La Terre est le berceau de l'humanité, mais vous ne pouvez pas vivre éternellement dans le berceau

Cette célèbre phrase de K.E. Tsiolkovsky n'est pas oubliée à ce jour. La NASA, l'ESA, Roskosmos, SpaceX et de nombreuses autres sociétés spatiales envoient des missions automatiques sur d'autres planètes, lancent des personnes dans l'espace et s'efforcent de donner vie aux paroles de Konstantin Eduardovich.



Mais que se passe-t-il si le développement d'une nouvelle fusée prend beaucoup de temps et que vous souhaitez la lancer ici et maintenant? Ensuite, cela vaut la peine de faire de la modélisation de fusée, de construire et de lancer vous-même la fusée de vos rêves. Et je serai heureux de vous parler de mon expérience dans la conception de missiles dans cet article.

introduction

salut! Dans cette série d'articles, je voudrais partager avec vous mon expérience dans le développement et le lancement de modèles de fusées, vous parler de mes premiers échecs et succès vertigineux, comment le faire et comment ne pas le faire. Je n'entrerai pas dans les détails de la construction d'une fusée, car il existe de nombreux guides sur ce sujet sur Internet, mais je me concentrerai sur l'expérience personnelle afin de vous sauver de mes erreurs et de vous montrer certaines de mes découvertes et solutions intéressantes.



Alors,

Premières tentatives de construction du moteur

Le cœur de toute fusée est son moteur , il fallait donc d'abord l'assembler. Le carburant au caramel est très populaire parmi les modélisateurs de fusées, car il est facile à fabriquer et ses composants (sucre en poudre et nitrate de potassium) peuvent être trouvés dans n'importe quelle ville.





J'ai acheté du nitrate de potassium dans un magasin d'engrais à proximité et du sucre en poudre dans une épicerie. À cette époque, l'inscription N - 13,6% et K2O - 46% ne me dérangeait pas, mais à cause de cela plus tard, il y a eu beaucoup de problèmes, dont je parlerai un peu plus tard.







Pour fabriquer le corps, j'avais besoin d'une conduite d'eau en plastique de 100 mm de long et 10 mm de diamètre, de la bentonite (litière pour chat), pour faire des bouchons et pour tasser le carburant lui-même, il me fallait trouver n'importe quel bâton qui pourrait entrer librement dans le moteur. Salpêtre, bentonite et sucre en poudre, broyés séparément dans un mortier, au cas où. Ensuite, il a mélangé du nitrate de potassium et de la poudre dans un rapport de 70% à 30%. Maintenant, il était nécessaire de conduire tous les composants dans le tuyau comme suit:

1. Mettez une cuillerée de bentonite moulue dans le tuyau
2. 10, . ,
3. 80. , . ,
4. , ,
5. 50-70 .

J'ai fabriqué un fusible pour allumer le moteur . J'ai fait bouillir une corde de jute dans une solution de carburant au caramel, en prenant la concentration à l'œil nu, environ 2-3 cuillères à café par verre d'eau. Après ébullition, il est nécessaire de laisser sécher le cordon, et si les proportions de la solution de carburant étaient correctes, il y aura une couche blanche de caramel sur la corde. Le moteur et le cordon pour l'allumer étaient prêts, ce qui signifiait qu'il fallait le brûler .



Malheureusement, je n'ai pas de photos du premier moteur et de vidéo de ses tests, mais au final il n'a pas décollé, mais il fumait visiblement sur la rampe de lancement.



Conclusions:

• La température de combustion était élevée, à cause de laquelle le tuyau en plastique a commencé à fondre, et il a été décidé que les corps des moteurs suivants seraient en métal
• La buse était constamment obstruée par les restes de produits de combustion, ce qui pouvait augmenter la pression dans le moteur et la fusée exploserait simplement, et personne n'avait besoin d' un démontage rapide et imprévu . À ce moment-là, je pensais que cela était dû à la mauvaise proportion de nitrate et au fait que le sucre en poudre n'était pas pur, donc dans les moteurs suivants, j'ai décidé d' expérimenter les proportions et de remplacer le sucre en poudre par du sucre pur.

