Модельдік ракеталар және қауіпсіздік ережелері

Модельдік ракеталар: құрылысы, қауіпсіздік ережелері, материалдары (қағаз, картон, ағаш, пластик) және ұшыру шарттары туралы толық ақпарат.🚀

20 мин оқу

100%

Дереккөз: Model rocket — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Шағын ойын-сауық зымыраны

Үлгілік зымыран – төмен биіктікке ұшуға (мысалы, үлгі үшін) және түрлі тәсілдермен қайта құтуға арналған шағын зымыран. АҚШ Ұлттық зымыран қауымдастығының (NAR) қауіпсіздік кодексіне сәйкес, үлгілік зымырандар жеңіл және металл емес материалдардан жасалады. Бұл материалдар әдетте қағаз, картон, балса ағашы немесе пластик болып табылады. Кодекс қозғалтқышты пайдалану, ұшыру алаңын таңдау, ұшыру әдістері, ұшырғышты орналастыру, қайта құту жүйесін жобалау және орнату, сондай-ақ басқа да ережелерді қамтиды. 1960 жылдардың басынан бері көптеген үлгілік зымыран жиынтықтары мен қозғалтқыштарына үлгілік зымыран қауіпсіздігі кодексінің көшірмесі қоса беріледі. Өте жанғыш заттармен және жоғары жылдамдықпен ұшатын ұштығы бар объектілермен байланысты болғанына қарамастан, үлгілік зымыран жасау тарихи тұрғыдан қарағанда өте қауіпсіз хобби болып саналады және балалардың болашақта ғалымдар мен инженерлер болуына ықпал ететін маңызды шабыт көзі ретінде танылған.

Модельдік зымыранның тарихы

Көптеген шағын зымырандар жылдар бойы зерттеулер мен тәжірибелер жүргізілгеннен кейін жасалған болса да, алғашқы заманауи зымыран моделі және одан да маңыздысы, зымыран қозғалтқышы 1954 жылы лицензияланған пиротехника маманы Орвилл Карлайл және оның ағасы Роберт, модельді ұшақтардың әуесқойлары жасаған. Олар бастапқыда Робертке зымыранмен ұшу принциптерін оқыту үшін қозғалтқыш пен зымыранды жасады. Бірақ содан кейін Орвилл Г. Гарри Стайнның Popular Mechanics журналында жазған мақалаларын оқыды. Спутник ұшырылғаннан кейін көптеген жастар өздерінің зымыран қозғалтқыштарын жасауға тырысты, көбінесе трагикалық салдарларға әкелді. Осы әрекеттердің кейбіреулері 1999 жылғы «Октябрь аспаны» фильмінде көрсетілді. Карлайлдар өздерінің қозғалтқыштарын сатуға болатынын және жаңа хоббиге қауіпсіз мүмкіндік беретінін түсінді. Олар 1957 жылдың қаңтар айында Стайн мырзаға үлгілерін жіберді. Стайн, White Sands Missile Range қауіпсіздік офицері, модельдерді жасап, ұшырып көрді, содан кейін өзінің тәжірибесіне негізделген қауіпсіздік нұсқаулығын жасады. Бірінші американдық зымыран модельдерін шығаратын компания – Денвердегі (Колорадо штаты) Model Missiles Incorporated (MMI), оны Стайн және басқалар ашты. Стайн қозғалтқыштарды Карлайл ұсынған жергілікті фейерверк компаниясы жасады, бірақ сенімділік және жеткізілім мәселелері Стайнды басқаларға жүгінуге мәжбүр етті. Стайн жергілікті фейерверк жасаушының ұлы Вернон Эстеске жүгінді. Эстес 1958 жылы Денверде (Колорадо штаты) Estes Industries компаниясын құрды және MMI үшін қатты зымыран қозғалтқыштарын өндіруге арналған жоғары жылдамдықты автоматтандырылған машина жасады. «Мабел» деп аталған машина арзан, өте сенімді қозғалтқыштарды жасады және оларды Стайнға қажетті көлемнен әлдеқайда көп мөлшерде өндірді. Стайнның бизнесі құлдырады, бұл Эстеске қозғалтқыштарды бөлек сатуға мүмкіндік берді. Кейіннен ол 1960 жылы зымыран модельдерін жинау жиынтықтарын сата бастады және ақырында нарықта үстемдік етті. Эстес 1961 жылы өзінің компаниясын Пенроуз қаласына (Колорадо штаты) көшірді. Estes Industries компаниясын 1970 жылы Damon Industries сатып алды. Ол бүгінгі күнге дейін Пенроуз қаласында жұмыс істеуде. 1960-жылдарда, 1970-жылдарда және 1980-жылдарда Centuri және Cox сияқты бәсекелестер пайда болып, жоғалып кетті, бірақ Эстес американдық нарықты бақылауын жалғастырды, мектептерге және Американың Бой Скауттары сияқты клубтарға жеңілдіктер ұсынды, осы хоббиді дамытуға көмектесті. Соңғы жылдары Quest Aerospace сияқты компаниялар нарықтың шағын бөлігін иеленді, бірақ Estes бүгінгі күні зымырандардың, қозғалтқыштардың және ұшыру жабдықтарының негізгі көзі болып табылады. Эстес Black Powder Rocket Motors-ты өндіріп, сатады. 1980-жылдардың ортасында G-ден J-ға дейінгі кластық қозғалтқыштардың қолжетімділігімен басталған жоғары қуатты зымырандардың пайда болуымен бірқатар компаниялар үлкен және қуаттырақ зымырандар нарығын бөлісті. 1990-жылдардың басында Aerotech Consumer Aerospace, LOC/Precision және Public Missiles Limited (PML) компаниялары жетекші орынға ие болды, ал көптеген қозғалтқыш өндірушілер одан да үлкен қозғалтқыштарды және әлдеқайда жоғары бағамен ұсынды. Aerotech, Vulcan және Kosdon сияқты компаниялар осы уақыт ішінде ұшыруларда кеңінен танымал болды, өйткені жоғары қуатты зымырандар әдетте 1 Махтан асып, биіктікке көтерілді. Шамамен бес жыл ішінде ең үлкен тұрақты өндірістегі қозғалтқыштар N класына жетті, ол 1000-нан астам D қозғалтқыштарының қуатына тең болды және ауыр зымыранды оңай көтеріп алатын болды. Әдеттегі мотор жасаушылар бүгінгі күні нарықтың шетінде жұмыс істеуді жалғастыруда, көбінесе түрлі түсті жалын (қызыл, көк және жасыл түстер кең таралған), қара түтін және ұшқын комбинацияларын шығаратын қозғалтқыштар жасайды, сондай-ақ кейде P, Q және тіпті R класының үлкен моторларын арнайы жобалар үшін жасайды. Жоғары қуатты қозғалтқыштардың сенімділігі 1980-жылдардың соңы мен 1990-жылдардың басында маңызды мәселе болды, өйткені L класы немесе одан жоғары қозғалтқыштардағы қозғалтқыштардың ауырлықпен бұзылуы жиі кездесетін (шамамен 1:20). Бір қозғалтқыштың құны 300 доллардан асса, арзан және сенімдірек балама табу қажеттілігі анық болды. Aerotech компаниясы ұсынған қайта зарядталатын қозғалтқыш дизайны (аяқтағы қақпақтары бұралған және құйылған отын шлангілермен толтырылған металл жеңдер) бірнеше жыл ішінде өте танымал болды. Бұл металл контейнерлерді тазалап, отынмен қайта толтыру керек, ал әр ұшырудан кейін бірнеше бөлшектерін лақтырып тастау керек. "Қайта жүктеу" құны салыстырмалы бір рет пайдаланылатын қозғалтқыш құнының жартысына тең болды. Ұшу кезіндегі апаттар (CATO) әлі де қайта жүктелетін қозғалтқыштармен кез-келген уақытта (негізінен пайдаланушының дұрыс құрастырмауынан) кездеседі, бірақ ұшырулардың сенімділігі айтарлықтай артты. Қатты отын қозғалтқыштарының итеру профилін өзгерткенге болады, әртүрлі отын дизайндарын таңдау арқылы. Итеру беттік ауданына пропорционалды болғандықтан, отын шлангілерін бірнеше секундқа өте жоғары итеру үшін немесе ұзақ уақытқа төмен итеру үшін пішіндеуге болады. Зымыранның салмағына және раманың және қанаттардың максималды жылдамдық шегіне байланысты, тиісті қозғалтқыштарды таңдау арқылы өнімділікті және сәтті қалпына келтіру мүмкіндігін арттыруға болады. Aerotech, Cesaroni, Rouse Tech, Loki және басқалар қолданушыларға жабдықтары мен қайта жүктеу таңдауларында үлкен икемділікті ұсынатын, стандартталған қайта жүктеу өлшемдерінің жиынтығын қалыптастырды, сонымен қатар бірегей дизайн жасайтын және кейде оларды сататын әдеттегі мотор жасаушылар тобы бар.

