10 февраля 2008г. в результате успешного старта и мягкой посадки ракеты РК-2-1 "ФЕНИКС" завершена разработка проекта РК-2. Точку в этом поставило удачное испытание работы системы спасения. К сожалению, погодные условия и некоторые технические накладки с фотоаппаратурой не позволили запечатлеть это знаменательное событие на видео. Однако финальный кадр не оставляет никаких сомнений, что система спасения полностью справилась со своей задачей. После приземления не было обнаружено никаких неисправностей, никаких повреждений и прогаров. "ФЕНИКС" был снова готов к полету.

Снять работу системы удалось через месяц. Правда получилось тоже не слишком удачно, см. видео, т.е. чтобы разглядеть открытие парашюта, надо очень постараться. Но все равно полет красивый.

Когда писалась статья о проекте РК-1, проект РК-2 был только в самом зародыше. Но уже тогда, я высказал мнение, что система спасения - самая сложная в ракете, не несущей других полезных грузов. Как в воду глядел. Больше всего времени потрачено именно на отработку этой системы. Была, правда, допущена и тактическая ошибка. Для таких тонких и ответственных систем надо, конечно, проводить сначала серию наземных тестовых испытаний, прежде чем проводить полеты. Именно после такой серии стендовых испытаний и был осуществлен успешный запуск.

Однако хватит воды. Расскажу о том, что получилось, и в чем уверен. Схема системы спасения ракеты РК-2-1 представлена на Рис.1. Она получилась простой и надежной. Давайте по порядку. Позиции элементов на схеме буду указывать цифрами в скобках. Например, фюзеляж (1).

Крепление

Напомню, что система крепится к поперечно вкрученному в фюзеляж (1) винту М5 (3). Снизу в этот силовой винт упирается двигатель своей мортиркой (2). Двигатель имеет оригинальную систему уплотнения, которая предотвращает прорыв газов от вышибного заряда между корпусом движка и фюзеляжем ракеты. См. статью Двигатель. Тонкостенный пластиковый фюзеляж должен быть в обязательном порядке изолирован изнутри двумя-тремя слоями офисной бумаги проклеенной силикатным клеем или эпоксидкой, по крайней мере в области мортирки и пламегасителя.

Пламегаситель

К силовому винту крепится пламегаситель (4). Этот простой элемент - гордость моей схемы. Я не встречал чего-то подобного, поэтому буду считать его своей разработкой /27.11.2007 kia-soft/. С появлением пламегасителя работа системы спасения сразу пошла на лад. Конструкция его элементарна. На ось из 2-х миллиметровой стальной проволоки надевается кусок, отодранный от металлической мочалки для чистки сковородок. С двух сторон он поджимается шайбами, сделанными из однокопеечных монет. При внутреннем диаметре фюзеляжа 25 мм, диаметр шайб - 15мм. Проволока загибается с каждой стороны в виде металлического уха. Одним ухом крепится к силовому винту, а ко второму уху крепится гибкий трос (5). Длина рабочей части 30-40мм. Значение пламегасителя в пиротехнической системе спасения трудно переоценить. Как следует из самого названия, изначально планировалось погасить факел вышибного заряда. Но результат превзошел все ожидания. Элемент не только погасил факел, но и предотвратил выброс несгоревших порошинок к парашюту, и сыграл еще роль радиатора, заметно снизив тепловую нагрузку на остальные элементы. Плюс ко всему пламегаситель выполняет функцию фильтра, практически устраняя образование налета несгоревших частиц на внутренней рабочей поверхности. После трех срабатываний системы была проведена ревизия: вся гарь осела в пламегасителе, все элементы системы остались чистыми и неповрежденными, даже тросик в месте крепления к пламегасителю.

