Ракеты...  Проект РК-3: Планер

Планер ракеты РК-3-1 "Ирокез"


фюзеляж стабилизаторы направляющие обтекатель ограничитель двигателя

Страничка ракетостроения. Последнее обновление:
Корпус, а точнее планер, ракеты "Ирокез", см. Рис.1, положившей начало серии РК-3, был заложен еще на стадии ранних экспериментов с материалами. Самые доступные материалы для ракетчика - бумага и клей. За исключением деревянного обтекателя, вся конструкция выполнена именно из этих материалов, а значит ее можно считать простой и доступной. Естественно, что ракета остается ракетой, из чего бы она ни была сделана, а значит и требования к ней достаточно высокие. Поэтому использовались высококачественный не очень толстый ватман и лучший клей - эпоксидка. Конечно бумага не стеклоткань и не углеволокно, но дает вполне приемлемые прочностные и весовые характеристики. А работать с ней не в пример легче и удобнее.

Фюзеляж
Фюзеляж состоит из 2-х частей - хвостовой и носовой. Изготовляются они по двигательной технологии путем намотки на оправку 3-х слоев ватмана с промазкой эпоксидкой. В качестве оправки использовалась полипропиленовая водопроводная труба диаметром 39мм. Она хороша тем, что к ней плохо пристают почти все клеи, в том числе и смола. Чтобы избежать какого либо сцепления с поверхностью оправки первый слой намотки, непосредственно прилегающий к оправке, клеем не промазывался. Смола в этом месте наносится с обратной стороны. Кроме того оправка была предварительно смазана тонким слоем крема для рук. В качестве предохранительной смазки можно использовать жидкое мыло, вазелин и т.п..
Очень удобно наносить эпоксидку пластиковым одноразовым ножом (продаются в любом маркете). Он работает как шпатель и позволяет нанести эпоксидку тонким ровным слоем. Здесь надо учесть то, что бумага активно впитывает смолу. Поэтому для надежной проклейки надо сделать предварительную промазку ватмана и немного подождать. Когда эпоксидка впитается, будет хорошо видно, где ее избыток, а где не хватает. Тут надо добавить смолы на участки с недостаточной промазкой, удалить излишки и уже после этого произвести окончательную намотку на оправку. Понятно, что чем плотнее уложены витки, тем лучше. Фиксация намотки делается полиэтиленовой лентой шириной 60-80мм и длиной 2-3м. Ленту мотаем в ту же сторону внахлест по всей длине конструкции с усилием, чтобы удалить излишки клея и уплотнить витки. Вряд ли вы найдете уже готовую ленту нужной длины и ширины, но ее можно вырезать из любой упаковки какого- нибудь длинномерного товара. Не думаю, что сейчас это проблема. Зафиксировав ленту, оставляем заготовку сохнуть.

Если все сделать аккуратно - не перебухать смолы и смазки, плотно намотать ватман и ленту, то после высыхания получаем готовый корпус, практически не требующий доработки. Ну, разве чуть подшкурить "ступеньки" клея.

У кого нет опыта подобных работ, для начала рекомендую сделать ту часть фюзеляжа, которая короче и поэтому больше подходит для отработки процесса.

В-общем таким макаром изготовляем две внешние половинки корпуса ракеты длиной 595 и 120 мм. Для стыковки этих частей придется еще сделать по такой же методе трубку длиной 140мм с таким диаметром, чтобы она плотно, но без усилия входила в хвостовую часть корпуса ракеты. Ее надо вклеить в переднюю часть корпуса на глубину 60мм. Таким образом, получаем узел стыковки передней и заднеЙ частей фюзеляжа. Длина передней части с учетом стыковочной трубы выбрана с таким расчетом, чтобы можно было упаковать туда таймер, батарейку и закрепить носовой обтекатель.

На этом можно считать, с некоторой натяжкой, изготовление собственно корпуса завершенным. Он получается идеально ровным и достаточно жестким. Недостаточная прочность пока наблюдается на поперечное сжатие, но в дальнейшем этот недостаток будет устранен наличием жестких круговых элементов внутри ракеты.

Примечание.