While there were many small rockets produced after years of research and experimentation, the first modern model rocket, and more importantly, the model rocket motor, was designed in 1954 by Orville Carlisle, a licensed pyrotechnics expert, and his brother Robert, a model airplane enthusiast. They originally designed the motor and rocket for Robert to use in lectures on the principles of rocket powered flight. But then Orville read articles written in Popular Mechanics by G. Harry Stine about the safety problems associated with young people trying to make their own rocket engines. With the launch of Sputnik, many young people were trying to build their own rocket motors, often with tragic results. Some of these attempts were dramatized in the fact based 1999 film October Sky. The Carlisles realized their motor design could be marketed and provide a safe outlet for a new hobby. They sent samples to Mr. Stine in January 1957. Stine, a range safety officer at White Sands Missile Range, built and flew the models, and then devised a safety handbook for the activity based on his experience at the range. The first American model rocket company was Model Missiles Incorporated (MMI), in Denver, Colorado, opened by Stine and others. Stine had model rocket engines made by a local fireworks company recommended by Carlisle, but reliability and delivery problems forced Stine to approach others. Stine eventually approached Vernon Estes, the son of a local fireworks maker. Estes founded Estes Industries in 1958 in Denver, Colorado and developed a high speed automated machine for manufacturing solid model rocket motors for MMI. The machine, nicknamed "Mabel", made low cost motors with great reliability, and did so in quantities much greater than Stine needed. Stine's business faltered and this enabled Estes to market the motors separately. Subsequently, he began marketing model rocket kits in 1960, and eventually, Estes dominated the market. Estes moved his company to Penrose, Colorado in 1961. Estes Industries was acquired by Damon Industries in 1970. It continues to operate in Penrose today. Competitors like Centuri and Cox came and went in America during the 1960s, 1970s, and 1980s, but Estes continued to control the American market, offering discounts to schools and clubs like Boy Scouts of America to help grow the hobby. In recent years, companies like Quest Aerospace have taken a small portion of the market, but Estes continues to be the main source of rockets, motors, and launch equipment for the low to medium power rocketry hobby today. Estes produces and sells Black Powder Rocket Motors. Since the advent of high power rocketry, which began in the mid 1980s with the availability of G through J class motors (each letter designation has up to twice the energy of the one before), a number of companies have shared the market for larger and more powerful rockets. By the early 1990s, Aerotech Consumer Aerospace, LOC/Precision, and Public Missiles Limited (PML) had taken up leadership positions, while a host of engine manufacturers provided ever larger motors, and at much higher costs. Companies like Aerotech, Vulcan, and Kosdon were widely popular at launches during this time as high power rockets routinely broke Mach 1 and reached heights over In a span of about five years, the largest regularly made production motors available reached N, which had the equivalent power of over 1,000 D engines combined, and could lift rockets weighing with ease. Custom motor builders continue to operate on the periphery of the market today, often creating propellants that produce colored flame (red, blue, and green being common), black smoke and sparking combinations, as well as occasionally building enormous motors of P, Q, and even R class for special projects such as extreme altitude attempts over
High power motor reliability was a significant issue in the late 1980s and early 1990s, with catastrophic engine failures occurring relatively frequently (est. 1 in 20) in motors of L class or higher. At costs exceeding $300 per motor, the need to find a cheaper and more reliable alternative was apparent. Reloadable motor designs (metal sleeves with screwed on end caps and filled with cast propellant slugs) were introduced by Aerotech and became very popular over the span of a few years. These metal containers needed only to be cleaned and refilled with propellant and a few throw away components after each launch. The cost of a "reload" was typically half of a comparable single use motor. While catastrophes at take off (CATOs) still occur occasionally with reloadable motors (mostly due to poor assembly techniques by the user), the reliability of launches has risen significantly. It is possible to change the thrust profile of solid propellant motors by selecting different propellant designs. Since thrust is proportional to burning surface area, propellant slugs can be shaped to produce very high thrust for a second or two, or to have a lower thrust that continues for an extended time. Depending on the weight of the rocket and the maximum speed threshold of the airframe and fins, appropriate motor choices can be used to maximize performance and the chance of successful recovery. Aerotech, Cesaroni, Rouse Tech, Loki and others have standardized around a set of common reload sizes such that customers have great flexibility in their hardware and reload selections, while there continues to be an avid group of custom engine builders who create unique designs and occasionally offer them for sale.

