Ракеты...  Проект РК-3: Система зажигания Приборы и оборудование

Электронная система зажигания ракетного двигателя Пуск-1


пульт катушка запал установка

Страничка ракетостроения. Последнее обновление:
Пульт
Принципиальная схема пульта электронной системы зажигания ракеты показана на Рис.1. Как говорится, проще некуда. Однако система уже прошла полевые испытания и показала себя с лучшей стороны. Да, это конечно непередаваемое ощущение, когда жмешь КРАСНУЮ КНОПКУ и ракета уходит ввысь! Но, если без лирики, то изначально было понятно, что без хорошего аккумулятора надежной системы зажигания не получишь. Пришлось приобрести (~450р.) небольшой (100х90х70)аккумулятор на 12V и 4,5AH в магазине рыболовных принадлежностей, который используется для всяких там эхолотов и т.п.. Без предварительной зарядки он приступил к работе, и хотя пожег уже кучу запалов, до сих пор в тонусе. В общем, неплохой источник.
   В плане электроники за основу была взята схема ракетчика Metero. Из нее было убрано все, что, в-принципе, можно отнести к необязательным прибамбасам. Осталось только самое необходимое. Несмотря на простоту, схема обеспечивает визуализацию как включения, так и целостности цепи игнитора (запала).
   Система включается выключателем SW1. При этом загорается светодиод D1, подключенный через сопротивление R1. Если в цепь включен запал, и он цел, то горит светодиод D2, который подключен уже после запала через резистор R2. Ток при этом течет через запал, но он слишком мал, чтобы привести его в действие. При нажатии на "красную кнопку" SW2, игнитор замыкается накоротко на минус, раскаляется и поджигает зажигательный состав двигателя. Детали в схеме могут быть самыми разнообразными. Я использовал то, что было под рукой. SW1 - любой тумблер подходящей мощности, красная кнопка SW2 продается в любом магазине электротоваров. Лучше брать эти детали номиналом 220В, поскольку к ним придется паять достаточно толстые провода системы. Светодиоды любые поярче. Для них R1 обычно берут 1кОм, а R2 надо подобрать по месту с учетом сопротивления цепи. У меня получилось 100 Ом. В качестве корпуса использована пластиковая коробка для разводки проводов. Купил в электротоварах.
Катушка
Вспомним, что основная задача электронной системы зажигания - осуществление полностью контролируемого старта на безопасном расстоянии. Безопасное расстояние, естественно, достигается использованием провода нужной длины, т.е. не менее 50м. Лучше брать провод потолще, и конечно многожильный. Хорошо подходит для этих целей многожильный двухпроводной электрический кабель с сечением 0,75мм. Сопротивление 50 м этого провода чуть более 5 ом. Проблему переноски и оперативной размотки-смотки провода удалось решить практически без затрат. Выклянчил в хозмаге катушку от металлических тросов (после продажи троса остаются ненужные пластиковые катушки). Сделал из проволоки 6мм П-образную ось-ручку для переноски и из винта М8 ручку для намотки. Все, бобина готова. Осталось намотать провод и в поле... Подсоединение к пульту осуществил простой электрической вилкой. А для подсоединения запала с другой стороны присоединил два крокодила. Крокодилы надо крепить со смещением по длине, чтобы они не закоротились друг на друга.
   Запал
Наконец, самое интересное - запал, или, на иностранный манер, игнитор. Тут велосипедов изобретать не пришлось. Схема простейшего запала давно известна и применяется во всем мире. Из картинки прекрасно видно как делается игнитор. Берутся два одножильных медных провода в изоляции. С краев они зачищаются где-то на 5мм и скручиваются со смещением ~12мм. В загиб нижнего провода зажимается нихромовая нить от старого паяльника и наматывается вверх по изоляции другого провода до зачищенного участка, где благополучно зажимается в загиб выступающей медной жилы. Конструкция простейшая и таких запалов можно настругать целую охапку за короткое время.

