Это мозгоруководство о том, как построит ь и запустить гидроракету, да не просто, а профессионально, на основе моего многолетнего опыта.
Я не несу ответственности за любой ущерб, за все риски связанные с производством и запуском этой гидроракеты, ответственность вы берете на себя!
Веселого строительства и запуска аэросамоделки !
Шаг 1: Начинаем
Гидроракета приводится в движение с помощью давления сжатого воздуха, переданного в воду, тем самым создавая направленный гидроудар.
Если вы возьмете 1 стандартную двухлитровую пластиковую бутылку, то под давлением 120 пси ракета достигнет высоты около 30 метров. Но, если вы возьмете 2 двухлитровые бутылки, то под давлением 120 пси гидроракета поднимется примерно на 45 метров, так как воздуха в ракете будет больше, следовательно, и тяга больше. Вторая бутылка дает только 15 дополнительных метров потому, что масса самоделки увеличивается.
Шаг 2: Носовой конус
Отрезаем от одной бутылки верхнюю часть, а потом отрезаем от нее горлышко. Берем мяч для пин-понга и половиним его, сажаем половинку мяча на клей с внутренней части отрезанной вершины бутылки. Полученные две детали соединяем клеем или скотчем.
Добавление габаритного носового конуса смещает центр тяжести выше, следовательно, делает траекторию полета поделки более стабильной.
Шаг 3: Стабилизаторы
На мозгокомпьютере чертим шаблоны стабилизаторов, распечатываем их и вырезаем по форме. Затем приклеиваем шаблоны на картон, то есть придаем стабилизаторам нужную жесткость и вырезаем по контуру. Вместо картона можно использовать рифленый пластик.
Стабилизаторы монтируем на тело ракеты с помощью клея и скотча.
Шаг 4: Соединение
Бутылки ступеней могут соединяться днищами. Для этого в середине днищ бутылок сверлятся отверстия диаметром 7-8мм, в эти отверстия изнутри вставляются и герметизируются «папы» 8мм-х сантехнических муфт и соединяются бутылки с двумя «папами» посредством одно «мамы» муфты.
Другое соединение бутылок – крышками. В серединах крышек бутылок так же сверлятся отверстия диаметром 7-8мм, верх одной крышки прикладывается к верху другой крышки, просверленные отверстия в крышках центрируются, и соединяются 8мм-ой сантехнической муфтой. Далее в крышки навинчиваются бутылки гидроракеты .
Шаг 5: Сращивание
Для объединения двух бутылок вместе, как на рисунке, чтобы создать герметичное уплотнение, необходимо три бутылки.
Сначала отрезаются нижние концы двух одинаковых по размеру бутылок. Далее от третьей бутылки отрезаются верх и низ, и полученное кольцо вставляется наполовину в отрезанные края двух бутылок. Соединение герметизируем и укрепляем скотчем.
Шаг 6: Пусковой механизм
В качестве пускового механизма я применяю конструкцию, разработанную в НАСА. Этот механизм позволяет варьировать размер сопла ракеты, то есть выбрать оптимальное пусковое давление в системе.
Доска толщиной 1.5см
2 болта 10мм
сверло по металлу диаметром 10мм
сверло по дереву диаметром 10мм
по 6 гаек и шайб диаметром 10мм
велосипедный клапан (можете взять от старой велокамеры)
резиновая пробка
велосипедный насос
2 колышка для палатки
4 скобки L-формы
гвозди
Пусковая установка может выдерживать любое давление, в зависимости от резиновой пробки. Для этого соединение пробки и горлышка ракеты настраивается регулировочными болтами.
Шаг 7: Двухступенчатая ракета
Для двухступенчатых гидроракет может применяться конструкция с сервоприводом или клапаном давления.
15см трубки диаметром 22мм
фанера или пластиковая панель (как основа для всей конструкции)
встроенный невозвратный клапан (годится клапан от насоса)
первая и вторая ступени гидроракеты
Вставляем 2 см трубы 22мм в первую ступень. Используем эпоксидные или ПВХ мастики, чтобы запечатать вставленную трубку. Вставляем обратный клапан в 22мм трубу и приклеиваем его.
