке

Гидропневматическая ракета

Чегодаев З.Н. 1
1Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение города Москвы "Школа № 1552" ГБОУ Школа № 1552
Золотарева Т.С. 1Гаврюшин Р.С. 2
1Государственное бюджетное общеобразовательное учреждение города Москвы «Школа № 1552»
2Московского Государственного Технического Университета Гражданской Авиации(МГТУГА)
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

ВВЕДЕНИЕ

Летом мне в руки попала книга «МОКБ «Марс» 65 лет в авиации и космонавтике», подготовленная к 65-летию образования данного предприятия, выпущенная в 2020 году. В этом конструкторском бюро, с начала его основания, трудился мой прадедушка Вольнов Сергей Васильевич. Он был награжден орденом «Знак Почета» за сдачу на вооружение ракеты КСР-5Н (советская сверхзвуковая крылатая ракета дальнего радиуса действия) в 1976 году, также он принимал участие в разработке ракетно-космического комплекса «Протон-М».

Из этой книги я узнал много интересного для себя об этапах разработки летательных аппаратов разных классов.

Мне стало интересно:

- Когда была разработана первая ракета на жидком топливе?

- Какой вид топлива использовали и используют?

- Сложно ли самому сделать гидропневматическую ракету?

- Как будут изменяться показатели полета водной ракеты в зависимости от объема топливного бака?

- Как будут изменяться показатели полета ракеты в зависимости от давления в пусковой установке?

Цель: Определение различных показателей полета гидропневматической ракеты опытным путем.

Задачи:

Ознакомиться с литературой по теме исследования.

Изготовить гидропневматическую ракету и пусковую установку.

Произвести запуск ракет с различным объемом топливного бака и с различным давлением в пусковой установке.

Проанализировать полученные результаты.

Узнав небольшую информацию о жидкостных ракетах, у меня возникли исследовательские вопросы:

1 - Что заставляет ракету на водном топливе двигаться в воздушном пространстве?

2 - Как объем топливного бака влияет на высоту полёта жидкостной ракеты?

3 - Как объем давления в пусковой установке влияет на высоту полёта?

4 - Как найти идеальное соотношения объема топливного бака и объема давления в пусковой установке для достижения максимальной высоты полета.

Были выдвинуты следующие гипотезы:

Возможно, ракета с самым большим объемом топливного бака и максимальным давлением в пусковой установке взлетит выше всех.

Скорее всего, ракета с самым маленьким объемом топливного бака и максимальным давлением в пусковой установке взлетит ниже всех.

Возможно, для получения максимальной высоты полета при одинаковых показателях объема воды и создаваемого давления в пусковой установке вес ракеты должен быть минимальным.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Для поиска ответов на данные вопросы было решено узнать, как можно больше о ракетах и различном виде топлива.

Ракета представляет собой летательный аппарат, который перемещается в пространстве благодаря действию реактивной тяги. Она возникает в результате отброса части массы устройства. При этом вещество из окружающей среды не участвует в этом процессе. За счет этого аппарат может летать не только в атмосфере, но и в вакууме.

Этапы развития ракетостроения.

Истоки возникновения ракет большинство историков относят ко временам китайской династии Хань (206 год до н. э. — 220 год н. э.), когда открыли порох — смесь из селитры, серы и угольной пыли и начали его использовать для фейерверков.

Описание летающих «огненных стрел», применявшихся китайцами, показывает, что эти стрелы были ракетами.

К ним прикреплялась трубка из уплотненной бумаги, открытая только с заднего конца и заполненная горючим составом (см. Приложение 1). Этот заряд поджигался, и затем стрела выпускалась с помощью лука. Такие стрелы применялись как в праздничных фейерверках, так и в военном деле: при осаде защитных и крепостных укреплений, против морских судов, и даже кавалерии.

1633 г. - Лагари Хасан Челеби совершил первый в истории человечества полёт на изготовленной своими руками семикрылой ракете. Свой полёт Лагари продемонстрировал в Стамбуле на церемонии празднования по случаю рождения дочери османского султана Мурада IV (см. Приложение 2).

Он взлетел, пролетел 300 метров и с помощью крылышек самодельных приземлился на воду.

Лагари провозгласил перед запуском своего корабля: "О мой султан! Будь благословен, я собираюсь поговорить с Иисусом!"; после подъема на ракете он приземлился в море, выплыл на берег и пошутил: "О мой султан! Иисус шлет тебе привет!"; султан наградил его серебром и присвоил звание сипахи (профессиональные кавалеристы) в османской армии.

Подвиг крымского изобретателя лёг в основу литературного сюжета о полёте на ядре барона Мюнхгаузена. В анкарском Музее военно-воздушных сил Турции установлен памятник изобретателю.

1903 - Константин Циолковский (см. Приложение 3) начинает серию статей, посвященных использованию ракетной техники для выхода в открытый космос, скафандрам и колонизации Солнечной системы.

Он разработал проект ракеты для межпланетных сообщений (см. Приложение 4). Циолковский считал, что  наиболее эффективным топливом для такой ракеты было бы сочетание жидкого кислорода и водорода.

Многие идеи из трудов Циолковского (расчеты полета, конструкции ракет и траектория движения) использовались впоследствии на практике ракетостроителями всего мира.

Американский учёный  Роберт Годдард  в 1923 году начал разрабатывать жидкостный ракетный двигатель, и работающий прототип был создан к концу 1925 года (см. Приложение 5). 16 марта 1926 года он осуществил запуск первой жидкостной ракеты, в качестве топлива для которой использовались бензин и жидкий кислород.

И пусть эта ракета поднялась всего на 12 метров, но это был лишь первый маленький шажок человечества на длинной дороге к звездам.

Некоторые считают, что это начало космической эры.

Годдард верил в то, что будущее за жидким топливом. Такое топливо, например, обеспечивает больше тяги на единицу топлива и позволяет инженерам применять менее мощные насосы для подачи, благодаря большей плотности жидкости по сравнению с газами или тем же порохом. Однако Годдарду понадобилось целых 17 лет непрерывной работы, чтобы довести дело до первого запуска.

1928 г. — первый советский испытательный пуск твердотопливной ракеты, проведенный Лабораторией газовой динамики, которая пролетела около 1300 метров.

Почти 90 лет назад был произведен запуск первой отечественной жидкостной ракеты, с которой началось развитие новой отрасли промышленности.

В СССР практические работы, направленные на создание ЖРД, развернулись с 1930 г. почти одновременно в двух организациях — в Центральном институте авиационного моторостроения в Москве под руководством Ф. А. Цандера и в Газодинамической лаборатории в Ленинграде

И в 1933 г. - Сергей Королев и Михаил Тихонравов (см. Приложение 6) запускают первую в Советском Союзе ракету на гибридном топливе.

