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Construímos modelos de foguetes. dicas para modelista

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Construí meu primeiro modelo de foguete em outubro de 1961, aluno do primeiro seminário para líderes de clubes de aviação da região de Moscou. Seu organizador foi Nikolai Nikolaevich Ukolov, então chefe da Estação Regional de Moscou para Jovens Técnicos. E as aulas foram ministradas por Viktor Fedorovich Eskov - chefe do laboratório do SYUT Central da Rússia. Nós, um grupo de cerca de 30 pessoas, fizemos um foguete baseado em um modelo voador em 3-4 horas. Imediatamente recebemos um bom material metodológico tanto sobre modelos quanto sobre motores. Naquela época, os motores de foguete modelo (MRDs) eram feitos por nós mesmos: cartuchos de caça de papelão comuns de calibres 12 e 16 eram recheados com uma mistura de pó com carvão, enxofre e nitrato em um dispositivo especial.

Arroz. 1. Modelo Rocket: 1 - carenagem do cabeçote; 2 - amortecedor; 3 - corpo; 4 - fio de suspensão de pára-quedas; 5 - pára-quedas; 6 - anéis guia; 7- estabilizador; 8 - MRD

Arroz. 2. Formas de cascos de modelos de foguetes

Brevemente sobre esses primeiros modelos. Em um mandril com diâmetro de 21 mm, um corpo de papel de desenho foi colado em duas camadas. Seu comprimento é de cerca de 400 mm. Os estabilizadores foram cortados em estanho e soldados a duas correias (aros) fixadas na parte inferior da caixa. A carenagem da cabeça foi torneada em um torno de madeira.

Esse primeiro seminário foi um bom ponto de partida para o desenvolvimento de foguetes e modelagem espacial. A literatura apropriada começou a ser publicada, e não apenas na capital. Em abril de 1962, grandes competições regionais de modelos de foguetes foram realizadas perto de Moscou, nas quais participaram cerca de 180 pessoas. Nos anos seguintes, a geografia dos centros de mísseis se expandiu. Eles se juntaram a Krasnodar, Perm, Kharkov, Simferopol, Ivanovo, Yaroslavl e outras cidades.

Infelizmente, no final da década de 1990, o interesse pela modelagem de foguetes caiu sensivelmente no país. Isso se deve ao fato de um grande número de instituições de ensino complementar terem sido fechadas - clubes e estações para jovens técnicos. Mas eles estavam envolvidos principalmente na modelagem de foguetes. Nos últimos sete ou oito anos, a situação melhorou gradualmente, porque as crianças exigem atenção e cuidado.

Este artigo abre uma espécie de escola de modelagem de foguetes nas páginas de nossa revista. Esperamos que as publicações sobre o assunto ajudem a promover o conhecimento de foguetes e tecnologia espacial entre jovens, crianças em idade escolar e lhes permitam fabricar e lançar seu primeiro foguete.

A palavra "foguete" entrou em nosso léxico há cerca de cinquenta anos, e hoje qualquer menino de três ou quatro anos a conhece. E não apenas sabe, mas imagina o que isso significa.

Antes de falarmos sobre foguetes em miniatura, vamos esclarecer o que é um modelo de foguete, considere os requisitos básicos para construir e lançar modelos de foguetes.

O modelo voador do foguete é movido por um motor de foguete e sobe no ar sem usar a sustentação aerodinâmica das superfícies de apoio (como um avião), possui um dispositivo para retorno seguro ao solo. O modelo é feito principalmente de papel, madeira, plástico destrutível e outros materiais não metálicos.

Uma variedade de modelos de foguetes são modelos de aviões-foguete, que garantem o retorno ao solo de sua parte planadora por planejamento sustentável usando forças aerodinâmicas que retardam a queda.

Arroz. 3. O modelo de foguete mais simples (clique para ampliar): 1 - carenagem do cabeçote; 2 - alça para fixação do sistema de resgate; 3 - corpo; 4 - sistema de resgate (banda de freio); 5 - chumaço; 6 - DRM; 7 - clipe; 8 - estabilizador; 9 - anéis guia

Arroz. 4. Opções da cauda: quando vista de cima (I) e de lado (II)

Existem 12 categorias de modelos de foguetes - para altitude e duração do voo, modelos de cópia, etc. Destes, oito campeonatos (para competições oficiais). Para modelos esportivos de foguetes, o peso inicial é limitado - não deve ser superior a 500 g, para uma cópia - 1000 g, a massa de combustível nos motores - não superior a 125 g e o número de estágios - não superior a três.

Peso de lançamento é o peso do modelo com motores, sistema de resgate e carga útil.

Um estágio de foguete modelo é uma parte do casco contendo um ou mais motores de foguete, projetados para separar em vôo. A parte do modelo sem motor não é um palco. O escalonamento da estrutura é determinado no momento do primeiro movimento do motor de partida.

