17/02/2011

Пусковая установка водяных ракет

Пусковая установка водяных ракет

Гидропневматические старты

По всем прогнозам лето 2011 будет жаркое, ракет накопилось много, пора заняться подготовкой пусковых установок к сезону запуска ракет. Пусковая установка – самая важная часть проекта и отнестись к ней нужно со всей внимательностью, тем более, что запуски водяных ракет не совсем безопасны, ракета то вылетает с ужасной скоростью и разрушительная сила ее на старте велика. Пусковые установки для водяных ракет совершенствуются также, как и сами водяные ракеты. В данном случае предлагается первый вариант пусковой установки, которую можно изготовить дома, без особо сложных технологий и деталей. Таких установок уже произведено несколько штук и все они хорошо себя зарекомендовали во время стартов, при этом подготовка к запуску очередной ракеты составляет не больше 5 минут.

Требования

Хорошая пусковая установка водяной ракеты , по моему мнению, должна соответствовать следующим требованиям:

1. Надежно удерживать водяную ракету на стартовой площадке предотвращая самопроизвольный запуск и перекос ракеты во время запуска.

2. Выдерживать давление воздуха внутри ракеты до 10 атмосфер.

3. Обеспечивать удобство загрузки ракеты жидким топливом – водой.

4. Быть удобной (компактной) и легкой в транспортировании, так как запуски предполагается делать на открытых площадках, чаще всего в поле.

5. Обеспечивать возможность надежного дистанционного запуска с расстояния 5-20 метров, для удаления от брызг и возможных аварийных ситуаций.

6. Конструкция пусковой установки должна обеспечивать быстрый ремонт в полевых условиях и замену частей (очень обидно выйти на природу и не запустить ракету из-за отказа пусковой установки).

7. Конструкция пусковой установки не должна нарушать целостность пластиковой бутылки как рабочего объема водяной ракеты. (Для использования бросового материала – пластиковых бутылок) в походных условиях.

Размышления

Всем приведенным выше требованиям удовлетворить достаточно сложно, особенно начинающему водоракетостроителю. В большинстве конструкций, предлагаемых в интернете (видал и по телевизору), описывается конструкция в виде довольно большой плоской горизонтальной поверхности (70х70см), на которой смонтирован сложный удерживатель (пусковой стол.  Чаще всего водяная ракета (http://www.afterwork.com.ua/?p=1416) удерживается за фланец пластиковой бутылки защелками (часто в виде кабельных обжимок) или вилкой. При этом герметизация для закачки воздуха обеспечивается резиновым уплотнителем, который располагается внутри горлышка пластиковой бутылки (хороший человек назвал его уплотнителем Михеева).

Подобная конструкция на основе плоского стартового стола стала настолько традиционной, что многие уже и не помышляют о других способах создания пусковой установки для водяных ракет. Хотя, по моему мнению, чисто теоретическому (сам таких не делал), она не соответствует требованиям простоты изготовления, габариты ее относительно велики, загрузка водой проблематична, а ремонт в полевых условиях труднодоступен.

В данном случае, предлагается вариант “линейной” пусковой установки, который хорошо себя зарекомендовал (свыше 100 пусков) и практически в полном объеме соответствует приведенным выше требованиям. Кроме того, конструкция разборная и ее сделать ее несложно даже начинающему.

Материалы и инструменты

1. Алюминиевая (стальная) толстостенная труба диаметром точно 30мм и длиной от 20 до 40 см. Труба используется в качестве корпуса пусковой установки. Наружная поверхность трубы должна быть достаточно гладкой для перемещения по ней затвора (рис.1).

2. Стальная или жесткая пластиковая труба (затвор) с внутренним диаметром 30мм и длиной 5…10 см. Главное условие – затвор с корпусом должны довольно точно сопрягаться. Затвор перемещается вдоль корпуса (рис.1) с минимальным зазором. Пожалуй, найти такую комбинацию деталей – самое сложное в создании подобной пусковой установки.