17 августа 1933 года была запущена ракета «ГИРД 9» (см. Приложение 7), которую можно считать первой советской зенитной ракетой.  17 августа 1933 г., накануне Дня Воздушного Флота, ГИРД-09 успешно взлетела и набрала высоту 400 м. Двигатель продолжал работать, но из-за прогара боковой стенки камеры сгорания возникла боковая сила, развернувшая ракету. Далее она понеслась к земле и врезалась в ветви деревьев. Поздней осенью 1933 г. был осуществлен пуск второй ракеты ГИРД-09, но он закончился взрывом двигателя на высоте 100 м. Впоследствии было изготовлено еще шесть аналогичных ракет, получивших, впрочем, наименование ГИРД-13. Некоторые из этих ракет достигли высоты 1500 м.

А следующая ракета «ГИРД 10» (см. Приложение 8), запущенная 25 ноября 1933 года. При пуске ракета взлетела вертикально на высоту 75—80 м, затем, вследствие разрушения крепления двигателя и трубки горючего, круто отклонилась от вертикали и упала на расстоянии около 150 м от места старта.

24 октября 1960 года был запланирован пробный пуск ракеты Р-16. Во время подготовки к старту произошел несанкционированный запуск двигателя второй ступени, который мгновенно прожег баки первой ступени, и 120 тонн топлива в одну секунду превратились в огненный смерч. По словам очевидцев, горело даже то, что не могло гореть в принципе. В разных источниках сообщается о разном количестве погибших и раненых. Это была страшная катастрофа. Разбирательства продолжались несколько месяцев. Только в апреле 1961 года состоялся новый и успешный пуск Р-16. Ракета доказала свою необходимость точностью стрельбы.

И 20 октября 1961 года постановлением правительства принята на вооружение межконтинентальная баллистическая ракета Р-16 — первая в мире ракета с двигателями на высококипящем хранимом топливе (см. Приложение 9). А для СССР это была еще и первая ракета с автономной системой управления.

В планах дальнейшего освоения космоса ЖРД отводится большая роль. Мощные ЖРД, рассчитанные на экономичное использование эффективных топлив, по-прежнему находятся в центре внимания.

Соревнования

Когда я стал изучать информацию по гидропневматическим ракетам, то узнал, оказывается, есть «Ассоциация мировых рекордов достижений водных ракет» Это всемирная ассоциация, которая проводит соревнования по рекордам высоты с участием одноступенчатых и многоступенчатых водяных ракет, соревнования по продолжительности полета и соревнования по скорости или дистанции для автомобилей с водяными ракетами.

В мире проводится множество местных соревнований разного рода, в том числе:

В Шотландии Трофей Оскара Свигелхоффера — это соревнование по аквареактивным двигателям (водяным ракетам), проводимое на ежегодной международной ракетной неделе, организованное STAAR Research. Соревнования восходят к середине 1980-х годов и были организованы ракетчиками Пейсли, которые активно занимаются любительской ракетной техникой с 1930-х годов. Соревнование представляет собой командный дальний полет водяных ракет под согласованным давлением и углом полета. Каждая команда состоит из шести ракет, которые летят за два полета. Регистрируется большее расстояние для каждой ракеты за два полета, и окончательные расстояния команд сопоставляются, при этом команда-победитель имеет наибольшее расстояние. Победителем 2007 года стала ASTRA - это Национальное общество космических полетов Шотландии, основанное в 1953 году как шотландское отделение Британского межпланетного общества.

В Соединенном Королевстве крупнейшим соревнованием по водяным ракетам в настоящее время является ежегодный конкурс Water Rocket Challenge, проводимый Национальной физической лабораторией.  Конкурс был впервые открыт для публики в 2001 году и ограничен примерно 60 командами.

В Германии старейшим и самым популярным соревнованием по водным ракетам является соревнование по водным ракетам Freestyle-Physics.  Соревнование является частью более крупной части студенческого соревнования по физике, где учащимся предлагается построить различные машины и принять участие в соревновательных соревнованиях.

В Соединенных Штатах  на  научной олимпиаде  также проводятся соревнования по водным ракетам для участников младшего школьного возраста.

В Пакистане каждый год в рамках Всемирной недели космоса Институт технической подготовки Suparco (SITT) проводит соревнования по водным ракетам, в которых принимают участие разные школы со всего Пакистана.

В Украине конкурс Water Rocket  проводился ежегодно в Центре инновационных технологий в образовании  (CITE).

В России проводится  Ракетостроительный чемпионат «Реактивное движение».

«Реактивное движение» — командный инженерно-конструкторский прикладной чемпионат, направленный на развитие и совершенствование у участников hard и soft skills, востребованных высокотехнологичными компаниями в ракетно-космической отрасли.

Проект организован VoltBro при поддержке негосударственного института развития «Иннопрактика», Сколковского института науки и технологий, госкорпорации «Роскосмос», НИИ механики МГУ имени М.В. Ломоносова, факультета космических исследований МГУ имени М.В. Ломоносова, Фонда президентских грантов, фонда «Достоинство», «Кванториума» г. Калуги и «Кружкового движения НТИ».

Финал V ракетостроительного чемпионата «Реактивное движение» будет проходить 6-11 мая 2023. Место запусков ракет: Калуга.

Мировые рекорды

Фотография апогея (см. Приложение 10), сделанная бортовой видеокамерой рекордной ракеты X-12 Water Rockets компании US Water Rockets на высоте 2068 футов (630 м).

Мировой рекорд Гиннеса по количеству запусков водяных ракет принадлежит Королевскому колледжу в Коломбо, когда 10 ноября 2017 года они запустили 1950 из них одновременно.

Текущий рекорд наибольшей высоты, достигнутой ракетой с водным и воздушным двигателем, составляет 2723 фута (830 метров),  принадлежит Кейптаунскому университету, достигнутый 26 августа 2015 г., превысив предыдущий рекорд 2007 г. в 2044 фута. (623 метра) принадлежит US Water Rockets.  Ракета также несла видеокамеру в качестве полезной нагрузки в рамках проверки, требуемой правилами соревнований.

В России ученики московской школы готовятся поставить мировой рекорд по запуску водяной ракеты. Девятиклассники школы № 2065 из Новой Москвы сконструировали водяную ракету, высота полета которой составляет 1000 метров. Школьники планируют запустить ракету в начале 2022-2023 учебного года и побить мировой рекорд в 830 метров, который поставили студенты Южно-Африканской республики.

Пожелаю им удачи!

Ну а я приступаю к более детальному изучению строения ракеты (см. Приложение 11) и буду разбираться в видах топлива.

