< Serge77 - Моя ракетная мастерская >

Двигатель КД1

Translate in English with Babel Fish

 

Разработка и испытания этого двигателя описаны ранее: 1, 2, 3. Здесь дана подробная инструкция по изготовлению и использованию.

Двигатель состоит из трёх основных частей: гильзы, топливной шашки и трассера-замедлителя.

 

Гильза.

Используется стандартная бумажная охотничья гильза 12 калибра ( без капсюля! ). Гильзы разного производства могут иметь различную огнестойкость. Если отработавший двигатель имеет тёмные пятна на наружной поверхности, то огнестойкость гильзы необходимо повысить. Для этого достаточно покрыть внутреннюю поверхность гильзы каким-нибудь клеем, лаком или краской (кроме нитролака!), например клеем ПВА, эпоксидным клеем, лаком по дереву и т.д. Для этого можно погрузить гильзу целиком в клей, вынуть, дать немного стечь клею, затем поставить на решётку соплом вниз для стекания остатков клея и сушки. Необходимо следить, чтобы клей не закупорил сопло. Для эпоксидного клея такая процедура неудобна, здесь нужно намазать избыток клея на внутреннюю поверхность и поставить на решётку для стекания лишнего клея и отверждения.

Не все клеи и лаки хорошо прилипают к гильзе. Например, клей ПВА даёт плёнку, которая довольно легко отделяется от гильзы, а значит вклеенный замедлитель будет плохо держаться. В этом случае нужно обрабатывать клеем не всю гильзу, а только ту часть, которая будет находиться в непосредственном контакте с пламенем.

Эпоксидный клей, которым будет вклеиваться замедлитель, может плохо прилипать к поверхности, обработанной некоторыми лаками. В этом случае также необходимо оставить верхнюю часть гильзы необработанной лаком.

Пригодность гильзы можно определить только опытным путём, для этого нужно изготовить и испытать на земле 2-3 двигателя.

 

Топливная шашка.

Подготовка формочек.

Шашки имеют диаметр 17 мм, длину 30 мм, диаметр канала 5.7 мм, вес шашки 11.0-11.3 г. Наружный диаметр увеличивать нельзя, диаметр канала может быть в пределах 5.5 – 6.0 мм. Длина шашки может быть увеличена до 35 мм, но при этом суммарный импульс может немного выйти за пределы 10 Н*с.

Для отливки шашек используются гильзы, укороченные на 25 мм. В них вставляется свёрнутая полоска бумаги размером 40 на 297 мм, на бумаге нанесена метка, до которой нужно будет заливать топливо. Часть полосы длиной 65 мм, которая будет соприкасаться с топливом, покрыта скотчем, чтобы топливо не прилипло к бумаге. Бумага плотно прижимается к стенкам гильзы, на дно гильзы укладывается монета (без отверстия), затем шайба, обмотанная фольгой. Можно обматывать полиэтиленом или скотчем, можно вместо этого смазать шайбы маслом. Это нужно для того, чтобы топливо не прилипло к шайбам. Монета и шайба прижимают бумагу к стенкам гильзы. Наружный диаметр шайбы 17 мм, диаметр отверстия на 0.1 - 0.2 мм больше диаметра стержня, который используется для формирования канала. Я использовал шайбы М5, рассверлив отверстия до 5.8 мм.

Стержни нужны металлические, потому что они с трудом вытаскиваются из застывшего топлива, поэтому приходится прикладывать некоторые усилия, пластик может не выдержать. Стержни нужно смазать вазелином, машинным маслом или силиконовым маслом. Не нужно мазать слишком жирно, достаточно тонкого слоя.

 

Трассер-замедлитель.

Подготовка формочек.

