Solaris_2S_3000: из практики проектирования и постройки ракеты калибра 104 мм.

Система спасения ракеты.

Ну вот и добрались до интересующей многих темы конструкции системы спасения (СС)ракеты S_2S_3000. Как я уже писал в предыдущих топиках. Она идентична СС своего прототипа S_1S_200. Эта система была многократно испытана и на других образцах как в наземных тестах, так и в полёте. Я её назвал инерциальной, потому что используется именно этот физический принцип. В качестве базового командного устройства будет использоваться таймер с одноосным датчиком ускорения на герконе (также многократно описанным). Также в проекте телеметрического блока есть электронный датчик давления и механический гироскопный датчик апогея, которые также могут служить источниками команд для пиротехнического устройства СС.
Основой для механического дизайна этого узла служит корпус порохового газогенератора (Gas generator). Сейчас этот узел в находится производстве в мастерских. Вот фотографии этого узла (похоже на кастрюльку, но с достаточно толстыми 4 мм стенками из авиационного дюраля) в мастерской. Принцип устройства показан на чертеже.

Соединены два сегмента фюзелажа ракеты Solaris_2S_3000. В таком виде высота ракеты - 2 м. Не хватает носового обтекателя - 500 мм. На заднем фоне наш техник Juan Lulich, руками которого сделаны все механические работы в наших проектах.

Сделаны носовые обтекатели для двух ракет Соларис: калибра 104 и 85 мм (гибридная). Материал: epoхy poliester, fiberglass. Метод изготовления: filament winding (намотка на модели стеклолентой с эпокси PREPREG). На апексе обтекателей оставлены отверстия для металлических наконечников. Следующий шаг - изготовление соединительного узла (с фюзеляжем).

Лично мне они кажутся очень длинными.
В этом есть какой-то конструкторский смысл или просто так видит дизайнер?

И то и другое. Аэродинамически длина обтекателя ракеты может составлять до 4 -5 его диаметров. Особенно для гибридных ракет, у которых центровка - больной вопрос из-за длины бака. Поэтому мне 0.5 м при высоте ракеты в 2.5 - 2.8 м не показались чрезмерными. К тому же такая длина обтекателя необходима ещё для размещения полезной нагрузки с передатчиком и его антенной. Кстати масса обтекателей всего 200 и 160 гр. при толщине стенки в 1 мм.

Со всеми аргументами согласен.
Мне просто кажется (повторю - кажется) что левая форма аэродинамически удачней правой при большем внутреннем объеме

Хороший документ по аэродинамике головных обтекателей:

http://sugarshot.org/downloads/nosecone_drag_study_ss2s_rocket.pdf

Взято отсюда:

http://sugarshot.org/documentation.html

В принципе я с тобой согласен. В последнее время на ракетах малых калибров я вообще использовал короткие конуса в соотношении 1:1.5, 1:2. Но тут наложились все эти факторы. Да ещё немаловажным был фактор материала для заготовки. Наши мастерские запросили дюраль... Сами понимаете перевести в стружку такое количество ценного материала такого диаметра мне не показалось корректным. Поэтому сделали конус по нашей сегментной технологии из трубы PVC. А там уже эта форма (оживальная) выходит автоматом. Тем более что промазали с диаметром, поэтому обтекатель пришлось укоротить до 420 мм. Да и форма у него ближе к конусу, чем к ojiva. Решил оставить пока для монтажа контейнера полезной нагрузки, а для лётного конуса попробую сделать оправку из дерева. Как видно из любезно присланной Serge77 ссылки (Gracias!), что ojiva в соотношении 1:5; 1:7, даёт хорошую performance. А обьём её гораздо больше конуса. Кстати я тот же самый анализ делал и на SpaceCАДе. Даёт примерно те же результаты. Учитывая что наш потолок куда скромнее (3-5 км), аэродинамическое сопротивление будет сказываться сильнее. На фото то,что осталось от 500 мм.