Строение ракеты

Настоящая схема ракеты намного сложнее. Обычно, когда создают ракету, самое главное, что продумывают, это ее ступенчатость. Ступени в ракете содержат топливо. Когда топливо заканчивается, ступень отделяется от ракеты.

Ракеты с одной ступенью - это обычно боевые ракеты и модели ракет. Для них не нужно много топлива, поэтому можно обойтись одним топливным баком.

В космических ракетах используется многоступенчатая схема (см. Приложение 12). Это связано с тем, что нужно огромное количество топлива, чтобы поднять ракету в космос, а увеличение массы ракеты влечет дальнейшее увеличение необходимости в топливе.

Ракета состоит из двигательной установки (одного или нескольких двигателей и топливного отсека), полезной нагрузки и некоторых вспомогательных систем и механизмов (система подачи топлива, электрооборудование, рулевые приводы и др.). Большинство ракет оборудованы системой управления, которая обеспечивает полёт ракеты по требуемой траектории, сохранение устойчивости движения и др.

Классификации ракет.

В зависимости от типа цели существуют: управляемые, оперативно-тактические и стратегические боевые ракеты (например, класса «земля – земля», «корабль – земля»), для поражения стационарных и движущихся целей с дальностью полёта от сотен до нескольких тысяч км, в т. ч. межконтинентальные баллистические ракеты, крылатые ракеты, противотанковые управляемые реактивные снаряды, зенитные ракеты для поражения самолётов, противокорабельные ракеты, а также ракеты-носители (РН), для выведения в космос в качестве полезного груза различных по назначению космических аппаратов.

К неуправляемым относятся обычно боевые, с небольшой дальностью полёта (десятки км) тактические ракеты (реактивные снаряды), стартующие с наклонных направляющих, а также некоторые типы метеорологических и геофизических ракет с вертикальным стартом.

Более конкретное строение ракеты обуславливается нуждами конструкторов. Например, для боевых ракет важна скорость и компактность, в то время как для исследователей важнее надежность и грузоподъемость. Для моделей ракет самое важное - простота в изготовлении и безопасность.

Виды Топлива.

Большинство ракет относятся к одному из двух типов – твердотопливному или жидкостному. Эти термины относятся к тому, в каком виде хранится топливо, прежде чем оно сгорит в камере ракетного двигателя.

Твердотопливные и жидкостные ракеты имеют свои достоинства и недостатки.

Поскольку меня интересуют жидкостные ракеты, более подробно изучу виды жидкого топливо.

Жидкостные ракеты предпочтительнее для космических полетов из-за их большей экономичности и возможности регулирования тяги.

Одной из первых работ по топливам ЖРД можно считать книгу В.П.Глушко «Жидкое топливо для реактивных двигателей», изданную в 1936 г.

Для химических двигателей топливо можно разделить по фазовому состоянию: газообразное, жидкое, твёрдое, смешанное (см. Приложение 13).

Классификации жидкого ракетного топлива существуют по каждым показателям: температуре кипения (см. Приложение 14), токсичности (см. Приложение 15), по числу компонентов (см. Приложение 16).

Расскажу обо всех немного поподробнее.

Классификация жидкого ракетного топлива (ЖРТ) чаще всего по давлению насыщенных паров или температуре тройной точки, а проще говоря, по температуре кипения при нормальном давлении.

Высококипящие компоненты ЖРТ.

Эти компоненты имеют максимальную эксплуатационную температуру, при которой давление насыщенных паров (далее по тексту Рнп) в баках ракеты существенно ниже допустимого уровня давления в баках по их конструкционной прочности.

Пример: керосин, Химическое соединение Несимметричный диметилгидразин (НДМГ), азотная кислота.

Низкокипящие компоненты ЖРТ.

Данные компоненты хранятся в герметичных баках со специальными мероприятиями и мерами по охлаждению и возврату конденсата. Такие же требования с арматурой ЖРД и трубопроводами заправки/слива.

Пример: аммиак, пропан, тетраоксид азота.

Министерство Обороны РФ (МО РФ) считает низкокипящими компонентами все, температура кипения которых ниже 298К (24,85о С) при стандартных условиях.

В интервале температур эксплуатации ракетной техники низкокипящие компоненты обычно находятся в газообразном состоянии. Для содержания низкокипящих компонентов в жидком состоянии используется специальное технологическое оборудование.

Криогенные компоненты ЖРТ.

Это подкласс низкокипящих компонентов.

Их температура кипения ниже 120К.

К криогенным компонентам относятся сжиженные газы: кислород, водород, фтор и др.

Для хранения требуются специальные меры при заправке, например: захолаживание баков и магистралей, теплоизоляция арматуры ЖРД и т.д.

Хранение необходимо в герметичных баках ракетоносителя (РН). Однако, это невозможно или сильно затруднено.

По токсичности и коррозионной активности компонентов различают:

Нетоксичные и некоррозионно-активные компоненты топлива — углеводородные горючие и др.;

Токсичные и коррозионно-активные компоненты топлива — различные химические соединения (ММГ, НДМГ и особенно (F2)ж).

По числу используемых компонентов топлива различают одно-, двух- и трехкомпонентные двигательные установки (ДУ).

В качестве однокомпонентного топлива на начальном этапе разработки использовалась высококонцентрированная (80… 95 %) перекись водорода.

Наиболее широко используется двухкомпонентные ТК. Они обладают более высокими энергетическими характеристиками. Но двухкомпонентные ЖРД сложнее по конструкции, чем однокомпонентные. Из-за наличия баков окислителя и горючего, более сложной системы трубопроводов и необходимости обеспечения требуемого соотношения компонентов топлива.

Трёх компонентные РТ в разработке. Это настоящая экзотика.

Такие ЖРД можно классифицировать как многотопливные.

ЖРД на трехкомпонентном топливе (фтор+водород+литий) разрабатывался в ОКБ-456.

Двухкомпонентные топлива состоят из окислителя и горючего.

Окислители.

По химической структуре окислители можно разделить на пять групп.

I группа. Простые, элементарные окислители. Сюда относятся кислород, фтор, озон, хлор, бром и др.

II группа. Соединения окислителей. Например, моноокись фтора OF2 (ее еще называют дифторид кислорода), трифторид хлора C1F3, пентафторид брома BrF5, перхлорилфторнд CIFO3 и др.

III группа. Соединения окислителя с горючим. Например, перекись водорода Н202, хлорная кислота НС104.

IV группа. Соединения окислителя с нейтральным веществом. Например, азотный тетраксид или четырехокись азота N204, трифторид азота NF3 и др.

V группа. Сложные окислители — соединения окислителя с горючим и нейтральным веществом. Например, азотная кислота НХ03, тетранитрометан CN408.

