Ракеты...  Проект РК-4...  Ракета Каприз:

Планер

планер двухступенчатой ракеты РК-4 "Каприз"

фюзеляж стабилизаторы направляющие обтекатель крепление двигателей зажигание

Страничка ракетостроения. Последнее обновление:
На ракете "Каприз", см. схему, было применено "нежесткое", или скользящее крепление двигателей, о чем я расскажу ниже, и непрямое крепление системы спасения. Это позволило резко упростить конструкцию планера ракеты. Для экспериментальных ракет это очень важно, поскольку чаще всего они получаются одноразовыми. По разным причинам, но, увы, это так. В результате корпус Каприза - это обтекатель и фюзеляж-труба с крыльями стабилизатора. Это для второй ступени. Первая ступень - то же самое, только без обтекателя.
   Для удобства и краткости описания для элементов ступеней буду указывать номер ступени. Например, "стабилизатор2", что будет означать стабилизатор второй ступени.

Фюзеляж
Фюзеляж состоит из 2-х частей, или ступеней. Стыковка ступеней ракеты, см. схему стыковки, осуществляется простым "телескопическим" сдвигом фюзеляжей на глубину 45-50мм. Соответственно нам необходимо сделать две подходящие трубы. Трубы изготавливаются намоткой на оправку офисной бумаги на силикатном клею. Толщина стенки около 0.5мм, достигается намоткой одного листа А4 вдоль его длины.

   В результате получаем: фюзеляж1 длиной 240мм, внутренний диаметр 25мм, внешний 26мм; фюзеляж2 длиной 232мм внутренний диаметр 26мм, внешний 27мм.

   Смущаться не слишком большой жесткостью фюзеляжей не надо. Их начинка на 80% это двигатели, которые успешно справятся с задачей армирования. Главное на данном этапе добиться легкого, но безлюфтового стыка двух корпусов.
Стабилизаторы
При изготовлении стабилизаторов применена новая, на мой взгляд, вполне перспективная для небольших ракет технология. Она позволяет получить очень легкие и очень жесткие профилированные крылья. Собственно в самой идее ничего нового нет. Обклеивание пенопластовой основы стеклотканью на эпоксидке широко применяется. Но стеклоткань для простой ракеты это перебор, поэтому решил использовать для обклейки обычную офисную бумагу. Получилось очень несложно и очень неплохо. Есть даже некоторое преимущество перед стеклотканью, к примеру, в том, что бумажная основа позволяет сгладить все недостатки заготовки и практически не требует финишной обработки.

Придумывать устройства для нарезки пенопластовых пластин нет необходимости. Для заготовки крыльев можно взять пластину легкого потолочного покрытия. Оно прекрасно режется острым ножом. По трафаретке нарезаем нужное количество заготовок. Материал потолочных покрытий очень легко обрабатывается. Несколько аккуратных движений шкуркой и мы придаем нужный профиль заготовкам. Чтобы кромки были ровные при зашкуривании кладем заготовку на край ровного стола.

Теперь из офисной бумаги делаем выкройку для оболочки. Точную выкройку легко получить, аккуратно обминая бумагу около заготовки. Сделав напуски для замка обклейки в районе задней кромке и подровняв по линейке все сгибы, получаем трафаретку выкройки. По ней вырезаем нужное нам количество.

Подготовив все заготовки и выкройки, приступаем к обклеиванию. Здесь важны некоторые моменты. Надо заранее сделать все сгибы бумажной оболочки на ровной поверхности. Тогда все кромки получатся идеально ровные. Кроме оболочки эпоксидкой необходимо промазать и пенопластовые заготовки. Конечно, нежирным слоем. Оболочки промазываем эпоксидкой не экономя, для полной пропитки. Если бумага пропитывается плохо, помещаем ее ненадолго в слегка прогретую (60C°) духовку. Затем, сняв излишки эпоксидки с бумаги, аккуратно соединяем заготовку и оболочку. Подгибаем напуски - делаем замок. Фиксируем его скотчем. Скотч на эпоксидке держит хреново, но держит. И сразу помещаем под гнет между двумя ровными пластинами, проложив их листами лавсановой пленки. После высыхания эпоксидки получаем готовые крылья. Обычно не требуется никакой дополнительной обработки. Возможны какие-то легкие заусенцы, их удаляем шкуркой.

