Facebook

Twitter

Pocket

Linkedin

Fb messenger

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.

В этом мастер-классе я покажу несколько вариантов — как сделать ракету из бумаги своими руками с пошаговыми фотографиями. Герой одной известной советской комедии задает аудитории вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» И сам же на него отвечает: «Это науке не известно». С начала освоения космоса прошло немногим более 50 лет, но наука уже давно ответила на этот вопрос отрицательно. А что касается далеких галактик, в которые не в силах заглянуть даже электронные телескопы, этот вопрос остается без ответа.

Дети первые знания о космосе, как правило, получают из детских энциклопедий. После того, как у вашего ребенка сложится общее представление об астрономии, вы можете перейти к освоению практических навыков в игровой форме. Для этого вам придется вместе с сыном или дочкой сделать игрушечную ракету из бумаги и запустить ее в воздух. Процесс создания такой бумажной поделки показан в данном мастер-классе. Другие как сделать смотрите здесь.

Ракета из бумаги своими руками

1 вариант

Для изготовления ракеты приготовим

• • квадратный лист цветной бумаги;
  • клеевой карандаш.

Для нашей ракеты мы использовали квадрат сиреневой бумаги. Складываем его по диагонали.

После этого требуется согнуть заготовку будущей ракеты по другой диагональной линии.

Выполненные сгибы позволяют сложить наш сиреневый квадрат в виде двойного треугольника.

Полученная заготовка сверху должна иметь следующий вид.

Снова укладываем ее на стол и продолжаем работу по созданию ракеты. Для этого правую сторону верхнего слоя загибаем к средней линии.

С левой стороны необходимо выполнить симметричный сгиб. Так мы начинаем формировать очертания будущей ракеты.

Перевернем нашу поделку на другую сторону и выполним те же самые действия (загибаем боковые стороны к средней линии).

Продолжаем работу по созданию нашей бумажной ракеты. Для этого у полученных треугольников нужно загнуть боковые стороны к середине следующим образом. Сначала делаем это с правой стороны.

Затем подобные сгибы повторяем с левой стороны заготовки будущей ракеты.

Перевернем бумажную поделку на другую сторону и выполним аналогичные сгибы.

Только что выполненные сгибы необходимо зафиксировать с помощью клея. Делаем это с обеих сторон нашей поделки.

Приступаем к оформлению нижней части ракеты. Для этого выступающие нижние уголки требуется загнуть следующим образом.

Подобный сгиб повторяем и с левой стороны.

Перевернув заготовку ракеты на другую сторону, повторим сгибы нижних уголков.

Теперь осталось расправить нашу поделку, придав ей объем. Сделать это можно пальцами с внутренней стороны. Наша ракета из бумаги готова.

Для того чтобы запустить ее в воздух, нам потребуется трубочка для коктейля. Аккуратно вводим ее под нижнюю часть ракеты и дуем. Это поднимет ракету на некоторое расстояние вверх, высота подъема будет зависеть от силы выдоха и веса самой поделки.

2 вариант как сделать ракету оригами пошагово

12 апреля во всем празднуется День авиации и космонавтики. К этому празднику вместе с детьми можно сделать поделку в виде ракеты в технике оригами. Изготавливать ее очень просто и интересно.

Для изготовления ракеты-оригами понадобится:

• • • лист синей цветной бумаги;
    • ножницы;
    • фломастеры.

Цветная бумага обязательно должна быть одинакового цвета с обеих сторон. Поэтому если нет двусторонней бумаги, то можно просто склеить 2 листа одного цвета белыми сторонами друг к другу. Не обязательно использовать синюю бумагу, можно взять лист любого цвета.

Для начала нам нужно вырезать ровный квадрат. Поэтому сгибаем лист бумаги по диагонали. Слишком явную складку делать не стоит, эта линии потом нам не потребуется. Она нужна только для формирования ровного квадрата.

Отрезаем лишнее ножницами. Разворачиваем квадрат. Распрямляем складочку.

А теперь нужно сложить квадрат пополам. Проводим пальцем, формируя четкую складку. Разворачиваем. Теперь нужно взять правую половину и подогнуть ее к центральной складке, которую мы только что сделали. То есть разделить половину квадрата пополам.

Теперь то же самое делаем со второй стороной. Подгибаем к центру.