По применяемости современные окислители можно разделить на две группы: основные или широко известные и широко применяемые окислители и перспективные окислители.

Кислород.

С точки зрения химии идеальный окислитель. Он использовался в первых баллистических ракетах.

Недостатки: Криогенный, т.е. требуется специальные меры для хранения. Необходимо захолаживание и постоянная дозаправка

Озон-O3

У жидкого озона большая плотность, чем у жидкого кислорода, а его температура кипения выше.

Пока непреодолимым препятствием является химическая неустойчивость и взрывоопасность жидкого озона, что делает применение жидкого озона невозможным при нынешнем уровне техники, за исключением использования устойчивых кислород-озоновых смесей.

Азотная кислота-HNO3

HNO3 имеет высокую плотность, невысокую стоимость, производится в больших количествах, достаточно стабильна, в том числе при высоких температурах, пожаро- и взрывобезопасная. Главное ее преимущество перед жидким кислородом в высокой температуре кипения, а следовательно, в возможности неограниченно долго храниться без всякой теплоизоляции. Молекулаазотной кислоты HNO3 – почти идеальный окислитель. Но не тут-то было! Азотная кислота настолько агрессивное вещество, что непрерывно реагирует само с собой. Даже самые стойкие сорта нержавеющей стали медленно разрушаются концентрированной азотной кислотой (в результате на дне бака образовывается густой зеленоватый «кисель», смесь солей металлов). Для уменьшения коррозионной активности в азотную кислоту стали добавлять различные вещества

Азотный тетраоксид-АТ (N2O4)

Обладает самовоспламеняемостью с гидразином, НДМГ. Низкокипящий компонент, но может долго хранится при принятии особых мер.
Недостатки: Может разлагаться на окись азота.

Токсичен.

Низкий удельный импульс.

Фтор-F2

Химия фтора начала развиваться с 1930-х годов, особенно быстро в годы 2-й мировой войны 1939-45 годов и после нее в связи с потребностями атомной промышленности и ракетной техники. Название «Фтор» (от греч. phthoros — разрушение, гибель), предложенное А. Ампером в 1810 году, употребляется только в русском языке; во многих странах принято название «флюор».
Это прекрасный окислитель с точки зрения химии. Окисляет и кислород, и воду.

Недостатки: Чрезвычайно коррозийно активен.

Токсичен. Склонен к взрывам при контакте с окисляющимися материалами.

Криогенен.

Любой продукт сгорания также имеет почти те же «грехи»: жутко коррозийны и токсичны.

Техника безопасности. Фтор токсичен.

Беда: HF-фтороводород на «выхлопе».

Всё то же самое относится и к остальным жидким галогенам, например к хлору.

Горючие

По физико-химическому составу их можно разбить на несколько групп.

- Углеводородные горючие;
- Низкомолекулярные углеводороды;
- Простые вещества: атомарные и молекулярные.

Поиски оптимального горючего начались с освоения энтузиастами ЖРД.

Первым широко использовавшимся горючим стал спирт (этиловый), применявшийся на первых советских ракетах Р-1, Р-2, Р-5 («наследство» ФАУ-2) и на самой Vergeltungswaffe-2.

У этого горючего два серьёзных недостатка, которые очевидно не устраивали военных: низкие энергетические показатели и низкая стойкость личного состава к «отравлению» таким горючим.

Сторонники здорового образа жизни (спиртофобы) пытались использовать фурфуриловый спирт-ядовитая, подвижная, прозрачная, иногда желтоватая (до темно-коричневого), со временем краснеющая на воздухе жидкость.

Группа углеводородов.

Керосин

Керосин является смесью из различных углеводородов.
Удобное высококипящее горючее. Используется давно и успешно во всём мире в двигателях и в авиации. Именно на нем до сих пор летают «Союзы». Малотоксичен (пить настоятельно не рекомендую), стабилен. Всё же керосин опасен и вреден для здоровья (употребление внутрь).

Однако и он требует осторожности в обращении при эксплуатации.
Существенные плюсы: сравнительно недорог, освоен в производстве.
Пара керосин-кислород идеальна для первой ступени.

Недостатки. Относительно малая плотность.

Керосин имеет склонность к отложению смолистых осадков в магистралях и тракте охлаждения, что отрицательно сказывается на охлаждении.
Керосиновые двигатели наиболее освоены в СССР (см. Приложение 17).

Низкомолекулярные углеводороды

Метан-CH4

Всеми сейчас рассматривается как перспективное и дешёвое топливо, как альтернатива керосину и водороду.

Недорог, распространен, устойчив, малотоксичен. По сравнению с водородом имеет более высокую температуру кипения, а удельный импульс в паре с кислородом выше, чем у керосина: около 3250-3300 м/с на земле.
Неплохой охладитель.

Недостатки.

-Низкая плотность (вдвое ниже чем у керосина);

-При некоторых режимах горения может разлагаться с выделением углерода в твердой фазе, что может привести к падению импульса из-за двухфазности течения и резкому ухудшению режима охлаждения в камере из-за отложения сажи на стенках КС.

К этим топливам можно отнести пропан и природный газ.

Основные их характеристики, как горючих, близки (за исключением большей плотности и более высокой температуры кипения)к УВГ. И имеются такие же проблемы при их использования.

Также среди горючих позиционируется Водород-H2 (Жидкий: LH2).

Использование пары LOX-LH2 предложено еще Циолковским, но реализовано другими (см. Приложение 18).

С точки зрения термодинамики Н2 идеальное рабочее тело как для самого ЖРД, так и для турбины ТНА. Отличный охладитель, причем как в жидком, так и в газообразном состоянии. Последний факт позволяет не особо бояться кипения водорода в тракте охлаждения и использовать газифицированный таким образом водород для привода ТНА.

Наш аналог (даже лучше, т.к. моложе): РД-0146 (Д, ДМ) — безгазогенераторный жидкостный ракетный двигатель, разработанный Конструкторским бюро химавтоматики в Воронеже (см. Приложение 19).

Особенно эффективен с сопловым насадком из материала «Граурис».

Из реально используемых это самый высокий показатель. Эти факторы обуславливают пристальный интерес к этому горючему. Экологически чист, на «выходе» в контакте с О2: вода (водяной пар).

Распространен, практически неограниченные запасы. Освоен в производстве. Нетоксичен.
Однако есть очень много вопросов по использованию:

Чрезвычайно низкая плотность.

Низкая температура. Криогенное топливо. Перед заправкой необходимо проводить многочасовое захолаживание (и/или переохлаждение) баков и всего тракта. Низкая температура кипения затрудняет хранение этого топлива.