Необходимо подготовить укороченные гильзы, листки ватмана размером 40 на 65 мм, монеты и тонкие картонные пыжи 12 калибра. На ватмане нанесена метка, до которой нужно будет заливать топливо. Длина трассера выбирается исходя из необходимого времени работы замедлителя. Нужно помнить, что трассер начинает гореть вместе с основной топливной шашкой и до окончания её работы сгорает длина трассера, равная половине толщины стенки шашки, т.е. в данном случае это (17 - 5.7) / 4 = 2.8 мм. После этого трассер горит со скоростью, примерно равной скорости горения топлива при атмосферном давлении, т.е. 2.6 мм/с или немного больше. Следовательно, чтобы получить полную длину трассера, нужно 2.6 умножить на необходимое время задержки и прибавить 2.8 мм. Например, для 4 секунд получается 2.6 * 4 + 2.8 = 13.2 мм. Точное время задержки определяется опытным путём.

Листок ватмана нужно свернуть и вставить в гильзу. При этом листок может ломаться, тогда получается то, что видно на левой части фотографии:

Чтобы получалось так, как на правой части фотографии, нужно предварительно прокатать листок круглым стержнем на мягкой подложке:

После установки ватмана на дно гильзы укладывается монета, затем утрамбовывается картонный пыж.

Готовые формочки для шашек и трассеров:

 

 

Заливка топлива.

Изготовление топлива описано здесь. Топливо удобно накладывать в формочки с помощью шпателя - слегка изогнутой проволоки с расплющенным концом. Проволока не должна быть слишком толстой, иначе топливо на ней будет очень быстро остывать и загустевать. Необходимо следить, чтобы форма заполнялась точно до метки и в топливе не оставалось пузырей воздуха.

После заполнения формочки для шашки в топливо вставляют стержень, заранее смазанный маслом. Стержень должен попасть в отверстие шайбы, лежащей на дне, и проколоть фольгу. После этого сверху на стержень одевают ещё одну шайбу, обмотанную фольгой, и прижимают её к поверхности топлива. Это удобно делать с помощью трубки, одеваемой на стержень. Эту процедуру нужно делать сразу после заполнения каждой формы. Нельзя заливать сразу много формочек, а потом начинать вставлять стержни, потому что топливо загустеет.

После заполнения формочки для трассера в верхнюю часть гильзы нужно вставить какую-нибудь круглую распорку, чтобы ватман плотно прилёг к стенкам гильзы. Эта распорка не должна касаться топлива. Я использую шайбу, на которой для удобства закреплён винт.

На фотографии: слева - заполненные формочки для трассера, справа - для шашек. Если влажность воздуха превышает 55%, всё это сразу после заливки нужно поместить в герметичный пакет для защиты от влаги. Если влажность ниже, топливо можно держать на открытом воздухе.

Через 8-12 часов нужно извлечь стержни из шашек, пока топливо ещё полутвёрдое. Если этого не сделать вовремя, то позже вытащить их будет невозможно. Свободный конец стержня нужно захватить плоскогубцами и попытаться провернуть его внутри шашки. При этом стержень отлипает от топлива с характерным щелчком, затем легко извлекается вращательными движениями. Вместе со стержнем может выйти и верхняя шайба, это нормально. После этого нужно оставить шашки и трассеры в гильзах до полного отверждения топлива, обычно на это уходит 2 суток с момента заливки.

Затвердевшие шашки и трассеры извлекают из гильзы, толкая их чем-нибудь через капсюльное отверстие (для этого там лежит монета). С шашек снимают бумагу и прилипшую шайбу, счищают неровности. Иногда поверхность шашки бывает влажной в том месте, где прилегал скотч. В этом случае шашку нужно протереть салфеткой. Обычно вес шашки составляет 11.0 - 11.3 г. Если шашка весит меньше, это скорее всего означает, что она содержит пузыри воздуха, такая шашка негодна для двигателя, её нужно отправить на переплавку. Каждую шашку нужно осмотреть. Если на ней есть каверны больше гречневого зерна или трещины, то её также отправляют на переплавку. Если шашка получилась слишком длинной, её можно укоротить, стачивая торец на грубом напильнике. Готовые шашки:

Трассеры также взвешивают и осматривают, небольшой выступ бронировки со стороны пыжа оставляют, а лишнюю бронировку с открытого торца срезают вровень с топливом.

