Видел несколько раз ракеты коллег, сделанные из «пивных» банок. Захотелось самому проверить этот материал в качестве корпуса ракеты.
Невольно, пришлось изучить «конструкционный материал». Для алюминиевых банок существует ГОСТ 33748-2023, в котором определены (в том числе) и размеры «изделий». Первоначально я ориентировался на диаметр 66 мм — под него и создал «комплектующие» (напечатал на принтере кольца креплений). Однако в реальности (в магазинах, «на дороге») мне попались банки 0,45 литра с внешним диаметром (по ГОСТу) 63 мм. Пришлось переделать детали…
Общая мысль при создании корпуса ракеты была такая: верхняя и нижняя части, собранные из пары банок. В нижней — сквозное отверстие максимального диаметра для размещения двигателя и парашюта (либо другой полезной нагрузки). Верхняя (для первого запуска) — упрощенная из целых (не обрезанных) банок: в будущем — также банки предполагается открыть для размещения полезной нагрузки. К нижней части с помощью внешних колец крепятся стабилизаторы.
Использование банок в качестве корпуса дает существенное уменьшение (примерно в три-четыре раза) общей массы ракеты в сравнении с ракетой, сделанной из пластиковых труб.
В качестве соединения банок, в верхней части — обычные бумажные кольца/трубы/муфты; в нижней части два пластиковых кольца — внутреннее и внешнее. Головная часть для первого запуска — простейшая: бумажный конус, оклеенный цветным скотчем.
В OpenRocket ракета получилась такой.
Массы переопределены для «максимальной похожести». Общая масса и центр тяжести модели совпадают с реальной ракетой.
Без дополнительных «вмешательств» ракета неустойчива — центр тяжести ниже центра давления. Поэтому в головной части предусмотрен груз 50 грамм (в первом запуске это просто болт с гайками, в дальнейшем — это может быть блок электроники).
Для упрощения конструкции (печати) выбрана схема с четырьмя стабилизаторами. Стабилизаторы сделаны из пластиковых панелей от сайдинга (толщина около миллиметра).
Для первого запуска выбран небольшой двигатель, ранее уже летавший на ракетах подобной массы. Первый вариант — безсопловый, в ПП трубе 20мм с длиной канала 85 мм: тяга невысокая, класс уровня D5.
Однако, расчет показал крайне низкую скорость схода с направляющей для ракеты общей массой 280 грамм , соответственно, невысокий полет. Запускать такой вариант смысла нет — ракета не взлетит, либо не успеет спастись.
Поэтому второй вариант — установка заглушки на двигатель с отверстием (соплом) фиксированного диаметра. Посчитан вариант для диаметра 4,2 мм (такое сверло имеется). Класс двигателя вырос до E17.
Графики полета показывают уже более «осмысленный» запуск — есть и высота (более 100м) и достаточная скорость «ухода» (в районе 10 м/с). Пришлось «доработать» безсопловик.
Для проверки системы спасения и прочности внутренних элементов корпуса провел тест с вышибным зарядом. В результате взрыва петарды в трубе крепления двигателя — все осталось не поврежденным. Ракета разделилась, парашют вышел…
Для первого запуска используется миниатюрный парашют от ракеты РП-38. Он, конечно, маловат для такой ракеты и дает скорость падения (по данным OpenRocket) в районе 12 м/с. Это выше общепринятого, но тем интереснее посмотреть что станет с банками.
Обзор ракеты снял на видео — аж в пяти частях:
1.Общий подход к задаче. Обрезание банки. Принцип установки колец нижней части.
2. Верхняя часть ракеты. Обтекатель. Соединение банок.
3. Нижняя часть ракеты. Сборка.
4. Тест системы спасения.
5. Теоретические параметры ракеты и первого запуска. Двигатель. Общий вид.
Некоторые числовые данные о конструкции и материалах:
- масса обрезка панели сайдинга 129
- стабилизаторы из нее примерно треть = 50
- масса двигателя (безсопловый) 47
- масса ракеты пустой 124
- расчетная масса ракеты 230
- длина ракеты 170 + 310 + 300 = 780
- положение цт ракеты в сборе без доп груза 620
- крепеж меж отверстиями стабилизатора 130
- внешний диаметр банок 64
- диаметр ракеты по внешней стороне колец 66
- длина канала двигателя 85
- длина ПП трубы двигателя 110
Файлы
- Файл .eng безсоплового варианта двигателя Apakhom_D5_16-85B5
- Файл .eng варианта двигателя с ПП соплом 4.2 Apakhom_E17_16-85S4
- Файл .ork описания ракеты для программы OpenRocket rp-41
- Файл .stl внешнего кольца с креплением стабилизаторов
- Файл .stl внутреннего кольца