Жидкий водород обладает некоторыми свойствами газа:Это всё накладывает дополнительные трудности в проектировании магистралей, ЖРД, ТНА, циклограммы работы, и особенно насосов.

Газообразный водород быстрее других газов распространяется в пространстве, проходит через мелкие поры, при высоких температурах сравнительно легко проникает сквозь сталь и другие материалы. Н2г обладает высокой теплопроводностью

Со щелочными и щелочно-земельными металлами, элементами III, IV, V и VI группы периодической системы, а также с интерметаллическими соединениями водород образует гидриды. Водород восстанавливает оксиды и галогениды многих металлов до металлов, ненасыщенные углеводороды – до насыщенных. Водород очень легко отдает свой электрон. В растворе отрывается в виде протона от многих соединений, обусловливая их кислотные свойства. В водных растворах Н+ образует с молекулой воды ион гидроксония Н3О. Входя в состав молекул различных соединений, водород склонен образовывать со многими электроотрицательными элементами (F, О, N, С, В, Cl, S, Р) водородную связь.

Пожароопастность и взрывоопасность. Смесь водорода с воздухом взрывается от малейшей искры в любой концентрации — от 5 до 95 процентов.

Наиболее освоены водородные двигатели в США.

Кратко обзор топливных комбинаций можно выразить графически(см. Приложение 20).

3 ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

В процессе изучения литературы и узнавая все больше и больше о гидропневматических ракетах: от строения, различных видах топлива и до устройства современных ракетоносителей, я приступил к практической части.

Поскольку все вышеперечисленные компоненты топлива для ракетного двигателя очень дорогостоящие и большинство из них токсичны и опасны для окружающей среды, я решил начать свои опытные исследования на примере гидропневматической ракеты, работающей на водном топливе.

Водяная ракета - это модель ракеты, использующая воду в качестве реактивной массы.

Они имеют достаточно простую конструкцию (см. Приложение 21), состоящую из нескольких элементов: Обтекателя, стропы парашюта с амортизатором, парашюта, направляющей, пыжа, корпуса модели, двигателя, двигательного отсека или адаптера и стабилизаторов.

Изготовление моделей ракет.

При изготовлении нашей модели ракеты потребовались следующие материалы и инструменты: макетный коврик, макетный и канцелярский ножи со сменными лезвиями, ножницы, клей-пистолет, скотч различных цветов, пенополистерол толщиной 5 мм, поролон, маркер, листы картона, пластиковые бутылки разной емкости, альтиметр, и другие инструменты и материалы. Мы запланировали сделать 2 разные ракеты из 1,5 литровых бутылок и 1литровых бутылок. Соответственно нам потребуются по 2 бутылки разного объема, а также 2 парашюта.

Мы не просто так решили сделать ракеты из бутылок разного объема. Для проведения наших испытаний нам потребуются ракеты разной массы.

Конечно, спортивные ракетомоделисты стараются изготовить корпуса ракеты с минимальным весом, которые делают из легчайшей стеклоткани, выклеенной с помощью эпоксидной смолы. Но для этого требуются особые навыки.

Поэтому мы решили использовать более доступные нам материалы.

Корпус модели ракеты — одна из самых важных ее частей. Корпус должен быть предельно легким, но в то же время — максимально прочным, способным выдерживать большие нагрузки, которые испытывает ракета в момент старта или при неудачном приземлении.

Сначала мы приступили к изготовлению ракеты из 1,5 литровых бутылок (см. Приложение 22). Одну из них оставили – как основной корпус ракеты. Вторую отрезали так, чтобы она одевалась на корпус, и там хватило места для установки высотомера. Обтекатель мы склеили из листа картона. На нос обтекателя приклеили кусок поролона, для смягчения удара при приземлении ракеты. Стабилизаторы мы выполнили из пенополистерола и обклеили синим скотчем.

По своим свойствам и структуре пенополистирол очень напоминает пенопласт, но на ощупь он больше похож на жесткую поролоновую губку, пропитанную застывшим клеем. Это легкий синтетический материал, обладающий значительно большей прочностью по сравнению с пенопластом и достаточно высокой гибкостью.

Затем, мы приклеили 4 готовых стабилизатора на корпус модели под углом 90 град относительно друг друга (см. Приложение 23).

Для правильного размещения стабилизаторов на корпусе модели необходима предварительная разметка. Для начала начертили циркулем на листе бумаги окружность, диаметр которой на несколько сантиметров больше диаметра корпуса нашей модели. Проведите через центр окружности две строго перпендикулярных линии, используя угольник, который имеет прямой угол. Установили корпус модели точно в этот круг и карандашом отметили точки на самом корпусе модели.

Теперь необходимо прочертить осевые линии от этих точек вдоль корпуса, где будет приклеен стабилизатор. Подготовка окончена. Клеим стабилизаторы на место.

Ракету обклеили серебристым скотчем.

Ну и завершающим этапом вставили альтиметр в корпус (см. Приложение 24), предварительно подготовив из поролона укрепление, и прикрепили парашют под обтекателем.

Получилась довольно интересная ракета (см. Приложение 25).

По аналогии мы выполнили вторую ракету. Чтобы она отличалась от первой, ее обклеили красным скотчем (см. Приложение 26).

Затем с помощью кухонных весов мы взвесили обе ракеты (см. Приложение 27) и получили следующие данные:

Серебристая ракета – 205 гр

Синяя ракета – 137 гр

Пуск ракеты осуществляется с помощью пусковой установки (ПУ) – агрегата с пусковым оборудованием.

Изготовление пусковой установки.

Поскольку макетированием и изготовлением различных моделей я занимаюсь уже 3 года, выполнение корпуса ракет было для меня привычным занятием, а вот пусковая установка оказалась делом новым.

Во-первых, мне пришлось познакомиться с новым инструментом: Сварочный аппарат для полипропиленовых труб и ножницы для них же.

Во-вторых, поскольку это работа с электричеством и высокими температурами, я попросил папу помочь мне в изготовлении пусковой установки.

Собрав весь необходимый инструмент (см. Приложение 28): сварочный аппарат, ножницы для полипропиленовых труб, защитные перчатки, макетные ножи, рулетка, простой карандаш, а также закупив необходимые материалы: полипропиленовые труба, различные переходники, угловые элементы, клапана, нипель, электромагнитный клапан с напряжением до 12 v (мы будем использовать клапан для стиральной машины), и другие мелочи, мы приступили к выполнению.

Для начала мы сделали чертеж с размерами, по которому могли отмерять и нарезать необходимые отрезки труб. Работать ножницами для пропиленовых труб оказалось сложнее, чем я думал (см. Приложение 29). Необходимо было прикладывать достаточно много силы, поэтому папа мне помогал.

Далее мы паяли трубы и собирали конструкцию согласно чертежу (см. Приложение 30).

