Как сделать твердотопливную ракету
Как сделать твердотопливную ракету
Технология изготовления простых пиротехнических ракет
Ракета – это пиротехническое устройство развлекательного характера, одиночного вида работы (single shot), которое, с помощью реактивной тяги, выводит полезную нагрузку на определённую рассчитанную безопасную высоту, где происходит раскрытие снаряда определённого типа (цилиндр, люсткугель, шатрик, сигнал).
Данное устройство состоит из основных отдельных изделий «Рис.1», «Рис.2»:
Из школьных уроков физики и химии известно, что космическая ракета приводится в движение за счёт её отталкивания от части своей массы. Эта масса является однокомпонентным или многокомпонентным, жидким или твёрдым топливом, при сгорании которого, высвобождается огромная внутренняя энергия в виде тепла. Эта энергия, в камере сгорания преобразуется в кинетическую, при этом, раскалённые частицы газа, ускоряясь, вылетают из сопла двигателя, совершая работу.
Инструменты и реактивы
Изготовление ракетного топлива
Измельчение реактивов
Предупреждение! Процесс довольно пыльный и огнеопасный, не забудьте защитить органы зрения и дыхания с помощью защитных очков и респиратора!
Основными реактивами смесевого ракетного топлива являются: азотнокислый калий, сера и древесный уголь. Все три компонента должны иметь необходимую чистоту и дисперсию, иначе примеси в этих веществах скажутся на работе двигателя. Так же, по мимо чистоты, они должны быть абсолютно сухими. Для начала, рассмотрим таблицы и определимся с выбором пропорции ракетного топлива.
Таблица параметров 20 мм ракет
| KNO3 (%) | C* (%) | С** (%) | S (%) | Минеральное масло (%) | Масса топлива (г) | Оптимальная нагрузка (г) | Длинна шпильки (мм) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 75 | 15 | — | 10 | +3 | 95 | 400 | 150 |
| 60 | 14 | 16 | 10 | — | 85 | 300 | 150 |
| 61 | 30 | 4 | 5 | — | 85 | 250 | 150 |
| 58 | 33 | — | 9 | — | 80 | 250 | 150 |
| 60 | 33 | — | 7 | — | 84 | 250 | 150 |
| 60 | 30 | — | 10 | — | 40 | 150 | 100 |
| 58 | 33 | — | 9 | — | 35 | 130 | 100 |
Смешивание, увлажнение, сушка
Предупреждение! Процесс довольно пыльный, не забудьте защитить органы дыхания с помощью респиратора!
Сборка ракетного соплового и бессоплового двигателя
Предупреждение! Процесс довольно пыльный, огне и взрывоопасный, не забудьте защитить органы зрения, дыхания и слуха, а так же и руки, с помощью защитных очков, респиратора и противошумных наушников и огнеупорных перчаток! При забивке топлива, стойте сбоку от двигателя. Не подставляйте голову под направление вектора вылета набойника! При неправильном прессовании и следовательно воспламенении топлива, вылетающий набойник может вас покалечить!
Формирование канала методом сверления
Предупреждение! Процесс довольно огне и взрывоопасный, не забудьте защитить органы зрения, слуха, а так же и руки, с помощью защитных очков, противошумных наушников и огнеупорных перчаток! При забивке топлива, стойте сбоку от двигателя. Не подставляйте голову под вектор вылета набойника! Не допускайте перегрева сверла при сверлении канала!
Данный метод схож с вышеупомянутым и годиться для производства двигателя, если отсутствует ракетный набор. Найти набойник нужного диаметра не так уж и сложно, по сравнению с вытачиванием целого набора. Преимущество данного метода в том, что можно не ограничиваться стандартизированными наборами, а разработать собственный не стандартный двигатель. Но так же есть и подводные камни. Прежде чем вы разработаете свой вариант с уникальными пропорциями топлива и параметрами двигателя, будет потрачена куча ресурсов и произведено много неудачных экспериментальных запусков. Однако, если не заморачиваться с изобретением «велосипеда», то всё встаёт на свои места.
Сборка ракеты
После того, как все необходимые части ракеты были сделаны, их нужно собрать вместе. Цилиндры и сферы прикрепляются несколькими способами. Первым самым и самым простым, это при помощи термоклея. На торец двигателя наносится термоклей, затем просовываются стопины в отверстие верхней заглушки двигателя, далее оба изделия центруются и прижимаются на несколько секунд, пока клей не остынет. Для второго способа крепления нужно намотать с проклейкой 2-3 слоя картона или 4-5 слоёв кравта, так, чтобы намотанные слои выходили за верхний торец двигателя на 1-1,5 мм. После этого, выходящая часть нарезается канцелярским ножом на лепестки. Лепестки проклеиваются и шар или цилиндр приклеивается к ним. Затем нужно обернуть с проклейкой шар или цилиндр так, чтобы лепестки были полностью накрыты слоями кравта или лентами малярного скотча. Это обеспечит надёжное крепление и во время перегрузок в полёте, что не даст головной части отвалиться.
