Успешный полет ракеты с двигателем, где шашки были сделаны по «новой» технологии формирования канала (гвоздь с маслом), подвигли к дальнейшему развитию. Решил использовать этот метод на более крупном двигателе.
От шашек для труб ПП 20мм (диаметр по топливу около 15 мм) перешел к шашкам для двигателя в трубе ПП 25 мм. В этом случае диаметр шашки получается в районе 19,5 мм. Для формирования канала взял более толстый гвоздь 6х200 — диаметром 6 мм. В теории двигатель из пяти шашек длиной 33 мм каждая получается примерно класса G75. Размеры шашки обусловлены имеющейся оснасткой.
Для тестового запуска потребовалась ракета. РП-40 диаметром 50 мм оказалась великовата для такого движка, решил сделать вариант в ПВХ трубе 40 мм. Новая ракета получила обозначение РП-446 (первая четверка — диаметр в см).
Про двигатель (РДП20-5х33Д55) снял отдельный ролик.
Шашки делаются в трубках ПП 25мм (PN10) длиной 33мм. Предварительно в трубку укладывается бумажная лента (из офисной бумаги А4 по длинной стороне), которая играет роль внешней бронировки шашки. Трубка заклеивается снизу скотчем и вставляется в оправку (на фото — желтая снизу). По центру оправки есть отверстие 6,5 мм для гвоздя. Далее в трубку заливается карамель, сверху отверстие заклеивается скотчем и накрывается такой же оправкой (на фото — оранжевая). Сверху через отверстие в оправке вставляется гвоздь диаметром 6 мм, предварительно смазанный маслом (М-88) — на фото видны потемнения вокруг гвоздей — это выдавленные излишки масла. Острие гвоздя, при вдавливании протыкает верхний скотч, проходит сквозь карамель, протыкает нижний скотч и выходит в отверстие нижней оправки. Таким образом формируется канал по центру шашки. Примерно через 3-5 часов (позднее не пробовал) гвозди можно легко вынуть — они проворачиваются рукой, либо плоскогубцами. Через сутки шашка извлекается из оправки (так же без особых усилий). С шашки снимаются лишние слои бумажной ленты, я оставляю 1-2 слоя — они выполняют роль бронировки. Диаметр такой шашки ощутимо меньше внутреннего диаметра трубы будущего двигателя. Это позволяет скрепить шашки скотчем и вставить всю «колбаску» в трубу двигателя. На внутренней поверхности канала шашки остаются следы масла, но (как показала практика) это не мешает запуску и работе двигателя.
Готовые шашки укладываются на уголок (в том числе и глухая шашка трассера — она делается также, только меньшей длины и без гвоздя). Все шашки в длину оклеиваются узким (15-20мм) бумажным скотчем с небольшим (2-3мм) перехлестом. Обычно это 3-4 полосы. Затем места стыка шашек проклеиваются более широким скотчем поперек — 1-2 слоя (как позволит диаметр — чтобы готовая «колбаска» с трением входила в трубу ПП 25 мм PN10 корпуса двигателя). «Колбаска» впихивается в трубу двигателя. Предварительно на трубу с одной стороны напаивается обычная ПП заглушка для трубы 25мм (в продаже нашел только PN25 c довольно толстыми стенками). После «утапливания» шашек на конец трубы напаивается вторая заглушка, в ней предварительно по центру сверлится отверстие диаметром 5,5 мм (тут возможны варианты, просто у меня был «кондуктор» и сверло под этот диаметр). Напаивать заглушку на трубу с карамелью довольно «страшновато», но опыт показал, что при температуре паяльника 200-230 градусов карамель не вспыхивает, а просто плавится. Я «с запасом» ставлю 190-200 градусов — этого вполне хватает. Еще «тонкий» момент — это центрирование напаиваемой заглушки-сопла: тут приходится быстро на глаз ровно выставлять ее во всех плоскостях.
Сопло из ПП заглушки — конечно, не идеальный вариант. Но — очень простой. Выгорание отверстия происходит до диаметра примерно 9 мм. Это снижает параметры двигателя, но облегчает «внутренние условия» в корпусе — давление падает до допустимого для ПП трубы уровня достаточно быстро и двигатель остается целым.
- Масса двигателя 146 грамм
- Масса топлива 88 грамм
- Длина двигателя 235 мм
Главной «фишкой» новой ракеты стала система спасения. Решил перенести опыт создания ССР с внешним размещением парашюта с водяных ракет на твердотопливные. Для размещения новой ССР решил использовать переходную муфту, соединяющую верхнюю и нижнюю части ракеты. Новая система спасения показана в отдельном ролике.