Для запуска ракеты также необходим: насос с монометром, кнопка и призматическая батарейка типа «Крона» 9v (см. Приложение 31).

С помощью насоса мы накачиваем в пусковую установку необходимое количество давления, для того чтобы произошел запуск, нам нужно подать напряжение на электроклапан с помощью кнопки, которая замыкает контакты между батарейкой и клапаном, чтобы створка клапана открылась и высвободила давление находящееся в пусковой установке.

Ну и конечно, последним этапом захотелось убрать кнопку запуска и батарейку (или блок питания) в какую-нибудь единую коробку. И мне в голову пришла идея (поскольку я недавно начал изучать программу Blender и Fusion 360), спроектировать корпус пульта для запуска и распечатать его на 3D принтере. Чем я и занялся. Снял все необходимые размеры, начертил на листе бумаги корпус и крышку и приступил к выполнению модели в компьютере (см. Приложение 32). Вычертив модель, я сохранил ее в необходимом формате и перенес в 3D-слайсер (см. Приложение 33).

Там проверил все данные, выставил необходимые характеристики для моего 3D принтера, с учетом, что я буду печатать из PLA пластика. Модель была запущена в печать (см. Приложение 34).

Результат мне понравился (см. Приложение 35).

Единственное, я сделал большой зазор между крышкой и корпусом, поэтому пришлось немного доработать изолентой, чтобы крышка не болталась (см. Приложение 36).

Запуски

Хоть у нас и водяная ракета, но некоторые пункты техники безопасности при запуске все таки необходимо соблюдать, тем более, что у нас присутствует электричество, хоть и небольшого напряжения.

Выбирать место для запуска моделей таким образом, чтобы поблизости отсутствовали деревья, ЛЭП, здания и сооружения, и другие конструкции, куда может залететь ракета.

Следить за тем, чтобы ветер дул в противоположную от нас сторону, ни в коем случае не в нашем направлении.

Следить за тем, чтобы в радиусе 3-5 м от пусковой установки не находились зрители или домашние животные.

Ни в коем случае не трогать оголенные провода мокрыми руками!!!

Соблюдение этих несложных правил убережет от травм и прочих неприятных неожиданностей. А пуски ракет сделает увлекательным и безопасным занятием, которое подарит массу положительных эмоций.

Ну вот! Все готово (см. Приложение 37)! Техника безопасности пройдена. Можно и на полигон!

Погода в этот день была хорошая. Осадков не было. Температура -30С -50С. Ветер 2-3 м/с. Самое время для запусков.

Собрав все оборудование, модели и взяв с собой канистру с водой, мы пошли запускать ракеты.

У нас рядом с домом есть большой красивый парк, где мы заранее и нашли ровную свободную площадку для запусков. Туда и отправились.

Сначала мы производили запуски серебристой ракеты с различным объемом жидкости от 150мл до 1000мл в топливном баке и накачивая давление в пусковой установке от 4 до 6 атм (см. Приложение 38).

Самый плохой результат оказался при запуске с объемом 1000мл и давлением 6 атм. (см. Приложение 39). Ракета оказалась очень тяжелой и не взлетела выше 0,8м в высоту.

Далее мы приступили к запуску синей ракеты с теми же показателями .

Самый яркий результат она показала с объемом бака 350мл и давлением 6 атмосфер. При данных показателях у нее раскрылся парашют при спуске.

Пример правильной траектории полета ракеты при запуске серебристой ракеты (см. Приложение 41).

Эмоции, которые были получены при запусках это полный восторг !

Только вот фото полетов сделать оказалось гораздо труднее (см. Приложение 42).

Процесс настолько быстрый и яркий, что для нужных кадров пришлось сильно потрудиться.

Все данные по запускам и полученные результаты мы проанализировали и составили таблицы (см. Приложение 43), из которых видно, что наилучший объем жидкости для 1,5 л топливного бака является 350 мл. При различном давлении 4, 5, 6 атм и количестве жидкости в топливном баке достигается максимальная высота полета ракеты. Запуски проводились на серебристой ракете.

После того, как мы нашли идеальное соотношение давления и жидкости в топливном баке, проводились 2 запуска двух разных по весу ракет, для определения влияния веса на высоту полета ракеты (см. Приложение 44).

Основной принцип запуска, как я уже узнал, будет крыться в третьем законе Ньютона. Нам необходимо наполнить ракету водой на 1/3 от основного объема. Если залить воды больше, то для воздуха останется слишком мало места, а во втором случае слишком много места. Тяга двигателя будет слабой, а время полета –непродолжительным. При открытии клапана сжатый воздух начнет выбрасывать воду через сопло, в результате чего возникает тяга и ракета сможет развить скорость до 12 м/с.

Анализ гипотез.

Моя первая гипотеза о том, что возможно, ракета с самым большим объемом топливного бака и максимальным давлением в пусковой установке взлетит выше всех, была опровергнута. Проведенные запуски показали, что ракета с объемом бака 1000 мл при давлении 6 атм в пусковой установке не взлетела выше 0,8м.

Вторая гипотеза о том, что скорее всего, ракета с самым маленьким объемом топливного бака и максимальным давлением в пусковой установке взлетит ниже всех тоже была опровергнута, так как ракета с объемом бака 350мл при давлении 6 атмосфер взлетела на 12 м в высоту, что оказалось самым большим показателем по высоте, при подборе соотношения давления в установке и жидкости в топливном баке.

Моя третья гипотеза о том, что, для получения максимальной высоты полета при одинаковых показателях объема воды и создаваемого давления в пусковой установке вес ракеты должен быть минимальным – подтвердилась: при двух последних запусках ракет с одинаковым объемом топливного бака и равнозначным давлением в пусковой установке, ракета с наименьшим весом взлетела выше.

Выводы

Проследив этапы развития ракетостроения от истоков (206 год до н. э. — 220 год н. э.) до наших дней мы увидели, как ракеты, от так называемых, летающих «огненных стрел», превратились в сложнейшие агрегаты космической отрасли. Узнали, что в настоящее время ракеты могут быть одноступенчатые и многоступенчатые в зависимости от количества баков с топливом. Разобрались, что ракеты бывают твердотоплевные и жидкостные, в зависимости от вида используемого топлива. Изучили виды жидкого топлива.

Для запусков мы изготовили 2 модели ракеты с разным объемом топливного бака, спаяли пусковую установку из полипропиленовых труб, подключили к ней электрику. Дополнительно к установке спроектировал корпус пульта для запуска, чтобы в него убрать кнопку запуска и аккумулятор и распечатал его на 3D принтере.

