ВОЗДУШНО-ВОДЯНАЯ РАКЕТА
Ученика 2 класса
муниципального бюджетного общеобразовательного учреждения «Лицей»
Шевчукова Льва Романовича
Руководитель работы
Губина Марина Николаевна,
учитель начальных классов МБОУ «Лицей»
2016 год
Содержание
Введение3
1.
Давняя мечта человека
3-5
2.
Кто придумал ракету?
5-6
3.
Строение ракеты
6-7
4.
Почему ракета взлетает?
7-9
5.
Изготовление воздушно-водяной ракеты
9-15
6.
Выводы
15
7.
Источники информации
15
Введение
В детстве многие мечтали
В звёздный космос полететь.
Чтоб из этой звёздной дали
Нашу землю осмотреть!
Издавна человека волновала и манила высь неба, усыпанная звёздами. Юрий Гагарин первым из землян осуществил мечту человечества – увидел нашу Землю из космоса.
Меня тоже интересует вопрос - почему ракеты взлетают? Почему именно на ракетах летают в космос?
Цель проекта: создание модели воздушно-водяной ракеты своими руками
Задачи:
1.расширить свои представления о космосе;
2. узнать, какие законы физики действуют при взлёте ракеты;
3. познакомиться с устройством ракеты;
4.создать воздушно-водяную ракету своими руками.
5.создать видео полёта воздушно-водяной ракеты.
Объект проекта: воздушно-водяная ракета
Предмет проекта: процесс создания модели воздушно-водяной ракеты своими руками.
1. Давняя мечта человека
С глубокой древности люди мечтали летать, как птицы. О своих фантазиях наши предки рассказывали в сказках. Сказочные герои отправлялись в полет на ковре-самолете, в ступе и на метле. Многие герои по-своему передвигались по воздуху. Баба Яга в ступе, Маленький Мук в волшебных тапочках, Карлсон на своем моторчике.
Но больше всего людям хотелось взмахнуть руками, как крыльями, и полететь над землей подобно птицам. Больше трех тысяч лет тому назад создали греки миф о Дедале и сыне его Икаре. Великий художник, изобретатель и зодчий Дедал сделал две пары крыльев из птичьих перьев, скрепленных нитками и воском. Поднялись в воздух Дедал и Икар, чтобы улететь на родину в Афины с острова Крит, где их держал в плену царь Минос. Дедал наказывал сыну – не приближайся к солнцу, его лучи растопят воск. Но упоенный счастьем полета Икар поднимался все выше, выше… Солнце растопило воск, рухнул Икар с высоты и погиб в морских волнах. А Дедал долетел до земли и благополучно спустился. С тех пор поэтичный образ Икара стал воплощением мечты человека о полете.
Но человечество не оставляло свою мечту о полете. Уже много веков тому назад люди пробовали создать крылья, на которых можно было бы подняться ввысь. Все попытки подражать птицам были неудачны. Летать на машущих крыльях не удавалось. Так, в XVIII веке, появились воздушные шары. Недостатком воздушных шаров было то, что двигались они только в том направлении, куда дул ветер.
Люди думали над вопросом: как сделать воздушный шар управляемым? Были попытки использовать руль и весла, но все безрезультатно. Пока, наконец, не придумали двигатель. Появились дирижабли.
Но и дальше людей не оставляла мысль о крыльях. Однако воздушные шары подняли человека в воздух на полтора века раньше, чем удалось осуществить полет на крыльях. На смену воздухоплаванию приходит авиация, аэроплан. Со временем аэропланы совершенствовались.
Первые опытные самолеты с турбореактивным двигателем были построены в годы Великой Отечественной войны. Винт для самолета стал ненужным. Крылья стали меньше и уже. Современный реактивный самолет способен перевезти сотни пассажиров со скоростью 969 км/ч. Полеты стали настолько привычны, что сегодня каждую минуту где-нибудь в мире заходит на посадку самолет. Сейчас существуют самолеты, которые летают быстрее скорости звука.
Прошли годы, и люди сумели покорить воздушное пространство Земли. Но они всё равно мечтали и о космическом пространстве.