Хорошенько проглаживаем складочки. А теперь снова разворачиваем заготовку. У нас получилось 4 равные части. Берем правый верхний угол и подгибаем к центральной складке.

И левый верхний угол тоже. Здесь важно подогнуть ровно, так как это будем верхушка ракеты.

Теперь поднимем правую сторону и загибаем ее к самой первой складке слева. Проглаживаем складку.

И ее же отгибаем еще раз, но только по центральной линии сгиба и назад.

Теперь нужно так же сделать с левой стороной. Подгибаем ее вправо.

И отгибаем ее часть назад по линии сгиба. Так мы сделали крылья.

Переворачиваем детали и делаем снизу вертикальные надрезы примерно по 1 см в длину. Делаем их с обеих сторон. Надрезаем вдоль верхней основной детали ракеты.

Переворачиваем деталь обратно. Загибаем маленькие треугольнички вверх. Благодаря им ракета сможет самостоятельно стоять.

С обеих сторон:

Берем черный фломастер или маркер и рисуем 3 одинаковых круга друг под другом на ракете. Это будут иллюминаторы. А на крыльях ракеты просто сделаем по 3 засечки снизу.

Вот так очень просто и быстро можно изготовить ракету в технике оригами из бумаги.

Еще один вариант такой ракеты смотрите .

3 вариант космической поделки из бумаги

Принято считать, что мастерить больше всего любят девочки. А как же привлечь мальчиков к созданию разнообразных поделок? А увлечь их поможет техническая тематика, например, посвященная космосу. Предложите своему сыну смастерить ракету из бумаги. Процесс создания такой космической поделки показан в нашем мастер-классе.

Для изготовления ракеты нам достаточно квадратного листа бумаги.

Складываем заготовку будущей ракеты по диагонали.

Затем полученный треугольник сгибаем пополам еще раз.

Теперь этой заготовке нужно придать вид двойного квадрата. Для этого один уголок расправляем, после чего придаем ему квадратную форму.

Аналогично поступаем с другим уголком. Так мы получили двойной квадрат. Располагаем его открытыми срезами вниз.

Для создания ракеты начнем делать сгибы. Сначала выполняем их с верхней стороны по бокам.

Перевернув заготовку будущей ракеты, нужно сделать то же самое.

Теперь на месте полученных сгибов нам нужно выполнить внутренние складки. Для этого сначала расправляем загнутый треугольник, а потом формируем из него внутреннюю складку.

Так нужно поступить с оставшимися тремя загнутыми треугольниками.

После этого для формирования ракеты будем делать сгибы в нижней части заготовки. Для этого боковые стороны с нижнего края загибаем к середине.

Затем требуется загнуть боковые стороны так, чтобы они располагались параллельно центральной вертикальной линии нашей поделки.

Аналогичные действия повторяем с оставшихся трех сторон нашей заготовки.

Немного переворачиваем слои будущей ракеты, чтобы она приобрела следующий вид.

Теперь займемся оформлением нижней части ракеты. Для этого один из уголков загибаем в сторону.

Так требуется поступить с остальными тремя нижними уголками.

После этого их же необходимо отогнуть вниз. Все это делаем с формированием внутренней складки.

Так выглядит наша поделка на данном этапе.

Осталось только расправить ее основную часть.

Наша ракета из бумаги готова.

Итак, вы прочли последние новости об Илоне Маске или Джеффе Безосе (главе Amazon - прим. перев.), а может покопались в книгах по истории и поняли, почему Роберт Годдард и Вернер фон Браун стали легендами. И тут вам в голову пришла гениальная мысль - а почему бы не заняться ракетостроением самостоятельно?

Должен отметить, что текст ниже - это всего лишь подход теоретика-астрофизика к созданию ракет, и в нем, очевидно, не хватает многих... ну, давайте просто назовем их «критически важными деталями». Ракеты - одни из самых сложных творений, которые когда-либо создавались человечеством, и они требуют малость большего описания для их постройки, чем дает эта статья, так что мое уважение инженерам, которые на самом деле проектируют и строят их.

Тем не менее, ракеты полагаются на некоторые удивительно простые физические принципы. Хотя шаги ниже точно не дадут вам полноценного ракетного двигателя, они пояснят, почему мы делаем ракеты так, как мы делаем, и никак иначе.

