Die Erde ist die Wiege der Menschheit, aber man kann nicht für immer in der Wiege leben

Dieser berühmte Satz von K. E. Tsiolkovsky wird bis heute nicht vergessen. Die NASA, die ESA, Roskosmos, SpaceX und viele andere Weltraumunternehmen senden automatische Missionen auf andere Planeten, starten Menschen in den Weltraum und bemühen sich, die Worte von Konstantin Eduardovich zum Leben zu erwecken.



Aber was ist, wenn die Entwicklung einer neuen Rakete lange dauert und Sie sie hier und jetzt starten möchten? Dann sollten Sie Raketenmodellierung durchführen und Ihre Traumrakete selbst bauen und starten. In diesem Artikel erzähle ich Ihnen gerne von meinen Erfahrungen beim Entwurf von Raketen.

Einführung

Hallo! In dieser Artikelserie möchte ich Ihnen meine Erfahrungen bei der Entwicklung und Einführung von Raketenmodellen mitteilen, Ihnen von meinen ersten Fehlern und schwindelerregenden Erfolgen erzählen, wie es geht und wie man es nicht macht. Ich werde nicht näher auf den Bau einer Rakete eingehen, da es im Internet viele Anleitungen zu diesem Thema gibt, aber ich werde mich auf persönliche Erfahrungen konzentrieren, um Sie vor meinen Fehlern zu bewahren und Ihnen einige meiner interessanten Erkenntnisse und Lösungen zu zeigen.



Damit,

Erste Versuche, den Motor zu bauen

Das Herz jeder Rakete ist ihr Motor , also musste man sie zuerst zusammenbauen. Karamellbrennstoff ist bei Raketenmodellierern sehr beliebt, da er einfach herzustellen ist und seine Bestandteile (Puderzucker und Kaliumnitrat) in jeder Stadt zu finden sind.





Ich kaufte Kaliumnitrat in einem nahe gelegenen Düngemittelgeschäft und Puderzucker in einem Lebensmittelgeschäft. Zu dieser Zeit haben mich die Inschriften N - 13,6% und K2O - 46% nicht gestört, aber deswegen gab es später viele Probleme, über die ich etwas später sprechen werde.







Um die Karosserie herzustellen, brauchte ich eine 100 mm lange Kunststoffrohrleitung mit einem Durchmesser von 10 mm, Bentonit (Katzenstreu), um Stopfen herzustellen und den Kraftstoff selbst zu stopfen. Ich musste einen Stock finden, der frei in den Motor eindringen konnte. Salpeter, Bentonit und Puderzucker habe ich für alle Fälle separat in einem Mörser gemahlen. Dann mischte er Kaliumnitrat und Pulver in einem Verhältnis von 70% zu 30%. Nun mussten alle Komponenten wie folgt in das Rohr eingetrieben werden:

1. Geben Sie einen Löffel gemahlenen Bentonit in das Rohr
2. 10, . ,
3. 80. , . ,
4. , ,
5. 50-70 .

Ich habe ein Sicherungskabel gemacht , um den Motor zu zünden . Ich kochte ein Juteseil in einer Lösung aus Karamellbrennstoff und nahm die Konzentration mit dem Auge, etwa 2-3 Teelöffel pro Glas Wasser. Nach dem Kochen muss die Schnur trocknen gelassen werden. Wenn die Anteile der Kraftstofflösung korrekt waren, befindet sich eine weiße Karamellschicht auf dem Seil. Der Motor und das Kabel zum Zünden waren bereit, was bedeutete, dass es verbrannt werden musste .



Leider habe ich keine Fotos vom ersten Motor und ein Video von seinen Tests, aber am Ende startete er nicht, aber es rauchte merklich auf der Startrampe.



Schlussfolgerungen:

• Die Verbrennungstemperatur war hoch, wodurch das Kunststoffrohr zu schmelzen begann, und es wurde beschlossen, dass die Karosserien der folgenden Motoren aus Metall bestehen sollten
• Die Düse war ständig mit den Resten von Verbrennungsprodukten verstopft, was den Druck im Motor erhöhen konnte und die Rakete einfach explodierte, und niemand brauchte eine schnelle außerplanmäßige Demontage . Zu dieser Zeit dachte ich, dass dies auf den falschen Nitratanteil und auf die Tatsache zurückzuführen ist, dass der Puderzucker nicht rein ist. Deshalb habe ich mich bei den nächsten Motoren entschlossen, mit den Anteilen zu experimentieren und den Puderzucker durch reinen Zucker zu ersetzen

So war meine erste Erfahrung im Motorenbau zwar traurig, aber es spornte mich an, mich weiter in diese Richtung zu bewegen und etwas Neues zu lernen, weil ich wirklich meine Rakete starten wollte!