Шатрик крепится совершенно по другому, вернее он собирается на самом двигателе ракеты, поэтому его сборка будет описана в другой статье.
Запуск
Запуск ракет производится всегда не вертикально вверх, а под небольшим наклоном в 30 градусов от зрителей. Это нужно как для безопасности, чтобы отработанный двигатель внезапно не упал никому на голову, так и для чёткого ракурса при раскрытии цилиндра. Ракета вставляется стабилизатором в сугроб и вращательными движениями слегка расширяется углубление, для того, чтобы на старте ракету ничего не держало. Категорически нельзя втыкать ракету в сыпучие породы, иначе она не взлетит! Так же нельзя запускать данное изделие с рук! «Рис.4» Для запуска ракет обычно используют специальные стенды с одним или несколькими местами для установки ракет «Рис.5». В зависимости от калибра сферы или цилиндра будет варьироваться и радиус безопасной зоны.
Per aspera ad astra, или как я строил ракету. Часть 1. Делаем движки и запускаем ракеты
Земля – колыбель человечества, но нельзя вечно жить в колыбели
Эту знаменитую фразу К.Э.Циолковского не забывают и по сей день. NASA, ESA, Роскосмос, SpaceX и множество других космических компаний отправляют автоматические миссии на другие планеты, запускают людей в космос и стремятся воплотить в жизнь слова Константина Эдуардовича.
Но что делать, если разработка новой ракеты занимает долгое время, а запустить ее хочется здесь и сейчас? Тогда стоит заняться ракетомоделированием и самим построить и запустить ракету мечты. А о своем опыте проектирования ракет я с удовольствием вам расскажу в этой статье.
Вступление
Всем привет! В этой серии статей я хотел бы поделиться с вами моим опытом разработки и запусков моделей ракет, рассказать о своих первых неудачах и головокружительных успехах, о том как надо делать и как не надо. Я не буду вдаваться в подробности того, как построить ракету, потому что в интернете есть много гайдов по этой теме, а сделаю упор именно на личный опыт, дабы уберечь вас от моих ошибок и показать несколько моих интересных находок и решений.
Космосом я увлекся после того как побывал на программе Большие Вызовы 2017 ОЦ Сириус на направлении “Космические технологии и робототехника”. На ней наша команда разработала первый российский школьный спутник SiriusSat, который в 2018 году вместе со своим братом-близнецом был запущен с МКС во время выхода в открытый космос. Полезная нагрузка спутника — детекторы заряженных частиц и гамма-излучения. Конкретно моей задачей на программе было проведение испытаний спутника. Так как в лаборатории космических систем были установлены вибростенд и термобарокамера, то мы решили “протрясти” и “запечь” наш аппарат. Все испытания прошли успешно, наша команда защитила проект, и все довольные разъехались по своим городам.
SiriusSat-1 и SiriusSat-2. Ручка нужна для того, чтобы космонавт держал спутник
В общем на этой смене я и заразился тематикой космоса. Потом в 10 классе мне пришла в голову идея собрать свою ракету с какой-нибудь электроникой.
Первые попытки собрать движок
Сердцем любой ракеты является ее двигатель, поэтому сперва нужно было собрать его. Среди ракетомоделистов очень популярно карамельное топливо, из-за того, что оно легко в изготовлении и его компоненты (сахарная пудра и калиевая селитра) можно найти в любом городе.
Калиевую селитру купил в ближайшем магазине удобрений, а сахарную пудру в продуктовом магазине. На тот момент надпись N — 13,6% и K2O — 46% меня не смутила, но из-за нее потом было очень много проблем, о которых я расскажу чуть позже.
Для изготовления корпуса мне понадобилась пластиковая водопроводная труба длиной 100мм и диаметром 10 мм, бентонит (наполнитель для кошачьего туалета), чтобы сделать заглушки и для утрамбовки самого топлива нужно было найти любую палку, свободно входящую в двигатель. Селитру, бентонит и сахарную пудру я на всякий случай по отдельности перемолол в ступе. Затем смешал калиевую селитру и пудру в соотношении 70% к 30%. Теперь необходимо было забить все компоненты в трубу следующим образом:
Для поджигания двигателя я сделал бикфордов шнур. Джутовую веревку отварил в растворе карамельного топлива, концентрацию взяв на глаз, примерно 2-3 чайных ложки на стакан воды. После варки необходимо дать шнуру высохнуть, и если пропорции раствора топлива были правильными, то на веревке будет белый налет карамельки. Двигатель и шнур для его поджига были готовы, а это значит, что предстояло провести его прожиг.