Из пластика вырезаем элементы дополнительного крепления для удержания бутылки в нужном нам положении.
Шарнир крепим на хомут. Когда вы наденьте бутылку (используйте вазелин для герметичности) убедитесь, что зажим на трубке прямо возле горлышка первой ступени. Затем зажмите ваш шарнир на горлышке бутылки так, чтоб было герметично и устойчиво.
Шаг 8: Тройные ракетоносители
Ракетоносители легко сделать, потому что они просто держатся на выталкивающей бутылке.
Размечаем места крепления ракетоносителей на основной ступени. Конструируем три ракетоносителя с одним стабилизатором и крепим их на размеченные места. Собираем пусковой механизм для тройных ракетоносителей и испытываем ракету!
Шаг 9: Парашют
Парашютная система сконструирована по методу простого гравитационного развертывания.
Парашютный конус установлен на ракете слабо, поэтому, когда ракета достигает максимальной высоты, утяжеленный носовой конус первым начнет падать на землю, и развернет парашютную систему.
Делаем конус для парашютного отсека и примеряем его к носовому отсеку, он должен достаточно слабо сидеть на носовом отсеке. Сверлим отверстие в носовом отсеке и парашютном конусе под шнур парашютной системы, продеваем и завязываем этот вытяжной шнур.
Крепим стропы парашюта к вытяжному шнуру, так чтобы при срабатывании системы парашют исправно функционировал и парашютный конус не терялся.
Шаг 10: Грузовой отсек
Грузовой отсек используется для перевозки полезного груза, такого как датчик высоты, акселерометр, или даже ручного слизня, но падение с высоты может убить его.
Отрезаем низ любого размера от бутылки. Из гофрированного пластика вырезаем два диска диаметра бутылки. Из этого же пластика вырезаем полоску шириной диаметра бутылки и длиной чуть меньше грузового отсека. Склеиваем детали, а когда высохнет клей, помещаем в грузовой отсек и заполняем полезным грузом.
Шаг 11: Собираем, запускаем
Теперь, когда вы знаете, как делать все основные узлы гидроракеты, можете приступать к созданию своей собственной самоделки !
В этом материале предлагаем узнать, как можно самостоятельно изготовить ракету на водяной тяге.
Нам понадобится:
- 2 1.5-литровые пластиковые бутылки;
- шарик для настольного тенниса;
- клеевой пистолет;
- несколько листов альбомного картона;
- картон;
- быстрый соединитель для садового шланга;
- переходник для соединителя;
- сосок от бескамерной шины;
- ведро;
- деревянная доска;
- электролобзик;
- деревянные планки;
- болты;
- металлические уголки.
С одной из пластиковых бутылок необходимо вырезать верхнюю часть, чтобы получить заготовку, похожую на ту, которая представлена на рисунке ниже.
В маленьком отверстии, оставшимся после вырезания горлышка приклеиваем шарик для настольного тенниса. Шарик в этом случае будет выполнять роль верхнего обтекателя ракеты.
Крепим полученную заготовку к донышку второй бутылки клеевым пистолетом.
Далее берем листы альбомного картона и обматываем их вокруг будущей ракеты.
Делаем надрезы на картоне в верхней части будущей ракеты и сглаживаем их вдоль бутылки с помощью клея.
Следующим шагом необходимо позаботиться о стабилизаторе для ракеты. Для этого берем картон потолще и вырезаем из него заготовки по форме тех, которые можно увидеть на изображении ниже. Таких заготовок нужно три.
Теперь нужно разделить стабилизаторы вдоль в месте крепления при помощи канцелярского ножа.
При помощи клеевого пистолета фиксируем стабилизаторы в нижней части ракеты.
Если закрепить стабилизаторы под небольшим углом, то ракета будет вращаться при полете.
В конце можно покрасить ракету аэрозольной краской.
Теперь можно приступить к изготовлению спускового механизма. Для этого берем быстрый соединитель для садового шланга и переходник.