3. Стальной стержень диаметром 8-12мм и длиной 40…60см. Такой стержень будет использоваться в качестве штыря или штыка, втыкаемого в грунт.

4. Два ниппеля (рис.4а,4б): велосипедный (со сменным клапаном) и автомобильный (с интегрированным клапаном). Ниппели можно купить на барахолке или вырезать из старых велосипедных и автомобильных камер соответственно. В качестве автомобильного ниппеля подойдет даже ниппель-сосок для бескамерных шин.

5.Кусок шланга высокого давления (около 1м) и отрезок шланга переходника (около 10см).

6. Одно колесико от старого чемодана или опорное колесико с кронштейном для подвижной мебели (можно купить в мебельных магазинах).

7. До 20 м рыболовной лески, толщиной 0,8-1,2мм. Леска используется в схеме дистанционного пуска.

8. Болты и гайки М3 (3шт), М6 (3шт).

9. Куски резины толщиной 1..2мм для вырезания прокладок, площадью не больше 10 кв. см. Можно взять резину от велосипедной или автомобильной камеры после удаления ниппелей.

10. Несколько простых инструментов для металлообработки, не выходя за рамки набора домашнего мастера: дрель, ножовка, отвертки, гаечные ключи и т.п.

Состав и назначение

Основой пусковой установки (рис.1) есть корпус (в моем случае дюралевая толстостенная труба). К диаметру трубы корпуса предъявляются жесткие (точно 30мм). Вдоль трубы корпуса может перемещаться затвор. Во время пуска затвор блокирует развертывание лепестков уловителя. Рабочее положение пусковой установки – вертикальное, поэтому, относительно него будет рассматриваться взаимное расположение и движение других частей.

Пусковая установка водяных ракет

Стартовый стол (рис.2) состоит из уловителя, изготовленного из крышечки от пластиковой бутылки и велосипедного ниппеля с уплотнителями, которые установлены на фланце трубы-корпуса. Удержание ракеты во время подготовки к запуску (нагнетания давления внутрь бутылки) осуществляется за резьбовую часть горлышка пластиковой бутылки. Затвор, надвинутый на стартовый стол (вверх вдоль корпуса) не дает возможности раскрыться лепесткам уловителя стартового стола. Во время запуска затвор опускают вниз и под действием давления воды лепестки стартового стола раскрываются наружу, ракета взлетает.

С первого взгляда надежность такой системы удержания недостаточна, но если вспомнить какое огромное давление выдерживает такая схема в нагретых бутылках с газированными напитками, то все стает на свои места.

Самое ненадежное место в такой схеме это крышечка от пластиковой бутылки с нарезанными пазами в виде короны (рис.2). Сначала, мне казалось, что она не выдержит и 10 запусков, но крышка оказалась на удивление крепкой. На данный момент ее износ составил больше 100 запусков, и она сохранилась в отличном состоянии. Если “крышка-коронка-уловитель” в негодном состоянии, то это сразу видно во время нагнетания воздуха, соединение будет “травить” и стартовый стол придется заменить, благо это просто сделать в полевых условиях (рис.4б)

Смещение затвора вниз по корпусу осуществляется тяговым усилием через леску, переброшенную через колесный блок. Использование блока совсем не обязательно, но, как показала практика весьма желательно, так как распертый лепестками затвор плотно удерживается на стартовом столе и для того, что бы стянуть его вниз нужно приложить значительные усилия. Именно поэтому леску нужно взять достаточно тОлстой (около 1мм). Один конец лески закрепляется на затворе (рис.2), а на ее противоположном конце разумно сделать петельку для удержания рукой.