Шаг первый: сохранение импульса

При движении по поверхности Земли или по воздуху мы полагаемся на сохранение импульса, чтобы двигаться вперед. Когда мы отталкиваемся от земли или машем крыльями в воздухе, то земля или воздух в свою очередь отталкиваются от нас. Поскольку Земля несколько больше нас, сохранение импульса означает, что мы сдвигаемся сильно, а вот Земля - едва ли.

Но космос - это совсем другая история. В этом холодном вакууме не на что давить. Ноги, крылья, пропеллеры и самолеты бесполезны. Но это не означает, что сохранение импульса внезапно перестает работать. Вместо этого, чтобы двигаться вперед, нам, по сути, нужно взять импульс с собой.

Тут тот же принцип, что и в том случае, когда вы находитесь на льду озера или в офисном кресле на колесиках. Если вы возьмете часть массы, которую вы носите с собой (обувь, снежок - что угодно), и отбросите ее от себя, то вы немного проедете в противоположном направлении. Конечно, то, что вы выкинули, имеет вес сильно меньше вашего, поэтому вы проедете в обратном направлении на достаточно небольшое расстояние, но все еще вам удалось сдвинуться, используя только самого себя.

Итак, чтобы иметь летающую в космосе ракету, вам нужно возить с собой ракетное топливо. Оно может быть любым, и когда вы его выбросите через заднюю часть ракеты, вы пролетите немного вперед. Прогресс!

Шаг второй: плывите по течению

Но стратегия «положить топливо в ракету и проделать дырку на задней ее стороне», вероятно, будет не самой эффективной. Вот почему вам нужно заменить свое отверстие соплом: в частности, соплом де Лаваля, названным в честь его изобретателя. Конкретно это сопло сужается до узкой горловины, а затем расширяется в куполообразную камеру, где выходное отверстие намного шире, чем входное. Уникальная форма сопла делает что-то волшебное с потоком ракетного топлива, что привело Годдарда в восторг в начале 1900-ых.

Когда топливо попадает в узкую горловину, оно ускоряется. Это происходит потому, что жидкость крайне плохо сжимается - для этого требуется гигантское давление, но его в сопле нет. Таким образом, чтобы общая масса жидкости протекала с одинаковой скоростью, она должна преобразовываться с «широкой и медленной» на входе в «узкую и быструю» посередине. Каждое вещество имеет свою собственную скорость звука (скорость, с которой распространяются звуковые волны в нем), и если вы правильно настроите горловину сопла, жидкость станет звуковой в момент перемещения по ней.

А звуковые и сверхзвуковые жидкости обладают особым свойством, которое прямо противоположно их дозвуковым собратьям: вместо замедления при повторном расширении из-за сложной динамики жидкости они... ускоряются. Поэтому, когда такая жидкость выходит из сопла, она получает дополнительный импульс. Кроме того, специальная куполообразная форма сопла на выходе позволяет жидкости продолжать прижиматься к его корпусу, еще больше увеличивая итоговый импульс.

Шаг третий: повинуйтесь тирании

Итак, у вас есть топливо и сопло. Что осталось? Правильно, вам нужно что-то, чтобы привести все это в действие: источник энергии, который вам также нужно упаковать с собой. В случае бросания вещей на скользком льду вы принесли свою энергию в виде завтрака, который вы употребили раньше и хранили для последующего использования.

Но зерновые и молоко - не самый лучший источник энергии для космической энергетики, поэтому химические ракеты оказались настолько успешными. Создавая мощную смесь топлива (например, высокоочищенный керосин) и окислителя (например, кислород), можно высвободить и использовать невероятные объемы энергии в последующих экзотермических реакциях. Разумеется, имеются и другие комбинации, и в некоторых случаях топливо самовоспламеняется при правильных условиях или существует в твердой форме перед использованием по назначению.

В любом случае, результат тот же. Еще одна полезная «фишка» химических ракет заключается в том, что смесь топлива служит в качестве движителя - результаты энергетических реакций «запихиваются» в сопло де Лаваля, толкая ракету вперед. Это здорово.

Но тот факт, что вы должны нести свой собственный источник топлива и энергии, резко ограничивает то, что может сделать ракета. Это регулируется формулой Циолковского - простой связью между энергией, необходимой для достижения цели, энергией, запасенной в топливе, и долей общей массы ракеты, занятой топливом.