Отрезаем верхнюю часть переходника.
По словам автора, чтобы предотвратить срывание ракеты при большом давлении, нужно заострить оставшийся на переходнике паз при помощи напильника.
Далее берем сосок от бескамерной шины. Отрезаем верхнюю часть.
Вставляем в соединитель для шланга. Для большей уверенности можно зафиксировать его холодной сваркой.
Далее берем крышку от бутылки и проделываем отверстие по диаметру отверстия в переходнике.
Приклеиваем крышку к переходнику при помощи холодной сварки.
Далее нужно позаботиться о спусковой платформе. Для этого берем ведерко о деревянную доску.
Кладем ведро на доску о обводим дно маркером.
Полученный круг вырезаем электрическим лобзиком.
Проделываем посередине деревянного круга отверстие по диаметру быстрого соединителя.
Также необходимо проделать отверстие в самом ведерке.
Далее крепим уголки у края круглой доски и крепим две деревянные планки при помощи болтов.
Запустить ракету может каждый. Для этого нет необходимости арендовать космодром, тратить многомиллионное состояние, ведь можно соорудить настоящую водяную ракету из обычной пластиковой бутылки.
Для начала разберемся с необходимыми материалами для водяной ракеты.
Нам понадобится обычная пластиковая бутылка, один штуцер (можно использовать штуцер от камеры старой покрышки или приобрести на рынке примерно за доллар), клеевой пистолет, кусок нити (желательно нейлоновой, поскольку она крепче), обычный насос и вода из-под крана.
В начале необходимо проделать отверстие небольшого размера на пробочке бутылки, вкрутить в это отверстие штуцер и заклеить все термоклеем для большей фиксации и изоляции и герметичности.
Далее необходимо нарастить по одному колечку с обеих сторон крышки. Это необходимо делать, чтобы при наматывании на крышку, нитка не соскальзывала. Также нужно не забыть зафиксировать один край нитки при наращивании колец.
Ракета готова. Остается вопрос, как именно работает эта конструкция?
В бутылку нужно набрать воды чуть больше половины, после чего закрутить пробку. Не нужно закручивать крышку слишком туго, поскольку ее главная роль – не пропускать воздух. Следующим делом нужно взять насос и накачать в бутылку воздух. Далее остается взять нитку и накрутить на крышку. Для запуска ракеты необходимо всего – лишь слегка придерживать бутылку левой рукой, а правой быстро потянуть нить так, чтобы крышка быстра открутилась.
Давление воздуха и воды поднимает ракету в воздух.
ВНИМАНИЕ!!! Сохраняйте правила предосторожности. Ни в коем случае не запускайте ракету в закрытом положении.
Водяная ракета. Своими руками
1) Для начало надо выбрать подходящий баллон. Например: возьмём бутылку объёмом 1.5 литра. Для достижения наибольшей высоты полёта отношения диаметра ракеты и длины ракеты должно быть 1:7. Если ракета будет слишком короткой, то она не будет лететь ровно, а если ракета будет слишком длинная то она у вас поломается на две части.
2) Во вторых, нам необходим велосипедный ниппель. На старых отечественных камерах, скорее всего, будет золотниковый, как на машинах. Хотя и такой можно использовать.
3) Пробка от какого-нибудь шампуня или лимонада, которая сделана в виде клапана. Пробка должна быть крепкой и неразболтанной. Тогда она не пропустит воздух. Лучше это сразу проверить - навинтить её на бутылку, закрыть и крепко сжать бутылку. Для лучшего полёта вашей ракеты диаметр сопла должен быть 4-5 мм.
4) Теперь надо просверлить в центре дна бутылки ещё одну дырку, чтобы в неё мог пролезть ниппель. Вставьте его изнутри носом наружу. Это нелегко, но выполнимо. Завинтите на ниппеле прижимной винт, чтобы он очень крепко и плотно прилегал к отверстию. Иными словами, надо добиться герметичности продырявленной бутылки. В закрытом состоянии бутылка не должна пропускать воздух!