Para lançar um modelo de foguete, apenas motores de combustível sólido (MREs) de modelo industrial devem ser usados.

A estrutura deve ter superfícies ou dispositivos que mantenham o modelo em uma trajetória de decolagem predeterminada.

É impossível para um modelo de foguete ser liberado do motor se não estiver fechado em um estágio. É permitido soltar a carcaça do motor de aeromodelos que são abaixados por pára-quedas (com uma cúpula com área de pelo menos 0,04 m25) ou em um cinto com dimensões de pelo menos 300xXNUMX mm.

Em todas as etapas do modelo e separando as partes, é necessário um dispositivo que retarde a descida e garanta a segurança do pouso: pára-quedas, rotor, asa, etc. O pára-quedas pode ser feito de qualquer material e, para facilitar a observação, possui uma cor brilhante.

O modelo de foguete submetido a concurso deve ter marcas de identificação compostas pelas iniciais do projetista e dois dígitos com altura mínima de 10 mm. As exceções são os modelos de cópia, cujas marcas de identificação correspondem às marcas do protótipo copiado.

Qualquer modelo de foguete voador (Fig. 1) possui as seguintes partes principais: corpo, estabilizadores, pára-quedas, anéis guia, carenagem do nariz e motor. Vamos explicar o propósito deles.

O corpo serve para acomodar o pára-quedas e o motor. Estabilizadores e anéis guia estão presos a ele. Os estabilizadores são necessários para estabilizar o modelo em vôo, e um pára-quedas ou qualquer outro sistema de resgate é necessário para retardar a queda livre. Com a ajuda de anéis guia, o modelo é instalado na barra antes do início. Para dar ao modelo uma boa forma aerodinâmica, a parte superior do casco começa com uma carenagem de cabeça (Fig. 2).

O motor é o “coração” do modelo de foguete, ele cria o empuxo necessário para o voo.

Para quem deseja ingressar na modelagem de foguetes, para fazer com as próprias mãos um modelo funcional de uma aeronave chamada foguete, oferecemos várias amostras desses produtos. Devo dizer que para este trabalho você precisará de material disponível e um mínimo de ferramentas. E, claro, será o modelo de estágio único mais simples para um motor com um impulso de 2,5 a 5 n.s.

Com base no fato de que, de acordo com o FAI Sporting Code e nossas "Regras de Competição", o diâmetro mínimo da caixa é de 40 mm, selecionamos o mandril apropriado para a caixa. Uma haste ou tubo redondo comum de 400 a 450 mm de comprimento é adequado para isso. Podem ser componentes (tubos) de uma mangueira de um aspirador de pó ou lâmpadas fluorescentes que já cumpriram sua pena. Mas neste último caso, cuidados especiais são necessários - afinal, as lâmpadas são feitas de vidro fino.

Considere a tecnologia de construção dos modelos mais simples de foguetes. O principal material para a fabricação de modelos simples recomendados para designers iniciantes é o papel e a espuma. Cascos e anéis-guia são colados em papel de desenho, um pára-quedas ou uma faixa de freio é recortado em papel de fibra longa ou colorido (crepe). Estabilizadores, carenagem de cabeça, clipe sob o MRD são feitos de espuma. Para colar, é desejável usar cola PVA.

Modelagem deve começar a partir do corpo. Para os primeiros modelos, é melhor torná-lo cilíndrico. Vamos concordar em construir um modelo para o motor MRD 5-3-3 com diâmetro externo de 13 mm (Fig. 3). Nesse caso, para sua fixação na parte de trás, será necessário afiar um clipe de 10 a 20 mm de comprimento.

Parâmetros geométricos importantes do corpo do modelo são o diâmetro (d) e o alongamento (X), que é a razão entre o comprimento do corpo (I) e seu diâmetro (d): X = l/d. O alongamento da maioria dos modelos para vôo estável com cauda deve ser de cerca de 9 a 10 unidades. Com base nisso, determinamos o tamanho do papel em branco para o caso.

Arroz. 5. Linhas de colagem: 1 - cúpula; 2 - eslingas; 3 - marcador (papel ou fita adesiva)

Arroz. 6. Embalando um pára-quedas

Se pegarmos um mandril com diâmetro de 40 mm, calculamos a largura da peça de trabalho usando a fórmula da circunferência: B \u8d? A largura da peça de trabalho acabou sendo de cerca de 10 mm.

Para quem ainda não conhece geometria, crianças da segunda ou terceira série, podemos recomendar outra forma simples. Pegue um mandril, enrole duas vezes com um fio ou uma tira de papel, acrescente 8 - 10 mm e descubra qual será a largura do blank para o corpo. Deve-se ter em mente que o papel deve ser disposto com fibras ao longo do mandril. Nesse caso, torce bem, sem dobras.