Ученые придумали космический корабль для полета в космос. Прежде они решили проверить безопасность полетов на четвероногих помощниках – собаках. Выбирали собак не породистых, а дворняжек – ведь они и выносливы и неприхотливы. Космический корабль с четвероногими космонавтами – Белкой и Стрелкой облетел вокруг Земли 18 раз.
Чуть позже полетел в космос самый первый космонавт Земли - Юрий Алексеевич Гагарин. Его первый полёт в космос был самым трудным и опасным.
В настоящее время космонавты летают на современных высокоскоростных аппаратах.
2. Кто придумал ракету?
Оказывается, что ракеты человек изобрёл давно. Их придумали в Китае много сотен лет тому назад. Китайцы использовали их для того, чтобы делать фейерверки. Они долго держали в секрете устройство ракет, им нравилось удивлять чужестранцев. Но некоторые из этих удивлённых чужестранцев оказались людьми очень любознательными. Вскоре во многих странах научились делать фейерверки и праздничным салютом отмечать торжественные дни.
Ещё при Петре I была создана и применялась однофунтовая сигнальная ракета "образца 1717 года", остававшаяся на вооружении до конца XIX века. Она поднималась на высоту до одного километра. Некоторые изобретатели предлагали использовать ракету для воздухоплавания. Научившись подниматься на воздушных шарах, люди были беспомощны в воздухе.
Управляемый аппарат тяжелее воздуха - вот о чём мечтал революционер Н.Кибальчич в каземате Петропавловской крепости, осужденный на казнь за покушение на царя. За десять дней до смерти он завершил работу над своим изобретением и передал адвокату не просьбу о помиловании или жалобу, а "Проект воздухоплавательного прибора" (чертежи и математические расчеты ракеты.) Именно ракета, считал он, откроет человеку путь в небо.
Кибальчич размышлял о том, как применить для полета энергию газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ. В своих рассуждениях он пришел к идее не самолета, а именно звездолета, так как его аппарат мог двигаться и в воздухе, и в безвоздушном пространстве. В своем "Проекте..." он писал: «Я верю в осуществимость моей идеи. Если мои идеи после тщательного обсуждения учеными-специалистами будут признаны осуществимыми, то я буду счастлив …»
3. Строение ракеты
Ракета состоит из 3 одинаковых ступеней, расположенных одна на другой. Каждая ступень ракеты состоит из двигателя и топливных баков. Первой включается и работает самая нижняя ступень. Эта ракета самая мощная, так как ее задача - поднять в воздух всю конструкцию. Когда топливо сгорает, а баки пустеют, нижняя ступень отрывается, и тут начинают работу двигатели второй ступени. В это время ракета набирает скорость и летит все быстрее. Когда горючее кончается, вторая ступень отрывается и включается в работу третья, последняя ступень, которая еще больше разгоняет корабль. Вот тут включается первая космическая скорость и корабль выходит на орбиту, а далее летит один, так как последняя ступень ракеты почти полностью сгорает при отсоединении.
Еще у ракеты есть стабилизаторы - маленькие крылья внизу. Они нужны для того, что бы ракета летела ровно и прямо. Если у ракеты не будет этих стабилизаторов, то она в полете будет болтаться из стороны в сторону.
Стабилизаторы же меняют всю картину. Когда ракета начинает отклоняться в бок, или заносить в сторону, как заносит машину на скользкой дороге, стабилизаторы подставляются под поток воздуха своей широкой частью и этим потоком их сносит назад. А у больших космических ракет стабилизаторов или нет вообще, или они очень маленькие, потому, что в таких ракетах стоит не один, а сразу много реактивных двигателей. Из них несколько больших, которые и толкают ракету вверх, а есть еще маленькие, которые нужны только для того, что бы подправлять полет ракеты.
Форма ракеты (как веретёнце) связана только с тем, что ей приходится по дороге в космос пролетать через воздух. Воздух мешает лететь быстро. Его молекулы стукаются о корпус и тормозят полёт. Для того, чтобы уменьшить воздушное сопротивление, форму ракеты и делают гладкой и обтекаемой.
4.Почему ракета взлетает?