5) Ну и напоследок приделываем к бутылке стабилизаторы. Они помогают бутылке лететь ровно.
Вот и всё, ракета готова.
Теперь, давайте сделаем «стартовую площадку» для нашей ракеты. Это несложно сделать: Вам необходим кусок доски, и железный стержень (он будет служить как направляющая). В итоге, у вас должна получится конструкция, как у меня на рисунке.
Как она работает:
Всё готово! Берите ракету, насос, запас воды и на улицу. Желательно прихватить с собой друга, так как вам понадобится его помощь.
Что бы ракета поднялась в воздух, в неё необходимо налить воду, примерно третью часть. Для получения наибольшего импульса тяги в таблице даны пропорции веса воды и объема баллона.
Ракета заправлена. Теперь приступим к пуску.
Один человек держит бутылку пробкой вниз и при этом крепко прижимает пробку руками, чтобы она не открылась от давления, а второй в это время, берёт насос и накачивает бутылку изо всех сил. Накачиваем в бутылку примерно 3-6 атмосфер, отсоединяем насос. Один из участников запуска продолжает держать ракету, а второй отходит на небольшое расстояние. Когда все готовы, можно отпускать. После старта, вода под давлением вытекает из баллона и тем самым создается импульс тяги. Что касается объяснения тому, что ракета полетела, то тут всё просто. Полная аналогия с настоящими ракетами с горючим топливом. Только у них происходит выброс лёгких продуктов сгорания с огромной скоростью, а в водяной ракете - выброс довольно тяжелой воды, хотя и с меньшей скоростью. Масса воды компенсирует её маленькую скорость. Ура ваша ракета полетела. Единственный минус - запускающий оказывается под дождём "топлива", и по этому запуски лучше производить в тёплое время года. Возможен и другой вариант. Ракета может только слегка подпрыгнуть и упасть, поливая всех струёй воды. Это, скорее всего означает, что слишком мала дырка в пробке. Ищите другую.
Пробуйте сами! Поверьте нам - это интересно. Всё равно всех тонкостей нельзя понять из текста. Всё приходит с практикой!
Воздушно-гидравлическая модель относится к типу простейших в ракетомоделизме. Ее характеризует простота конструкции и эксплуатации. Эта модель дает возможность проводить множество различных опытов и, что самое главное, познакомиться с действием реактивного двигателя. Воздушно-гидравлическую ракету можно легко построить самому.
Такую простейшую ракету сделать можно очень быстро из подручных материалов. Для начала надо определиться каких размеров будет ракета. Основа её корпуса будет простая пластмассовая бутылка из-под газировки. В зависимости от объема бутылки будут различаться полетные характеристики нашей будущей ракеты. Например, 0.5 литра хоть и будет маленькая по размерам, но и взлетать тоже будет невысоко метров на 10-15. Самый оптимальный размер это бутылка объемом от 1.5 до 2 литров, можно конечно еще взять и пяти литровый сосуд, но это будет для нас слишком мощно, не на Луну же лететь. Для старта потребуется также основной инструмент - насос, лучше, если он будет автомобильным и с прибором для измерения давления – манометром.
Основной узел в ракете будет клапан, от него будет завbсить эффективность всей нашей ракеты. С помощью него в бутылку нагнетается и удерживается воздух. Возьмем проколотую или можно рабочую камеру от любого велосипеда и вырежем их неё "сосок”, часть, к которой мы подсоединяем насос. Еще потребуется обычная пробка от бутылок вина или шампанского, но так как их очень много разных форм и размеров, то главным критерием отбора для нас будет длина не менее 30 мм и диаметром, чтобы пробка входила в горлышко бутылки с натягом на 2/3 своей длины. Теперь в найденной пробке следует сделать отверстие такого диаметра, чтобы "сосок” входил с усилием в неё. Отверстие сверлить лучше в два приема, сначала тонким сверлом, а потом уже сверлом нужного диаметра и главное это делать мягко с небольшим усилием. Далее "сосок” и пробку соединяем вместе, предварительно капнув в отверстие пробки немного "супер клея” для предотвращения просачивания воздуха из бутылки. Последней деталью в клапане будет площадка, которая служит для крепления клапана к стартовой площадке. Её нужно сделать из прочного материала, например металл или стеклотекстолит толщиной 2-3 мм и размерами 100х20 мм. После того как в ней сделали 3 отверстия под крепление и ниппеля, можно приклеивать к ней пробку, при этом лучше использовать эпоксидный клей для более прочного соединения. В итоге главное, чтобы часть ниппеля выступала над площадкой примерно на 8-11 мм, иначе не за что будет подсоединять насос.
