Меню

Стабилизаторы для моделей ракет

Стабилизаторы для моделей ракет

Когда человек впервые берется за создание своей ракеты, у него возникает много вопросов, не только по конструкции вообще, но и по внешнему облику ракеты. Как выбрать длину ракеты? Каким должен быть стабилизатор? Какую форму должен иметь головной обтекатель? И т.д. и т.п.

На самом деле здесь нет каких-то очень строгих ограничений. При наличии определенного опыта можно в достаточно широких пределах варьировать размеры и пропорции ракеты. Но для новичка, не владеющего тонкостями процеса, важно, чтобы форма его ракеты позволила произвести удачный запуск. Для этого и была придумана так называемая «эмпирическая ракета». В ней, на основании большого накопленного опыта, собраны, обобщены и усреднены основные параметры «хорошей» ракеты. При этом учтены все основные требования к аэродинамике, устойчивости, прочности конструкции. Т.е. ракета, сделанная на базе «эмпирической», гарантированно хорошо полетит при наличии хорошего двигателя с достаточной тягой.

В литературе по ракетомоделизму можно найти рекомендации по этому вопросу, но обычно не в полном объеме и не всегда одинаковые. Здесь я приведу своё видение «эмпирической ракеты», основанное на изучении вышеупомянутой литературы, собственном опыте и с учетом мнений опытных ракетчиков участвующих в Ракетомодельном форуме Авиабазы. Большой вклад в работу по обобщению характеристик внес болгарский ракетчик VMK, на счету которого не один десяток удачных полетов.

Для универсальности будем выражать параметры в калибрах, или диаметрах D корпуса ракеты. Сама «эмпирическая ракета» с соблюдением пропорций показана на Рис.1.
Вот ее размеры:

ЭМПИРИЧЕСКАЯ РАКЕТА
  • длина ракеты полная: L= 15

25 D
длина головного обтекателя: Ln = 2.5

3.5*D
размах стабилизатора: S = 1

2*D
общая площадь стабилизаторов: F= 0,7

0,8*A,
где A=L*D — площадь продольного сечения корпуса,
запас устойчивости: k = 1,5

Вопросы устойчивости это отдельный разговор, см. статью «Устойчивость ракеты». Здесь только поясню, что центр давления ракеты (ЦД) должен находиться позади центра тяжести (ЦТ) ракеты на достаточном удалении k, которое и называется «запасом устойчивости». Что такое ЦТ, думаю, понятно даже новичку, а ЦД — это точка приложения аэродинамических сил, действующих на ракету от набегающего потока.

Расчитать размеры ракеты по эмпирическим критериям можно в моей программе EmpiricRocket, которую предлагаю для облегчения расчетов пропорций Вашей ракеты. Для этого достаточно задать диаметр корпуса и количество стабилизаторов, и программа выдаст все основные размеры и положения ЦД и ЦТ. Центр давления рассчитывается по довольно точному методу Джеймса Барроумана (James S. Barrowman). Можно поварьировать параметры в пределах указанных для «эмпирической» ракеты.

Чтобы не сложилось впечатление, что данные рекомендации годятся только для начинающих ракетчиков, могу с уверенностью сказать, что большинство любительских ракет, независимо от опытности их авторов, соответствуют предложенным здесь эмпирическим критериям.

Читайте также:  Ресанта электромеханический стабилизатор 10 квт настенный

В заключение хочу дать несколько дополнительных рекомендаций, придерживаться которых не обязательно, но, на мой взгляд, желательно.
Например, очень полезно делать плавный переход от обтекателя на корпус. Это позволит избежать возникновения вредных срывных течений в носовой части ракеты. Т.е. лучше делать головной обтекатель не конусный, а чечевичный или элиптический.
Стабилизаторы должны иметь достаточно большую стреловидность (>30°) по передней кромке и нейтральную или небольшую обратную стреловидность по задней кромке. Такая форма наиболее устойчива к возникновению резонансных флаттерных колебаний, приводящих к поломке стабилизатора.
И, конечно, нельзя забывать о том, что стабилизаторы должны иметь хороший аэродинамический профиль. По крайней мере, надо хотя бы скруглить или заострить переднюю и заднюю кромки. Наиболее предпочтительные формы профиля показаны на рис.2. На небольших ракетах обычно стабилизаторы делают из тонких пластин, поэтому для них вполне подходят упрощенные варианты профилей. /22.09.2009 kia-soft/