К сожалению фотографий первого двигателя и видео его испытаний у меня нет, но по итогу он не взлетел, но знатно дымился на стартовом столе.
Выводы:
It’s alive!
Покопавшись в интернете, я примерно понял в чем была проблема первого движка. Из-за трамбовки топливо распределялось неравномерно, в нем образовывались полости, и оно было неоднородно из-за чего процесс горения был очень вялым и вместо ракеты получилась хорошая дымовая шашка. Решение проблемы было простое — забить в трубу сваренное карамельное топливо. В качестве корпуса взял металлическую штангу для ванной и решил поэкспериментировать с пропорциями топлива и с добавкой оксида железа 3 (то есть обычной ржавчины), потому что он должен был увеличить скорость горения.
Примеры чистого карамельного топлива и с добавлением ржавчины. Источник
Движки я сделал поменьше, так как не видел смысла в изготовлении полноразмерного варианта, так же, как и не видел смысла в заглушках и сопле, на скорость горения топлива повлиять они не должны были, потому что все испытуемые были в равных условиях окружающей среды.
Топливо варил на электрической плите в блиннице до цвета и консистенции сгущенки. Блинница тем хороша, что в ней все ингредиенты равномерно нагреваются и не пригорают.
В итоге у меня получилось несколько подопытных:
Выводы:
Что в итоге?
Если вы смотрели недавнюю серию роликов Амперки Ракета против Лехи, то вы заметили, что они использовали химически чистую калиевую селитру. Благодаря ей у них прогорело все топливо, да и скорость горения была выше (2,85 мм/сек против моих 1-1,25 мм/сек). Ну и еще одним минусом самодельных движков является то, что неизвестна их тяга, а я в будущем хотел бы рассчитывать параметры полета ракеты.
По итогу могу сделать вывод, что на калиевой селитре для удобрений движок не построишь. В общем, на такой грустной ноте я закончил разработку своих движков, и стал искать тех, кто делает и продает готовые движки.
Строим ракету
Двигатели я купил на сайте Real Rockets. Так как вместе с этими двигателями поставляется и электрический воспламенитель, то нужно было собрать пульт для запуска, ну и саму ракету конечно же. В том же магазине приобрел картонные трубы для корпуса.
На просторах интернета нашел схему для пульта и немного переделал ее, чтобы от прозвонки случайно не зажегся движок, и в итоге схема получилась такой: 
Корпус сделал из ПВХ листов, внутри разместил спаянную схему, провода к воспламенителю (на схеме R2) вывел на зажимы. К проводу зажигания припаял крокодильчики, которые и подключались к воспламенителю.
Внутренности пульта для запуска
Собранный пульт вместе с проводом зажигания
Ну и как любую космическую систему, пульт необходимо было испытать, да и неплохо было бы посмотреть как вообще работают готовые движки.
Чтобы ракета летела вертикально вверх я решил спроектировать ее в программе Open Rocket, а затем напечатать на 3D принтере все детали. С помощью функции оптимизации ракеты я подобрал форму и размеры обтекателя и стабилизаторов исходя из размеров картонной трубы, обтекателя (в него я хотел установить альтиметр, о котором расскажу в следующей части), массы и тяги двигателя и его крепления. Но сперва необходимо было добавить используемый движок.
Чертеж ракеты в Open Rocket
В базе данных Open Rocket есть только американские двигатели, но если вы хотите использовать двигатели других производителей, то можно добавить их в программу. Сделать это довольно просто, я бы даже сказал увлекательно:
В параметрах самих стабилизаторов и обтекателя выбираем наш материал и начинаем их оптимизировать. Конечно, иногда программа выдает страшные формы деталей, поэтому нужно ограничивать максимальные и минимальные значения, которые вы оптимизируете.
Также не стоит забывать о стабильности, потому что от нее зависит, завалится ли на бок ваша ракета во время полета или полетит строго вверх. Если не вдаваться в физические формулы, то стабильность — это расстояние в диаметрах корпуса (калибрах) от центра давления до центра тяжести. Open Rocket умная программа и за нас рассчитывает их положение, поэтому нам остается только следить за значением стабильности. В идеале стабильность вашей ракеты должна быть 2-3 калибра, поэтому в оптимизации ракеты не забываем поставить ограничения и на эту характеристику.