Здесь важно правильно подобрать длину нихромовой нити, чтобы получить нужное сопротивление. На обычный телефонный провод мотаем 12-14 витков нихрома, получаем сопротивление на запале ~8 Ом. При таком сопротивлении на моей системе происходил разогрев нихрома до почти белого свечения, т.е. достаточно для поджигания любого состава, но, в то же время, нихром не перегорал. Я как-то интуитивно сразу получил такие характеристики, но уверен для каждой отдельно взятой системы зажигания придется подбирать длину нити. Слишком тут много всяких влияющих факторов: мощность и напряжение источника питания, толщина и длина кабеля, наконец, диаметр самой нихромовой нити.

К сожалению, не обошлось без ложки дегтя. Надежность таких запалов всего около 50%. Дело в том, что при разогреве нихрома пластиковая изоляция мгновенно перегорает, и нить может законтачить на медную жилу в месте прогара изоляции. На фото работающего игнитора видно, что замыкание произошло в верхней трети участка с нихромом и это не привело к отказу. Но, если закоротит слишком близко к нижней точке крепления нити, она мгновенно перегорает, не успевая запалить зажигательный состав. Для борьбы с этим нехорошим явлением предлагаю два варианта.

Один способ состоит в том, чтобы после намотки нихромовой нити дать ей слегка провиснуть под внутренним напряжением самой нити, т.е. прослабить спираль, и уже после этого закрепить в верхней части запала. Второй способ наиболее очевиден - подложить дополнительную термостойкую изоляцию, например, из бумаги на силикатном клею. В лабораторных, то бишь домашних, условиях, модернизированные запалы проявили себя превосходно. Однако, в полевых условиях выяснилось, что в случае прослабленной спирали все преимущества ее теряются при установке в тесный канал движка. Очень надежно себя показали запалы с дополнительной изоляцией. Они не сгорали даже после старта ракеты. Здесь только одна сложность - немного увеличенная толщина такого игнитора, что надо учитывать при сборке движка.
   Такие запалы делаются довольно быстро и могут считаться многоразовыми, хотя выдерживают не более 3-х стартов. Но они годятся только для двигателей, имеющих в канале вторичный воспламенительный состав.

Поэтому, самым надежным вариантом запала остается классический, с обмазкой зажигательным составом. Мотается простой нихромовый запал, без всяких прокладок, и на нихром наносится состав спичечных головок. Для этого соскребаем серу со спичек и разводим горячей водой до сметанообразного состояния. Лучинкой наносим эту жижу на нихром и высушиваем. Такие запалы изначально одноразовые, но они очень надежны. Нанесеный состав довольно жесткий и хорошо защищает спираль от механических повреждений, особенно при установке в двигатель. Он очень легко воспламеняется от нихрома и имеет высокую зажигательную способность. Кроме того, его можно использовать в обычных движках, не имеющих вторичного воспламенительного состава, надо только нанести потолще слой обмазки. Лучше немного больше повозиться при изготовлении, зато получите очень качественные игниторы. Классика - есть классика!

Есть "горячие" топлива, которые "заводятся" значительно труднее, чем карамель. Для них разработаны варианты высокотемпературных запалов

   Установка
Раздел "установка" сделан больше для солидности, чем по делу. Особенно объяснять тут нечего.
   Короче, не буду заниматься ерундой и рассказывать, как сматывать и разматывать провода, укажу только на некоторые основные моменты. Запал вставляется в канал двигателя через сопло до контакта со вторичным воспламенительнымным составом или топливом. Обычно он там хорошо держится, но чтобы не выскочил под тяжестью крокодилов и кабеля, сам кабель прихватывается к направляющей двумя витками изоленты или прищепкой или еще как-то на некотором расстоянии от сопла, позволяющем запалу свободно выпасть из сопла под напором выхлопа, но не ранее.
   При включении пульта контролируем, чтобы горели оба диода. Если так оно и есть, начинаем отсчет и жмем "красную кнопку". /27.11.2007 kia-soft/
***