Красивая ракета будет!!! А если не секрет зачем они делаются? с какой целью? насколько я понимаю это не ради хобби? 8)

Уже неоднократно отвечал на этот вопрос. Всё дело в том КАК НАЗВАТь ЯХТУ...
Если вы работаете на технологической фирме, которая развивает в числе прочих и космические технологии, то нетрудно убедить руководство (которые сами были rocketman), что мизерный по затратам проект по созданию ракетных моторов (особенно гибридных)и ракет экспериментального класса может дать хорошие результаты, как в области использования и испытаний в экстремальных условиях собственных технологий, так и в социальной сфере: работники фирмы с удовольствием применят свои знания и профессиональные навыки в интересном и необычном для этих мест занятии (jobby)...
Кто знает, может быть за дёшево (muy barato )получится нечто, что потом позволит продать это за дорого (muy caro). Это нормальная политика фирмы, которая зубами и ногтями прогрызает себе путь на рынке High Tech. Так что это также к вопросу о дюрале, который задал уважаемый Piroman в другом топике. Как вы понимаете, на этом уровне фанера или картон не может быть разумной алтернативой дюралюминиевому сплаву и композитам. Для меня это - ОБЫЧНЫЕ "КОНСТРУКТИВЫ И МАТЕРИАЛЫ" (Цитата из Пиромана). И весь цивилизованный технологический мир считает точно так же. Фирмы Рутана, Колбурна, Цезарони - это любительские группы.
Посмотри на уровень их дизайна и используемые материалы. Чем мы хуже??? Тем более, что происходим из ВЕЛИКОЙ КОСМИЧЕСКОЙ ДЕРЖАВЫ. Мне лично хочется доказать, что и в Аргентине можно делать и пускать любительские ракеты не хуже и не ниже чем в Штатах. Ну и всё-таки, назовём это jobby. Я этим занимаюсь, в основном в свободное от основных проектов время.

Сделал предварительную сборку пиромеханического модуля системы активации парашютов. Собралось всё прекрасно без зазоров и перекосов. Хотя пока длина пружин специально оставлена чрезмерной. Не хватает кольца для крепления парашютов и соединительной стропы. Вес всей сборки - 1 кг. Под гайками направляющих (нерж. сталь) проложены шайбы Гровера, предохраняющие от саморазвинчивания. Резистор стандартный (наш) - достал из коробки и поставил без проблем. На фото указанный модуль в разных фазах. Пороховой генератор с поршнем и пружинами крепится к нижнему сегменту, а упор (справа) к верхнему сегменту фюзеляжа

Носовой обтекатель с наконечником (дураль) и стыковочным узлом. Это только верхняя часть ракеты после предварительной механической сборки (без клеевых соединений). Наноракета Gemma с мотором Ме_03 для масштаба.

Закончено изготовление и предварительная сборка всех частей ракеты S_2S_3000. На узле разделения и активации парашютной системы не хватает кольца для крепления парашюта и соединительного фала. После его изготовления и установки планирую испытания узла с весовым имитатором. Послесборочное взвешивание показало следующие массы: нижний сегмент фюзеляжа (без мотора) с таймером - 2.522 г;
верхний сегмент фюзеляжа (без парашюта) - 1.500 г; носовой обтекатель с соединительным узлом - 300 г; мотор Ме_3000 с теплоизоляционным стаканом (без топлива) - 3.100. Итого: планер ракеты (без стабилизаторов) - 4.022 г. С мотором - 7.122 г. Остаётся доделать (наклеивается аэродинамический профиль) и установить 4 стабилизатора (1.000 г), сформировать и собрать контейнер полезной нагрузки (0.5-0.7 кг), сшить парашют (2.4 м - 200-250 г) и приготовить 2.7 кг топлива КнСу 65/35... Тогда взлётная масса ракеты будет около 12 кг. Но сначала будет весь комплекс наземных испытаний и разработка нового стартового стола. На фото: собраный корпус ракеты (Solaris_1S_600 для сравнения), части ракеты, узел разделения ракеты крупным планом.

Интересно будет узнать об опыте отливки больших шашек!

Узнаешь, когда придёт время. Хотя одну шашку массой в 700 гр я уже отливал. Никакой особой разницы перед шашками меньшего размера, разве что времени тратишь больше. На моём оборудовании (медный полусферический тигель (1000 мл) равномерно нагревается через специальный дефлектор регулируемым и контролируемым потоком горячего воздуха от 1.6 КВт "heat gun") изготовление такой шашки заняло около часа. Литьё велось в картонный стакан-бронировку, установленный в тефлоновом основании на подогреваемую (100º) лабораторную плитку. Формование канала производилось деревянным формователем (диам. 30 мм) смазанным силиконовым вакуумным маслом (до 220º). Основание также смазывалось тампоном силиконовой смазкой. В основании имеется направляющее отверстие для формователя. После заливки включался вибратор плитки и вибрировал шашку в течение 5 мин. После этого форма накрывалась крышкой и медленно остывала вместе с плиткой в течение 2 часов до комнатной температуры. Формователь несколько раз поворачивался вокруг своей оси, чтобы не прихватило. Чтобы расплав не прилипал к тигелю, некоторое ( до 10%) количество нитрата калия не размалывалось, а только растиралось от комочков в агатовой ступке. Да и горение с такой добавкой более медленное, что немаловажно для столового сахара.