Если вы хотите улететь дальше или поднять более тяжелый объект на орбиту, вам нужно больше топлива. Но увеличение объемов топлива увеличивает и общий вес ракеты, и именно эта «тирания» объясняет, почему современные ракеты имеют от 80 до 90 процентов топлива по массе - все для того, чтобы вывести совсем небольшую полезную нагрузку в космос. Поэтому и используют многоступенчатые ракеты - убирая используемые ступени, вы тем самым уменьшаете общий вес ракеты, а, значит, ускорение от следующей ступени будет более эффективным.

Можете улетать

Что в итоге? У вас есть все необходимые компоненты ракеты: сохранение импульса, ракетное топливо, сопло причудливой формы и источник энергии. И все, даже самые нестандартные ракеты, следуют тем же основным принципам. Соплом могут быть электрические или магнитные поля, а источником энергии - топливо, ядерные реакции или само Солнце. Но, несмотря ни на что, шаги выше - единственный способ получить ракету в космосе.

Паровой двигатель был превзойден пороховыми трубками Китайской армии, а затем ракетами, работающими на жидком топлеве, изобретенными Константином Циолковским и разработанными Робертом Годдардом. Эта статья описывает пять способов построения ракеты в домашних условиях, от простых до более сложных; в конце вы можете найти дополнительную секцию, объясняющую базовые принципы построения ракет.

Шаги

Ракета из воздушного шарика

Привяжите один конец лески или нити к опоре. Опорой может служить спинка стула или дверная ручка.

Пропустите нить через пластиковую трубочку для питья. Нить и трубочка послужат системой навигации, с помощью которой вы сможете контролировать траекторию движения вашей ракеты из воздушного шарика.

• Наборы для построения моделей ракет использую похожую технологию, где трубочка похожей длины прикрепляется к корпусу ракеты. Эта трубочка продевается через металлическую трубку на стартовой платформе, чтобы удерживать ракету в вертикальном положении до пуска.

1. Привяжите другой конец нити к другой основе. Обязательно туго натяните нить перед этим.

   Надуйте воздушный шарик. Защемите кончик шарика, чтобы не выпускать воздух. Вы можете использовать ваши пальцы, скрепку для бумаг или прищепку.

   Приклейте шарик к трубочке скотчем.

   Выпустите воздух из шарика. Ваша ракета пролетит по установленной траектории, от одного конца нити к другому.

   • Вы можете сделать эту ракету как с длинными, так и с круглыми шариками, а также поэкспериментировать с длиной трубочки. Вы также можете изменить угол, под которым проходит траектория полета ракеты, чтобы посмотреть, как это повлияет на расстояние, которое пролетит ваша ракета.
   • Похожим образом вы можете сделать реактивную лодку: Разрежьте коробку из-под молока вдоль. Прорежьте дырку в нижней части и проденьте через нее шарик. Надуйте шарик, затем поместите лодку в ванну с водой и выпустите воздух из шарика.

2. Туго оберните прямоугольник вокруг карандаша или дюбеля. Начните закручивать полоску бумаги от конца карандаша, а не от центра. Часть полоски должна свисать над стержнем карандаша или концом дюбеля.

   • Используйте карандаш или дюбель чуть толще, чем трубочка для питья, но не намного толще.

3. Заклейте край бумаги скотчем, чтобы она не размоталась. Заклейте бумагу по всей длине карандаша.

   Сложите свешивающийся край в конус. Закрепите скотчем.

   Уберите карандаш или дюбель.

   Проверьте ракету на предмет дырок. Аккуратно подуйте в открытый конец ракеты. Прислушайтесь, чтобы поймать любой звук, который указывает на то, что воздух выходит из ракеты с боков или из конца и аккуратно ощупайте ракету, чтобы почувствовать вырывающиеся потоки воздуха. Заклейте все пробоины в ракете и снова протестируйте ракету, пока вы не устраните все дырки.

   Добавьте хвостовые плавники к открытому концу бумажной ракеты. Поскольку эта ракета довольно узкая, удобнее будет вырезать и приклеить две пары смежных плавников, чем три или четыре отдельных маленьких плавника.

   Ставьте трубочку в открытую часть ракеты. Убедитесь, что трубочка достаточно выступает из ракеты, чтобы вы могли зажать ее конец пальцами.

   Резко подуйте в трубочку. Ваша ракета взлетит ввысь от силы вашего дыхания.