Внутри корпуса продет шланг высокого давления (см. рис.1) подключенный к ниппелю стартового стола. Клапан ниппеля обеспечивает увеличение давления в водяной ракете во время накачки. Поднимал давление до 6 атм, больше не хватало шкалы манометра, впрочем, больше и не требуется из соображений безопасности. Другой конец шланга высокого давления через переходник подключен к автомобильному ниппелю. Это сделано для удобства подключения ножного автомобильного насоса, который можно легко купить на авторынке. Если предполагается использовать воздушный “компрессор” другого типа, то следует заменить переходник.

Удержание всей конструкции в вертикальном положении осуществляется при помощи длинного стального штыря или штыка (см. рис.1) воткнутого в грунт. Конец штыря заострен для лучшего погружения в землю. Для надежности штырь должен иметь длину не менее 50 см и погружаться в землю до упора.

Последовательность сборки

Работы по изготовлению пусковой установки нужно начинать с самой ответственной части – механизма запуска. В первую очередь нужно подобрать крышечку от пластиковой бутылки, так как они бывают разные. Потребуется крышка с кольцевым валиком на внутренней торцевой поверхности (рис.2), которую, мы уже использовали (http://www.afterwork.com.ua/?p=891) для поделок.  Лучше найти сразу с десяток одинаковых крышечек и сделать стартовых столов(уловителей) несколько. На боковой поверхности крышки  скальпелем или острым ножом формируют 6 пазиков шириной около 1мм и высотой около 10мм. Если крышечка подобрана правильно, то место пазов Вы можете сразу определить по рисунку резьбовой части (внутренней боковой части крышечки). Нарезанные пазы сформируют лепестки, которые раскрываются во время запуска, освобождая горлышко водяной ракеты (рис.2).

Пусковая установка водяных ракет

Внутри крышки со сформированными лепестками (уловитель), точно по оси, необходимо проделать отверстие для установки велосипедного ниппеля диаметром 10мм (по диаметру ниппеля). Такое же отверстие необходимо организовать в торцевой части фланца (рис.3а).

Кстати, фланец сделать самому в домашних условиях сложно, но реально. К моей радости, дюралевая труба была уже с фланцем (рис.3а), причем труба нужно диаметра. Фланец крепится к корпусу при помощи 3 винтов устанавливаемых на боковых стенках фланца (резьбовое отверстие) и трубы (сквозное отверстие). У меня был готовый фланец, но вполне можно его выточить дома, после работы.

Пусковая установка водяных ракет

Ниппель закрепляется на фланце при помощи гайки, входящей в комплект велосипедного ниппеля (рис.3б). Во время сборки с обеих сторон стартового стола на ниппель надевают резиновые уплотнители в виде шайб. Резиновые шайбы вырезаны из велосипедной камеры. Перед установкой велосипедного ниппеля следует проверить его клапан (рис.4б) и при необходимости – заменить. Если велониппель довольно долго бездействовал, растрескивание резиновой трубки клапана вполне реально.

Перед установкой механизма запуска (см.рис.2) в корпус, внутри трубы корпуса продевается шланг высокого давления, который имеет толстые стенки и его легко навернуть на резбовую часть ниппеля. Для надежности место соединения велониппель – шланг лучше стянуть двумя витками медной проволоки. Но перед установкой механизма запуска в корпус к корпусу следует добавить штырь (см.рис.1) и блок.

Пусковая установка водяных ракет

Вначале устанавливается штырь (рис.5) при помощи двух винтовых соединений М4…М6. Применение винтовых соединений также не обязательно, тоже можно  сделать и при помощи заклепок, хотя и устанавливать их внутри трубы не особенно удобно. Перед установкой на корпус или внутрь трубы корпуса, штырь с одной стороны следует заточить на конус (для втыкания в грунт), а в другом торце сформировать выемку (рис.5). Например,  при помощи ножовки или точильного круга. Торцевая выемка штыря (рис.5 нижний) предотвращает проворачивание блока вокруг оси крепления, так как блок крепится винтовым соединением М6 только в одной точке. Если крепить блок в нескольких точках, тогда торцевая выемка не нужна. В качестве блока также можно использовать кусок пластика (лучше фторопласта) или просто кронштейн с отверстием, закрепленный на корпусе.