Взлетом космической ракеты сейчас можно полюбоваться и по телевизору, и в кино. Ракета вертикально стоит на бетонном стартовом столе. По команде из пункта управления включаются двигатели, мы видим загорающееся внизу пламя, мы слышим нарастающий рев. И вот ракета в клубах дыма отрывается от Земли и сначала медленно, а потом все быстрее и быстрее устремляется вверх. Через минуту она уже на такой высоте, куда не могут подняться самолеты, а еще через минуту – Космосе, в околоземном безвоздушном пространстве.
Двигатели ракеты называются реактивными. Почему? Потому что в таких двигателях сила тяги является силой реакции (противодействия) силе, которая отбрасывает в противоположную сторону струю раскаленных газов, получаемых от сгорания топлива в специальной камере. Как известно, согласно третьему закону Ньютона, сила этого противодействия равна силе действия. То есть, сила, поднимающая ракету в космическое пространство равна силе, которую развивают раскаленные газы, вырывающиеся из сопла ракеты. Если Вам кажется невероятным, что газ, которому положено быть бесплотным, забрасывает на космическую орбиту тяжеленную ракету, вспомните о том, что сжатый в резиновых баллонах воздух успешно поддерживает не только велосипедиста, но и тяжелые самосвалы. Раскаленный добела газ, вырывающийся из сопла ракеты – тоже полон силы и энергии. Настолько, что после каждого старта ракеты стартовый стол ремонтируют, добавляя выбитый огненным вихрем бетон.
Третий закон Ньютона можно сформулировать иначе, как закон сохранения импульса. Импульсом называется произведение массы на скорость.
Если двигатели ракеты мощные, ракета очень быстро набирает скорость, достаточную для того, чтобы вывести космический корабль на околоземную орбиту. Эта скорость называется первой космической скоростью и равна приблизительно 8 километрам в секунду. Мощность двигателя ракеты определяется в первую очередь тем, какое топливо сгорает в двигателях ракеты. Чем выше температура сгорания топлива, тем мощнее двигатель. В самых ранних советских ракетных двигателях топливом был керосин, а окислителем – азотная кислота. Сейчас в ракетах используется более активные (и более ядовитые) смеси. Топливом в современных американских ракетных двигателях является смесь кислорода и водорода. Кислородно-водородная смесь очень взрывоопасна, но при сгорании выделяет огромное количество энергии.
Для того чтобы понять работу реактивного двигателя проведем опыт с воздушным шариком. Надуем воздушный шар и не завязывая отпустим его. Он со смешным звуком быстро начнет метаться из стороны в сторону, пока не сдуется. Шарик полетел потому, что из него выходил воздух. А это и есть реактивное движение. Есть такой закон природы: если от предмета отделяется его часть, то этот предмет начинает двигаться в противоположную сторону.
3.Журавлёва А.П. Начальное техническое моделирование. М.: Просвещение, 1999.
4 Свирин А.Д. До Земли ещё далеко. Книга знаний. М.: Дет. мир, 1992.
5.Синюткин А.А. Космос в метре от Земли. Ижевск, Удмуртия, 1992.
Воздушно-гидравлическая модель относится к типу простейших в ракетомоделизме. Ее характеризует простота конструкции и эксплуатации. Эта модель дает возможность проводить множество различных опытов и, что самое главное, познакомиться с действием реактивного двигателя. Воздушно-гидравлическую ракету можно легко построить самому.
Такую простейшую ракету сделать можно очень быстро из подручных материалов. Для начала надо определиться каких размеров будет ракета. Основа её корпуса будет простая пластмассовая бутылка из-под газировки. В зависимости от объема бутылки будут различаться полетные характеристики нашей будущей ракеты. Например, 0.5 литра хоть и будет маленькая по размерам, но и взлетать тоже будет невысоко метров на 10-15. Самый оптимальный размер это бутылка объемом от 1.5 до 2 литров, можно конечно еще взять и пяти литровый сосуд, но это будет для нас слишком мощно, не на Луну же лететь. Для старта потребуется также основной инструмент - насос, лучше, если он будет автомобильным и с прибором для измерения давления – манометром.