Приступил к самой ракете. Она для её изготовления потребуется две бутылки объемом 1.5 литра, шарик от настольного тенниса, цветной скотч. Одну бутылку можно пока отложить в сторону, а со второй выполним операцию. Нужно отрезать аккуратно верхнюю часть бутылки, так чтобы общая длина составила примерно 100 мм. Далее отпиливаем от этой части головку с резьбой. В итоге получился у нас головной обтекатель, но это еще не всё. Так как осталась дырка в середине, то её нужно закрыть и в этом случае понадобится приготовленный шарик. Возьмем целую бутылку, перевернем её горлышком вниз, сверху положим шарик и наденем головной обтекатель. В сумме получилось, что шарик немного выпирает за пределы окружности бутылки, он будет служить как элемент, смягчающий удар об землю при спуске с орбиты. Теперь ракеты нужно украсить немного, так как бутылки прозрачные, то в полете ракету будет плохо видно и для этого, где есть ровная цилиндрическая поверхность, обматываем цветным скотчем. Вот и получилась в итоге заветная ракета, хотя она больше похожа на баллистическую межконтинентальную ракету. Можно конечно сделать стабилизаторы для сходства со стандартной ракетой, но они на полет никак не будут влиять на этом снаряде. Стабилизаторы в количестве четырех штук легко сделать из картона из-под бытовой техники, вырезав их небольшой по площади. Приклеить их к корпусу ракеты можно с помощью клея жидких гвоздей или другого аналогичного.
Теперь начнем изготовление стартовой площадки. Для этого нам потребуется ровный фанерный лист толщиной 5-7 мм выпиленный квадратом со сторонами длиной 250 мм. В центе сначала закрепим сделанную ранее площадку с клапаном, расстояние между отверстиями выбираем произвольно, расстояние между двумя площадками должно быть не менее 60 мм и для этого применяем в качестве крепления болты диаметром 4 или 5 мм и длиной соответственно не меньше 80 мм. Далее, чтобы ракету зафиксировать на стартовой площадке потребуется смастерить держатель с пусковым устройством, который состоит из двух уголков, двух гвоздей и 4 болтов с креплением. У уголка с одной стороны сверлим два отверстия под крепеж к стартовой площадке, расстояние между отверстиями, как и в уголке, так и в основной площадке должны быть одинаковы, например 30 мм. С другой стороны обоих уголков также нужно сделать два отверстия диаметром 5 мм под два больших гвоздя таким же диаметром, но расстояние между отверстиями должно быть такое, чтобы расстояние между самими гвоздями было от 28 до 30 мм. Когда всё собрано, следует отрегулировать высоту положения фиксирующих гвоздей. Для этого установим бутылку на клапан, как в боевом режиме, с большим усилием и после этого нужно так подобрать высоту уголков, чтобы гвозди легко скользили в самих отверстиях и между горлышком бутылки. Гвозди служат также спускающим механизмом, но еще потребуется сделать специальную пластинку соединяющих их и для веревочки, которую мы будет дергать для запуска ракеты. Завершающими элемента в стартовой площадке будут ножки, для которых нужно просверлить 4 отверстия во всех углах площадки и прикрутить 4 небольших болта длиной от 30 до 50 мм, они служат для фиксации стартового стола в земле.