Трос

Изначально у меня была мысль использовать металлический трос в качестве соединения системы с силовым винтом. Однако практика показала полную бесперспективность идеи. Единственное достоинство металлического троса - его термостойкость. В остальном он проигрывает синтетике, как в прочности, так и в пластичности. Применение пламегасителя позволило отказаться от металлического соединительного троса. В рабочей схеме я использовал плетеную ленту, шириной ~10мм, по-видимому, из тонкого стекловолокна. Я говорю, "по-видимому", поскольку затрудняюсь точно назвать состав, из которого выполнена лента. Она оказалась у меня случайно. Знаю только, что прочность ее не менее, если не более, чем у капроновой, такая же гибкость, легкость и довольно высокая термостойкость. Я пытался оплавить зажигалкой, но все чего я добился - небольшое обугливание, не приведшее к серьезной потере прочности. Но на всякий случай, трос я сделал из двойной ленты. Могу только приложить фотку, может поймете о чем идет речь. Если такого троса у вас нет, то думаю вполне можно применить обычный капроновый. Возможно только придется увеличить рабочее тело пламегасителя. Тут надо будет поэкспериментировать.

Одним концом трос (5) соединен с пламегасителем (4). Другим - со следующим элементом системы - поршнем (6). Длина троса должна быть такой, чтобы поршень выходил за пределы фюзеляжа на 10-15см.

Поршень

Поршень (6) под давлением газов вышибного заряда выходит из фюзеляжа и выталкивает парашют. Он выточен из деревянной пробки от шампанского. Подгонка под диаметр фюзеляжа должна быть довольно точной. Поршень должен свободно ходить внутри фюзеляжа, но при этом не иметь больших зазоров со стенками. Уплотнительным элементом служит шайба из войлока толщиной 4-5мм. По аналогии с пламегасителем поршень с прокладкой одевается на ось из стальной проволоки диаметром 2мм. С двух сторон конструкция также поджимается копеечными шайбами. Ось с обоих сторон загибается на крепежные ушки. Поршень в сборе должен перемещаться с небольшим трением. В качестве проверки можно вставить поршень в фюзеляж и дунуть с нижнего торца. При этом на выталкивание поршня не должно требоваться больших усилий.

Вертлюг.

Если ракета легкая и в полете не имеет сильной осевой закрутки то вертлюг можно не применять. В данной системе он не использовался.

Амортизатор

К верхнему уху поршня крепится центральный строп парашюта. На расстоянии ~15см от места крепления организуем амортизатор (7). Это расстояние, на самом деле зависит от конкретной ракеты. Лучше всего его выбрать таким образом, чтобы при полностью утопленном поршне сам амортизатор оказался у верхнего среза фюзеляжа, но еще не был утоплен. Задача амортизатора смягчить ударные нагрузки при раскрытии парашюта. Он делается из любой прочной кольцевой резинки, например, вырезанной из велокамеры. Резинка привязывается в двух местах к стропу на расстоянии длины резинки в вытянутом состоянии. Получается такая петля, растягивающая резинку при натяжении. В эту петлю на центральный строп можно закрепить обтекатель (8). Для этого в обтекателе с нижней стороны я высверливаю канал диаметром 10мм и глубиной 20-25мм. На расстоянии 10мм от нижнего среза обтекателя вкручиваю винт М3, за который и цепляю обтекатель к системе.

Парашют ПРСК-1

Венец системы спасения - парашют (9). Да, можно сделать купол из пакета для мусора, как я писал в одной из ранних редакций статьи. Но зимние суровые условия полетов все расставили по своим местам. Короче, если хотите сделать безотказную систему спасения, делайте парашют из легкой синтетической ткани. Лучшая ткань для этого конечно легкий капрон от самолетного тормозного парашюта. В свое время мне удалось раздобыть пару метров. Парашюты получаются из него шикарные. Если нет такого, подойдет любая легкая синтетическая ткань. Но даже в случае тканевого парашюта, не рекомендую держать его в упакованном виде при хранеии. Снаряжать систему надо только непосредственно перед полетом.