Calculamos o comprimento da peça de trabalho pela fórmula: L = ?d ou paramos no tamanho de 380 -400 mm.

Agora sobre colagem. Depois de enrolar uma vez o papel em branco no mandril, cobrimos o restante do papel com cola, deixamos secar um pouco e enrolamos uma segunda vez. Alisada a costura, colocamos o mandril com o corpo próximo à fonte de calor, por exemplo, no radiador, após a secagem, limpamos a costura com lixa fina.

Fazemos anéis de guia de maneira semelhante. Pegamos um lápis redondo comum e enrolamos uma tira de papel de 30 a 40 mm de largura em quatro camadas. Obtemos um tubo que, após a secagem, é cortado em anéis de 10 a 12 mm de largura. Posteriormente, nós os colamos no corpo. São anéis guia para iniciar o modelo.

A forma dos estabilizadores pode ser diferente (Fig. 4). Seu principal objetivo é garantir a estabilidade do modelo em vôo. Pode-se dar preferência àquele em que parte da área está localizada atrás do corte da parte traseira (inferior) do casco.

Tendo escolhido a forma desejada dos estabilizadores, fazemos seu gabarito em papel grosso. De acordo com o modelo, cortamos estabilizadores de uma placa de espuma plástica com 4 a 5 mm de espessura (a espuma plástica do teto pode ser usada com sucesso). O menor número de estabilizadores é 3. Depois de empilhá-los um sobre o outro em um saco, cortamos com dois alfinetes e, segurando-os com os dedos de uma das mãos, processamos as bordas com uma lima ou barra com lixa colada. Em seguida, arredondamos ou afiamos todos os lados dos estabilizadores (desmontando previamente a embalagem), exceto aquele com o qual serão fixados ao corpo. A seguir - colamos os estabilizadores no PVA no fundo da caixa e cobrimos as laterais com cola PVA - ela alisa os poros da espuma.

Giramos a carenagem do cabeçote de espuma plástica (de preferência PS-4-40) em um torno. Se isso não for possível, também pode ser recortado em um pedaço de espuma e processado com lima ou lixa. Da mesma forma, fazemos um clipe sob o MRD e o colamos na parte inferior do corpo.

Como sistema de resgate do modelo, que garante sua aterrissagem segura, utilizamos um paraquedas ou uma cinta de freio. A cúpula é recortada em papel ou seda fina. Para as primeiras partidas, o diâmetro da cúpula deve ser escolhido na ordem de 350 - 400 mm - isso limitará o tempo de vôo - porque você deseja manter seu primeiro modelo como lembrança. Depois de prender as linhas ao velame, arrumamos o pára-quedas (Fig. 6).

Após a fabricação de todos os detalhes do modelo, realizamos a montagem. Conectamos a carenagem da cabeça com um fio de borracha (amortecedor) à parte superior do corpo do modelo de foguete. Amarramos as pontas das linhas da cúpula do paraquedas em um feixe e o prendemos no meio do amortecedor. Em seguida, pinte os modelos em cores contrastantes brilhantes.

O peso inicial do modelo acabado com o motor MRD 5-3-3 é de cerca de 45 a 50 G. As primeiras competições de duração do voo podem ser realizadas com esses modelos. Se o espaço para lançamentos for limitado, recomendamos escolher uma banda de freio de 100x10 mm como sistema de resgate.

As largadas são espetaculares e dinâmicas. Afinal, o tempo de voo será de cerca de 30 s, e a entrega dos modelos é garantida, o que é muito importante para os próprios "foguetes".

O modelo de foguete para voos de demonstração (Fig. 7) foi projetado para ser lançado com um motor mais potente com um impulso total de 20 n.s. Ela também pode carregar uma carga útil em sua prancha - folhetos, flâmulas. O vôo de tal modelo é espetacular por si só: o lançamento lembra o lançamento de um foguete real, e o lançamento de folhetos ou flâmulas multicoloridas aumenta o espetáculo.

Arroz. 7. Modelo foguete para lançamentos demonstrativos (clique para ampliar): 1 - carenagem do cabeçote: 2 - alça de suspensão do sistema de resgate; 3 - pára-quedas; 4 - corpo; 5-estabilizador; 6-clipe sob o PRD; 7 - anel guia

Arroz. 8. Sistema elétrico de controle de lançamento (clique para ampliar)

Colamos a caixa de papel de desenho grosso em duas camadas em um mandril com diâmetro de 50-55 mm, seu comprimento é de 740 mm. Recortamos os estabilizadores (são quatro) de uma placa de espuma plástica com 6 mm de espessura. Depois de arredondar os três lados (exceto o mais longo - 110 mm), cobrimos suas superfícies laterais com duas camadas de cola PVA. Em seguida, no lado comprido, que fixamos ao corpo, fazemos uma ranhura com uma lima redonda - para um ajuste confortável dos estabilizadores na superfície redonda. Colamos o tubo guia de maneira conhecida em um mandril redondo (lápis), cortamos em anéis de 8 a 10 mm de largura e prendemos ao PVA no corpo.