Пусковая установка водяных ракет

После установки блока и штыря следует установить ранее собранный механизм запуска (рис.3а,б), предварительно продев шланг высокого давления внутри трубы корпуса. Фланец механизма запуска крепится при помощи  трех винтов с потайными головками. Потайные головки не мешают перемещению затвора вдоль корпуса (рис.6б).

Нагрузки на затвор во время нагнетания воздуха значительные, и если затвор изготовлен из пластмассовой трубы, то лучше его обмотать несколькими слоями хлопчатобумажной ленты пропитанной клеем, как собственно я и сделал или при помощи слоя суровых ниток, намотанных впритык друг к другу (однажды я, таким образом, армировал топорище, до сих пор не разломалось).

Пусковая установка водяных ракет

Для дистанционного пуска (смотри видео), к затвору нужно каким-либо образом примотать леску. Это легко сделать в процессе армирования, закрепив леску нитками и завязав ее сложным узлом, например, рыболовным. Далее леска продевается через блок и во время запуска перпендикулярна движениям затвора. Перед одеванием затвора на корпус следует надеть демпферное кольцо, изготовленное из толстой резины (рис.6б), в случае отсутствия демпфера затвор может быстро разрушится, ударяясь об основание колесного блока. Аналогичным кольцом рекомендую прижать шланг высокого давления  к штырю, что бы он не болтался во время транспортировки. Для уменьшения габаритов, учитывая что у насоса свой шланг имеется, достаточно выступающую из корпуса часть шлага сделать по длине штыря.

Нижнюю часть шланга высокого давления подключают к насосу. В нашем случае используется ножной насос для накачивания автомобильных шин и его штуцер как раз настроен на автомобильный ниппель. Так как практически у каждого автомобилиста есть подобный насос в багажнике, то имеет смысл конец шланга высокого давления оснастить автомобильным ниппелем, что и сделано при помощи небольшой резиновой трубки (куска шланга) – переходника, так как собственно автониппель засунуть внутрь шланга высокого давления  никак не удавалось (рис.4а).

После подсоединения автомобильного ниппеля пусковая установка для водяных ракет готова и можно переходить к ее пусковым испытаниям.

Последовательность операций при запуске

Загрузка ракет и запуск производится в следующей последовательности.

1. Выбрав свободное место от людей и домов (поле), штырь пусковой установки с силой вдавливают в грунт. Желательно, что бы он погрузился на всю свою длину.

2. Водяную ракету располагают горлышком вверх и через лейку загружают отмеренный объем жидкости (чаще всего воды).

3. Пусковую установку вытаскивают из грунта, переворачивают уловителем вниз. На крышечку стартового стола надвигают затвор.

4. Поворачивая ракету или пусковую установку вокруг оси (можно и то и другое вместе) заворачивают горлышко ракеты в крышечку стартового стола. При этом затвор не дает возможности лепесткам крышки раскрыться и ракета прочно и герметично удерживается на стартовом столе.

5. Пусковую установку вместе с заряженной ракетой устанавливают в то же отверстие в грунте и растягивают (распутывают) леску на нужную длину (у меня около 5 метров).

6. Подключают автомобильный ножной (ручной) насос и нагнетают давление в бутылке ракеты до расчетного значения(обычно 3…6 атмосфер).

7. Отходят на длину лески и понемногу натягивая леску, перекинутую через блок, осуществляют запуск.

8. Во время запуска под действием давления воздуха затвор лавинообразно срывается со стартового стола и отходи вниз, а ракета улетает вверх (рис.6а). Рывком осуществлять запуск не следует, так как вся пусковая установка может наклониться в Вашу сторону и ракета улетит прямо в Вас. С этой точки зрения, для безопасности лучше запуск осуществлять сидя на корточках.

Соблюдайте меры безопасности при запусках !