Основной узел в ракете будет клапан, от него будет завbсить эффективность всей нашей ракеты. С помощью него в бутылку нагнетается и удерживается воздух. Возьмем проколотую или можно рабочую камеру от любого велосипеда и вырежем их неё "сосок”, часть, к которой мы подсоединяем насос. Еще потребуется обычная пробка от бутылок вина или шампанского, но так как их очень много разных форм и размеров, то главным критерием отбора для нас будет длина не менее 30 мм и диаметром, чтобы пробка входила в горлышко бутылки с натягом на 2/3 своей длины. Теперь в найденной пробке следует сделать отверстие такого диаметра, чтобы "сосок” входил с усилием в неё. Отверстие сверлить лучше в два приема, сначала тонким сверлом, а потом уже сверлом нужного диаметра и главное это делать мягко с небольшим усилием. Далее "сосок” и пробку соединяем вместе, предварительно капнув в отверстие пробки немного "супер клея” для предотвращения просачивания воздуха из бутылки. Последней деталью в клапане будет площадка, которая служит для крепления клапана к стартовой площадке. Её нужно сделать из прочного материала, например металл или стеклотекстолит толщиной 2-3 мм и размерами 100х20 мм. После того как в ней сделали 3 отверстия под крепление и ниппеля, можно приклеивать к ней пробку, при этом лучше использовать эпоксидный клей для более прочного соединения. В итоге главное, чтобы часть ниппеля выступала над площадкой примерно на 8-11 мм, иначе не за что будет подсоединять насос.
Приступил к самой ракете. Она для её изготовления потребуется две бутылки объемом 1.5 литра, шарик от настольного тенниса, цветной скотч. Одну бутылку можно пока отложить в сторону, а со второй выполним операцию. Нужно отрезать аккуратно верхнюю часть бутылки, так чтобы общая длина составила примерно 100 мм. Далее отпиливаем от этой части головку с резьбой. В итоге получился у нас головной обтекатель, но это еще не всё. Так как осталась дырка в середине, то её нужно закрыть и в этом случае понадобится приготовленный шарик. Возьмем целую бутылку, перевернем её горлышком вниз, сверху положим шарик и наденем головной обтекатель. В сумме получилось, что шарик немного выпирает за пределы окружности бутылки, он будет служить как элемент, смягчающий удар об землю при спуске с орбиты. Теперь ракеты нужно украсить немного, так как бутылки прозрачные, то в полете ракету будет плохо видно и для этого, где есть ровная цилиндрическая поверхность, обматываем цветным скотчем. Вот и получилась в итоге заветная ракета, хотя она больше похожа на баллистическую межконтинентальную ракету. Можно конечно сделать стабилизаторы для сходства со стандартной ракетой, но они на полет никак не будут влиять на этом снаряде. Стабилизаторы в количестве четырех штук легко сделать из картона из-под бытовой техники, вырезав их небольшой по площади. Приклеить их к корпусу ракеты можно с помощью клея жидких гвоздей или другого аналогичного.
Теперь начнем изготовление стартовой площадки. Для этого нам потребуется ровный фанерный лист толщиной 5-7 мм выпиленный квадратом со сторонами длиной 250 мм. В центе сначала закрепим сделанную ранее площадку с клапаном, расстояние между отверстиями выбираем произвольно, расстояние между двумя площадками должно быть не менее 60 мм и для этого применяем в качестве крепления болты диаметром 4 или 5 мм и длиной соответственно не меньше 80 мм. Далее, чтобы ракету зафиксировать на стартовой площадке потребуется смастерить держатель с пусковым устройством, который состоит из двух уголков, двух гвоздей и 4 болтов с креплением. У уголка с одной стороны сверлим два отверстия под крепеж к стартовой площадке, расстояние между отверстиями, как и в уголке, так и в основной площадке должны быть одинаковы, например 30 мм. С другой стороны обоих уголков также нужно сделать два отверстия диаметром 5 мм под два больших гвоздя таким же диаметром, но расстояние между отверстиями должно быть такое, чтобы расстояние между самими гвоздями было от 28 до 30 мм. Когда всё собрано, следует отрегулировать высоту положения фиксирующих гвоздей. Для этого установим бутылку на клапан, как в боевом режиме, с большим усилием и после этого нужно так подобрать высоту уголков, чтобы гвозди легко скользили в самих отверстиях и между горлышком бутылки. Гвозди служат также спускающим механизмом, но еще потребуется сделать специальную пластинку соединяющих их и для веревочки, которую мы будет дергать для запуска ракеты. Завершающими элемента в стартовой площадке будут ножки, для которых нужно просверлить 4 отверстия во всех углах площадки и прикрутить 4 небольших болта длиной от 30 до 50 мм, они служат для фиксации стартового стола в земле.