Ainsi, ma première expérience dans la construction de moteurs, même si cela avait l'air triste, mais cela m'a poussé à aller plus loin dans cette direction et à apprendre quelque chose de nouveau, car je voulais vraiment lancer ma fusée!

C'est vivant!

Après avoir fouillé sur Internet, j'ai à peu près compris quel était le problème du premier moteur. En raison du pilonnage, le carburant était réparti de manière inégale , des cavités s'y formaient et il était hétérogène, c'est pourquoi le processus de combustion était très lent et au lieu d'une fusée, une bonne bombe fumigène s'est avérée. La solution au problème était simple: introduire du carburant au caramel bouilli dans le tuyau . J'ai pris une tige de métal pour la salle de bain en tant que corps et j'ai décidé d'expérimenter les proportions de carburant et l'ajout d'oxyde de fer 3 (c'est-à-dire de la rouille ordinaire), car il fallait augmenter la vitesse de combustion.





Exemples de carburants au caramel pur et avec ajout de rouille. Une source



J'ai rendu les moteurs plus petits, car je ne voyais pas l'intérêt de faire une version pleine grandeur, tout comme je n'ai pas vu le point dans les bouchons et une buse, ils n'auraient pas dû affecter le taux de combustion du carburant, car tous les sujets étaient dans des conditions environnementales égales.



Avant la cuisson du combustible, parlons des précautions de sécurité , car le caramel est hautement inflammable et brûle très rapidement. Vous n'avez besoin de cuire le combustible que sur une cuisinière électrique ; vous ne pouvez pas cuire le combustible sur une cuisinière à gaz ou toute autre source de feu ouvert. À propos, lors de la récente explosion d'un entrepôt pyrotechnique à Beyrouth, selon les données officielles, c'est le salpêtre qui s'est enflammé, alors soyez extrêmement prudent lorsque vous cuisinez.



Combustible bouilli sur une cuisinière électrique dans une crêperieà la couleur et à la consistance du lait concentré. La machine à crêpes est si bonne que tous les ingrédients qu'elle contient sont chauffés uniformément et ne brûlent pas.



En conséquence, je me suis retrouvé avec plusieurs sujets de test:

• Moteurs avec mortier et carburant au caramel bouilli
• Moteurs à carburant au caramel broyé et bouilli
• Moteurs à carburant caramel broyé et bouilli additionné d'oxyde de fer à 1% 3

Il fallait maintenant tester les moteurs. Dans les spoilers, le pourcentage d'ingrédients est écrit au format Salpêtre / Sucre / Rouille (le cas échéant), et à l'intérieur se trouvent des gifs des brûlures elles-mêmes.













Conclusions:

• Cette fois, tous les moteurs se sont allumés et ils ont très bien brûlé, ce qui a bien sûr plu
• La rouille augmente la vitesse de combustion . À titre de comparaison, le moteur 55/45 a brûlé pendant environ 35 secondes et le moteur 54/45/1 a brûlé pendant 26 secondes;
  
  
• Le broyage dans un moulin à café n'a pas augmenté de manière significative la vitesse de combustion
• Même avec le remplacement du sucre, il restait beaucoup de matière non brûlée dans les moteurs (matière noire et blanche dans les «barils» de la dernière photo), dont la composition n'était pas connue

En général, le carburant a pris feu, il reste à décider s'il faut fabriquer une fusée dessus, ou chercher une autre solution.

Quelle est la ligne de fond?

En conséquence, nous avons des moteurs peu performants. Leur principal problème est la combustion incomplète du mélange de carburant (j'ai écrit sur les conséquences de cela ci-dessus). Le taux de combustion a également augmenté. Et ici, l'inscription malheureuse N - 13,6% et K2O - 46% sur l'emballage du nitrate apparaît, car, très probablement, le nitrate de potassium pour les engrais est impur, et les 40,4% restants sont une sorte d'impureté qui a causé mauvaises performances du moteur.