Когда форма стабилизаторов и обтекателя были рассчитаны, предстояло их смоделировать и отправить на печать. Также я смоделировал и крепление для двигателя.
Сахарная Ракета, как сделать ракету своими руками в домашних условиях
Сахарная пудра + Нитрат Калия + Наполнитель для кошачьего туалета.
Как сделать самодельную ракету с использованием сахара и кошачьего наполнителя, которые взлетает на высоту более 600 метров и обходяться менее 30 рублей?
Ракеты-это не игрушки, и этот проект действительно не должен дублироваться. Это видео в основном для образовательных и демонстрационных целей. Если вы все равно попытаетесь это сделать, я настоятельно рекомендую связаться с местными ракетными клубами, не причинять вреда людям или имуществу. Игра с нестабильными ракетными двигателями может привести к серьезным травмам, повреждению имущества и/или юридическим последствиям.Вы используете этот видеоконтента на свой страх и риск.
Вы должны знать, что неправильное или небрежное использование ракетного топлива или воспламенение зажигательного или взрывчатого материала может быть незаконным в вашем районе. Проверьте местные законы и спросите с местными ракетными клубами о том, как безопасно делать и запускать сахарные ракеты.
Дубликаты не найдены
А где люди берут нитрат калия-то?
https://leroymerlin.ru/product/udobrenie-selitra-kalievaya-0. Везде продается. Даже перманганат калия вернулся в магазины. А там эксперименты еще веселее возможны
Хм, интересно… Если мне когда-то понадобится сделать ракету — буду знать ).
Товарищ майор, а вы там случайно не записываете в блокнотик ники сохранивших пост?
Зачем сохранять пост, если можно сохранить видео?
Нитрат аммония+ каучук+ ПАП-2=
Из этого сделали колёса на машину?
Вам нужно переводить английский так как я не знать где мой ближний ракетный клуб. Проверель местный закон про сахарная ракета. Пересылка на порнхаб почемуйто.
Если насыпать все ингредиенты в кастрюльку и нагреть до расплавления сахара, то при какой температуре произойдет самовоспламенение? За сколько долей секунды вся смесь в кастрюльке сгорит?
Не сгорит, а сдетонирует))
Варил я как-то карамельное топливо. Что-то пошло не так и порция ярко и эффектно сгорела.
Это можно называть по разному, а выглядеть будет примерно как воду в кипящее масло) Ну я так предполагаю)
Раньше они много чего снимали интересного.
@moderator я так и не понял. Такие обучалки законны?
Как видите, на Ютубе видео не заблокировано
Пиротехника помощнее этой находится в свободной продаже.
Видео выложено в общем доступе на ютубе.
Всем уже известны свойства нитрата калия, как он горит. Только ленивый не снял видео с ним.
Нитрат калия не горит.
Перепутал его с другим веществом. Но все равно он находится в свободной продаже.
Вся химия находится в свободной продаже. С содержимым продуктового магазина можно разнести дом. Суть именно в том, что когда-то поваренную книгу анархиста изымали именно потому, что там описывалось, что и как смешивать.
Ты правда считаешь, что это первое и единственное видео в своем роде и там раскрыта какая-то новая информация? Эту тему уже давно мусолят, если поискать на том же ютубе.
зачем пары алкоголя?
Вы не сможете управляемо создать алкогольное облако, достаточное для детонации.
Самое простое, сахарно-мучная взвесь, конечно. Вполне достаточно.
Достаточно выпаривать алкоголь на плите и поставить свечку. Так же и со взвесью. Нужно иметь открытый источник огня.
Вы не сдетонируете ни пары таким образом ни взвесь. У обоих этих вещей есть одна общая особенность. Для детонации нужно строго определённое соотношения аэрозоля или взвеси с воздухом. Пары алкоголя очень нестойки. Или они взлетают ввысь или растворяются, если есть вода.
В замкнутом пространстве этого хлопка за глаза хватит.
нет. В смысле дом так не завалить. Ничего сильнее пары сотен грамм Вы так не сделаете. Даже до полкило не дотянете.
Я про это и не говорил. В масштабах квартиры такими способами это не реально.
Проскакивало в новостях, как у горе самогонщиков пары детонировали, но там только окна вышибало.
Взвесь мучная уже серьезнее, но разрушительные взрывы были на мелькомбинатах например. Но там и объемы этой взвеси гораздо больше было.
Не знаю, какая книга была в оригинале, но над той, что попадалась мня, я ржал, как конь. Такое ощущение, что её писал школьник, чисто для прикола.