   • Всегда направляйте трубочку и ракету вверх, а не на кого-либо, когда вы запускаете ракету.
   • Постройте несколько разных ракет, чтобы узнать, как различные изменения влияют на ее полет. Также попробуйте запускать ваши ракеты дыханием разной силы, чтобы узнать, как сила вашего дыхания влияет на расстояние, которое пролетает ваша ракета.
   • Игрушка, похожая на бумажную ракету, состояла из пластикового конуса с одного края и пластикового парашюта с другого. Парашют прикреплялся к палочке, которая затем вставлялась в картонную трубку. Когда в трубку дули, пластиковый конус ловил воздух и взлетал вверх. Достигнув максимальной высоты, палочка отпадала, после чего раскрывался парашют.

Ракета из баночки из-под фотопленки

1. Решите, какой длины/высоты вы хотите построить вашу ракету. Рекомендованная длина - 15 см, но вы можете сделать ее длиннее или короче.

   Раздобудьте баночку из-под фотопленки. Она послужит камерой сгорания для вашей ракеты. Вы можете найти такую баночку в фотомагазинах, которые еще работают с фотопленкой.

   • Найдите баночку, которая защелкивается изнутри, а не снаружи.
   • Если вы не можете найти баночку из-под фотопленки, вы можете использовать старую пластиковую баночку из-под лекарств с защелкивающейся крышкой. Если вы не можете найти баночку с защелкивающейся крышкой, вы можете найти пробку, которая туго поместится в горлышко баночки.

2. Соберите ракету. Легче всего сделать корпус ракеты тем же способом, что и в случае с бумажной ракетой, запускающейся через трубочку: просто оберните лист бумаги вокруг баночки из-под пленки. Поскольку эта баночка послужит пусковым устройством вашей ракеты, вам стоит приклеить бумагу к ней, чтобы она не улетела.

   Решите, где вы хотите запустить вашу ракету. Рекомендуется запускать этот тип ракет в открытом пространстве или на улице, так как ракета может взлететь достаточно высоко.

   Наполните баночку водой на 1/3. Если рядом с вашей стартовой площадкой нет источника воды, вы можете наполнить ракету где-либо еще и донести ее до площадки вниз головой или принести воду к платформе и наполнить ракету там.

   Разломайте пополам шипучую таблетку и опустите одну половинку в воду.

   Закройте баночку и переверните ракету носом вверх.

   Отойдите на безопасное расстояние. Растворяясь в воде, таблетка выпустит двуокись углерода. Давление накопится внутри баночки и сорвет крышку, запуская вашу ракету ввысь.

Спичечная ракета

Вырежьте небольшой треугольник алюминиевой фольги. Это должен быть равнобедренный треугольник с основанием в 2,5 см и медианой 5 см.

Возьмите спичку из спичечного коробка.

Приложите спичку к прямой булавке таким образом, чтобы острый кончик булавки доставал до головки спички, но не был длиннее ее.

Оберните алюминиевый треугольник вокруг головок спички и булавки, начиная с самой верхушки. Оберните фольгу как можно туже вокруг спички, не сбивая иголку с позиции. Когда вы завершили этот процесс, обертка должна спускаться примерно на 6,25 мм ниже головки спички.

Помните фольгу ногтями. Это подтолкнет фольгу ближе к головке спички и лучше отметит канал, сформированный булавкой под фольгой.

Аккуратно вытащите иголку, чтобы не порвать фольгу.

Сделайте стартовую площадку из скрепки.

• Согните внешний сгиб скрепки под углом в 60 градусов. Это будет основой стартовой платформы.
• Загните внутренний сгиб скрепки вверх и немного в сторону, чтобы образовался открытый треугольник. К нему вы и прикрепите обернутую фольгой головку спички.

1. Поместите стартовую площадку на место запуска ракеты. Опять же, найдите открытое место на улице, так как эта ракета может пролететь довольно большое расстояние. Избегайте сухие места, так как спичечная ракета может начать пожар.

   • Убедитесь, что вблизи вашего космодрома нет людей и животных, прежде чем запускать ракету.

2. Поместите спичечную ракету на стартовую площадку головкой вверх. Ракета должна располагаться как минимум под углом в 60 градусов от основы стартовой площадки и земли. Если она немного ниже, согните скрепку еще больше, пока вы не получите необходимый угол.