Сақтық шаралары мен қауіпсіздік

Модельдік ракета жасау – қауіпсіз және кең таралған хобби. Г. Гарри Стайн және Вернон Эстес сияқты адамдар NAR-дың модельдік ракета қауіпсіздігі кодекстерін әзірлеу және жариялау, сондай-ақ қауіпсіз, кәсіби түрде жобаланған және өндірілген модельдік ракета қозғалтқыштарын коммерциялық өндіріс арқылы қамтамасыз ету арқылы мұны қамтамасыз етуге көмектесті. Қауіпсіздік кодексі – бұл нұсқаулар тізімі және ол тек Ұлттық ракета қауымдастығының мүшелері үшін міндетті. Хоббинің 1950-1960 жылдары дамуының басты себебі – жастарға қауіпті қозғалтқыш бөліктерін жасамай немесе жарылғыш отынды тікелей қолдана отырып, ұшатын ракета модельдерін жасауға мүмкіндік беру болды. NAR және TRA АҚШ-тың Алкоголь, темекі, қару және жарылғыш заттар бюросына (BATFE) жоғары қуатты ракета қозғалтқыштарында ең көп қолданылатын амоний перхлораты композиттік отынын (APCP) жарылғыш зат ретінде жіктеуіне қатысты сотқа сәтті шағымданып, жеңіске жетті. 2009 жылдың 13 наурызында DC округтік сотының судьясы Реджи Уолтон APCP-ді реттелетін жарылғыш заттар тізімінен алып тастады, бұл хобби-ракеталарға қатысты BATFE реттеуін толығымен жойды.

Модельді зымыран қозғалтқыштары

Көптеген кіші модельдік зымыран қозғалтқыштары бір реттік қолданылатын, картон корпусты және жеңіл саздан жасалған соплоға ие, олардың импульстік класы А-дан G-ге дейін ауыспалы. Модельдік зымырандар көбінесе коммерциялық өндірістегі қара ұнтақ қозғалтқыштарын пайдаланады. Бұл қозғалтқыштар Ұлттық ракеталық қауымдастығы, Триполи ракеталық қауымдастығы (TRA) немесе Канада ракеталық қауымдастығы (CAR) тарапынан тексеріліп, сертификатталған. Қара ұнтақ қозғалтқыштары 1/8A-дан F-ке дейінгі импульстік диапазонда болады.