Источник



Занятие «Стабилизаторы учебной модели ракеты»
презентация к уроку по технологии (5 класс)

Дмитрийspb

Дополнительная общеобразовательная программа по ракетомоделированию состоит из большого числа действующих моделей ракет. Стабилизаторы-одна из важнейших деталей, влияющих на полёт модели. Их правильному изготовлению уделяется особое внимание!

Скачать:

Вложение Размер
zanyatie_stabilizatory_uchebnoy_modeli_rakety.pps 984 КБ

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Занятие «Стабилизаторы учебной модели ракеты». Секция «Электролёт» Руководитель Антоневич Д.Б.

Цели: 1. Понять принципы устойчивого полёта модели. 2.Изучить назначение стабилизаторов в ракете. 3. Освоить приёмы качественного изготовления стабилизаторов. Задачи: 1. Теоретически разобрать схемы полёта ракеты. 2. Понять термин «устойчивость полёта» и его физический смысл. 3.Получить представление о способе стабилизации космических и боевых ракет. 4. Выкройка стабилизаторов на листе чертёжной бумаги. Запомнить порядок изготовления стабилизаторов учебной ракеты. 5. Изготовить 4 стабилизатора. 6. Запомнить основные ошибки при изготовлении стабилизаторов.

Ход занятия. Теоретическая часть. Обучаемые работают с презентацией и наглядными пособиями. Педагог разъясняет теорию и отвечает на возникшие вопросы. Далее следует опрос по изученной теме. Практическая часть – изготовление стабилизаторов. Педагог выдаёт материалы и заготовки; объясняет порядок изготовления стабилизаторов. Учащиеся с помощью инструментов и клея изготавливают стабилизаторы. Готовые изделия проверяются на качество, при необходимости исправляются. Заключительная часть. Подведение итогов занятия, приборка на рабочих местах.

Ожидаемые результаты. 1. Обучаемые получат понятие об устойчивости полёта и способах его достижения. 2. Ученики освоят технологию и изготовят стабилизаторы учебной модели ракеты. 3. Обучающиеся осознают важность качественных стабилизаторов и необходимость их проверки перед стартом модели.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Данная методическая разработка рекомендована для использования при проведении занятий в творческих объединениях спортивно-технической направленности.Модель ракеты — модель, поднимающаяся в возду.

Применение и закрепление имеющихся знаний и умений в работе с бумагой при изготовлении модели ракеты.

Технологическая карта модели ракеты класса S-3, S-6, S-9.

Пособие по ракетомоделированию.

План-конспект занятияТема: Изготовление парашюта, для системы спасения модели. Цель: Изготовить парашют для модели ракеты. Задачи:Ознакомить обучающихся с историей создания систем спасе.

Тема «Одноступенчатая модель ракеты с одним двигателем. (S-3, S-6)» изучается на занятиях первого года обучения. Основные типы занятий — сообщение новых знаний, комбинированные, занятие — .

Мы предлагаем совершить экскурсию на «Союз» и «Аполлон», познакомиться с их устройством, а также с теми изменениями, которые внесены в их конструкции в связи с предстоящи.

«Изготовление модели ракеты спортивного класса S6A»

Тема «Одноступенчатая модель ракеты с одним двигателем. (S-3, S-6)» изучается на занятиях первого года обучения. Основные типы занятий — сообщение новых знаний, комбинированные, занятие — .

Источник

Устойчивость моделей ракет в полете

На старте можно наблюдать случаи, когда модель ракеты, сходя с направляющей, вместо вертикального (направленного) полета начинает кувыркаться. Огорченный конструктор зачастую не понимает причину неустойчивого полета. Однако неустойчивость объясняется просто: ЦЕНТР ДАВЛЕНИЯ и ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ модели ракеты расположены неправильно.

