Какие бывают ракеты и как сделать действующую модель своими руками

Ракетомоделирование – занятие, которое увлекает не только детей, но и вполне взрослых и состоявшихся людей, как можно понять по составу команд спортсменов на Чемпионате мира по ракетомодельному спорту, который пройдет во Львове 23-28 августа. На него приедут соревноваться даже сотрудники NASA. С ракетами, собранными самостоятельно. Для того чтобы сделать самую простую действующую модель ракеты своими руками, специальные знания и навыки не нужны – в интернете есть большое количество подробных инструкций. По ним можно сделать свою ракету хоть из бумаги, хоть из деталей, купленных в хозяйственном магазине. В этой статье мы разберемся подробнее в том, какие ракеты бывают, из чего их делают и как сделать ракету своими руками. Так что в предвкушении Чемпионата вы можете обзавестись собственной моделью и даже запустить ее в полет. Кто знает, может, к августу вы решите принять участие во внеклассовом соревновании по запуску ракет с полезным грузом «Спаси космические яйца» (пройдет в рамках Чемпионата) и побороться за призовой фонд 4 000 евро.

Из чего состоит ракета

Любая модель ракеты, независимо от класса, обязательно состоит из таких частей:

1. Корпус. К нему крепятся остальные элементы, а вовнутрь устанавливается двигатель и система спасения.
2. Стабилизаторы. Они крепятся к нижней части корпуса ракеты и придают ей устойчивости в полете.
3. Система спасения. Необходима для замедления свободного падения ракеты. Может быть в виде парашюта или тормозной ленты.
4. Головной обтекатель. Это конусообразная головная часть ракеты, которая придает ей аэродинамическую форму.
5. Направляющие кольца. Крепятся к корпусу на одной оси, нужны для того, чтобы закрепить ракету на пусковой установке.
6. Двигатель. Отвечает за взлет ракеты и есть даже в самых простых моделях. Делятся на группы по общему импульсу тяги. Модельный двигатель можно купить в магазине для технического творчества или собрать самостоятельно. Но в этой статье мы будем ориентироваться на то, что у вас уже есть готовый двигатель.

Не является частью ракеты, но относится к must-have вещам пусковая установка. Ее можно приобрести в готовом виде или собрать самостоятельно из металлического прута, на которую крепится ракета, и спускового механизма. Но мы также будем ориентироваться на то, что пусковая установка у вас есть.

Классы ракет и их отличия

В этом разделе мы рассмотрим классы ракет, которые можно будет увидеть своими глазами на Чемпионате мира по ракетомоделированию во Львове. Их девять, из них восемь – утвержденные Международной авиационной федерацией, как официальные для Чемпионата мира, и один – S2/Р – открыт не только для спортсменов, но и для всех желающих соревноваться.

Ракеты для соревнований или просто для себя можно изготавливать из разных материалов. Бумаги, пластика, дерева, пенопласта, металла. Обязательное требование – чтобы материалы не были взрывоопасными. Те, кто занимается ракетомодельным спортом всерьез, используют специфические материалы, которые обладают лучшими характеристиками для целей ракеты, но при этом могут стоить достаточно дорого или быть экзотическими.

Ракета класса S1 в соревнованиях должна продемонстрировать лучшую высоту полета. Это одни из самых простых и маленьких ракет, которые принимают участие в соревнованиях. S1, как и другие ракеты, делятся на несколько подклассов, которые обозначаются буквами. Чем ближе к началу алфавита – тем меньше общий импульс тяги двигателя, который используется для запуска ракеты.

Ракеты класса S2 предназначены для переноса полезного груза, в соответствии с требованиями FAI, «полезным грузом» может быть что-то компактное и хрупкое, с диаметром 45 миллиметров и весом 65 грамм. Например, сырое куриное яйцо. У ракеты может быть один и более парашютов, при помощи которых полезный груз и ракета вернутся на землю целыми и невредимыми. Ракеты класса S2 не могут иметь более одной ступени и в полете они не должны лишиться ни одной детали. Спортсмену необходимо запустить модель на высоту 300 метров и при этом посадить ее за 60 секунд. Но если груз будет поврежден, то результат не будет засчитан вовсе. Так что важно соблюсти баланс. Вес модели с двигателем не должен превышать 1500 граммов, а вес компонентов топлива в двигателе – 200 граммов.