Первый запуск "Ирокеза" был неудачным из-за отказа движка (двигатель был экспериментальный). В результате переднюю часть корпуса пришлось восстанавливать. Но, как обычно, нет худа без добра. Опробовал пару технологических новшеств при склейки труб для фюзеляжа. Обе модернизации дали превосходный результат.

Первое, для того, чтобы избежать прилипания трубы к оправке, очень удобно оказалось использовать прослойку из лавсановой пленки. Пленка плотно наматывается на оправку в один - два витка и закрепляется полоской тонкого скотча. Намотка пропитанного смолой ватмана смело производится прямо на пленку. При этом можно, и даже лучше, мотать промазанной смолой стороной к пленке. Тогда и внутренняя и внешняя сторона корпуса будет гладкой и ровной. Особенно ценно при этом то, что намотка полиэтиленовой полосы (для прижима) происходит по стороне не промазанной смолой, и в результате не образуется "ступенек" клея. Т.е. внешняя сторона корпуса получается ровной, готовой к покраске практически без дополнительной обработки.

Второе. Опробовал рекомендованный кем-то на Авиабазе, термический способ пропитки бумаги смолой. Т.е. после намазки смолы ватман прогревается в духовке при температуре около 50-60° до полной пропитки смолой. Результат превзошел все ожидания. Прочность и жесткость трубы заметно возросла, материал получился очень монолитным, без намека на расслоение. Причем нагрев можно производить как до, так и после намотки. Лучше, конечно, до - тогда можно полностью проконтролировать пропитку, добавить или убрать где надо смолу.

Несложные, но очень ценные дополнения к технологии. Очень рекомендую.


Стабилизаторы.
   Что интересно, стабилизаторы "Ирокеза" сделаны также из бумаги и эпоксидки. Делалось это в качестве эксперимента, но результат оказался вполне приемлемым. В данном случае использовался картон от какой-то обувной коробки. Сначала тупо ножницами вырезаем картонные заготовки, по 3 штуки на каждый стабилизатор. Затем промазывает их эпоксидкой, так же тщательно, как в случае фюзеляжа. Состыковав по 3 заготовки, укладываем их на ровной поверхности в рядок, предварительно подложив кусок целлофановой или лавсановой (что предпочтительнее) пленки. Накладываем сверху такую же пленку и прижимаем ровной и прочной дощечкой. Делаем это осторожно, чтобы слои не разъехались. На дощечку, взваливаем достаточно тяжелый груз. Я загрузил где-то 20-30кг разных гантелей.

И, что характерно, после высыхания смолы, опять-таки получаем заготовки стабилизаторов практически не требующие доработки, разве что... Ну, вы в курсе. Этим данная технология и замечательна. Материал получается типа гетинакс, очень прочный. Сушить под гнетом рекомендую минимум раза в 2 дольше, чем по характеристикам клея, чтобы готовые детали не "повело". Я использовал три слоя картона, но можно и больше. Вот меньше не желательно.

Крепление стабилизаторов к фюзеляжу это отдельная песня. Я долго ломал голову, как это сделать, чтобы получить прочное соединение и не испортить аэродинамику ракеты. Одно из стандартных решений этой проблемы - система крепления внутри корпуса. Однако она довольно трудоемка и имеет еще ряд минусов. Поэтому, опять-таки решил поэкспериментировать с простыми решениями.

Самым очевидным, наверное, тут является применение угловых накладок в месте стыка стабилизатор-фюзеляж. Возникла идея сделать их по той же методе, что и стабилизаторы, т.е. опять бумага и смола. Вопрос был только в том, сколько слоев и какого размера надо накладывать. Результаты эксперимента оказались приятно неожиданными. Оказалось, что применение нешироких (~10мм) и всего лишь однослойных уголков из ватмана дает довольно жесткое соединение. Очевидно, что накладка такой толщины не может испортить аэродинамику. При этом технология простейшая. Для надежности я все же сделал два слоя.

Теперь немного конкретики. Размечаем положение 4-х стабилизаторов на корпусе. Обязательно делаем стапель для фиксации корпуса и стабилизаторов при склейке. Заморачиваться тут не стоит. Можно клеить стабилизаторы попарно - по два противоположных. Для этого подойдет простейший стапель. Корпус укладываем на ровную поверхность, по бокам укладываем подставки для стабилизаторов, например, ровные дощечки. Толщину дощечек подбираем, чтобы попасть в разметку. Чтобы было удобно работать, надо зафиксировать фюзеляж и подставки в этом положении, хотя бы струбцинами. Вот и весь стапель. Правда, на таком оборудовании отсутствует система фиксации стабилизаторов в момент клейки, и мы сможем делать только две накладки за раз. Но в свете современных технологий и материалов это не страшно, поскольку мы будем применять быстросохнущий эпо-клей Poxipol.

