Transcript konstrukcja rakiety

Najważniejsze rzeczy o rakietach:
konstrukcja oraz używane materiały
Zajęcia #1
2014/15
Co nazywamy rakietą?
Rakieta modelarska, zgodnie z definicją FAI, jest
modelem, który porusza się w powietrzu bez
udziału sił aerodynamicznych (siły nośnej), lecz
wskutek ciągu silnika rakietowego.
Części składowe…
Rakietę możemy podzielić na najważniejsze
części składowe:
1. Głowicę
2. Kadłub
3. Usterzenie (stateczniki)
4. Silnik
Wydłużenie rakiety
Kaliber – maksymalna średnica rakiety
Wydłużenie – stosunek całkowitej długości
rakiety do maksymalnej średnicy
Wydłużenie =
𝑐𝑎ł𝑘𝑜𝑤𝑖𝑡𝑎 𝑑ł𝑢𝑔𝑜ść 𝑟𝑎𝑘𝑖𝑒𝑡𝑦
𝑘𝑎𝑙𝑖𝑏𝑒𝑟
Podział rakiety na stopnie
Rakieta jednostopniowa – rakieta, która posiada
jeden człon napędzany silnikiem rakietowym lub ich
wiązką.
Rakieta wielostopniowa – rakieta, która posiada
więcej niż jeden człon, który napędzany jest
silnikiem rakietowym lub wiązkami silników.
Wiązka silników – odpowiednie ułożenie silników
rakietowych w taki sposób, aby wektory ciągu były
ułożone symetrycznie do osi rakiety.
Aerodynamika po krótce
Konstrukcja rakiety musi być tak zaprojektowana,
aby stawiała jak najmniejszy opór – rakieta musi
mieć zatem opływowy kształt.
KO N S T R U K C J A R A K I E T Y
Elementy wewnętrzne
Rakieta składa się nie tylko z głowicy, kadłuba,
stateczników i silnika. W środku rakiety bardzo
często wymagane są odpowiednie elementy
wewnętrzne:
1. Kosz silnikowy
2. Kosz elektroniki
3. Łącznik
Kosz silnikowy
Rola kosza silnikowego:
1. Stabilne mocowanie silnika w korpusie rakiety
2. Zablokowanie silnika – zapobiega wpadnięciu
silnika do środka rakiety oraz wypadnięciu na
zewnątrz
3. Stabilne mocowanie usterzenia*
WAŻNE: Kosz silnikowy musi być solidnie połączony
z korpusem rakiety – za pomocą żywic
epoksydowych lub wkrętów.
Kosz elektroniki
Kosz elektroniki służy do stabilnego i bezpiecznego
zamocowania elektroniki na pokładzie rakiety.
Ważne jest, aby przedział elektroniki był szczelny –
musi chronić elektronikę przed gorącymi gazami od
podsypki wyzwalającej spadochron.
Łącznik
Łącznik służy do połączenia dwóch oddzielnych
sekcji korpusu, np. członu silnikowego z członem
głowicowym. Najczęściej robiony z tej samej rury, z
której zrobiony jest korpus.
Szerokość cięcia można wyliczyć ze wzoru:
Gdzie:
𝝅 = 3,14
r = promień
𝟐
𝟏
(𝟐średnicy)
Obwzew = Obwód
korpusu na zewnątrz
Obwwew = Obwód
korpusu wewnątrz
L = 𝑶𝒃𝒘𝒛𝒆𝒘 − 𝑶𝒃𝒘𝒘𝒆𝒘 = 𝟐𝝅𝒓𝟏 − 𝟐𝝅𝒓
Łącznik
Gdzie:
𝝅 = 3,14
𝟐
r = promień
𝟏
(𝟐średnicy)
Obwzew = Obwód
korpusu na zewnątrz
Obwwew = Obwód
korpusu wewnątrz
L = 𝑶𝒃𝒘𝒛𝒆𝒘 − 𝑶𝒃𝒘𝒘𝒆𝒘 = 𝟐𝝅𝒓𝟏 − 𝟐𝝅𝒓
Dane:
Średnica korpusu rakiety = 80 [mm]
Grubość ścianki = 2 [mm]
L= 2πr1 − 2πr2 = 2 ∗ 3,14 ∗ 40 − 2 ∗ 3,14 ∗ 38 =
251,2 − 238,64 = 12,56 [mm]
Długość L (12,56 mm) jest wartością, którą musimy wyciąć z naszego łącznika. W
tym celu na łączniku rysujemy na łączniku linię prostą wzdłuż łącznika. Przy pomocy
suwmiarki odmierzamy naszą wartość L=12,56mm i zaznaczamy punkty równolegle
do linii, którą narysowaliśmy. Punkty łączymy i otrzymujemy linię równoległą do
pierwszej, oddaloną od niej o naszą długość L=12,56mm. Nożem wykonujemy
cięcie po liniach i otrzymujemy idealnie spasowany element łączący.