Ракета должна быть наполнена водой в строго указанном количестве, это 1/3 от общей длины всей бутылки. Опытным путем легко убедиться, что заливать слишком много воды, как и слишком мало, не стоит, так как в первом случае для воздуха остается слишком мало места, а во втором - слишком много. Тяга двигателя в этих случаях будет очень слабой, а время работы - непродолжительным. При открытии клапана сжатый воздух начинает выбрасывать воду через сопло, в результате чего возникает тяга, и ракета развивает соответствующую скорость (около 12 м/с). Следует иметь в виду, что на величину тяги влияет также площадь поперечного сечения сопла. Тяга, уменьшающаяся по мере выбрасывания воды, позволит ракете достигнуть высоты 30 - 50 м.
Несколько пробных запусков при слабом или умеренном ветре позволяют сделать вывод, что при герметическом соедине¬нии клапана с бутылкой, правильном наполнении водой и при вертикальной установке модели на старте она может достигнуть высоты около 50 м. Установка ракеты под углом 60° приводит к уменьшению высоты подъема, однако дальность полета увеличивается. При более пологих траекториях либо старты модели будут неудачными, либо дальность полета будет небольшой. Модель, запущенная без воды, будет очень легкой и поднимется только на 2 - 5 м. Запуски воздушно гидравлических моделей лучше всего проводить в безветренную погоду. В резуль¬тате испытаний легко заметить, что модель обладает хорошей устойчивостью и тенденцией ориентироваться против ветра, как при наличии тяги, так и после окончания работы двигателя. Время полета модели от старта до момента приземления в зависимости от достигнутой высоты составляет 5 - 7 секунд.
Кстати, воздушно-гидравлические ракеты могут быть и многоступенчатыми, то есть состоять из несколько бутылок или даже пяти и больше. Вообще рекорд на высоту полета такой ракеты составляет целых 600 метров, не каждая стандартная модель ракеты сможет достигнуть такой высоты. При этом они могут поднимать существенную полезную нагрузку, например некоторые испытатели устанавливают фотоаппараты или мини видеокамеры и проводят успешно аэрофотосъемку.
Итак, когда всё готово можно выйти на улицу и произвести первые запуски. Вместе с ракетой и оборудованием еще нужно взять дополнительное топливо – несколько бутылок с водой. Такие ракеты можно запускать где угодно, на школьном дворе, на лесной полянке, главное чтобы в радиусе 20 метров не было никаких построек затрудняющих боевой полет. В центе нашего полигона установите стартовую площадку так, чтобы установленная ракета была строго вертикально. Далее подключаем насос к клапану, заливаем в ракету воду положенного объема и быстро устанавливаем её на стартовый стол, так, чтобы клапан очень плотно вошел в горлышко бутылки. Теперь взводим спусковой механизм, два гвоздя вставляем в отверстия, фиксируя их. Запускать воздушно-гидравлическую ракету лучше вдвоем, один будет дергать за веревочку – производить старт, а другой накачивать воздух в бутылку. Длина веревочки должна составлять примерно 10 - 15 метров, этого расстояния хватает, чтобы запускающего не обрызгало фонтаном воды из ракеты, но вот тому, кто будет работать насосом, не позавидуешь, у него весьма большие шансы принять прохладный душ при нестандартном полете реактивного снаряда. Так как наша ракета состоит из бутылки объемом 1.5 литра, то накачивать следует до давления 4 - 5 атмосфер, можно попробовать и больше, но не выдержит уже сам клапан и соединение с насосом такого большого давления, и будет происходить утечка. При накачивании можно не бояться, что с бутылкой может что-то произойти, ибо она может выдержать по техническим данным 30 – 40 атмосфер. Закачка воздуха длится примерно 30 секунд. Когда достигнуто нужное давление в бутылке запускающему дается команда "Старт”, который резким движение дергает за веревочку и через мгновение ракета устремляется в небо, выполняя боевую задачу. Чтобы украсить полет можно подкрашивать воду, например красками или марганцовкой, так можно точно проследить реактивную струю и траекторию ракеты. Для следующего запуска остается только залить топливо из запаса и снова накачать воздух в двигательный отсек. Такая ракета может хорошо развлечь в летний солнечный день.