Физикалық тұрғыдан ең үлкен қара ұнтақ модельдік зымыран қозғалтқыштары әдетте F класына жатады, себебі қара ұнтақ өте сынғыш. Егер үлкен қара ұнтақ қозғалтқышы ракетаның жоғарғы сатылы қозғалтқышы болса және ракетаның максималды ұсынылған ұшу салмағынан асып кетсе, құлап кетсе немесе көптеген жылыту/салқындату циклдарына (мысалы, жабық көлік құралында жоғары температурада немесе температураны тұрақты бақылау мүмкін емес сақтау орнында) ұшыраса, отын зарядында жіңішке жарықтар пайда болуы мүмкін. Бұл жарықтар отынның бетін кеңейтеді, сондықтан қозғалтқыш тұтанған кезде отын тезірек жанады және қозғалтқыш ішіндегі қалыпты жағдайдан жоғары қысым тудырады. Бұл қысым қағаз корпустың беріктігінен асып, қозғалтқыштың жарылуына әкелуі мүмкін. Қозғалтқыштың жарылуы модельдік зымыранға қарапайым қозғалтқыш түтігінің немесе корпустың жарылуынан бастап, қалпына келтіру жүйесінің күшті шығарылуына (кейде тұтануына) дейін зиян келтіруі мүмкін. Сондықтан, D-ден F-ге дейінгі қуаттылығы жоғары зымыран қозғалтқыштары әдетте аммоний перхлораты, алюминий ұнтағы және резеңке байланыстырғыш заттан жасалған композиттік отындарды пайдаланады, олар қатты пластикалық корпуста орналасқан. Бұл типтегі отын ғарыш кемесінің қатты ракеталық қозғалтқыштарында қолданылатын отынға ұқсас және қара ұнтақтан гөрі сынғыш емес, қозғалтқыштың сенімділігін арттырады және отынның жарылуына төзімділігін жоғарылатады. Бұл қозғалтқыштардың импульсі А-дан O-ға дейін ауыспалы. Композиттік қозғалтқыштар қара ұнтақ қозғалтқыштарына қарағанда бірлік салмаққа (нақты импульс) көбірек импульс береді. Қайта зарядталатын композиттік отын қозғалтқыштары да бар. Бұл коммерциялық өндірістегі қозғалтқыштар, олар пайдаланушыдан отын гранулаларын, о-сақиналарды және шайбаларды (кеңейіп жатқан газдарды ұстау үшін), кідірту гранулаларын және лақтыру зарядтарын арнайы алюминийден жасалған, сынбайтын қозғалтқыш корпусына бұрап немесе бекітіп орнатуды талап етеді. Қайта зарядталатын қозғалтқыштың артықшылығы – төмен құн: біріншіден, негізгі корпус қайта пайдаланылатындықтан, қайта зарядтау құны бірдей импульсті бір реттік қозғалтқыштардан әлдеқайда арзан. Екіншіден, үлкен композиттік қозғалтқыштарды құрастыру еңбекті қажет етеді және автоматтандыру қиын; бұл жұмысты тұтынушыға жүктеу құн үнемдеуге мүмкіндік береді. Қайта зарядталатын қозғалтқыштар D-ден O класына дейін қол жетімді. Қозғалтқыштар пирогенмен қапталған қысқа ұзындықтағы нихром, мыс немесе алюминийден жасалған көпір сымынан тұратын электрлік тұтандырғышпен тұтанады, ол соқпаққа енгізіліп, жалынға төзімді ватта, резеңке лента, пластикалық тығын немесе маскалау лентасымен бекітіледі. Отынның үстінде ілгерілеу заряды орналасқан, ол түтін шығарады, бірақ негізінен итермелеу қызметін атқармайды, зымыран баяулап, доға жасағанда. Ілгерілеу заряды жанғаннан кейін, қалпына келтіру жүйесін жұмыс іске қосу үшін лақтыру заряды тұтанады. Модельдік зымыран қозғалтқыштары көбінесе итермелеу векторын басқаруды ұсынбайды, оның орнына көлікті аэродинамикалық тұрақты ұстау үшін негізіндегі қанаттарға сенеді. Дегенмен, кейбір зымырандар соплодан гөрі, мотордың өзін бұру арқылы итермелеу векторын басқаруға (TVC) ие. Бұл көптеген модельдік зымыран құрастырушылар жасаған зымырандарда қолданылады, олардың ең танымал өкілі BPS space.

The physically largest black powder model rocket motors are typically F class, as black powder is very brittle. If a large black powder motor is the upper stage motor of a rocket that exceeds the maximum recommended takeoff weight, or is dropped or exposed to many heating/cooling cycles (e. g., in a closed vehicle exposed to high heat or a storage area with inconsistent temperature control), the propellant charge may develop hairline fractures. These fractures increase the surface area of the propellant, so that when the motor is ignited, the propellant burns much faster and produces greater than normal internal chamber pressure inside the engine. This pressure may exceed the strength of the paper case and cause the motor to burst. A bursting motor can cause damage to the model rocket ranging from a simple ruptured motor tube or body tube to the violent ejection (and occasionally ignition) of the recovery system. Therefore, rocket motors with power ratings higher than D to F customarily use composite propellants made of ammonium perchlorate, aluminium powder, and a rubbery binder substance contained in a hard plastic case. This type of propellant is similar to that used in the solid rocket boosters of the Space Shuttle and is not as fragile as black powder, increasing motor reliability and resistance to fractures in the propellant. These motors
range in impulse from size A to O. Composite motors produce more impulse per unit weight (specific impulse) than do black powder motors. Reloadable composite propellant motors are also available. These are commercially produced motors requiring the user to assemble propellant grains, o rings and washers (to contain the expanding gases), delay grains and ejection charges into special non shattering aluminum motor casings with screw on or snap in ends (closures). The advantage of a reloadable motor is the cost: firstly, because the main casing is reusable, reloads cost significantly less than single use motors of the same impulse. Secondly, assembly of larger composite engines is labor intensive and difficult to automate; off loading this task on the consumer results in a cost savings. Reloadable motors are available from D through O class. Motors are electrically ignited with an electric match consisting of a short length of pyrogen coated nichrome, copper, or aluminum bridgewire pushed into the nozzle and held in place with flameproof wadding, a rubber band, a plastic plug or masking tape. On top of the propellant is a tracking delay charge, which produces smoke but in essence no thrust, as the rocket slows down and arcs over. When the delay charge has burned through, it ignites an ejection charge, which is used to deploy the recovery system. Model rocket motors mostly don't offer any sort of thrust vectoring, instead just relying on fins at the base to keep the vehicle aerodynamically stable. Some rockets do however have thrust vectoring control (TVC) by gimbaling the motor itself rather than the nozzle. This is done on some rockets built by many model rocket builders, most notably of which, is BPS. space.