Для устойчивого полета модели ракеты необходимо, чтобы ЦЕНТР ТЯЖЕСТИ (Ц. Т.) модели ракеты был впереди ее ЦЕНТРА ДАВЛЕНИЯ (Ц. Д.). Практически в ракетном моделизме расстояние между ними должно быть не менее диаметра модели ракеты (рис. 29).

Чтобы найти Ц. Д. модели ракеты, определяют Ц. Т. плоской фигуры модели ракеты. Приведем один из простейших способов нахождения Ц. Д. На чертеже модели ракеты (рис. 30) даны размеры модели ракеты, а также расстояния от носка модели до центров тяжести отдельных плоских фигур. Например, носовая часть модели ракеты на плоскости представляет собой треугольник. Корпус — прямоугольник, стабилизаторы состоят из треугольника и прямоугольника. Центры тяжести фигур найдем геометрическим путем, расстояния до них от носка модели измерены.

Сумма всех моментов от носка проекции модели ракеты, разделенная на общую площадь плоской фигуры модели, дает расстояние от носка проекции модели ракеты по Ц. Т., а следовательно, и до ее Ц. Д. В приведенном примере общая площадь плоской фигуры модели ракеты равна:

Сумма моментов слагается из моментов всех плоских фигур (момент равен произведению площади плоской фигуры на расстояние от носка модели ракеты до ее Ц. Т.).

Расстояние от носка проекции модели ракеты до Ц. Т. плоской фигуры модели ракеты, т. е. до Ц. Д. модели, равно:

Найденный Ц. Д. фиксируем на чертеже и на моделе ракеты. Отложив от Ц. Д. модели в сторону ее носка расстояние, равное диаметру модели ракеты, получим нижнее допустимое положение Ц. Т.

Когда модель ракеты будет полностью собрана, необходимо проверить положение Ц. Т. Для этого модель в горизонтальном положении уравновешивают на острие ножа или на ребре линейки (рис. 31). Если модель имеет фактический Ц. Т. ниже отмеченного предела, надо сделать загрузку носовой части модели ракеты (например, пластилином) либо увеличить площадь стабилизаторов. В первом случае Ц. Т. будет передвинут вперед, а во втором — Ц. Д. отодвинут назад.

Как правило, Ц. Д. рекомендуется располагать по возможности ниже. Если модель не несет полезной нагрузки, перемещать вниз Ц. Д. лучше за счет увеличения площади стабилизаторов, а не загружать модель бесполезным грузом. К тому же, увеличивая до оптимальных размеров площадь стабилизаторов вместо загрузки модели, получим наименьший стартовый вес модели ракеты Gст.

Младшим школьникам Ц. Д. рекомендуется определять способом, показанным на рис. 32. Ц. Д. устанавливается путем балансировки на ребре линейки плоской фигуры модели ракеты, вырезанной в соответствии с чертежом.

Устойчивость модели ракеты в полете, а тем более в момент ее схода с направляющей, зависит от ее скорости в момент старта и скорости ветра. Во время сильного ветра модель ракеты обязательно отклонится от намеченной траектории. В ветреную погоду не следует запускать неуправляемые модели-копии, имеющие большую боковую поверхность, и модели ракет с небольшим ускорением а=(1÷2)g. Причем, чем меньше будет ускорение модели ракеты, тем больше она отклонится от намеченной траектории.

Большое значение для устойчивого полета имеет правильное крепление стабилизаторов. Даже один стабилизатор, расположенный не по оси модели ракеты, уведет ее в сторону от намеченной траектории.

Еще одна из причин неустойчивости модели ракеты в полете — наличие на ее теле несимметричных предметов. Например, с одной стороны модели часто прикрепляют стартовые кольца или трубки, предназначенные для пускового штыря. Эти кольца или трубки иногда бывают таких размеров, что явно мешают полету в заданном направлении. В подобных случаях следует с противоположной стороны прикреплять деталь равного аэродинамического сопротивления.

Источник