Si vous avez regardé la récente série de vidéos d'Amperki Rocket vs Lehi, puis vous avez remarqué qu'ils utilisaient du nitrate de potassium chimiquement pur. Grâce à elle, ils ont brûlé tout le carburant et le taux de combustion était plus élevé (2,85 mm / s contre mon 1-1,25 mm / s). Eh bien, un autre inconvénient des moteurs artisanaux est que leur poussée est inconnue, et à l'avenir, j'aimerais calculer les paramètres du vol d'une fusée.



En conséquence, je peux conclure que vous ne pouvez pas construire un moteur au nitrate de potassium pour les engrais. En général, sur une note aussi triste, j'ai terminé le développement de mes moteurs, et j'ai commencé à chercher ceux qui fabriquent et vendent des moteurs prêts à l'emploi.

Construire une fusée

J'ai acheté les moteurs de Real Rockets . Puisqu'un allumeur électrique est également fourni avec ces moteurs, il était nécessaire d'assembler une télécommande pour le lancement, et bien sûr la fusée elle-même. Dans le même magasin, j'ai acheté des tubes en carton pour le corps.



Sur Internet, j'ai trouvé un circuit pour la télécommande et je l'ai légèrement modifié pour que le moteur ne s'enflamme pas accidentellement à cause de la numérotation, et en conséquence, le circuit s'est avéré comme ceci:





le corps était fait de feuilles de PVC, placé un circuit soudé à l'intérieur et amené les fils de l'allumeur (dans le diagramme R2) aux bornes. J'ai soudé des crocodiles au fil d'allumage, qui étaient connectés à l'allumeur.





Eh bien, comme tout système spatial, la télécommande a dû être testée, et ce serait bien de voir comment fonctionnent généralement les moteurs prêts à l'emploi.





Pour que la fusée vole verticalement vers le haut, j'ai décidé de la concevoir dans le programme Open Rocket , puis d'imprimer tous les détails sur une imprimante 3D. À l' aide de la fonction d'optimisation de la fusée, j'ai sélectionné la forme et les dimensions du carénage et des stabilisateurs en fonction des dimensions du tube en carton, du carénage (dans lequel je souhaitais installer un altimètre, dont je parlerai dans la partie suivante), de la masse et de la poussée du moteur et de ses fixations. Mais il fallait d'abord ajouter le moteur utilisé.





Dessin de fusée Open Rocket







Lorsque la forme des ailettes et du carénage a été calculée, ils ont dû être modélisés et envoyés à l'impression. J'ai également modélisé le support moteur.

Transférer à la décharge!

Avec les deux fusées assemblées, il est temps de les lancer! Une tige d'acier de 1500 mm de long enfoncée dans le sol jouait le rôle de rampe de lancement. La fusée a été installée dessus à l'aide de guides (feuilles de papier enroulées dans des tubes).



Le premier lancement de fusées imprimées en 3D était à la fois drôle et effrayant. Il s'est avéré que les moteurs étaient défectueux, à cause de quoi le missile de croisière de calibre a volé dans le ciel et le missile défectueux s'est enfoncé à pleine vitesse dans le sol. Mais il y avait une bonne nouvelle, les moteurs défectueux ont été remplacés gratuitement par des Real Rockets, ce dont je leur suis reconnaissant.









Avec une fusée réparée et de nouveaux moteurs, nous sommes retournés sur le site d'essai. Cette fois, la chance était de notre côté, et les deux missiles ont décollé et atterri doucement, même à plusieurs reprises.

Conclusion

En fin de compte, je voudrais dire que je ne veux pas m'arrêter aux simples lancements de fusées. Une de mes fusées a déjà volé avec un altimètre , dont je parlerai du développement dans le prochain article. Maintenant, je fabrique une caméra embarquée, que je prévois d'installer sur une nouvelle fusée et de la lancer sur des moteurs RD1-30-5 plus puissants.



Et là-dessus, j'ai:





Merci de votre attention!