На природе, предлагаем хорошую идею для развлечения: водяная ракета
, а уж дети точно будут в восторге. Идея, честно говоря, не новая, на западе водяные ракеты популярны, есть даже чемпионаты по запуску таких ракет. Водяные ракеты можно купить или сделать самому.
Принцип работы такой ракеты очень прост.
Для того чтоб сделать водяную ракету вам понадобиться:
- пластиковая бутылка, наполненная водой на одну треть
- автомобильный или велосипедный насос
- ниппель
- площадка (пусковая установка), на которой водяная ракета фиксируется.
Насосом нужно нагнать воздух в наполненную водой бутылку, из-за давления воздуха бутылка высоко летит, разбрызгивая вокруг воду. Вся вода выдавливается в первые секунды после старта, после чего водяная ракета летит по баллистической траектории (потому центр тяжести лучше вынести максимально вперед).
Технические варианты изготовления такой конструкции могут быть самыми разнообразными. Можно создать настоящий шедевр:
Давайте рассмотрим самый простой вариант.
1. Выбираем бутылку для водяной ракеты
Ракета не должна быть очень короткой или длинной, иначе полет будет кривой или вообще неудачный. Оптимально соотношение диаметра к длине — 1 к 7. Объём бутылки в 1,5 литра подойдет для ваших первых экспериментов.
2. Подбираем пробку
Найдите пробку-клапан от моющего средства или лимонада, она будет выполнять роль сопла ракеты.
Нужно чтобы клапан был не изношенный и не пропускал воздух. Проверьте его заранее: закройте бутылку клапаном и крепко сожмите.
3. Приделываем ниппель
Сделайте в днище бутылки отверстие и зафиксируйте в нем ниппель, «носом» наружу. Самое главное - достичь максимальной герметичности: максимально закрутите прижимной винт, можно экспериментировать с пластилином или клеем. Ничто не должно пропускать воздух.
Нужно правильно установить ракету, для того, чтоб она полетела ровно. По поводу стартовой площадки — тут уже на что фантазии хватит. Можно готовить сложные конструкции или же просто зафиксировать ракету на ровной поверхности тем, что есть под рукой.
В принципе, самая простая водяная ракета у вас готова. Осталось только взять насос, побольше воды и ассистента: кто-то из вас будет держать водяную ракету пробкой вниз и удерживать клапан, пока воздух накачивается в бутылку. На полтора литровую бутылку рекомендует закачивать от 3 до 6 атмосфер (пригодиться насос с отображением атмосфер), затем отсоедините шланг и отпустите пробку-клапан. Готово! Водяная ракета запущена! Ракета взлетит эффектно и высоко, весь процесс безопасен. Правда обычно приходится принимать душ из «топлива» 🙂
Это мозгоруководство о том, как построит ь и запустить гидроракету, да не просто, а профессионально, на основе моего многолетнего опыта.
Я не несу ответственности за любой ущерб, за все риски связанные с производством и запуском этой гидроракеты, ответственность вы берете на себя!
Веселого строительства и запуска аэросамоделки !
Шаг 1: Начинаем
Гидроракета приводится в движение с помощью давления сжатого воздуха, переданного в воду, тем самым создавая направленный гидроудар.
Если вы возьмете 1 стандартную двухлитровую пластиковую бутылку, то под давлением 120 пси ракета достигнет высоты около 30 метров. Но, если вы возьмете 2 двухлитровые бутылки, то под давлением 120 пси гидроракета поднимется примерно на 45 метров, так как воздуха в ракете будет больше, следовательно, и тяга больше. Вторая бутылка дает только 15 дополнительных метров потому, что масса самоделки увеличивается.
Шаг 2: Носовой конус
Отрезаем от одной бутылки верхнюю часть, а потом отрезаем от нее горлышко. Берем мяч для пин-понга и половиним его, сажаем половинку мяча на клей с внутренней части отрезанной вершины бутылки. Полученные две детали соединяем клеем или скотчем.