Удачных Вам гидроракетополетов!

Похожие записи

7 комментариев »

  1. Очень хорошо все расписано! Хочется добавить, что зрителям лучше находится на приличном расстоянии от пусковой уствноки. Не менее 50-100 метров, тем более что наблюдать запуск лучше издалека.

    Комментарий by Мастер — 17/02/2011 @ 11:26

  2. У меня взлетает на 5 атмосферах и взлетает выше 14 этажки.

    Комментарий by евгений — 19/07/2012 @ 12:49

  3. У Вас сделано по технологии описанной здесь или имеется своя, оригинальная разработка?

    Комментарий by opyvovar — 19/07/2012 @ 19:27

  4. Пробка с пропилами? Где-то я это уже видел! Ай-яй-яй! Трудно не украсть хорошую идею? ;) Особенно когда на этом делаешь бабло. Не станете вы великим изобретатаелем. Никогда. Гений и злодейство две вещи несовместны.

    Комментарий by Кулибин — 13/04/2013 @ 14:01

  5. Кулибин, какое бабло? Рекламы на сайте нет, свое бабло вкладываю в поддержку сайта, и бабло, и силы, и старания. Вы бы лучше продемонстрировали, что Вы там сами наКулибинили…

    Комментарий by opyvovar — 14/04/2013 @ 19:44

  6. Спасибо всем, кто хоть как-то прикасается к теме ракетостроение!
    Уже не первый год запускаю водяные ракеты с детками отдыхающими в Сукко (Анапа).
    Каждое лето АНШЛАГ!!!
    Соблюдение Т.Б. самая главная проблема!
    С детками нет проблем – проинструктировали и по страхом отстранения от пусков за нарушение Т.Б. работаем. Я назначаю на каждую стартовую точку, в пусковую команду, трёх человек – Пилот (собственно он и осуществляет запуск ракеты и отвечает за попадание в заданную площадку), механик (помогает в подготовке ракеты и работает с насосом), наблюдатель (следит за правильностью действий и осуществляет связь с руководителем полётов Р.П.). Работаем от 1-ой до 5-ти пусковых точек одновременно, производительность на старт от 3-х минут на одной установке.
    Проблемы проявляются со взрослыми (вожатые, родители, деловые дяди и тёти влезающие с указаниями и помощью), решаю просто – отбираю насосы и обьявляю (для взрослых) скромную цену за попытку старта (в районе 500 американских или европейских денег). Взрослые предпочитают тратить деньги на шашлыки и пиво и все остаются довольны!

    ПОМНИТЕ!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
    Ракета направленная в зенит – интересный атракцион!
    Ракета направленная в горизонт – опасное оружие!!!!!

    Пусть публикаций на тему ВОДОРакетостроения будет как можно больше – не важно откуда пришла идея делитесь ими беcплатно!
    Я так понимаю автор популяризировал иею пусковой установки и поклон ему в ноги! А кто считает, что это не так, пусть сделает свой бесплатный сайт и выложит все свои и чужие идеи, просто, не претендуя на авторство – пусть народ попользуется и порадуется!
    Есть другое мнение – получайте патент!

    Успехов всем!
    Ёжинька

    Комментарий by Ёжинька — 19/04/2013 @ 8:34

  7. Очень интересный подход – массовые запуски. Было у нас один раз такое , только с двумя пусковыми установками, но что бы 5?!
    Ёжинька, если у Вас есть информация в интернете о Ваших запусках и оборудовании, то очень хотелось бы посмотреть. Поделитесь ссылочкой, плис.

    Комментарий by opyvovar — 19/04/2013 @ 18:35

RSS лента комментариев к этой записи.

Оставить комментарий



Творим После Работы работает на WordPress, русская версия WordPress от MyWordPress.Ru
Информация на сайте является собственностью авторов.
ЗАПРЕЩАЕТСЯ копировать и размещать любую информацию без согласия авторов.