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: Głowicę Kadłub Usterzenie (stateczniki) 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.

KONSTRUKCJA RAKIETY

Elementy wewnętrzne Rakieta składa się nie tylko z głowicy, kadłuba, stateczników i silnika. W środku rakiety bardzo często wymagane są odpowiednie elementy wewnętrzne: Kosz silnikowy Kosz elektroniki Łącznik

Kosz silnikowy Rola kosza silnikowego: Stabilne mocowanie silnika w korpusie rakiety Zablokowanie silnika – zapobiega wpadnięciu silnika do środka rakiety oraz wypadnięciu na zewnątrz 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: L = 𝑶𝒃𝒘𝒛𝒆𝒘 −𝑶𝒃𝒘𝒘𝒆𝒘 = 𝟐𝝅𝒓𝟏 −𝟐𝝅𝒓𝟐 Gdzie: 𝝅 = 3,14 r = promień ( 𝟏 𝟐 średnicy) Obwzew = Obwód korpusu na zewnątrz Obwwew = Obwód korpusu wewnątrz

Łącznik L = 𝑶𝒃𝒘𝒛𝒆𝒘 −𝑶𝒃𝒘𝒘𝒆𝒘 = 𝟐𝝅𝒓𝟏 −𝟐𝝅𝒓𝟐 Gdzie: 𝝅 = 3,14 r = promień ( 𝟏 𝟐 średnicy) Obwzew = Obwód korpusu na zewnątrz Obwwew = Obwód korpusu wewnątrz L = 𝑶𝒃𝒘𝒛𝒆𝒘 −𝑶𝒃𝒘𝒘𝒆𝒘 = 𝟐𝝅𝒓𝟏 −𝟐𝝅𝒓𝟐 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: Twarda dwuskładnikowa pianka poliuretanowa Plastik Aluminium Kompozyty szklane i węglowe: 4.1. Czysty kompozyt wytwarzany w formie 4.2. Kompozyt na rdzeniu piankowym

Korpus Materiały na korpus: Cienkościenna rura kartonowa z Krafta Rura z kompozytu szklanego/węglowego Rura aluminiowa Rura PCV/Plexiglass Rura ze zwijanej balsy wzmacniana laminatem szklanym/węglowym

Stateczniki Materiały na stateczniki: Balsa (+laminat) Sklejka (+laminat) Kompozyt czysty Aluminium 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: Kevlarowej – niepalna, bardzo mocna linka, często występująca w oplocie nylonowym Nylonowej – nieodporna na temperaturę linka o względnie dużej wytrzymałości 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