Es lebt!

Nachdem ich im Internet gestöbert hatte, verstand ich ungefähr, was das Problem des ersten Motors war. Aufgrund des Rammens war der Kraftstoff ungleichmäßig verteilt , es bildeten sich Hohlräume und er war heterogen, weshalb der Verbrennungsprozess sehr schleppend verlief und anstelle einer Rakete eine gute Rauchbombe entstand. Die Lösung des Problems war einfach: gekochten Karamellbrennstoff in das Rohr zu treiben . Ich nahm einen Metallstab für das Badezimmer als Körper und beschloss, mit den Anteilen an Kraftstoff und mit der Zugabe von Eisenoxid 3 (dh gewöhnlichem Rost) zu experimentieren, da dies die Verbrennungsrate erhöhen musste.





Beispiele für reine Karamellbrennstoffe und mit Rostzusatz. Eine Quelle



Ich habe die Motoren kleiner gemacht, da ich keinen Sinn darin sah, eine Vollversion herzustellen, so wie ich den Punkt in Steckern und einer Düse nicht sah, sollten sie die Kraftstoffverbrennungsrate nicht beeinflussen, da alle Probanden unter gleichen Umgebungsbedingungen waren.



Lassen Sie uns vor dem Kochen von Kraftstoff über Sicherheitsvorkehrungen sprechen , da Karamell leicht entflammbar ist und sehr schnell brennt. Sie müssen nur Brennstoff auf einem Elektroherd kochen, Sie können keinen Brennstoff auf einem Gasherd oder einer anderen Quelle offenen Feuers kochen. Übrigens hat sich bei der jüngsten Explosion eines Pyrotechniklagers in Beirut nach offiziellen Angaben der Salpeter entzündet. Seien Sie also beim Kochen äußerst vorsichtig. Gekochter



Brennstoff auf einem Elektroherd in einem Pfannkuchenherstellerauf die Farbe und Konsistenz von Kondensmilch. Der Pfannkuchenhersteller ist so gut, dass alle darin enthaltenen Zutaten gleichmäßig erhitzt werden und nicht verbrennen.



Infolgedessen hatte ich mehrere Testpersonen:

• Motoren mit Mörtel und gekochtem Karamellbrennstoff
• Motoren mit gemahlenem und gekochtem Karamellbrennstoff
• Motoren mit gemahlenem und gekochtem Karamellbrennstoff unter Zusatz von 1% Eisenoxid 3

Jetzt mussten die Motoren getestet werden. In den Spoilern ist der Prozentsatz der Zutaten im Format Salpeter / Zucker / Rost (falls vorhanden) angegeben, und im Inneren befinden sich Gifs der Verbrennungen selbst.













Schlussfolgerungen:

• Diesmal leuchteten alle Motoren auf und sie brannten sehr gut, was natürlich erfreute
• Rost erhöht die Brenngeschwindigkeit . Zum Vergleich brannte der 55/45-Motor etwa 35 Sekunden und der 54/45/1-Motor 26 Sekunden.
  
  
• Das Mahlen in einer Kaffeemühle erhöhte die Brenngeschwindigkeit nicht signifikant
• Selbst mit dem Ersatz von Zucker blieb viel unverbrannter Stoff in den Motoren (schwarz-weißer Stoff in den „Fässern“ auf dem letzten Foto), dessen Zusammensetzung nicht bekannt war

Im Allgemeinen hat der Kraftstoff Feuer gefangen, es bleibt zu entscheiden, ob eine Rakete darauf gebaut oder nach einer anderen Lösung gesucht werden soll.

Was ist das Endergebnis?

Infolgedessen haben wir Motoren mit schlechter Leistung. Ihr Hauptproblem ist die unvollständige Verbrennung des Kraftstoffgemisches (ich habe oben über die Folgen davon geschrieben). Die Brenngeschwindigkeit stieg ebenfalls an. Und hier taucht die unglückliche Inschrift N - 13,6% und K2O - 46% auf der Verpackung von Nitrat auf, weil Kaliumnitrat für Düngemittel höchstwahrscheinlich unrein ist und die restlichen 40,4% eine Art Verunreinigung sind, die verursacht wurde schlechte Motorleistung.