Муфта имеет углубление (круговой паз/канал) для размещения свернутого парашюта. Он сворачивается вокруг центральной части муфты и размещается в углублении. Сверху все прикрывается крышкой (полоска пластика от ПЭТ бутылки). Крышка фиксируется в свернутом состоянии несколькими оборотами резинки, один конец которой зафиксирован на корпусе ракеты, а второй надевается на рычаг сервопривода SG-90. Таким образом во взведенном состоянии парашют упрятан в пазу муфты, никаких, особо выступающих частей на корпусе ракеты нет (только небольшой рычаг сервопривода и прижатые к корпусу кольца резинки). В момент срабатывания ССР рычаг сервопривода поворачивается на 110 градусов и освобождает конец зацепленной за него резинки. Она разматывается, крышка парашюта слетает, потоком воздуха парашют разворачивается.
Муфта узла ССР напечатана пластиком PETG. Печать сделана «лёжа», чтобы упрочить конструкцию в поперечном направлении. По центру муфты сделан отсек для размещения аккумулятора типоразмера 18650 (не пригодилось, перенес питание в верхнюю часть ракеты). В верхней части муфты сделана выемка под размещение сервопривода SG-90. STL файл узла — в конце страницы.
Для создания новой ракеты в 40мм ПВХ трубе воспользовался остатками разбившейся РП-30. Хвостовая часть подошла целиком, из согнутой трубы головной части отпилил ровный кусок для новой верхней части ракеты.
Конструкция ракеты показана в отдельном ролике.
В нижней части ракеты размещается двигатель. Уплотнение — бумажным скотчем. От выпадания закреплен саморезом в нижней части. Четыре стабилизатора из ПВХ приклеены клеем для ПВХ «Titan» (этой части ракеты уже два с половиной года). Двигатель упирается в винт М4х40 (насквозь пронизывает трубу ракеты), за винт зацеплен конец фала (жгут/веревка 3мм), проходящего через всю ракету до головного обтекателя.
Муфта с ССР нижним концом крепится в трубе двигательной части ракеты, уплотнение скотчем, крепление тремя саморезами 3х12. Сквозь отверстие муфты пропущен фал, идущий далее в головную часть. В верхней трубе корпуса ракеты сделан паз под вал сервопривода. Верхняя часть ракеты надевается на муфту ССР, уплотнение бумажным скотчем, крепление тремя саморезами 3х12.
В верхней части ракеты размещается блок электроники (контроллер LGT8F328P SSOP20, EEPROM для регистрации данных AT24C512, датчик давления BMP280, акселерометр и гироскоп MPU6050, магнитометр QMC5883L). Для него распечатан специальный пластиковый (PLA) модуль. В модуле размещается аккумулятор 18650, выключатель и радиомаяк 433МГц. STL файл модуля также внизу страницы.
Датчиком старта ракеты в первом запуске является контактный датчик. Перемычка срывается с разъема при начале движения ракеты. Кабель датчика выведен на внешнюю поверхность корпуса и закреплен изолентой рядом с сервоприводом. ПО контроллера «перешло» от водяных ракет. Такой контроллер летал на ВП-1044, РП-1045. Специально сделан отказ от использования барометра в качестве детектора старта и апогея. В программе просто заложена временная задержка для срабатывания ССР — 7,5 сек (прежде, на водяных, было 3 сек).
Сквозь модуль блока электроники пропущен фал, идущий из нижней части ракеты. Конец фала закреплен на головном обтекателе. Головная часть распечатана из PLA из сгенерированного в OpenSCAD файла. Заполнение «нулевое», толщина слоя 0,3 мм. Получилось очень легкое и хрупкое изделие. Время печати — полтора часа. Очень невелика вероятность, что «голова» останется целой после полета (что так и случилось). STL файл «головы» — внизу страницы.
Схема ракеты из OpenRocket
- Длина ракеты 76 см
- Масса снаряженной ракеты вместе с двигателем 560 грамм
После подстановки теоретических параметров получившегося двигателя в программу OpenRocket получились такие характеристики полета РП-446.
- Высота 599 метров (реально ракета взлетела на 369 метров)
- Время до апогея 10 сек (реально время составило около 8 сек)
Файлы
- STL файл муфты узла ССР
- STL файл модуля узла электроники
- STL файл крышки для выключателя модуля электроники
- STL файл головного обтекателя 40 мм