Ракета должна быть наполнена водой в строго указанном количестве, это 1/3 от общей длины всей бутылки. Опытным путем легко убедиться, что заливать слишком много воды, как и слишком мало, не стоит, так как в первом случае для воздуха остается слишком мало места, а во втором - слишком много. Тяга двигателя в этих случаях будет очень слабой, а время работы - непродолжительным. При открытии клапана сжатый воздух начинает выбрасывать воду через сопло, в результате чего возникает тяга, и ракета развивает соответствующую скорость (около 12 м/с). Следует иметь в виду, что на величину тяги влияет также площадь поперечного сечения сопла. Тяга, уменьшающаяся по мере выбрасывания воды, позволит ракете достигнуть высоты 30 - 50 м.
Несколько пробных запусков при слабом или умеренном ветре позволяют сделать вывод, что при герметическом соедине¬нии клапана с бутылкой, правильном наполнении водой и при вертикальной установке модели на старте она может достигнуть высоты около 50 м. Установка ракеты под углом 60° приводит к уменьшению высоты подъема, однако дальность полета увеличивается. При более пологих траекториях либо старты модели будут неудачными, либо дальность полета будет небольшой. Модель, запущенная без воды, будет очень легкой и поднимется только на 2 - 5 м. Запуски воздушно гидравлических моделей лучше всего проводить в безветренную погоду. В резуль¬тате испытаний легко заметить, что модель обладает хорошей устойчивостью и тенденцией ориентироваться против ветра, как при наличии тяги, так и после окончания работы двигателя. Время полета модели от старта до момента приземления в зависимости от достигнутой высоты составляет 5 - 7 секунд.
Кстати, воздушно-гидравлические ракеты могут быть и многоступенчатыми, то есть состоять из несколько бутылок или даже пяти и больше. Вообще рекорд на высоту полета такой ракеты составляет целых 600 метров, не каждая стандартная модель ракеты сможет достигнуть такой высоты. При этом они могут поднимать существенную полезную нагрузку, например некоторые испытатели устанавливают фотоаппараты или мини видеокамеры и проводят успешно аэрофотосъемку.
Итак, когда всё готово можно выйти на улицу и произвести первые запуски. Вместе с ракетой и оборудованием еще нужно взять дополнительное топливо – несколько бутылок с водой. Такие ракеты можно запускать где угодно, на школьном дворе, на лесной полянке, главное чтобы в радиусе 20 метров не было никаких построек затрудняющих боевой полет. В центе нашего полигона установите стартовую площадку так, чтобы установленная ракета была строго вертикально. Далее подключаем насос к клапану, заливаем в ракету воду положенного объема и быстро устанавливаем её на стартовый стол, так, чтобы клапан очень плотно вошел в горлышко бутылки. Теперь взводим спусковой механизм, два гвоздя вставляем в отверстия, фиксируя их. Запускать воздушно-гидравлическую ракету лучше вдвоем, один будет дергать за веревочку – производить старт, а другой накачивать воздух в бутылку. Длина веревочки должна составлять примерно 10 - 15 метров, этого расстояния хватает, чтобы запускающего не обрызгало фонтаном воды из ракеты, но вот тому, кто будет работать насосом, не позавидуешь, у него весьма большие шансы принять прохладный душ при нестандартном полете реактивного снаряда. Так как наша ракета состоит из бутылки объемом 1.5 литра, то накачивать следует до давления 4 - 5 атмосфер, можно попробовать и больше, но не выдержит уже сам клапан и соединение с насосом такого большого давления, и будет происходить утечка. При накачивании можно не бояться, что с бутылкой может что-то произойти, ибо она может выдержать по техническим данным 30 – 40 атмосфер. Закачка воздуха длится примерно 30 секунд. Когда достигнуто нужное давление в бутылке запускающему дается команда "Старт”, который резким движение дергает за веревочку и через мгновение ракета устремляется в небо, выполняя боевую задачу. Чтобы украсить полет можно подкрашивать воду, например красками или марганцовкой, так можно точно проследить реактивную струю и траекторию ракеты. Для следующего запуска остается только залить топливо из запаса и снова накачать воздух в двигательный отсек. Такая ракета может хорошо развлечь в летний солнечный день.