   Запустите ракету. Зажгите спичку и поместите огонь сразу под обернутую головку спичечной ракеты. Когда фосфор в ракете зажжется, ракета взлетит.

   • Держите поблизости ведро с водой, чтобы погасить использованные спички, чтобы убедиться, что они полностью потухли.
   • Если ракета неожиданно попадет в вас, замрите, упадите на землю и покатайтесь по ней, пока вы не собьете с себя огонь.

Водяная ракета

1. Приготовьте одну пустую двухлитровую бутылку, которая послужит напорной камерой для вашей ракеты. Поскольку в строительстве этой ракеты используется пластиковая бутылка, она иногда называется бутылочной ракетой. Ее не стоит путать с типом петард, которые также известны как бутылочные ракеты, потому что они часто запускаются изнутри бутылки. Эта форма бутылочной ракеты запрещена во многих местах; водяная ракета не является запрещенной.

   Сделайте плавники. Поскольку пластиковый корпус ракеты довольно прочный, особенно после укрепления лентой, вам потребуются столь же прочные плавники. Твердый картон может подойти для этого, но он прослужит только несколько запусков. Лучше всего использовать пластик, похожий на тот, из которого изготавливаются пластиковые папки для бумаг.

   • Первым делом вам следует придумать дизайн ваших плавников и создать бумажный трафарет для вырезания пластиковых плавников. Какими бы ни были ваши плавники, помните, что впоследствии вам понадобится сложить каждый из них пополам для прочности. Также они должны доставать до той отметки, где бутылка начинает сужаться.
   • Вырежьте трафарет и используйте его, чтобы вырезать три или четыре одинаковых плавника из пластика или картона.
   • Согните плавники пополам и прикрепите их к телу ракеты крепким скотчем.
   • В зависимости от дизайна вашей ракеты, вам может потребоваться сделать плавники длиннее горлышка бутылки/сопла ракеты.

2. Создайте носовой конус и отсек полезной нагрузки. Для этого вам потребуется вторая двухлитровая бутылка.

   • Вырежьте донышко пустой бутылки.
   • Поместите полезный груз в верхнюю часть разрезанной бутылки. Грузом может быть все, что угодно, начиная от комка пластилина до шарика из эластичных резинок. Поместите отрезанную нижнюю часть внутрь бутылки так, чтобы дно было направлено к ее горлышку. Закрепите конструкцию скотчем, а затем приклейте эту бутылку донышку бутылки, которая выполняет роль камеры давления.
   • Нос ракеты можно сделать из чего угодно, от крышечки пластиковой бутылки до поливиниловой трубки или пластикового конуса. Придумав, какой нос вы хотите сделать для вашей ракеты, и собрав его, прикрепите его к верхней части ракеты.

3. Протестируйте баланс вашей ракеты. Поместите ракету на ваш указательный палец. Точка баланса должна находиться чуть выше камеры давления (в нижней части первой бутылки). Если точка баланса смещена, снимите секцию позитивного груза и измените вес груза.

4. Выберите космодром для вашей ракеты. Как и с вышеописанными ракетами, вам следует запускать водную ракету только на улице. Поскольку эта ракета больше и сильнее других ракет, вам потребуется и большее открытое пространство для запуска. Космодром также должен располагаться на более плоской поверхности. Воздух имеет массу, и чем плотнее эта масса (особенно вблизи поверхности Земли), тем больше она сдерживает объекты, которые пытаются двигаться через воздух. Ракеты должны быть обтекаемыми (иметь удлиненную, эллиптическую форму), чтобы минимизировать трение, которое им необходимо преодолеть, когда они летят сквозь воздух, поэтому большинство ракет имеют заостренный носовой конус.

   3. Сбалансируйте ракету в центре ее массы. Общий вес ракеты должен быть сбалансирован вокруг определенной точки внутри ракеты, чтобы убедиться, что она полетит прямо и не будет кувыркаться. Это точку можно назвать точкой равновесия, центром массы или центром тяжести.

   • Центр массы отличается в каждой ракете. Как правило, точка баланса будет находиться чуть выше камеры топлива или давления.
   • В то время как полезная нагрузка помогает поднять центр массы ракеты выше ее камеры давления, слишком тяжелая полезная нагрузка сделает ракету слишком тяжелой сверху, что приведет к трудностям при удержании ракеты в вертикальном положении до запуска и направлении ракеты во время него. По этой причине интегральные микросхемы были включены в компьютеры космических аппаратов, чтобы уменьшить их вес. (Это привело к использованию похожих интегральных схем (или чипов) в калькуляторах, электронных часах, персональных компьютерах, а в последнее время еще и в планшетах и смартфонах.)