Өнер көрсету

Модельді қозғалтқыштың импульсі (итеру күшінің уақыт қисығы астындағы аумақ) оның класын анықтау үшін қолданылады. Моторлар 1/4A-дан O-ға дейін және одан да жоғары сыныптарға бөлінеді. Қара ұнтақ зымыран қозғалтқыштары әдетте F класына дейін ғана шығарылады. Әр сыныптың жоғарғы шегі алдыңғы сыныптың жоғарғы шегінен екі есе жоғары. Модельді зымыран тек G және одан төмен класты қозғалтқыштармен жұмыс істейді. Көбірек импульс беретін қозғалтқыштарды пайдаланатын зымырандар жоғары қуатты зымыран деп саналады. Жалпы импульс класы (метриялық стандарт) 1/4A 0.313 0.625 Н·с 1/2A 0.626 1.25 Н·с A 1.26 2.50 Н·с B 2.51 5.0 Н·с C 5.01 10 Н·с D 10.01 20 Н·с E 20.01 40 Н·с F 40.01 80 Н·с G 80.01 160 Н·с

Эстес зымыран қозғалтқыштарының сынақтарынан алынған деректер зымыран қозғалтқыштарының жұмысын көрсететін мысалдарда қолданылады. Кішкентай қара ұнтақ зымыран қозғалтқыштары үшін (13 мм диаметр) ең жоғары итеру күші 5 және 12 Н аралығында, жалпы импульс 0,5 және 2,2 Нс аралығында, ал күю уақыты 0,25 және 1 секунд аралығында болады. Эстес «қалыпты өлшемдегі» зымыран қозғалтқыштары үшін (18 мм диаметр) үш сынып бар: A, B және C. A класының 18 мм қозғалтқыштары 9,5 және 9,75 Н аралығындағы ең жоғары итеру күшіне, 2,1 және 2,3 Нс аралығындағы жалпы импульске және 0,5 және 0,75 секунд аралығындағы күю уақытына ие. B класының 18 мм қозғалтқыштары 12,15 және 12,75 Н аралығындағы ең жоғары итеру күшіне, 4,2 және 4,35 Нс аралығындағы жалпы импульске және 0,85 және 1 секунд аралығындағы күю уақытына ие. C класының 18 мм қозғалтқыштары 14–14,15 Н аралығындағы ең жоғары итеру күшіне, 8,8 және 9 Нс аралығындағы жалпы импульске және 1,85 және 2 секунд аралығындағы күю уақытына ие. Эстес ірі (24 мм диаметрлі) зымыран қозғалтқыштарында да 3 сынып бар: C, D және E. C класының 24 мм қозғалтқыштары 21,6 және 21,75 Н аралығындағы ең жоғары итеру күшіне, 8,8 және 9 Нс аралығындағы жалпы импульске және 0,8 және 0,85 секунд аралығындағы күю уақытына ие. D класының 24 мм қозғалтқыштары 29,7 және 29,8 Н аралығындағы ең жоғары итеру күшіне, 16,7 және 16,85 Нс аралығындағы жалпы импульске және 1,6 және 1,7 секунд аралығындағы күю уақытына ие. E класының 24 мм қозғалтқыштары 19,4 және 19,5 Н аралығындағы ең жоғары итеру күшіне, 28,45 және 28,6 Нс аралығындағы жалпы импульске және 3 және 3,1 секунд аралығындағы күю уақытына ие. Эстес сонымен қатар 29 мм қара ұнтақ E және F қозғалтқыштарын шығарды. 29 мм E 2,1 секундтық күю кезінде 33,4 Нютон секундтық жалпы импульс береді, ал F 3,45 секундтық күю кезінде 49,6 Нютон секундтық жалпы импульс береді. Бірнеше тәуелсіз дереккөздер Эстес модельдік зымыран қозғалтқыштарының жиі жарияланған итеру күшінің сипаттамаларына сәйкес келмейтінін көрсететін өлшемдерді жариялады.

Мотор номенклатурасы

Estes Industries, Centuri Engineering және Quest Aerospace сияқты компаниялар өндірген модельдік зымыран қозғалтқыштары қозғалтқыштар туралы бірнеше нәрсені көрсететін кодпен (мысалы, A10 3T немесе B6 4) мөрленеді. Quest Micro Maxx қозғалтқыштары диаметрі 6 мм болатын ең кішкентай қозғалтқыштар болып табылады. Apogee Components компаниясы 10,5 мм микромоторларды жасады, бірақ олар 2001 жылы өндірістен алынды. Estes 1/4A-дан A класына дейінгі диаметрі 13 мм, ұзындығы 45 мм болатын "T" (Tiny) өлшемді моторларды, ал стандартты A, B және C моторларын диаметрі 18 мм, ұзындығы 70 мм етіп шығарады. C, D және E класындағы қара ұнтақ моторлары да қолжетімді; олардың диаметрі 24 мм, ал ұзындығы 70 мм (C және D моторлары) немесе 95 мм (E моторлары). Estes сонымен қатар диаметрі 29 мм, ұзындығы 114 мм болатын E және F класындағы қара ұнтақ моторларын да шығарады. F және G класындағы бір рет қолданылатын композиттік жанармайлы моторлар да диаметрі 29 мм болады. Жоғары қуатты моторлар (көбінесе қайта зарядталатын) 29 мм, 38 мм, 54 мм, 75 мм және 98 мм диаметрлерде қолжетімді.

Бірінші әріп

Кодтың басындағы әріп мотордың жалпы импульс диапазонын көрсетеді (әдетте ньютон секундтарымен өлшенеді). Әріптер тізбегі бойынша әр келесі әріптің импульсі алдыңғы әріптің импульсінен екі есеге дейін артық болуы мүмкін. Бұл "C" мотордың "B" мотордан екі есе көп жалпы импульсі бар дегенді білдірмейді, тек "C" моторлары 5,01–10,0 Нс диапазонында, ал "B" моторлары 2,51–5,0 Нс диапазонында болады. "¼A" және "½A" белгілемелері де қолданылады. Әріптік кодтар туралы толық ақпарат алу үшін, Модельдік зымыран моторларын жіктеуін қараңыз. Мысалы, Estes Cox Corporation компаниясының B6-4 мотордың жалпы импульс көрсеткіші 5,0 Нс. Quest Aerospace компаниясының C6-3 мотордың жалпы импульсі 8,5 Нс.