Крепление стабилизатора к фюзеляжу ничем не отличается от технологи, описанной в проекте Рк-3. Только одно уточнение. Для крепления достаточно объемных крыльев Каприза достаточно одной угловой накладки в месте стыка. А после установки всех стабилизаторов делаем грунтовку по всему корпусу из разведенной в ацетоне эпоксидки.

Направляющие
На ракете установлены направляющие элементы используемые ракетами серии РК-3. для запуска с рельсовой пусковой установки. Носовой зацеп устанавливается на второй ступени на расстоянии 50мм от переднего края корпуса. Хвостовой зацеп клеим на первой ступени отступя 20мм от нижнего края фюзеляжа.
Обтекатель
Головной обтекатель Каприза вытачивается из плотного пенопласта с последующей грунтовкой эпоксидкой, т.е. так же как на ракете ЭКСТРИМ. Главной особенностью обтекателя Каприза является очень простой способ крепления к фалу системы спасения. Поскольку не было никакой необходимости экономии в весе обтекателя (даже пришлось загрузить балласт 25г для устойчивости), крепление осуществлялось обычным саморезом. К саморезу фал привязывался рыбацким узлом. Просто и надежно.
Крепление двигателей
На двухступенчатой ракете такого типа очень важно обеспечить плотный контакт системы зажигания на двигателе1 и стопинов двигателя2. Проще говоря, надо чтобы движки плотно соприкасались. Это можно обеспечить точной проектировкой всех элементов конструкции. Есть и другой подход - самонастройка системы. Второй подход более изящен и в итоге более простой. Для его реализации на ракете Каприз была использована нежесткая система крепления двигателей. Т.е. система крепления позволяющая подстроить всю конструкцию нужным образом. Крепление двигателя первой ступени осуществляется просто на трении, поскольку внутренний размер корпуса1 и диаметр двигателя1 одинаковы. Надо только проконтролировать, чтобы усилие для смещения двигателя было не меньше 3кг.
   Двигатель2 устанавливается с помощью двух резиновых колец-подшипников. Он плотно внатяг вставляется в фюзеляж2, при этом кольца накатываются назад. Два кольца использованы для плотности установки. Здесь усилие сдвига тоже не должно быть меньше 3кг. Кольца создают необходимый зазор между двигателем2 и фюзеляжем2 для стыковки с фюзеляжем1. Надо учесть, что смещение колец равно половине смещения двигателя. Нижнее кольцо должно сместиться назад настолько, чтобы позволить фюзеляжу1 наехать на движок2 на длину 45-50мм до полной стыковки двигателя2 и двигателя1.
   Для лучшей центровки в передней части двигателя2 делается намотка из бумаги на клею или просто из изоленты.
Зажигание
Схема зажигания двигателя второй ступени показана на Рис.1. Время и способ организации замедления и передачи зажигания от первой ступени на вторую - это основной момент, который отрабатывался на экспериментальных ракетах Каприз. В результате остановился на 4-х секундах замедления, позволяющих оптимально использовать энергию двигателя1 и скоростные условия, необходимые для стабилизированного полета в момент включения двигателя2.
   Просто уменьшить длину замедляющего трассера в двигателе1 (по сравнению с длинной для системы спасения) нельзя, из-за возможных прогаров тонкого слоя. Поэтому для сокращения времени замедления при сохранении допустимой длины трассера-замедлителя был применен катализированный состав карамели со скоростью горения 5мм/с. Замедлитель организуется следующим образом: сначала слой 6мм стандартной карамели, сгорающей за 1 с вместе с топливом, затем 15мм катализированной карамели, дающий дополнительное замедление 3 с. Всего 21мм замедлителя, что вполне достаточно для избежания прогаров.
По стандартной схеме стопинами через заглушку зажигается шайба из воспламенительного состава, которая укладывается на заглушку двигателя1 вместо вышибного заряда системы спасения. От воспламенения шайбы зажигание передается на стопины двигателя2. Вот и вся система зажигания. Простая, но для отработки ее пришлось сделать еще две ракеты типа Каприз. Наверное, обратили внимание, что я писал "стопины", а не стопин? Это не случайно. Для надежности везде, где применялся стопин, было сделано дублирование.

Вот, пожалуй, и все о конструкции планера, и практически всей ракеты. Осталось только дополнить рассказ системой спасения . /12.08.2009 kia-soft/

***