Ссылка не работает


Ужастно интересны подробности

Sorry! Я стёр этот file из-за других, более тяжёлых, которые выкладывал на днях. Сейчас верну. Только не пугайся, когда скачаешь. Это самоустанавливающаяся програма e-Drawing, которая позволяет смотреть файлы Solid Works, AutoCAD и других КАДовских программ с почти тем же разрешением. Хотя та же фигура есть в формате jpg в этом топике выше (1 pg).

Первый статический тест одной из бортовых систем. Испытана система разделения ракеты и активации парашюта. Пока с половинной загрузкой камеры порохового генератора - 0.5 гр. Также были установлены пружины с максимальной жёсткостью. На фото: засыпка пороховой навески внутрь камеры. Виден стандартный резистор с обмазанной пороховой мякотью нихромовой спиралью. Нижний сегмент фюзеляжа с блоком разделения на стенде. Видео. Хорошо видна активация поршня и выход пороховых газов. Кусок PVC трубы для заметности.

А почему пружины не возвращаются в исходное положение? Их что-то удерживает?

Небольшой перекос не дал вернуться поршню в исходное положение( он надет на расширительную камеру генератора газов). Но это и не нужно, ведь к поршню крепятся парашют и соединительный кабель, а пружины на этапе вытяжки парашюта и спуска предназначены для амортизации динамического удара, а не для возвращения поршня в исходное положение.

Повтор испытания разделительного устройства ракеты Соларис_2С_3000 с полной навеской ЧП (1 гр) и с массовым имитатором (фиберглассовая труба 1 кг массой). Пока поршень имеет незакрытое отверстие для крепления тросов и это ослабляет импет. Однако имитатор подскочил на 25 см.

А какая предполагается скорость полёта ракеты?

В начале топика я писал, что по расчётам Solaris_2С_3000 может достигнуть 1.1 М.

Почти полный статический тест инерциальной системы активации главного парашюта ракеты Solaris_2S_3000. Даже маленький парашютик был установлен, как имитатор главного парашюта (пока его нет - 2.5 м купол сшить не просто). Отстрел верхнего сегмента был произведён с дистанционного пульта от аккумулятора 12В. Масса сегмента без полезной нагрузки и обтекателя - 1500 г. Нижний сегмент был эластично (это важно), резиновым жгутом и прокладкой под retainer мотора, закреплён на штативе, который, в свою очередь был нагружен 12 кг свинцовой чушкой. Верхний сегмент был зафиксирован в рабочей позиции 4 "shear pins", сделанными из "hot glue". То есть физические и технические условия для разделения двух тел с разными массами в свободном полёте были более менее съимитированы. На фотографиях и видео видны все элементы экспериментальной установки и фазы самого акта разделения фюзеляжа, вытяжки парашюта и "подсечки" эластичной балкой, закреплённой на башне, верхнего сегмента ракеты. Такая техника позволила избежать падения и возможного повреждения горловины разделительного устройства - самого деликатного места этой системы. Пиротехническая часть состояла из 1 г коммерческого черного пороха "FFF", стандартного резистора 2.4 Ом и картонной burst-diafragm 0.5 мм, уложенной на дно камеры порохового генератора газов. На сей раз канал поршня активатора был закрыт саппортом тросов парашюта и верхнего сегмента. Соединение было сделано при помощи карабина, который своим вращением не позволит закручиваться стропам парашюта при спуске. Все системы сработали штатно. После теста при осмотре всех частей ракеты участвовавших в испытаниях, повреждений не обнаружено. Так что статический тест парашютной системы ракеты 28.06.06 был признан положительным.
Разумеется ближе к пуску этот тест будет повторён с лётным парашютом.

Сделали новую форму для носового обтекателя. Эта подлиннее - 800 мм. Выточена из деревянной болванки. Теперь на неё намотают по методу Filament Winding ленту фибергласса и в печь.