Бірінші сан

Әріптен кейін келген сан қозғалтқыштың орташа итермелеу күшін, жаңатон бірлігімен өлшенгенін көрсетеді. Жоғары итермелеу күші жоғары көтерілу үдеуіне әкеледі және ауыр модельді ұшыру үшін қолданылуы мүмкін. Бір әріп класының ішінде жоғары орташа итермелеу күші сонымен бірге қысқарақ жанасу уақытын білдіреді (мысалы, B6 қозғалтқышы B4 қозғалтқышына қарағанда ұзақ жанаспайды, бірақ бастапқы итермелеу күші жоғары болады). Бір әріп класындағы әр түрлі бірінші сандары бар қозғалтқыштар әдетте әртүрлі салмақты зымырандар үшін қолданылады. Мысалы, ауыр ракетаны ұшыру платформасынан көтеру үшін жоғары бастапқы итермелеу күші қажет, ал жеңіл ракетаға аз бастапқы итермелеу күші жеткілікті және ол ұзақ жанасу арқылы жоғары биіктікке жетеді.

Соңғы нөмірі

Соңғы сан - итеру фазасы аяқталғаннан кейін және лақтыру зарядының тұтануы арасындағы секундтық кешігуді білдіреді. 0-ге аяқталатын қара ұнтақ қозғалтқыштарында кешігу немесе лақтыру заряды болмайды. Мұндай қозғалтқыштар көбінесе көп сатылы зымырандардың бірінші сатылы қозғалтқыштары ретінде қолданылады, себебі кешіктіру элементі мен қақпақтың болмауы жанған материалдың алға қарай жарылып, жоғарғы сатылы қозғалтқышты тұтандыруына мүмкіндік береді. "P" әрпі қозғалтқыштың "бітістірілгенін" көрсетеді. Бұл жағдайда лақтыру заряды жоқ, бірақ қақпақ орнатылған. Бітістірілген қозғалтқыштар стандартты қалпына келтіру жүйесін іске қосу қажеті жоқ зымырандарда қолданылады, мысалы, құлауға бейім кіші зымырандар немесе радиобасқарылатын (R/C) ұшқыш зымырандарда. Бітістірілген қозғалтқыштар ірі зымырандарда да қолданылады, онда электронды биіктікөлшегіштер немесе таймерлер қалпына келтіру жүйесін іске қосу үшін пайдаланылады. Композиттік қозғалтқыштарда әдетте кешігу ұзындығынан кейін әріп немесе әріптердің комбинациясы болады, ол өндірушінің қандай түрлі жанар май қоспасын (түсті жалын немесе түтін тудыратын) осы қозғалтқышта қолданғанын көрсетеді.

Қайта жүктелетін қозғалтқыштар

Қайта жүктелетін зымыран қозғалтқыштары жоғарыда сипатталған бір реттік модельдік зымыран қозғалтқыштары сияқты анықталады. Дегенмен, оларда мотор корпусының диаметрін және максималды жалпы импульсін диаметр/импульс түрінде көрсететін қосымша белгілеу бар. Содан кейін, қозғалтқыш түрін білдіретін әріптер тізімі келеді. Алайда, қайта жүктелетін моторларды өндіретін барлық компаниялар өз моторлары үшін бірдей белгілеулерді қолданбайды. 29 миллиметрлік диаметрі бар және максималды жалпы импульсі 60 Ньютон секунд болатын Aerotech толтыруы, импульс сипаттамасына қосымша 29/60 белгісін алып жатады. Ал Cesaroni Technology Incorporated (CTI) моторлары басқа белгілеуді қолданады. Олардың алдында "Pro" сөзі, содан кейін қозғалтқыштың диаметрін миллиметрмен көрсететін сан келеді, мысалы, Pro38 қозғалтқышы – 38 мм диаметрлі қозғалтқыш. Бұдан кейін, импульс Ньютон секундтарымен басталатын, содан кейін мотор классы, Ньютондағы орташа итерме, содан соң дефис және секундтармен өлшенген кешігу уақыты жазылған жаңа символдар тізбегі пайда болады. Мысалы, Pro29 110G250 14 – бұл 110 Нс импульсы, 250 Н итерме және 14 секундтық кешігуі бар G класты мотор.

Модельді зымыранды қалпына келтіру әдістері

Үлгілік және жоғары қуатты ракеталар қауіпсіз түрде қалпына келтіріліп, қайта-қайта ұшу үшін жасалған. Көбінесе қолданылатын қалпына келтіру әдістері – парашют және лента. Парашют әдетте қозғалтқыштың шығару зарядымен ашылады, соның нәтижесінде ракетаның алдыңғы бөлігі ажыратылады. Парашют ракетаның алдыңғы бөлігіне бекітілген, ол парашюттің ашылуын қамтамасыз етеді және жұмсақ қонуға көмектеседі.

Қауырсын салмағын қалпына келтіру

Ең қарапайым тәсіл, тек ең кішкентай ракеталар үшін ғана қолайлы, – қозғалтқышты шығарғаннан кейін ракетаның жерге құлауына рұқсат ету. Бұл, ракетаның жерге қайта оралу барысында баллистикалық траекторияға түсуіне жол бермес үшін, оны тұрақсыздандыратын белгілі бір жүйеге сүйенетін құлап түсуден қалпына келтіруден сәл өзгеше.

Құлап түсетін жерлерді қалпына келтіру

Кіші ракеталар үшін немесе қимасы үлкен ракеталар үшін тағы бір қарапайым тәсіл – ракетаны Жерге айналдырып түсіру. Құлау кезінде тұрақты баллистикалық траекторияға түсетін кез келген ракета, құлау арқылы қалпына келтіруге жарамсыз. Мұны болдырмау үшін, кейбір ракеталар қозғалтқышты ракетаның арт жағына жылжыту үшін итергіш зарядты пайдаланады, бұл масса орталығын қысым орталығынан артыққа жылжытып, ракетаны тұрақсыз етеді.