Ракеты класса S3 для непосвященного зрителя могут выглядеть в точности как ракеты класса S1, но их задачи на соревнованиях отличаются. S3 – это ракеты на продолжительность спуска с использованием парашюта. Специфика соревнования в этом классе заключается в том, что спортсмену необходимо осуществить три ракетных старта, используя при этом всего две модели ракет. Соответственно, минимум одну из моделей еще надо найти после запуска, а они часто приземляются за несколько километров от стартовой зоны.

У моделей этого класса диаметры парашютов обычно достигают диаметра 90-100 сантиметров. Распространенные материалы – стекловолокно, бальсовое дерево, картон, нос изготавливается из легкого пластика. Ребра выполнены из легкого пробкового дерева и могут быть покрыты тканью или стекловолокном.

Класс S4 представлен планерами, которые должны находиться в полете как можно дольше. Это «крылатые» устройства, чей внешний вид достаточно серьезно отличается от того, что можно ожидать от ракеты. В небо они поднимаются при помощи двигателя. Но в планерах запрещено использовать что либо, что будет придавать им ускорение или каким-то образом влиять на парение, в небе устройство должно держаться исключительно за счет своих аэродинамических характеристик. В качестве материалов для таких ракет обычно выступает бальсовое дерево, крылья делаются из стекловолокна или пенопласта, и из бальсового дерева тоже, то есть всего того, что почти ничего не весит.

Класс ракет S5 – это ракеты-копии, цель их полета – высота. В соревнованиях учитывается не только качество полета, но и то, насколько точно удалось участнику повторить корпус реальной ракеты. Это, в основном, двухступенчатые модели с массивной ракетой-носителем и очень узкой носовой частью. Они обычно очень быстро отправляются навстречу небу.

Ракеты класса S6 очень похожи на ракеты класса S3, но в полете они выбрасывают тормозную ленту (стример). По факту, она выполняет функцию системы спасения. Так как ракеты этого класса тоже должны продержаться в воздухе как можно дольше, задачей участника соревнования является создание максимально легкого и при этом крепкого корпуса. Модели делают из пергамента или стекловолокна. Носовую часть – из вакуумного пластика, стекловолокна, бумаги, а стабилизаторы – из легкого бальсового дерева, которое для долговечности покрывают стекловолокном. Ленты для таких ракет обычно изготавливаются из алюминизированного лавсна. Лента должна интенсивно «хлопать» на ветру, оказывая сопротивление падению. Ее размеры обычно находятся в пределах от 10х100 сантиметров до 13х230 сантиметров.

Модели класса S7 требуют очень кропотливого труда. Как и S5, эти модели представляют собой многоступенчатые копии настоящих ракет, но в отличие от S5, в полете оцениваются в том числе и по тому, насколько правдоподобно повторяют старт и полет настоящей ракеты. Даже цвета ракеты должны соответствовать «оригиналу». То есть это самый зрелищный и сложный класс, не пропустите его на Чемпионате мира по ракетомодельному спорту! И юниоры, и взрослые будут соревноваться в этом классе 28 августа. Самые популярные прототипы ракет – это Saturn, Ariane, Зенит 3, а также Союз. В соревнованиях принимают участие копии и других ракет, но как показывает практика, они обычно демонстрируют результат похуже.

S8 – это крылатые планирующие радиоуправляемые ракеты. Это один из самых разнообразных классов, тут значительно отличаются конструкции и типы используемых материалов. Ракета должна взлететь, совершить планирующий полет в течение определенного времени. Затем ее нужно посадить в центр круга с диаметром 20 метров. Чем ближе к центру сядет ракета, тем больше бонусных баллов получит участник.

Класс S9 – это винтокрылые летательные аппараты, и они также соревнуются друг с другом во времени, проведенном в полете. Это легкие модели, сделанные из стекловолокна, вакуумного пластика и бальсового дерева. Без двигателя зачастую весят порядка 15 граммов. Самая замысловатая часть ракет этого класса – это лопасти, которые обычно делаются из бальсы и должны иметь правильную аэродинамическую форму. У этих ракет нет системы спасения, этот эффект достигается за счет авторотации лопастей.

На соревнованиях ракеты этого класса, как и классов S3, S6 и S9 должны быть в диаметре не менее 40 миллиметров, а по высоте – не менее 500. Чем выше подкласс ракеты, тем больше должны быть ее размеры. В случае с самыми компактными ракетами S1 диаметр корпуса не должен быть меньше 18 миллиметров, а длина – не менее 75% длины ракеты. Это самые компактные модели. Вообще свои ограничения есть для каждого класса. Они изложены в кодексе FAI (Международная авиационная федерация). И перед полетом каждая модель проверяется на соответствие требованиям своего класса.