Добавление габаритного носового конуса смещает центр тяжести выше, следовательно, делает траекторию полета поделки более стабильной.
Шаг 3: Стабилизаторы
На мозгокомпьютере чертим шаблоны стабилизаторов, распечатываем их и вырезаем по форме. Затем приклеиваем шаблоны на картон, то есть придаем стабилизаторам нужную жесткость и вырезаем по контуру. Вместо картона можно использовать рифленый пластик.
Стабилизаторы монтируем на тело ракеты с помощью клея и скотча.
Шаг 4: Соединение
Бутылки ступеней могут соединяться днищами. Для этого в середине днищ бутылок сверлятся отверстия диаметром 7-8мм, в эти отверстия изнутри вставляются и герметизируются «папы» 8мм-х сантехнических муфт и соединяются бутылки с двумя «папами» посредством одно «мамы» муфты.
Другое соединение бутылок – крышками. В серединах крышек бутылок так же сверлятся отверстия диаметром 7-8мм, верх одной крышки прикладывается к верху другой крышки, просверленные отверстия в крышках центрируются, и соединяются 8мм-ой сантехнической муфтой. Далее в крышки навинчиваются бутылки гидроракеты .
Шаг 5: Сращивание
Для объединения двух бутылок вместе, как на рисунке, чтобы создать герметичное уплотнение, необходимо три бутылки.
Сначала отрезаются нижние концы двух одинаковых по размеру бутылок. Далее от третьей бутылки отрезаются верх и низ, и полученное кольцо вставляется наполовину в отрезанные края двух бутылок. Соединение герметизируем и укрепляем скотчем.
Шаг 6: Пусковой механизм
В качестве пускового механизма я применяю конструкцию, разработанную в НАСА. Этот механизм позволяет варьировать размер сопла ракеты, то есть выбрать оптимальное пусковое давление в системе.
Доска толщиной 1.5см
2 болта 10мм
сверло по металлу диаметром 10мм
сверло по дереву диаметром 10мм
по 6 гаек и шайб диаметром 10мм
велосипедный клапан (можете взять от старой велокамеры)
резиновая пробка
велосипедный насос
2 колышка для палатки
4 скобки L-формы
гвозди
Пусковая установка может выдерживать любое давление, в зависимости от резиновой пробки. Для этого соединение пробки и горлышка ракеты настраивается регулировочными болтами.
Шаг 7: Двухступенчатая ракета
Для двухступенчатых гидроракет может применяться конструкция с сервоприводом или клапаном давления.
15см трубки диаметром 22мм
фанера или пластиковая панель (как основа для всей конструкции)
встроенный невозвратный клапан (годится клапан от насоса)
первая и вторая ступени гидроракеты
Вставляем 2 см трубы 22мм в первую ступень. Используем эпоксидные или ПВХ мастики, чтобы запечатать вставленную трубку. Вставляем обратный клапан в 22мм трубу и приклеиваем его.
Из пластика вырезаем элементы дополнительного крепления для удержания бутылки в нужном нам положении.
Шарнир крепим на хомут. Когда вы наденьте бутылку (используйте вазелин для герметичности) убедитесь, что зажим на трубке прямо возле горлышка первой ступени. Затем зажмите ваш шарнир на горлышке бутылки так, чтоб было герметично и устойчиво.
Шаг 8: Тройные ракетоносители
Ракетоносители легко сделать, потому что они просто держатся на выталкивающей бутылке.
Размечаем места крепления ракетоносителей на основной ступени. Конструируем три ракетоносителя с одним стабилизатором и крепим их на размеченные места. Собираем пусковой механизм для тройных ракетоносителей и испытываем ракету!
Шаг 9: Парашют
Парашютная система сконструирована по методу простого гравитационного развертывания.
Парашютный конус установлен на ракете слабо, поэтому, когда ракета достигает максимальной высоты, утяжеленный носовой конус первым начнет падать на землю, и развернет парашютную систему.
Делаем конус для парашютного отсека и примеряем его к носовому отсеку, он должен достаточно слабо сидеть на носовом отсеке. Сверлим отверстие в носовом отсеке и парашютном конусе под шнур парашютной системы, продеваем и завязываем этот вытяжной шнур.