Мұрын соққысынан қалпына келтіру

1950 жылдары және кейде қазіргі үлгілерде қолданылатын тағы бір өте қарапайым қалпына келтіру әдісі – мұрындық бөлігін ұшыру арқылы қалпына келтіру. Бұл әдісте қозғалтқыштың лақтыру заряды ракетаның мұрындық конусын (әдетте резеңкеден, кевлар жіптен немесе басқа да арқаннан жасалған серіппелі арқанмен бекітіледі) корпус түтігінен бөліп шығарады, бұл ракетаның аэродинамикалық пішінін бұзады, ауа кедергісін күрт арттырады және ракетаның қону үшін қауіпсіз жылдамдыққа дейін әуе жылдамдығын төмендетеді. Мұрындық бөлігін ұшыру арқылы қалпына келтіру әдетте тек өте жеңіл ракеталар үшін ғана қолайлы.

Парашют/Айналушы

Парашют / лента тәсілі көбінесе кішкентай модельдік ракеталарда қолданылады, бірақ ракетаның мөлшеріне пропорционалды түрде парашюттің мөлшері ұлғайғандықтан, үлкен модельдік ракеталарда да қолдануға болады. Ол парашютты немесе лентаны ашу немесе шығару үшін қозғалтқыштың итеру күшін пайдаланады. Парашют тікелей денеге, яғни, тартылғыш арқан арқылы, немесе жанама түрде, яғни, денеге тартылғыш арқанмен бекітілген мұрын бөлігіне бекітіледі. Әдетте, парашютқа немесе лентаға дейін ракетаның ішіне отқа төзімді қағаз немесе материалдан жасалған доп немесе масса, кейде қалпына келтіру материалы деп аталады, салынады. Бұл итеру зарядының қалпына келтіру жабдығына зақым келтірмей, материалды, парашютты және мұрын бөлігін итеруіне мүмкіндік береді. Ауа кедергісі ракетаның құлауын баяулатып, тегіс, бақыланатын және жұмсақ қонуға әкеледі.

Жылжымалы қалпына келтіру

Глайдты қалпына келтіру кезінде, шығару заряды қанатты (қанатты) жаяды немесе желкенді қозғалтқыштан бөліп шығарады. Дұрыс реттелген жағдайда, ракета/желкен спиральды глайдқа түсіп, қауіпсіз жерге оралады. BnB Rockets "Boost Glider" – глайдты қалпына келтіру жүйесінің тамаша мысалы. Кейбір жағдайларда, радиоарналы ракета-желкендерді ұшқыш, радиобасқарылатын модельді ұшақтар сияқты, жерге қайтарады. Кейбір ракеталар (әдетте ұзын, жіңішке ракеталар) құйрығы алға қаратып қауіпсіз түрде глайдтауға қажетті пропорцияға ие. Бұлар "құйрықпен сырғанаушылар" деп аталады.

Вертолеттерді қалпына келтіру

Бірнеше әдістердің бірі арқылы шығарылатын заряд тікұшақ стиліндегі қанаттарды жайып, зымыран жерге авторотациямен қайта түседі. Тікұшақпен қалпына келтіру әдетте қозғалтқыштың кері соққысы қысым тудырғанда, мұрындық конус ашылғанда жүзеге асады. Мұрындық конусқа және үш немесе одан көп қанатқа резеңке таспалар бекітілген. Резеңке таспалар қанаттарды жайып, қонуды жұмсартатын жеткілікті қарсылық күшін қамтамасыз етеді. Кейбір зымырандарда қанаттар да қанаттардың орнына қолданылады. Мұндай зымырандарда, лақтыру заряды зымыран ішіндегі, қанаттарды ұшқында ұстап тұратын тіректер бар түтікшені итеріп шығарады. Содан кейін тірек резеңке таспамен тартылған қанаттарды босатып, олар тікұшақ позициясына бұрылады.

Дұрыс қалпына келтіру

Көп емес адамдар модельдік ракеталарын қайта пайдалану үшін итеру арқылы басқаруды қолданып, қозғалтқыштық қонуды жүзеге асыруға ұмтылып келеді. Бұған ең танымал мысал – Джо Барнардтың "Эхо" және "Скаут" сериялы ракеталары, BPS ғарыш жобасының бір бөлігі. 2022 жылы BPS. Space Scout F модельдік ракетасын газ ағынын реттеу арқылы сәтті қондырды. 2023 жылы Тедди Данкердің TTB Aerospace компаниясы LLL модельдік ракетасын сәтті қондырды.