   4. Стабилизируйте ракету с помощью хвостовых плавников. Плавники позволяют обеспечить прямой полет ракеты, предоставляя сопротивление воздуха против изменения направления. Некоторые плавники сделаны таким образом, чтобы они были длиннее сопла ракеты, помогая поддерживать ракету в вертикальном положении перед запуском.

   • Всегда надевайте защитные очки при запуске любой из свободно летающих ракет (кроме ракеты из воздушного шара). Для более крупных свободно летающих ракет, таких как водяные ракеты, также рекомендуется надеть защитный шлем, чтобы защитить голову, если ракета попадет в вас.
   • Не стреляйте любой из свободно летающих ракет в другого человека.
   • Присутствие взрослых настоятельно рекомендуется при работе с любой из ракет, приводимых в движение чем-либо, кроме дыхания человека.

Схема движка представлена на Рис.1. И сразу первое правило:

1) ничего не делать «на глаз» .

Необходим простейший набор измерительных и чертежных инструментов: линейка, штангенциркуль, карандаш.

Корпус двигателя делается из 10-ти слоев высококачественной офисной бумаги. Для этого из стандартного листа А4 отрезаются по длине две полоски шириной 69 мм. Далее берется оправка – ровный гладкий и прочный, лучше металлический, стержень (или трубка) длиной более 80 мм и диаметром 15 мм. Чтобы корпус не прилипал к оправке, можно отрезать кусок широкого скотча по длине оправки и накатать его на оправку в поперечном направлении. Затем на оправку наматываются последовательно полоски бумаги, которые в процессе намотки обильно, без пропусков, промазываются силикатным клеем. Прилегающую к оправке сторону первого витка промазывать клеем, конечно, не надо.

Наматывать, точнее, накатывать бумагу надо на твердой ровной поверхности, так, чтобы витки ложились друг на друга практически без сдвига и очень плотно, без пузырей. Подложите газетный лист, чтобы не только сохранить в чистоте поверхность, но и убрать излишки клея, выделяющиеся в процессе накатки. Чтобы не было сдвига витков, я рекомендую сначала накатать полоску «всухую», так чтобы она правильно пошла, затем сделать аккуратный «откат» до первого витка, не отрывая оправку от стола, затем опять начать накатку уже с промазкой клеем. Обязательно надо промазать начальный край полоски так, чтобы он четко приклеился на первом витке. Нужен, конечно, некоторый опыт, чтобы эта операция удалась. Однако некондиционные корпуса не выбрасывайте. Они пригодятся для подгонки диаметра сопла, заглушки, для изготовления разных кондукторов и стопорных колец. После того как полосы проклеены, можно прокатать корпус на оправке с помощью ровной досочки, чтобы уплотнить витки. Делать это надо только в направлении намотки.

После этого неплохо прогнать еще сырой корпус через внешнюю оправку – металлический цилиндр с внутренним диаметром 18 мм. Корпус движка должен достаточно плотно проходить через эту оправку, этого надо добиться обязательно, поскольку в дальнейшем придется проводить набивку корпуса топливом, что без плотно сидящей внешней оправки делать нельзя. Если такую трубку найти не удастся, надо будет изготовить внешнюю оправку намоткой не менее 15-ти слоев офисной бумаги на уже готовый корпус двигателя, так – же на силикатном клею. Слегка подсушив корпус, надо снять его с оправки предварительно провернув против намотки. Дальше, пока корпус полностью не высох надо вставить с одной стороны готовое сопло. Для этого конечно необходимо, чтобы сопло уже было подготовлено.
Итак, изготавливаем сопло. Рекомендую сделать сразу два сопла, далее будет понятно почему. Обычно несложно найти деревянный стержень диаметром 16-18 мм, лучше из твердого дерева вроде бука или граба. Аккуратно торцуем его, т.е. делаем ровный перпендикулярный оси спил на одном конце. Для этого надо отрезать ровную полосу ватмана, шириной ~100мм и плотно намотать на стержень точно виток над витком. По краю этой намотки постепенно поворачвая стержень и удерживая ватман на месте делаем круговой пропил. Слегка зачистив шкуркой место спила получаем четкий торец. Здесь мы подошли вплотную ко второму правилу, непосредственно вытекающему из первого:

2) при любых операциях требующих геометрической точности использовать всевозможные оправки, шаблоны, кондукторы .