Но сначала заготовим накладки. Вырезаем из ватмана полоски, длиной 140мм и шириной 20мм. Сгибаем их посередине вдоль длины. Делаем это аккуратно на подходящей оправке, имеющей ровный прямой угол. Уголки должны получиться ровные, без волн. Для этого надо сгибать сразу по всей длине, например, с помощью прямоугольного бруска и тонкой линейки. Уложив стабилизатор на стапель, быстро промазываем уголок Poxipol-ом и накладываем в место стыка. Чтобы соединение было плотным надо прижать уголок по всей длине каким-нибудь предметом имеющим прямой угол. Я использую алюминиевый брусок, но подойдет и деревянный. Надо только натереть угол парафином, чтобы не приклеиться. Никаких специальных прижимов не надо. Удерживаем все хозяйство руками в нужном положении около 3-х минут. За это время клей схватится, и можно перейти к противоположному стабилизатору.

Так по-очереди клеим все накладки. Процесс несколько занудный, но это много проще, чем делать сложные хитроумные стапели. Точность установки почти идеальная.

Второй слой уголков делается уже без всяких стапелей, т.к. стабилизаторы уже жестко зафиксированы. Ширина этих накладок немного меньше - 16мм.

Все, стабилизаторы установлены. Осталось, по сформировавшейся уже хорошей традиции, слегка пройтись шкуркой там, где это надо.

Направляющие
От кольцевых направляющих на "Ирокезе" пришлось отказаться. Штыревая пусковая установка перестала справляться с достаточно увесистыми ракетами серии РК-3. Для них была разработана рельсовая пусковая установка. Для запуска с такой установки на ракете должно быть два Т-образных направляющих зацепа. Дабы не портить сильно аэродинамику на "Ирокезе" эти элементы сделаны в виде треугольного крылышка на пилоне. Размах крыльев 12мм, центральная хорда(длина) 22мм, законцовка 5мм. Традиционно для данной ракеты они были склеены из 3-х слоев ватмана. Пилон сделан из липовой дощечки и имеет чечевицеобразный симметричный профиль. Высота пилона 4мм, длина 22мм, толщина 5мм. Соединение выполнено эпоксидкой. Устанавливаются направляющие элементы на хвостовую часть фюзеляжа, как обычно: один зацеп - спереди, другой сзади, отступив 10-20 мм от края. Лучше всего это сделать уже после того, как корпус будет ошкурен и подготовлен к окраске.

Обтекатель
Можно было бы исхитриться, и сделать носовой обтекатель ракеты так же из бумаги и клея. Такие варианты я встречал в сети. Но выглядели такие обтекатели обычно довольно порнографично. А ведь не надо забывать, что основной вклад в аэродинамическое сопротивление дает именно обтекатель. Проще говоря, от его качества зависит, как полетит ракета. Если вы серьезно подходите к изготовлению аппарата, вы должны уделить этому элементу конструкции самое пристальное внимание. По какой бы технологии он не изготовлялся, обтекатель должен иметь совершенную форму и гладкую поверхность.

У меня отработана технология изготовления из дерева. Для такой, уже немаленькой ракеты, пришлось опробовать что-то, кроме бука. Вполне подошла сосна. Честно признаюсь, делал уже на токарном станке. Если со станком проблемы, думаю можно применить и дрельную технологию, как для "ВИКИНГА", размеры пока позволяют.

Для облегчения в обтекателе сделана высверловка пером 26мм. В образовавшийся отсек, оказалось, в перспективе удобно загрузить кое-какую электронику.