Лень - двигатель прогресса. Природная лень и отсутствие хорошей швейной машинки заставили меня придумать технологию изготовления тканевого парашюта без шитья. По этой технологии парашют диаметром до 80см, т.е. для небольшой ракеты весом до 700г, делается даже легче, чем из пластикового пакета. Зная вес своей ракеты, вы можете прикинуть в моей программе amo-1 размер парашюта, требуемый для нужной скорости снижения. На "ФЕНИКСЕ", вес которого не превышал 200г был успешно применен плоский шестигранный парашют диаметром всего 46см. По ходу замечу, что гнаться за большими куполами не только не обязательно, но и может выйти боком. Однажды мне уже пришлось отмотать 2км по пересеченке за снесенной ветром ракетой.

Для начала делаем шестигранную, а начиная с диаметра 60см лучше восьмигранную, выкройку из газеты. По выкройке разогретым паяльником вырезаем купол. Стропы делаем из капроновых веревок толщиной где-то около 1мм. Длина строп приблизительно в 2-3 раза больше диаметра купола, плюс запасик на организацию центрального стропа, амортизатора, петли крепления к поршню.

Теперь крепим стропы к куполу. Вот тут-то самая фишка. Никакого шитья. Делаем на стропе простой узел-удавочку и накидываем на сложенный в два раза уголок купола и хорошо так затягиваем на расстоянии 10 мм от вершины угла.

Слегка обрезав лишний конец узелка и уголка, оплавляем их зажигалкой до образования аккуратных круглых галтелей. Оплавляем так, чтобы галтели плотно прилегали к узлу. Все, строп присоединен. Таким же образом крепим все стропы. И затем с небольшим усилием расправляем купол в месте крепления каждой стропы. Один нюанс - сложение всех уголков купола надо делать в одном направлении (вниз). Тогда после закрепления строп, купол будет не плоским, а приобретет некоторый объем, что увеличивает эффективность парашюта.

Если кто-то думает, что такое соединение строп и купола не прочное, тот глубоко заблуждается. В этом я убедился, когда в одном аварийном полете парашют открылся на взлете. Скорость была очень приличная, но ракета быстро затормозила, а для ремонта окзалось достаточным закрепить одну оторвавшуюся стропу.

Собственно, парашют готов, осталось соединить стропы вместе, организовать амортизатор, и прикрепить к поршню.

С момента написания этой статьи прошло немало времени. Парашюты, выполненные по данной авторской технологии, были установлены на все мои ракеты, а это, на данный момент, порядка десятка. Им пришлось поработать в очень разных условиях, в том числе и аварийных и околоаварийных при запредельных нагрузках. Все ипытания они с честью выдержали и в случае срабатывания системы спасения все ракеты были спасены. Многие ракетчики повторили мою конструкцию и остались довольны результатом. Поэтому могу смело рекомендовать этот несложный в исполнении, но очень надежный парашют, к использованию. Совершенно заслуженно присваиваю ему персональное наименование ПРСК-1, или Парашют Ракетный Спасательный К...-1 (К - от автора).

Сборка

Подготовка системы спасения практически завершена. Осталось упаковать все в фюзеляж. Сначала утапливаем трос и поршень. Затем складываем парашют. Для этого расправляем все складки купола как на складном зонтике и укладываем их в одну сторону в стопку. Далее складываем один раз в поперечном направлении и скатываем в "колбаску" начиная с вершины. "Колбаску" обматываем жгутом из строп. Этот способ сложения парашюта не совсем "правильный", но вполне работоспособный. Его преимущество - плотная скрутка парашюта, что очень полезно при недостаточном объеме фюзеляжа. Таким способом мне удалось без проблем оснастить парашютом ракету РК-2-3 "ВИКИНГ", внутренний диаметр фюзеляжа которой всего 20мм. Парашют диаметром 46см был выполнен даже из более толстой ткани - каландра.