 

Сборка двигателя.

Нужно проверить гильзу, чтобы на ней не было вмятин или других дефектов, затем немного развернуть наружу край бумажной трубки, чтобы ничего не мешало проходу шашки и трассера. Две полоски вторичного воспламенительного состава размером 5 на 80 мм вставляют в канал шашки, свободные концы загибают на наружную поверхность шашки и вставляют всё в гильзу до упора в дно. Концы полосок загибают на торец шашки.

Край бронировки трассера, выступающий вокруг картонного пыжа, нужно немного развернуть наружу, затем отогнуть хвостик бронировки и тщательно промазать его эпоксидным клеем, это удобно делать зубочисткой. Особенное внимание нужно обратить на щель, показанную на фотографии остриём зубочистки, эту щель обязательно нужно залить клеем. Затем трассер неглубоко вставляется в гильзу, его боковая поверхность полностью промазывается эпоксидным клеем, трассер задвигается в гильзу до упора. При этом край бронировки трассера, выступающий вокруг картонного пыжа и заранее отвёрнутый наружу, плотно облегает внутреннюю поверхность гильзы. Если плотного облегания нет и между бронировкой и гильзой получилась щель, в неё протечёт эпоксидка, она закроет поверхность топлива и нарушит его горение. Если такая щель получилась, её обязательно нужно законопатить ниткой на эпоксидном клее, однако это понижает надёжность двигателя. Нужно добиваться, чтобы трассеры получались правильной круглой формы и плотно входили в гильзу.

Края гильзы, которые до этого момента были немного развёрнуты наружу, необходимо немного завернуть внутрь. Если этого не сделать, то в готовом двигателе здесь получится очень жёсткий ободок, больший по диаметру, чем двигатель, это будет мешать установке двигателя в ракету.

Сверху трассера наливается слой эпоксидки толщиной примерно 2-3 мм, с помощью зубочистки клей распределяется также и по внутренней поверхности гильзы, а также удаляются пузырьки воздуха, если они прилипли к пыжу.

После полного отверждения в эпоксидной пробке сверлится отверстие диаметром 2 мм, доходящее до топлива трассера. Когда сверло доходит до топлива, оно почему-то выглядит не белым, а тёмно-серым, поэтому не нужно сверлить “до белого”. Для облегчения контроля за сверлением можно покрасить пыжи какой-нибудь яркой краской, например маркером, тогда будет легко заметить, когда сверло прошло сквозь пыж.

После этого насыпают примерно 0.3 г дымного пороха и прикрывают его тонким пыжом. Точную навеску вышибного заряда и метод укупорки нужно определить экспериментально, поскольку это зависит от конструкции ракеты.

Для защиты от влаги сопла двигателей закрываются двумя слоями скотча. На фотографии – готовые двигатели, они без вышибного заряда, поэтому сверху также закрыты скотчем.

Маркировка:

КД1 – карамельный двигатель первого типа.

10 – суммарный импульс.

4 – время работы трассера-замедлителя.

 

Воспламенение.

Для этих двигателей подходят практически любые воспламенители, например, стандартные от МРД, их самодельные аналоги, спичка с нихромом, примотанным скотчем (на фото), или просто голая петелька нихрома.

Воспламенитель нужно установить в двигатель неглубоко, только чтобы он касался полоски вторичного воспламенительного состава. Нужно следить, чтобы воспламенитель имел возможность свободно вылететь из двигателя сразу после зажигания. Это особенно важно, например, для спички, которая почти закупоривает сопло, из-за чего двигатель может взорваться.

 

Параметры двигателя.

Суммарный импульс 9.2 – 9.9 Н*с

Тяга на режиме 2.2 – 2.5 кг
Время тяги 0.6 с

Полный вес (с трассером на 4 секунды) 28.5 - 29.5 г.

Профиль тяги:

 

 

 14.06.2005 Serge77

Рейтинг@Mail.ru