Wenn Sie die jüngste Videoserie von Amperki Rocket vs Lehi gesehen habenDann haben Sie bemerkt, dass sie chemisch reines Kaliumnitrat verwendeten. Dank ihr verbrannten sie den gesamten Brennstoff und die Verbrennungsrate war höher (2,85 mm / s gegenüber meinen 1-1,25 mm / s). Ein weiterer Nachteil von selbstgebauten Triebwerken ist, dass ihr Schub unbekannt ist, und in Zukunft möchte ich die Parameter des Flugs einer Rakete berechnen.



Daraus kann ich schließen, dass Sie keinen Motor auf Kaliumnitrat für Düngemittel bauen können. Im Allgemeinen beendete ich so traurig die Entwicklung meiner Motoren und begann, nach denen zu suchen, die fertige Motoren herstellen und verkaufen.

Eine Rakete bauen

Ich habe die Motoren von Real Rockets gekauft . Da bei diesen Motoren auch ein elektrischer Zünder mitgeliefert wird, musste zum Starten eine Fernbedienung und natürlich die Rakete selbst zusammengebaut werden. Im selben Laden kaufte ich Pappröhrchen für den Körper.



Im Internet fand ich eine Schaltung für die Fernbedienung und änderte sie leicht, damit sich der Motor nicht versehentlich beim Wählen entzündete. Infolgedessen stellte sich die Schaltung wie folgt heraus:





Die Karosserie bestand aus PVC-Platten, im Inneren befand sich eine gelötete Schaltung, die Drähte zum Zünder (in Abbildung R2) wurden zu den Klemmen gebracht. Ich habe Krokodile an den Zünddraht gelötet, die mit dem Zünder verbunden waren.





Nun, wie bei jedem Raumfahrtsystem musste die Fernbedienung getestet werden, und es wäre schön zu sehen, wie die vorgefertigten Motoren im Allgemeinen funktionieren.





Damit die Rakete vertikal nach oben fliegen kann, habe ich beschlossen, sie im Open Rocket- Programm zu entwerfen und dann alle Details auf einem 3D-Drucker zu drucken. Mit der Raketenoptimierungsfunktion habe ich die Form und die Abmessungen der Verkleidung und der Stabilisatoren basierend auf den Abmessungen des Papprohrs, der Verkleidung (in die ich einen Höhenmesser einbauen wollte, auf die ich im nächsten Teil eingehen werde), der Masse und dem Schub des Motors und seiner Halterungen ausgewählt. Aber zuerst musste der gebrauchte Motor hinzugefügt werden.





Öffnen Sie die Raketenzeichnung







Bei der Berechnung der Form der Lamellen und der Verkleidung mussten diese modelliert und zum Drucken gesendet werden. Ich habe auch die Motorhalterung modelliert.

Vorwärts auf die Mülldeponie!

Wenn beide Raketen zusammengebaut sind, ist es Zeit , sie zu starten! Eine 1500 mm lange Stahlstange, die im Boden steckte, spielte die Rolle einer Startrampe. Die Rakete wurde mit Hilfe von Führungen (in Röhrchen gerollte Papierbögen) darauf installiert.



Der erste Start von 3D-gedruckten Raketen war sowohl lustig als auch beängstigend. Wie sich herausstellte, waren die Triebwerke defekt, weshalb die Kaliber-Marschflugkörper in den Himmel flogen und die fehlerhafte Rakete mit voller Geschwindigkeit auf den Boden traf. Aber es gab gute Nachrichten, Real Rockets ersetzte die fehlerhaften Motoren kostenlos, wofür ich ihnen dankbar bin.









Mit einer reparierten Rakete und neuen Triebwerken gingen wir wieder zum Testgelände. Dieses Mal war das Glück auf unserer Seite, und beide Raketen starteten und landeten sanft, sogar wiederholt.

Fazit

Am Ende möchte ich sagen, dass ich nicht bei einfachen Raketenstarts Halt machen möchte. Eine meiner Raketen ist bereits mit einem Höhenmesser geflogen , über dessen Entwicklung ich im nächsten Artikel sprechen werde. Jetzt mache ich eine Bordkamera, die ich auf einer neuen Rakete installieren und auf leistungsstärkeren RD1-30-5-Triebwerken starten möchte.



Und dazu habe ich:





Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!