Если размеры ракеты не ограничивают, можно применить "правильный" способ. Он основан на стандартной методике сложения запасных спасательных парашютов. Так же складываем купол, как складной зонтик, расправляя складки. Распределяем складки на две равные стопки рис.2. Накладываем одну стопку на другую, сложив конструкцию вдоль оси рис.3.

Далее есть два варианта. Если ширина полученой двойной пачки слишком большая, то верхнюю и нижнюю половины еще раз складываем пополам в обратную сторону наружу, т.е. верхнюю - вверх, нижнюю - вниз, рис.4 . Если небольшая, сразу переходим к следующему этапу - сложению Z-образными мелкими складками в поперечном направлении, начиная с вершины, рис.5. Получается компактная стопочка (см.фото в начале раздела), которую обматываем стропами и упаковываем в фюзеляж.

Для подстраховки можно защитить парашют дополнительно полоской туалетной бумаги. Берется полоска туалетной бумаги в два раза длиннее, чем парашютная "колбаска". Полоску складываем пополам, в сгиб упираем торец скрутки и обминаем бумагу вокруг него. Просто намотать бумагу нельзя, она будет препятствовать раскрытию, а в таком виде она моментально срывается набегающим потоком. Последнее время я этого не делаю, поскольку при наличии хорошего пламегасителя, необходимости в этом нет.

Наконец заправляем в фюзеляж амортизатор и устанавливаем обтекатель. Все, система готова к работе. Хорошо собранная система срабатывает, если просто не очень сильно дунуть с нижней стороны фюзеляжа.

В качестве резюме напомню некоторые нюансы. Система успешно испытана на ракете РК-2-1 "ФЕНИКС", весом ~200г, внутренний диаметр 25мм, потолком 400м. Рабочий объем камеры системы спасения ~145куб.см. Для такого объема необходимая навеска вышибного заряда составляет 0,5г "малинового пороха" или охотничьего пороха "Сокол".

Точную навеску для каждой конкретной ракеты надо определять путем проведения серии наземных стендовых испытаний. Т.е. берете готовую ракету, устанавливаете двигатель без топлива, но с вышибным зарядом и инициируете заряд. И так до тех пор, пока все не будет нормально работать, как на этой видеозаписи стендового испытания. После этого можно лететь.

Не забудьте защитить изнутри пластиковый корпус ракеты вставкой бумажной трубки, по-крайней мере в районе мортирки и пламегасителя. Это нужно, если корпус ракеты сделан из тонкостенной пластиковой трубки (1мм для ФЕНИКСа). Эксперименты с довольно толстостенной полипропиленовой трубкой (2,5мм для ВИКИНГа) показали, что при наличии пламегасителя такую защиту ставить не надо.

Помните, что для нормальной работы необходимо уплотнение при установке двигателя.

Понятно, что систему можно применять для ракет практически любого размера, но при этом надо вносить определенные коррективы.

Многие ракетчики применяют различные механические системы выброса парашюта. В основном это делается с целью избежания тепловых повреждений элементов системы. В остальном механические системы, на мой взгляд, проигрывают пиротехническим. В разработанной мною системе спасения ракеты удалось радикально решить проблему тепловых перегрузок, и в результате получена легкая и надежная конструкция.
/27.11.2007 kia-soft/

P.S.
   Содержание может корректироваться по мере накопления экспериментальных данных.

P.P.S.
   Последняя серьезная корректировка проведена 12.02.2008г. Корректировкой это назвать трудно, поскольку от старой редакции почти ничего не осталось. Это связано с тем, что конструкция системы спасения радикально переработана, испытана и проверена на практике. Вся беллетристика выкинута и сделано подробное описание рабочей системы спасения для ракеты РК-2-1 "ФЕНИКС".
   На этом успешно завершена разработка проекта РК-2. Все задачи, которые ставились в рамках проекта решены. Пора переходить к новому проекту РК-3...

***