Конструктивно, обтекатель в "ИРОКЕЗЕ" не отстреливается при выбросе парашюта, а выполняет роль крышки приборного отсека. Т.е. должен иметь место некий фиксирующий элемент, не позволяющий ему самопроизвольно отстыковаться. Обычно применяют для этих целей что-то типа шурупа или винта. Однако в случае, когда требуется постоянное обслуживание электроники, такое решение крайне неудобно. Поломав слегка голову, придумал очень удобный и простой в изготовлении замок. В стыковочной части обтекателя делается Г-образная канавка на глубину около 2мм шириной 10-12мм.

В ответной части на фюзеляже вклеивается кружок-фиксатор из дерева или наборный из картона на эпоксидке. Диаметром, понятно, по ширине канавки, а толщиной 1,5-2мм. Фиксатор надо установить так, чтобы, когда обтекатель установлен на фюзеляж до упора, он (кружок-фиксатор) захватывал Г-образный боковой отвод канавки. Здесь надо учесть очень важный момент. Боковой отвод должен идти не под прямым углом, а слегка тупым, настолько, чтобы сдвиг бортика к концу выреза составлял 1-2мм по отношению с прямому углу. Тогда, при повороте обтекателя вдоль оси в сторону фиксации, он будет очень плотно поджиматься и надежно держаться. Т.е. принцип винтовой резьбы. С таким замком снятие и установка занимают не более 2-х секунд.

Осталось только подготовить обтекатель к окраске. Для этого надо его загрунтовать. Слегка разводим эпоксидную смолу ацетоном и промазываем поверхность. В-принципе, можно этим и ограничиться, но для наиболее качественной поверхности надо после высыхания грунта еще раз ошкурить и еще раз загрунтовать. Затем довести поверхность мелкой шкуркой. Лучше на станке.

Ограничитель
Наконец, ограничитель двигателя. Обычно это мощный силовой элемент, воспринимающий силу тяги. Поэтому на него обычно возлагаются и другие силовые функции, например усилия от работы системы спасения. А они тоже очень немаленькие. Делать в качестве ограничителя силовой винт, как на РК-2, можно, но проблематично, поскольку стенка корпуса ракеты очень тонкая. К тому же хотелось найти более солидное решение без выступающих элементов и с отделением двигательного отсека.

Поэтому в качестве ограничителя было использовано кольцо из 5-ти слоев ватмана на эпоксидке шириной 20мм. Кольцо вклеивается на эпоксидке внутрь фюзеляжа с учетом длины двигателя, в данном случае 190мм от нижнего среза корпуса ракеты. Сначала промазываете место посадки кольца, а затем вставляете кольцо, по-другому не получится.

Вот, собственно почти и весь ограничитель. В него снизу упирается круговая перегородка, выпиленная из 5-ти миллиметровой фанеры. А уже в эту перегородку упирается и сам движок. К этой же перегородке, через тросик, крепится и система спасения.

Осталось уточнить, каким образом будет устанавливаться мотор. В данной конструкции применено полужесткое крепление движка. Спереди положение двигателя фиксируется кольцом из легкой пористой резины. Задняя часть поджимается втулкой, как в ракете "Циклон", только выточенной из жесткого пенопласта. Втулка упирается в специально намотанное на движке кольцо. Фиксируется к корпусу саморезом. Такое крепление позволяет довольно быстро устанавливать и снимать двигатель. Термин полужесткое тут относителен, поскольку при такой установке движок достаточно плотно сидит в фюзеляже.

Планер готов, чего нельзя сказать о ракете в целом, поскольку начинка ее это отдельный большой разговор. Отмечу некоторые особенности конструкции. Планер получается очень аккуратный, ровный, жесткий и достаточно легкий. Однако очевидно, что простого падения с расчетной полетной высоты, даже на мягкий грунт он не выдержит. Это обычное явление даже для промышленных ракет, но вывод все же напрашивается: нельзя отправлять в полет такую ракету без тщательной отработки всех систем на земле. /24.06.2008 kia-soft/

P.S.
   Покраску ракеты я пропустил сознательно. Это дело очень индивидуальное. Скажу только, что сам использую баллончиковые краски ABRO, малярный скотч и самодельные трафареты. Хочу обратить ваше внимание на то, что никто из серьезных ракетчиков не делает сложных узоров, то бишь не тратит на это много времени. Увы, ракеты недолговечны, и очень обидно увидеть обломки своей ракеты, а шикарно раскрашенной - тем более. В этом я уже убедился...

***
Используются технологии uCoz