Крепим стропы парашюта к вытяжному шнуру, так чтобы при срабатывании системы парашют исправно функционировал и парашютный конус не терялся.
Шаг 10: Грузовой отсек
Грузовой отсек используется для перевозки полезного груза, такого как датчик высоты, акселерометр, или даже ручного слизня, но падение с высоты может убить его.
Отрезаем низ любого размера от бутылки. Из гофрированного пластика вырезаем два диска диаметра бутылки. Из этого же пластика вырезаем полоску шириной диаметра бутылки и длиной чуть меньше грузового отсека. Склеиваем детали, а когда высохнет клей, помещаем в грузовой отсек и заполняем полезным грузом.
Шаг 11: Собираем, запускаем
Теперь, когда вы знаете, как делать все основные узлы гидроракеты, можете приступать к созданию своей собственной самоделки !
1) Для начало надо выбрать подходящий баллон. Например: возьмём бутылку объёмом 1.5 литра. Для достижения наибольшей высоты полёта отношения диаметра ракеты и длины ракеты должно быть 1:7. Если ракета будет слишком короткой, то она не будет лететь ровно, а если ракета будет слишком длинная то она у вас поломается на две части.
2) Во вторых, нам необходим велосипедный ниппель. На старых отечественных камерах, скорее всего, будет золотниковый, как на машинах. Хотя и такой можно использовать.
3) Пробка от какого-нибудь шампуня или лимонада, которая сделана в виде клапана. Пробка должна быть крепкой и неразболтанной. Тогда она не пропустит воздух. Лучше это сразу проверить – навинтить её на бутылку, закрыть и крепко сжать бутылку. Для лучшего полёта вашей ракеты диаметр сопла должен быть 4-5 мм.
4) Теперь надо просверлить в центре дна бутылки ещё одну дырку, чтобы в неё мог пролезть ниппель. Вставьте его изнутри носом наружу. Это нелегко, но выполнимо. Завинтите на ниппеле прижимной винт, чтобы он очень крепко и плотно прилегал к отверстию. Иными словами, надо добиться герметичности продырявленной бутылки. В закрытом состоянии бутылка не должна пропускать воздух!
5) Ну и напоследок приделываем к бутылке стабилизаторы. Они помогают бутылке лететь ровно.
Вот и всё, ракета готова.
Теперь, давайте сделаем «стартовую площадку» для нашей ракеты. Это несложно сделать: Вам необходим кусок доски, и железный стержень (он будет служить как направляющая). В итоге, у вас должна получится конструкция, как у меня на рисунке.
Как она работает:
Всё готово! Берите ракету, насос, запас воды и на улицу. Желательно прихватить с собой друга, так как вам понадобится его помощь.
Что бы ракета поднялась в воздух, в неё необходимо налить воду, примерно третью часть. Для получения наибольшего импульса тяги в таблице даны пропорции веса воды и объема баллона.
Ракета заправлена. Теперь приступим к пуску.
Один человек держит бутылку пробкой вниз и при этом крепко прижимает пробку руками, чтобы она не открылась от давления, а второй в это время, берёт насос и накачивает бутылку изо всех сил. Накачиваем в бутылку примерно 3-6 атмосфер, отсоединяем насос. Один из участников запуска продолжает держать ракету, а второй отходит на небольшое расстояние. Когда все готовы, можно отпускать. После старта, вода под давлением вытекает из баллона и тем самым создается импульс тяги. Что касается объяснения тому, что ракета полетела, то тут всё просто. Полная аналогия с настоящими ракетами с горючим топливом. Только у них происходит выброс лёгких продуктов сгорания с огромной скоростью, а в водяной ракете - выброс довольно тяжелой воды, хотя и с меньшей скоростью. Масса воды компенсирует её маленькую скорость. Ура ваша ракета полетела. Единственный минус - запускающий оказывается под дождём "топлива", и по этому запуски лучше производить в тёплое время года. Возможен и другой вариант. Ракета может только слегка подпрыгнуть и упасть, поливая всех струёй воды. Это, скорее всего означает, что слишком мала дырка в пробке. Ищите другую.