Произвели несколько запусков ракет с объемом бака 1,5 литра, заполняя ее разным количеством воды и накачивая пусковую установку разным давлением. И затем, подобрав оптимальное соотношение давления и жидкости в топливном баке, проводились 2 запуска двух разных по весу ракет, для определения влияния веса на высоту полета ракеты.

Проанализировали полученные результаты проведенных запусков и выяснили, что при проектировании ракеты, необходимо учитывать и высчитывать вес ракеты, чтобы улучшить её летные характеристики.

Заключение

Лично меня исследовательская работа окрыляет!

Мы сосредоточили свое внимание на постройке любительских гидропневматических моделей ракет и пусковой установки с электроклапаном, для того чтобы понять основные принципы работы установки опытным путем при запуске ракет.

Но узнав, что в России проводят Ракетостроительные чемпионаты, возможно в следующем году буду принимать участие в одном из таких мероприятий. В этом году, к сожалению, не попал ни в одну возрастную категорию.

Хочется верить, что именно наша модель выиграет в них главный приз.

Список источников информации:

А. Николаев. Так начинались ЖРД и ракеты на жидком топливе (неопр.) // Двигатель. — 2004. — Т. 3, № 33. — С. 32—36.

В. П. Глушко Развитие ракетостроения и космонавтики в СССР

А. Касперович. Строим летающие модели ракет. Кладовая опыта. – СПб.: БХВ-Петербург, 2019.— 224 с.: ил.

МОКБ «Марс» - 65 лет в авиации и космонавтике/ под ред. А.С.Сырова – М.: МОКБ «Марс», 2020.-240с.:ил.

https://testpilot.ru/espace/bibl/ziv/1993/5/09.html

https://habr.com/ru/post/401795/

http://www.gorocket.ru/

https://history-doc.ru/texnologii/kto-izobrel-raketu/

Глоссарий

Ракета -летательный аппарат, который перемещается в пространстве благодаря действию реактивной тяги.

Гидропневматическая ракета (водяная ракета) - это модель ракеты, использующая воду в качестве реактивной массы.

Двигательная установка космического аппарата — система космического аппарата, обеспечивающая его ускорение. Преобразует различные виды энергии в механическую.

Топливный бак летательного аппарата — резервуар для размещения топлива на борту.

Ракетная пусковая установка, Пусковая установка (ПУ) — совокупность функционально связанных технических средств, специальных агрегатов и сооружений, предназначенных для размещения ракет, выполнения всех операций в процессе подготовки и проведения пусков.

Селитра — группа минералов с солями азотной кислоты в составе.

Сера – химический элемент, светло-жёлтый порошкообразный неметалл.

Жидкий кислород – жидкость, имеющая бледно-синий цвет. Это одно из агрегатных состояний кислорода

«Огненные стрелы» - трубка из уплотненной бумаги, открытая только с заднего конца и заполненная горючим составом. Этот заряд поджигался, и затем стрела выпускалась с помощью лука.

Твердотопливная ракета это ракета с ракетным двигателем, использующим твердое топливо (топливо / окислитель).

Жи́дкостный раке́тный дви́гатель (ЖРД) — химический ракетный двигатель, использующий в качестве топлива жидкости, в том числе сжиженные газы.

Межконтинентальная баллистическая ракета (МБР) — баллистическая ракета класса «земля — земля». Ракеты этого класса, как правило, оснащаются ядерными боевыми частями и предназначены для поражения стратегически важных объектов противника, расположенных на больших расстояниях.

Автономная система управления - это способ управления подвижным объектом по программе, задающей необходимую траекторию движения.

ЖРТ - жидкое ракетное топливо.

Окислители – вещество, в состав которого входят атомы, присоединяющие к себе во время химической реакции электроны.

Кислород - химический элемент, газ без цвета, вкуса и запаха.

Озон-O3 - при нормальных условиях — голубой газ. Запах — резкий специфический. При сжижении превращается в жидкость цвета индиго. В твёрдом виде представляет собой тёмно-синие, серые, практически чёрные кристаллы.

Азотная кислота-HNO3 - это одноосновная кислота, в чистом виде — бесцветная жидкость с резким удушливым запахом.

Азотный тетраоксид-АТ (N2O4) - высококипящий окислитель для ЖРД. Легколетучая жидкость, изменяющая свою окраску от светло-жёлтой (при -10 °С) до красновато-бурой (при 21 °С), что связано с образованием двуокиси азота вследствие диссоциации (реакция обратимая). Плотность 1447 кг/м3 (при 20 °С), tпл ≈ -11 °С, tкип ≈ 21 °С. Токсична, попадание капель на кожу вызывает ожоги.

Фтор-F2 - самый химически активный неметалл и сильнейший окислитель. Это двухатомный газ (формула — F2) бледно-жёлтого цвета с резким запахом, напоминающим озон или хлор. При криогенных температурах представляет собой жёлтую жидкость, бесцветный газ (в толстых слоях — зеленовато-жёлтый, н. у.).

Горючее – топливо, материал, выделяющий при своем сгорании большое количество тепла.

Керосин - горючая смесь жидких углеводородов с температурой кипения от +150 до +250 °C, прозрачная, бесцветная (или слегка желтоватая), слегка маслянистая на ощупь, получаемая путём прямой перегонки или ректификации нефти.

Метан-CH4 - простейший углеводород, бесцветный газ без запаха.

Пропан - это газ при стандартной температуре и давлении, но сжимаемый до транспортабельной жидкости. Являясь побочным продуктом переработки природного газа и нефтепереработки, он широко используется в качестве топлива в быту и промышленности, а также в общественном транспорте с низким уровнем выбросов.

Природный газ - смесь углеводородов, преимущественно метана, с небольшими примесями других газов, добываемая из осадочных горных пород Земли.

Водород-H2 - самый легкий бесцветный газ, образующий в соединении с кислородом воду и не поддерживающий горения.

Баллистические ракеты – изделие, разновидность ракетного оружия. Ракета полёта совершает по баллистической траектории, то есть находится в неуправляемом движении.

Насыщенные пары - это пар, находящийся в динамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава.
Высококипящие компоненты ЖРТ - эти компоненты имеют максимальную эксплуатационную температуру.

Низкокипящие компоненты ЖРТ - данные компоненты хранятся в герметичных баках со специальными мероприятиями и мерами по охлаждению и возврату конденсата.

Криогенные компоненты ЖРТ - это подкласс низкокипящих компонентов.

Токсичность - способность веществ, действуя на биологические системы, вызывать их повреждение, нарушая физиологические функции организма, а при тяжелых повреждениях его гибель.

Коррозионная активность - способность внешней среды к коррозионному воздействию на металл; определяется наибольшей величиной показателя агрессивности среды.