Аэрофотография

Ұшу кезінде суретке түсіру үшін модельдік зымыранға камералар мен бейнекамералар орнатылуы мүмкін. Астрокамера, Snapshot кинокамерасы немесе Oracle немесе жаңа Astrovision цифрлық камераларымен (барлығы Estes компаниясы өндірген) немесе үйде жасалған баламалары бар модельдік зымырандар әуе суреттерін түсіруге қолданылуы мүмкін. Аэрофотосуреттерді алудың көптеген тәсілдері бар. Механикалық таймерлерді немесе желдің қарсылығына жауап беретін жапсырмалармен тартылатын жіптер сияқты пассивті әдістерді қолдануға болады. Микропроцессорлық контроллерлерді де пайдалануға болады. Дегенмен, зымыранның жылдамдығы мен қозғалысы суреттердің нашарлауына әкелуі мүмкін, ал зымыран жерден аспанға бағытталғанда жарық жағдайларының тез өзгеруі бейне сапасына әсер етуі мүмкін. Панорамалық суреттерді жасау үшін бейне кадрларын біріктіруге де болады. Парашют жүйелерінің бұзылуы мүмкін болғандықтан, модельдік зымыран камераларын жерге тиюден қорғау қажет. Қысқа бейнежазбаларды түсіретін зымырандар да бар. Бұл екі құрылғы да Estes компаниясымен өндіріледі: Astrovision және Oracle. Astrocam 4 секунд (рекламада 16 секунд деп көрсетілген, бірақ бейнені ойнатқанда көрсетілгенімен, нақты өмірде 4 секунд) бейне түсіреді, сонымен қатар ұшу кезінде үш тізбекті цифрлық суретті жоғары ажыратымдылықпен түсіре алады. Ол B6-3-тен C6-3-ке дейінгі қозғалтқыштарды қабылдайды. Oracle – қымбат балама, бірақ ұшу мен қалпына келтірудің барлық немесе көп бөлігін түсіре алады. Әдетте, ол "D" қозғалтқыштарымен қолданылады. Oracle, Astrovision-нан бұрын нарықта болды және жалпы алғанда жақсы беделі бар. Алайда, "кілт тізбесіне ілінетін камералар" да кеңінен қол жетімді және оларды кез келген зымыранға орнатуға болады, бұл айтарлықтай қарсылықты арттырмайды. Сонымен қатар, видеоны түсірудің екі әдісі бар, борттық бейнекамералары бар тәжірибелік үйде жасалған зымырандар бар. Бірі – сигналды Жерге радиоарнасымен жіберу, BoosterVision сериясындағыдай. Екінші әдіс – оны бортында жазып алып, қалпына келтіргеннен кейін жүктеу, жоғарыда аталған камералар қолданатын әдіс (кейбір тәжірибешілер бұл үшін Aiptek PenCam Mega қолданады, бұл әдіс үшін ең төменгі қуаты C немесе D қозғалтқышы болып табылады).

Cameras and video cameras can be launched on model rockets to take photographs in flight. Model rockets equipped with the Astrocam, Snapshot film camera or the Oracle or newer Astrovision digital cameras (all produced by Estes), or with homebuilt equivalents, can be used to take aerial photographs. These aerial photographs can be taken in many ways. Mechanized timers can be used or passive methods may be employed, such as strings that are pulled by flaps that respond to wind resistance. Microprocessor controllers can also be used. However, the rocket's speed and motion can lead to blurry photographs, and quickly changing lighting conditions as the rocket points from ground to sky can affect video quality. Video frames can also be stitched together to create panoramas. As parachute systems can be prone to failure or malfunction, model rocket cameras need to be protected from impact with the ground. There are also rockets that record short digital videos. There are two widely used ones used on the market, both produced by Estes: the Astrovision and the Oracle. The Astrocam shoots 4 (advertised as 16, and shown when playing the video, but in real life 4) seconds of video, and can also take three consecutive digital still images in flight, with a higher resolution than the video. It takes from size B6 3 to C6 3 Engines. The Oracle is a more costly alternative, but is able to capture all or most of its flight and recovery. In general, it is used with "D" motors. The Oracle has been on the market longer than the Astrovision, and has a better general reputation. However, "keychain cameras" are also widely available and can be used on almost any rocket without significantly increasing drag. There are also experimental homemade rockets that include onboard videocameras, with two methods for shooting the video. One is to radio the signal down to Earth, like in the BoosterVision series of cameras. The second method for this is to record it on board and be downloaded after recovery, the method employed by the cameras above (some experimenters use the Aiptek PenCam Mega for this, the lowest power usable with this method is a C or D Motor).

Құрал-жабдықтар мен тәжірибелер

Электрондық биіктік өлшегіштері бар модельдік зымырандар максималды жылдамдық, үдеу және биіктік сияқты электрондық деректерді хабарлай немесе жаза алады. Осы шамаларды анықтаудың екі тәсілі бар: а) үдеуін өлшейтін акселерометр мен таймерді пайдаланып, үдеуден жылдамдыққа, содан кейін биіктікке есептеу және б) бортта таймері бар барометрді пайдаланып, биіктікті (жердегі қысым мен ауадағы қысымның айырмасы арқылы) анықтап, өлшеу уақытын пайдаланып жылдамдық пен үдеуді есептеу. Модельдік ракета жасаушылар ракетаның мөлшері, пішіні, пайдалы жүктемесі, көп сатылы ракеталар және қайтару әдістерімен тәжірибе жүргізеді. Кейбір ракеташылар ірі ракеталардың, ғарышқа ұшыру құралдарының немесе зымырандардың масштабты модельдерін жасайды.

Жоғары қуатты зымыран

Қуаттылығы төмен зымыран үлгілері сияқты, қуаттылығы жоғары зымыран да жеңіл материалдардан жасалады. Ұлгілі зымырандардан өзгеше, жоғары қуатты зымырандарға көбінесе 1 Мах (340 м/с) жылдамдығынан асып, биіктік бойынша да жоғары қарқынға төтеп беру үшін шыны талшығы, композиттік материалдар және алюминий сияқты берік материалдар қажет болады. Басқа ұшақтарға туындауы мүмкін қауіпті ескере отырып, тиісті органдармен келісу міндетті. Жоғары қуатты зымырандар H класынан O класына дейінгі үлкен қозғалтқыштармен жұмыс істейді және/немесе ұшырылғанда салмағы 3,3 фунттан немесе 1500 граммнан аспайды. Қозғалтқыштары көбінесе бір рет қолданылатын емес, қайта зарядталатын болып келеді, бұл шығындарды азайтуға мүмкіндік береді. Қалпына келтіру және/немесе көп сатылы тұтандыру кішкентай борттық компьютерлер арқылы іске қосылуы мүмкін, олар биіктік өлшегіш немесе үдеу сенсоры (акселерометр) арқылы қозғалтқыштарды тұтандыру немесе парашюттерді ашу уақытын анықтайды. Жоғары қуатты зымырандар үлкен жүктерді, соның ішінде камералар мен GPS құрылғылары сияқты құралдарды тасымалдай алады.