Что будет если сделать двигатель из картонной трубки

Когда происходит насыщение впечатлениями от запуска ракет, начинаешь искать какую-нибудь достаточно сложную цель для последующего «преодоления трудностей», возникающих при ее реализации… 🙂

Такой целью поставил себе задачу преодоления километровой высоты полета.

Большого ума не надо, чтобы определить методы достижения такой цели:

  • легкая, сбалансированная ракета;
  • мощный (в смысле тяги) двигатель.

В качестве ракеты можно взять готовые, уже полетавшие РП-7 (50мм), РП-8/РП-9/РП-12 (32мм) и РП-11 (40мм). Калибр 50 мм получается тяжеловат, 32 мм — достигнут предел в конструкции двигателя — больше 25мм не входит, а длина ограничена 160-180 мм. Остается 40 мм (РП-11А) — сюда очень хорошо входит двигатель 32 мм.

Супердвигатель в РП-11А будет диаметром 32 мм (по топливу). Длина ограничена конструктивом ракеты — при 190 мм целых 50 мм будут «свисать из хвоста». С топливом выбора особого нет — обычная карамель…

Конструкция двигателя может быть бессопловой (делается легко и просто), но для получения «большей тяги» желательно сделать сопло. При появлении «ограничителя диаметра» для выхода газов, давление в двигателе может быть существенно выше, чем в бессопловом варианте, поэтому требования к корпусу мотора другие…

Схема конструкции «супердвигателя» РДП32-150п показана ниже:

В качестве корпуса (синий) использована картонная трубка от рулонов с пленкой из супермаркета, на которую обычно намотана пленка или пакеты (это было ошибкой!). Для прочности — смазал ее канцелярским клеем — с виду получилось (вроде бы) прочно…

Заглушки (светлокоричневый справа и сопло — розовый слева) — из эпоксидной смолы. Со стороны сопла в смолу залита металлическая шайба М8 (черный цвет). Смола выступает за габариты трубы корпуса двигателя и пропитывает ее торцы для прочности.

В РП-11А схема спасения классическая, для получения «вышибного давления» в конструкцию двигателя добавлены обычные петарды (на рисунке выше — коричневого цвета две штуки — для симметрии и «надежности»). Для замедления срабатывания добавлены «трубки с топливом».

Процесс изготовления типовой: установить картонную заглушку в трубку корпуса двигателя, залить топливо, продавить канал (оставить «газетный хвостик» со стороны будущего сопла), кладем шайбу, заливаем эпоксидкой сторону сопла (получаем сопло), после высыхания аналогично заливаем верхнюю заглушку, предварительно установив трубки с петардами. (Маленькое ЧП вышло в процессе вынимания газетной прокладки из канала — часть «мусора» осталась в канале — примерно 3-5 мм оказались забитыми газетой и скотчем).

Параметры «супермотора»: длина (без петард) — 190 мм, длина канала — 150 мм, диаметр канала, как и диаметр сопла — 7 мм («разгорится» до шайбы М8), диаметр по топливу — 32 мм, внешний диаметр — 36 мм. Масса корпуса (без эпоксидки) — 24 г, масса с топливом (без эпоксидки) — 248 грамм; т.е. топлива — 224 грамма! Полная масса двигателя с эпоксидными заглушками и петардами — 278 грамм.

По всем расчетам выходило, что РП-11А с таким мотором должна была преодолеть километровую высоту… Однако в реальности вышло иначе.

Видео пятого полета РП-11А можно посмотреть:

Через 1,3 сек после старта давление в двигателе стало «невыносимо большим» — стенки двигателя не выдержали и его часть вместе с соплом оторвало… (на видео видно этот момент и слышно хлопок). К этому моменту высота была около 80 м, а скорость достигла 400 км/час. Расчеты показывают, что даже если бы прекратилась работа двигателя, а ракета оставалась целой, этого бы хватило для взлета на 800 м! А ведь топлива оставалось еще на 2 секунды активной работы…

После взрыва прекратилась работа регистрирующего устройства 🙁  Часть корпуса ракеты расплавилась. Но хаотичный полет ракеты еще продолжался, визуально — примерно до 150 м. На земле — прямо на глазах от высокой температуры отвалились стабилизаторы. Картонный корпус мотора еще долго тлел лежа на земле.

Итог: двигатель с соплом намного «лучше» бессоплового — такого ускорения на взлете еще не наблюдал… Но и мастерить такие движки надо уже по-другому… (уж во всяком случае, не брать что попало в качестве корпуса…)

… видно как развалилась трубка двигателя — по шву…