Giramos a carenagem da cabeça em um torno de espuma. A partir dele também fazemos um clipe sob o MRD com largura de 20 mm e colamos no fundo da caixa.

Revestimos a superfície externa da carenagem do cabeçote duas ou três vezes com cola PVA para remover a rugosidade. Nós o conectamos com a parte superior do corpo com um elástico, para o qual é adequado um elástico de linho comum de 4 a 6 mm de largura.

A cúpula do pára-quedas com um diâmetro de 600 - 800 mm é cortada em seda fina, o número de linhas é 12-16. Conectamos as pontas livres desses fios com um nó em um feixe e prendemos no meio do amortecedor.

Dentro da caixa, a uma distância de 250 - 300 mm do corte inferior do papel, colamos uma treliça de papel grosso ou trilhos, que não permite que o pára-quedas e a carga caiam no fundo do modelo no momento da descolagem, violando assim a sua centragem. Preencher a carga útil depende inteiramente da imaginação do designer do modelo. O peso inicial do modelo é de cerca de 250 - 280 g.

Dispositivo de partida

Equipamentos de lançamento confiáveis ​​são essenciais para o lançamento e voo seguros do modelo. Consiste em um dispositivo de partida, um controle remoto de partida, condutores para fonte de alimentação e um ignitor.

O dispositivo de lançamento deve garantir a movimentação do modelo até atingir a velocidade necessária para um voo seguro na trajetória pretendida. Dispositivos mecânicos embutidos no lançador e que auxiliam no lançamento são proibidos pelas Regras de Competição para foguetes modelo do Código Esportivo.

O dispositivo de partida mais simples é uma haste guia (pino) com diâmetro de 5 a 7 mm, fixada na placa de partida. O ângulo de inclinação da lança em relação ao horizonte não deve ser inferior a 60 graus.

O lançador define o modelo de foguete em uma determinada direção de vôo e fornece estabilidade suficiente no momento de deixar o pino guia. Deve-se notar que quanto maior o comprimento do modelo, maior deve ser o seu comprimento. As regras preveem uma distância mínima de um metro do topo do modelo até o final da barra.

O painel de controle de lançamento é uma caixa comum com dimensões de 80x90x180 mm, você mesmo pode fazer com compensado de 2,5 a 3 mm de espessura. No painel superior (é melhor removê-lo), há uma luz de sinalização, uma chave de bloqueio e um botão Iniciar. Você pode montar um voltímetro ou amperímetro nele. O circuito elétrico do painel de controle de lançamento é mostrado na Figura 7.

Baterias ou outras baterias são usadas como fonte de corrente no painel de controle. Por muitos anos em nosso círculo, quatro células secas do tipo KBS com tensão de 4,5 V têm sido utilizadas para esse fim, conectando-as em paralelo em duas baterias, que, por sua vez, são conectadas entre si em série. Esse suprimento é suficiente para lançar um modelo de foguete durante toda a temporada esportiva. Isso é cerca de 250 a 300 lançamentos.

Para fornecer energia do painel de controle ao ignitor, é desejável usar fios de cobre trançados com diâmetro de pelo menos 0,5 mm com isolamento resistente à umidade. Para uma conexão confiável e rápida, os conectores de plugue são instalados nas extremidades dos fios. Os crocodilos são presos nos pontos de conexão do ignitor. O comprimento dos fios condutores de corrente deve ser superior a 5 m.

O ignitor (ignitor elétrico) dos motores dos modelos de foguetes é uma espiral de 1-2 voltas ou um pedaço de arame com diâmetro de 0,2-0,3 mm e comprimento de 20-25 mm. O material para o ignitor é fio de nicromo, que possui alta resistência. O ignitor elétrico é inserido diretamente no bocal MRD. Quando a corrente é aplicada à bobina (ignição elétrica), uma grande quantidade de calor é liberada, necessária para inflamar o combustível do motor. Às vezes, para aumentar o impulso térmico inicial, a espiral é coberta com pasta em pó, previamente mergulhada em nitrolac.

Ao lançar foguetes modelo, as precauções de segurança devem ser rigorosamente observadas. Aqui estão alguns deles. Os modelos são lançados apenas remotamente, o painel de controle de lançamento está localizado a uma distância de pelo menos 5 m do modelo. Para evitar o acendimento inadvertido do MRD, a chave de bloqueio do painel de comando deve ser guardada pelo responsável pela partida. Somente com sua permissão no comando "Chave para começar!" uma contagem regressiva de três segundos antes da partida é feita na ordem inversa, terminando com o comando "Iniciar!".

Autor: V.Rozhkov

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