Из всех принимающих участие в нынешнем Чемпионате ракет только к моделям классов S4, S8 и S9 выдвигается требование, чтобы ни одна из их частей не отделялась во время полета даже на системе спасения. Для остальных это допустимо.

Как сделать простую и действующую модель ракеты из подручных материалов

Самые простые для изготовления в домашних условиях ракеты – это класс S1, также относительно простым считается класс S6. Но в этом разделе все-таки пойдет речь о первом. Если у вас есть дети, вы можете сделать модель ракеты вместе или доверить им самостоятельное ее изготовление.

Для изготовления модели потребуются:

• два листа бумаги А4 (лучше выбирать разноцветную, чтобы ракета выглядела поярче, толщина бумаги – примерно 0,16-0,18 миллиметров);
• клей;
• пенопласт (вместо него можно использовать плотный картон, из которого делают коробки);
• кусок тонкого полиэтилена, в диаметре не менее 60 см;
• обычные швейные нитки;
• канцелярская резинка (как для денег);
• скалка или другой объект похожей формы, главное – чтобы с гладкой поверхностью и диаметром порядка 13-14 сантиметров;
• карандаш, ручка или другой объект похожей формы с диаметром 1 сантиметр и еще один – с диаметром 0,8 сантиметра;
• линейка;
• циркуль;
• двигатель и пусковая установка, если вы планируете использовать ракету по назначению.

На чертежах, которых очень много в интернете, можно найти ракеты с разным соотношением длины и ширины корпуса, «остроты» головного обтекателя и размеров стабилизаторов. В тексте дальше приведены размеры деталей, но, если вы хотите, можете использовать другие пропорции, как на одном из чертежей в галерее ниже. Порядок действий все равно остается прежний. Смотрите на эти чертежи (особенно на последний), если решите собрать модель по инструкции.

Корпус

Возьмите один из припасенных листов бумаги, отмерьте при помощи линейки 14 сантиметров от края (если у вас получился не такой объем, как у нас, просто добавьте к своей цифре еще пару-тройку миллиметров, они будут нужны для того, чтобы склеить лист). Отрежьте.

Скрутите получившийся кусок бумаги вокруг скалки (ну или что там у вас). Бумага должна идеально прилегать к предмету. Склейте лист прямо на скалке таким образом, чтобы получился цилиндр. Дайте клею просохнуть, тем временем возьмитесь за изготовление головного обтекателя и хвостовой части ракеты.

Головная и хвостовая часть ракеты

Возьмите второй лист бумаги и циркуль. Отмерьте циркулем 14,5 сантиметров, проведите из двух диагонально расположенных углов окружности.

Возьмите линейку, приложите ее к краю листа возле начала окружности и отмерьте точку на окружности на расстоянии 15 сантиметров. Проведите линию из угла к этой точке и вырежьте этот участок. Проделайте то же самое со второй окружностью.

Склейте конусы из обоих кусков бумаги. У одного из конусов обрежьте верхушку примерно на 3 сантиметра. Это будет хвостовая часть.

Чтобы ее приклеить к основанию, сделайте надрезы на нижней части конуса примерно через каждый сантиметр и глубиной 0,5 сантиметра. Отогните их наружу и нанесите клей на внутреннюю сторону. Затем приклейте ее к корпусу ракеты.

Чтобы прикрепить головной обтекатель, необходимо сделать «кольцо», благодаря которому она будет крепиться к основанию. Возьмите лист такого же цвета, который вы использовали для основания, и вырежьте прямоугольник 3х14 сантиметров. Сверните его в цилиндр и склейте. Диаметр кольца должен быть чуточку меньше диаметра основания ракеты, чтобы он идеально входил в него. Приклейте кольцо к голове ракеты таким же образом, каким приклеивали основание (только не отрезайте ничего от конуса на этот раз). Второй стороной кольцо вставьте в основание ракеты, чтобы проверить, угадали ли с диаметром.

Вернемся к хвостовой части. Ракете нужно придать устойчивости и сделать отсек для двигателя. Для этого нужно снова взять бумагу, из которой вы делали основание ракеты, вырезать прямоугольник 4х10 см, найти продолговатый и круглый предмет диаметром примерно 1 см и оборачивать кусок бумаги вокруг него, предварительно смазав клеем по всей площади так, чтобы в итоге получился плотный многослойный цилиндр. С одной стороны цилиндра сделайте надрезы по 4 миллиметра, отогните их, нанесите клей на внутреннюю сторону и приклейте к хвостовой части.