Торцанув деревяшку, по той же схеме отпиливаем от нее цилиндр высотой 12 мм. В этой заготовке по центру вдоль оси сверлим отверстие диаметром 4,0мм. Делать это лучше на сверлильном станке, хотя бы сделанном из дрели со специальной сверлильной подставкой. Она не слишком дорогая, но позволяет делать вертикальное сверление. Если такого устройства нет, можно использовать любой простейший кондуктор, в конце концов сделать сверление вручную. Особая точность в данном случае не нужна, поскольку фишка в следующей технологии. Просверлить заготовку по центру не удастся даже на сверлильном станке. Поэтому я просто надеваю заготовку на шпильку М4 и зажимаю с двух сторон гайками.
Затем зажав в патрон дрели, обтачиваю до нужного диаметра (15 мм) напильником и шкуркой. Если есть отклонения от перпендикулярного направления относительно оси торцевых поверхностей, это тоже можно поправить при обточке. Дрель для этого надо, конечно, как-то закрепить на столе, такие приспособления тоже есть в продаже. После такой операции отверстие сопла находится точно по центру. На боковой поверхности сопла, так же на дрели, по центру делаем проточку квадратным или круглым надфилем глубиной 1,0-1,5мм. Подгонку диаметра лучше всего делать, имея заготовку корпуса двигателя, можно некондиционную, которые у вас появятся в процессе производства. Наконец сопло готово. Оно не отличается жаропрочностью и в процессе работы движка прогорает до диаметра 6 - 6,5 мм. Некоторые называют такие движки даже бессопловыми. Я бы не совсем с этим согласился, поскольку это простейшее сопло все-таки обеспечивает четко направленный стартовый вектор тяги. Кроме того, такое сопло «автоматом» регулирует давление в движке, позволяя простить некоторые ошибки начинающих ракетомоделистов.
Теперь надо изготовить заглушку. Это то же сопло, но без центрального отверстия. Тут можно придумать разные технологии изготовления. Проще всего использовать в качестве заглушки еще одно сопло, только под него при сборке придется подложить, например, советскую копейку, ее диаметр как раз 15 мм, или залить отверстие эпоксидкой после установки в корпус. К тому же оно пригодится для центровки основного сопла.

Первый этап сборки двигателя - установка сопла. Делать это надо пока корпус еще не просох, т.е. практически сразу после намотки. Сопло устанавливается в корпус с одного торца на силикатном клею заподлицо с краем корпуса.
Вот мы и подошли к третьему правилу:

3) строго соблюдать соосность всех центральных каналов и осевую симметричность всех деталей ракеты .

Конечно, это правило интуитивно понятно, но частенько про него забывают.

Гарантий, что канал сопла направлен строго по оси нет, поэтому делаем простейший кондуктор. Для этого с противоположной стороны корпуса двигателя вставляем еще одно сопло(которое мы приготовили для заглушки), без клея естественно, и соединяем оба сопла металлическим стержнем диаметром 4,0мм. Соосность обеспечена.
Давление при работе в таком несложном движке может достигать 10 атмосфер, поэтому надеяться, что клей удержит сопло, мы не будем, а сделаем так называемую «перетяжку». Для этого делаем круговую линию на корпусе, отступив 6мм от края движка со стороны сопла, отметив, таким образом, положение боковой проточки сопла.

Далее берем прочную капроновую веревку толщиной 3-4 мм, привязываем ее к чему-то прочно-неподвижному, я, например, к гире 20 кг которую еще удерживаю ногой. Делаем один оборот веревки по отмеченной линии и, удерживая движок перпендикулярно веревке, сильно натягиваем. Чтобы не порезать руку можно привязать к концу веревки какую-нибудь палку. Операцию повторяем несколько раз, провернув движок относительно оси, пока не образуется четкая канавка-перетяжка. Промазываем ее клеем и наматываем 10 витков х/б нитки №10. Нитку сверху промазываем еще раз клеем. Для завязки нитки очень удобно использовать рыбацкий узел. Теперь можно считать сопло полностью установленным, надо только хорошенько просушить корпус двигателя не менее суток.