Однокомпонентное топливо - это топливо, которое подается в двигатель в виде одной жидкости. Оно может представлять собой индивидуальное вещество, однородную механическую смесь или раствор различных веществ.

Двухкомпонентные топлива состоят из окислителя и горючего

Ракетоноситель - это ракета, предназначенная для доставки полезной нагрузки (космического корабля или спутников) с поверхности Земли в космическое пространство.

Термодинамика - раздел физики, изучающий наиболее общие свойства макроскопических систем и способы передачи и превращения энергии в таких системах.

Обтекатель ракеты располагается в ее головной части и обеспечивает наименьшее аэродинамическое сопротивление при полете модели.

Стабилизаторы — аэродинамические плоскости, которые предназначены для стабилизации полета ракеты.

Пенополистерол - это легкий синтетический материал, обладающий значительно большей прочностью по сравнению с пенопластом и достаточно высокой гибкостью

Альтиметр - прибор для измерения высоты над уровнем моря.

Стеклоткань - тканый или нетканый материал, изготовленный из стекловолокна, которое, в свою очередь, производится из специальных сортов стекла.

Эпоксидная смола - это разновидность синтетической смолы на основе олигомеров, содержащих эпоксидные группы.

Макетирование - это процесс создания объемного изображения, позволяющего определить параметры пространственной структуры, размеров, пластики и пропорций поверхностей.

Полипропиленовые трубы - это трубопрокатные материалы, изготовленные из термопластичного, синтетического полимера (полипропилена). Трубы этого типа применяют при монтаже водопроводных, отопительных, канализационных систем, а также при транспортировке агрессивных жидкостей, сжатого воздуха.

Электромагнитный клапан - устройство, предназначенное для регулирования потоков всех типов газов.

Монометр - прибор, измеряющий давление жидкости или газа в замкнутом пространстве.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Приложение 1

Вид «Огненных стрел»

Приложение 2

Полёт ракеты Лагари на гравюре XVII века Лагари в ракете.

Приложение 3

Константи́н Эдуа́рдович Циолко́вский

Родился 5 [17] сентября 1857, Ижевское, Рязанская губерния

Умер 19 сентября 1935, Калуга.

Приложение 4

Проект ракеты для межпланетных сообщений

Приложение 5

Схема первой ракеты с ЖРД

Приложение 6

Приложение 7

Ракета «ГИРД 9»

Приложение 8

Ракета «ГИРД 10»

Приложение 9

Межконтинентальная баллистическая ракета Р-16

Приложение 10

Фотография апогея на высоте 2068 футов (630 м)

Приложение 11

Строение ракеты

Приложение 12

Многоступенчатая схема строения ракеты

Приложение 13

 

Химическое топливо

Газообразное

Жидкое

Твердое

СРТ газообразное и жидкое

СРТ твердое и жидкое

Двухкомпонентное

атомарное

Двухкомпонентное самовоспламеняющиеся

Двухкомпонентное не самовоспламеняющиеся

Однокомпонентное с бескислородным окислителем

Однокомпонентное с кислородным окислитем

Классификация химических топлив для ракетных двигателей (общепринятая)

Приложение 14

 

По температуре кипения

 

Криогенные

Компоненты это

сжиженные газы:

- кислород,

- водород,

- фтор и др.

 

Высококипящие

Компоненты:

- керосин,

- НДМГ,

-азотная кислота

Низкокипящие

Компоненты:

- аммиак,

- пропан,

-тетраоксид азота

Приложение 15

 

По токсичности

 

Токсичные

Нетоксичные

Приложение 16

 

По числу используемых компонентов

 

двухкомпонентные

многокомпонентные

однокомпонентные

Приложение 17

Шедевр человеческого разума и инженерии наша «жемчужина» РД-170/171

Приложение 18

Пара LOX-LH2

Приложение 19

Безгазогенераторный жидкостный ракетный двигатель

Приложение 20

Топливные комбинации

Приложение 21

Устройство летательной ракеты

Приложение 22

Изготовление ракет и стабилизаторов

Приложение 23

Крепление стабилизаторов на корпус ракеты

Приложение 24

Приложение 25

Собранная модель серебристой ракеты

Приложение 26

Процесс изготовления синей ракеты

Приложение 27

Взвешивание ракет

Приложение 28

Материалы и инструменты для устройства пусковой установки

Приложение 29

Заготовка деталей для пусковой установки

Приложение 30

Монтаж пусковой установки

Приложение 31

Подключение электрики к пусковой установке

Приложение 32

Проектирование корпуса пульта для запуска

Приложение 33

Редактирование корпуса пульта для запуска в Слайсере

Приложение 34

Запуск корпуса пульта для запуска в печать на 3D принтер

Приложение 35

Выпоненный корпус

Приложение 36

Готовый вариант

Приложение 37

Готовый комплект для запуска ракет

Приложение 38

Запуски серебристой ракеты с различным объемом жидкости

Приложение 39

Самый плохой результат

Приложение 40

Запуск синей ракеты

Приложение 41

Пример правильной траектории полета ракеты

Приложение 42

Процесс запуска ракеты

Приложение 43

ДАННЫЕ ЗАПУСКОВ

Таблица 1

Номер запуска

Количество жидкости

Давление воздуха в ракете

Высота полета

по прибору

Примечания

1

150 мл

4 атм

4,0 м

Парашют не раскрылся

Слишком маленькая высота

2

250 мл

4 атм

5,0 м

Не стабильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

3

300 мл

4 атм

6,0 м

Правильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

4

350 мл

4 атм

6,5

Правильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

5

450 мл

4 атм

3,0 м

Не успешный взлет

Таблица 2

мер запуска

Количество жидкости

Давление воздуха в ракете

Высота полета

Примечания

1

600 мл

5 атм

3,5 м

Не успешный взлет

2

450 мл

5 атм

8,0 м

Правильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

3

500 мл

5 атм

8,5 м

Не стабильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

4

350 мл

5 атм

10,5 м

Правильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

Таблица 3

Номер запуска

Количество жидкости

Давление воздуха в ракете

Высота полета

Примечания

1

500 мл

6 атм

8 м

Не стабильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

2

350 мл

6 атм

12 м

Правильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

3

700 мл

6 атм

6 м

Не стабильная траектория полета ракеты

Парашют не раскрылся

4

1000 мл

6 атм

Меньше 1 м

Ракета не взлетела

Приложение 44

Таблица 3

Ракета

Количество жидкости

Давление воздуха в ракете

Высота полета

Примечания

Серебристая ракета – 205 гр

350 мл

6 атм

12 м

Правильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

Синяя ракета – 137 гр

350 мл

6 атм

15 м

Правильная траектория полета ракеты

Парашют раскрылся

Просмотров работы: 213