В нижней части у ракеты должны быть стабилизаторы. Их можно сделать из тонкого листового пенопласта или, если его нет, плотного картона. Нужно вырезать четыре прямоугольника со сторонами 5х6 сантиметров. Из этих прямоугольников – вырезать фиксаторы. Можете выбрать любую форму на свое усмотрение.

Обратите внимание, что головной обтекатель, хвостовой конус и моторный отсек обязательно должны быть выставлены ровно вдоль продольной оси корпуса (не должны быть наклонены в сторону от корпуса).

Система спасения

Чтобы ракета плавно вернулась на землю, ей нужна система спасения. В данной модели речь идет о парашюте. В роли парашюта может выступать обычный тонкий полиэтилен. Можно взять, например, 120-литровый пакет. Для нашей ракеты в нем нужно вырезать круг диаметром 60 сантиметров и закрепить на корпусе при помощи строп (длина примерно 1 метр). Их должно быть 16. На роль строп подойдут прочные нитки. Прикрепите стропы к парашюту при помощи скотча на равном расстоянии друг от друга.

Парашют сложите пополам, затем еще раз пополам, затем – сожмите.

Чтобы закрепить парашют, возьмите еще одну нитку, длина которой должна в два раза превышать длину корпуса. Приклейте ее к отсеку для двигателя между двух стабилизаторов. Привяжите к нитке резинку в двух местах, таким образом, чтобы, если потянуть за нитку, резинка растягивалась, а нитка была ограничением растяжения (рекомендации: резинку к нитке привязывайте на расстоянии 5 сантиметров от верхнего края корпуса).

Перед укладыванием парашюта в ракету нужно поместить пыж. В качестве пыжа может выступать, например, клочок ваты (или мягкая бумага, салфетки). Сделайте из понравившегося вам материала шарик и вставьте вовнутрь ракеты. Если у вас есть тальк, то посыпьте его тальком, чтобы предотвратить возможное возгорание вследствие срабатывания заряда. Пыж не должен туго вставляться, но и количество ваты должно быть достаточным для выталкивания системы спасения.

Вставьте его вовнутрь ракеты, затем положите парашют и стропы. Аккуратно, кольцами, чтобы те не запутались.

В качестве системы спасения может выступать также стример, и если вы хотите сделать ракету класса S6, то как уложить и привязать его, вы можете увидеть на этих фотографиях.

Крепление к пусковой установке и запуск

Вырежьте два прямоугольника 1,5х3 сантиметра. Скрутите их в цилиндр с диаметром примерно 0,8 сантиметра, чтобы крепление пусковой установки свободно проходило через эти цилиндры. Приклейте к основанию ракеты на одной оси на расстоянии нескольких сантиметров от верхней и нижней части основания.

Установите двигатель в отсек для двигателя. Готово к запуску!

Для запуска необходим металлический прут длиной не менее метра и диаметром 4-5 миллиметров. Он должен быть строго вертикален земле. Независимо ни от каких условий, конец прута должен находиться на высоте не менее 1,5 метра от земли, чтобы избежать травмирования глаз.

Ни в коем случае не пытайтесь запустить ракету дома! Даже такое с виду невинное устройство может причинить много хлопот в помещении. От места запуска до ближайших домов должно быть не менее 500 метров.

После поджигания двигателя отойдите от ракеты минимум на 3-5 метров. Зрители, если такие есть, должны находиться на расстоянии 10-15 метров. Если вы планируете доверить запуск ребенку, которому не исполнилось 16 лет, обязательно находитесь рядом с ним.

P.S.

Несмотря на то, что сделать самую простую бумажную ракету совсем несложно, ракетомоделирование – серьезный и интересный вид спорта, который требует огромного труда и много времени. А еще – очень зрелищный. На фоне возрастающего интереса со стороны частных компаний к освоению космоса популяризация этой темы среди населения, особенно детей, является делом крайне перспективным. Ведь те, кого космос манит с детства, с большей долей вероятности выберут его в качестве сферы деятельности во взрослом возрасте. Если бы в Украине несколько десятилетий назад тема космоса не была бы так популярна у детей, то едва ли сейчас в нашей стране нашлись бы люди и компании вроде Noosphere, которые вкладывают деньги в такую перспективную отрасль, как космос. Не могло бы пройти мероприятие уровня Чемпионата мира по ракетомоделированию – потому что не было бы сильных команд и большого желания подогревать интерес к отрасли у следующих поколений. О том, каким интересным обещает быть Чемпионат, мы уже писали. Там, кстати, можно будет собрать ракету самостоятельно из готовых деталей. Приезжайте во Львов, увидите все своими глазами. Подробную информацию о мероприятии можно найти на его сайте.