MATERIAŁY
Głowica
Materiały na głowicę:
1. Twarda dwuskładnikowa pianka poliuretanowa
2. Plastik
3. Aluminium
4. Kompozyty szklane i węglowe:
4.1. Czysty kompozyt wytwarzany w formie
4.2. Kompozyt na rdzeniu piankowym
Korpus
Materiały na korpus:
1. Cienkościenna rura kartonowa z Krafta
2. Rura z kompozytu szklanego/węglowego
3. Rura aluminiowa
4. Rura PCV/Plexiglass
5. Rura ze zwijanej balsy wzmacniana laminatem
szklanym/węglowym
Stateczniki
Materiały na stateczniki:
1. Balsa (+laminat)
2. Sklejka (+laminat)
3. Kompozyt czysty
4. Aluminium
5. Kompozyt przekładany…
Kompozyt przekładany
Kompozytem przekładanym nazywamy element, który
został wykonany z dowolnego lekkiego materiału (np.
herex, balsa, sklejka), a następnie zalaminowany
tkaniną szklaną/węglową/kevlarową.
Jako przekładka najczęściej służą:
• Balsa – lekka i względnie wytrzymała
• Herex – lekka pianka, wygodna w obróbce
• Styrodur – lekka pianka, stosowana przy grubych
elementach
• Sklejka – względnie ciężka, lecz wytrzymała
Elementy wewnętrzne
Dla rakiet z kartonu: sklejka, rzadziej balsa
Dla rakiet kompozytowych: kompozyt, sklejka, balsa
laminowana
Dla rakiet aluminiowych: aluminium
W rakietach modelarskich kładzie się nacisk na
używanie jak najmniejszej ilości elementów
metalowych.
Łączenia linowe
Do połączenia członów używamy:
- Haczyków (w elementach wewnętrznych)
- Karabińczyków (na końcu każdej liny)
- Liny:
1. Kevlarowej – niepalna, bardzo mocna linka, często
występująca w oplocie nylonowym
2. Nylonowej – nieodporna na temperaturę linka o
względnie dużej wytrzymałości
3. Dyneema – bardzo mocna lina używana w
żeglarstwie, niestety nieodporna na temperaturę.
Łączenia linowe
Aby poprawnie zwinąć linkę, należy nawijać ją na dłoń
ułożoną w geście przywitania. Linkę zwijasz na dłoni na
krzyż – pod kątem ok. 45 stopni od strony prawej do
lewej, a następnie od lewej do prawej, itd.
Linka zwinięta w ten sposób nie ma prawa się zaplątać
– chyba, że ma się pecha 
KONSTRUKTORZE!
Pamiętaj!
Po, a najlepiej w trakcie budowy modelu pomyśl, czy
konstrukcja którą wykonujesz (lub wykonałeś) będzie
działać zgodnie z Twoim zamierzeniem. Sprawdź
połączenia linek, gwinty, miejsca klejone… Wyobraź
sobie lot Twojej konstrukcji i pomyśl, co może pójść nie
tak. Jeśli dostrzegłeś/aś jakikolwiek słaby punkt w
Twojej rakiecie, popraw to natychmiast.
BEZPIECZEŃSTWO TO PODSTAWA.
KONIEC
Autor: Damian Mayer
Prezentacja stanowi własność autora i nie może być
wykorzystywana przez osoby trzecie w celach
komercyjnych bez zgody autora. Zabrania się
upubliczniania prezentacji lub zrzutów ekranowych bez
wiedzy i zgody autora.
Źródła:
Zdjęcia: Damian Mayer
Grafiki: Paweł Elsztajn – „Młody Modelarz Rakiet”, Wydawnictwo
Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1981