Ракеты и их модели

                                                                                    Гимназия  № 3

                                                                             г.Дубна  Московская обл..

                                            Исследовательская работа ученика 4 класса «А»

                                                                            БУРЛАКОВА   НИКИТЫ

Ракеты и их модели

Руководители:

Учитель начальных классов           МАКАРОВА Л. В.

Педагоги центра «Дружба»

 объединения «Ракетомоделирование»    ПРОТАСОВ С. Н. ,  ЛЕТОВ Г. В.                                                                                                        

                                         СОДЕРЖАНИЕ

1. Цели, задачи и гипотезы работы.
2. Введение
3. Теоретическая часть.
4. Аэродинамические            характеристики ракеты.
5. Характеристики двигателя.
6. Погодные условия.
7. Практическая часть.

 Модели ракет. Принцип действия.

8.  Копия метеорологической ракеты ММР-06

 Метеорологические ракеты.

9. ММР-06.
10. Чертёж  метеорологической ракеты ММР-06.
11. Изготовление модели-копии
12. Чертёж модели – копии метеорологической ракеты ММР-06.
13. Этапы изготовления.
14. Запуск модели – копии.
15.  Выводы.
16. Список используемой литературы.

                            ЦЕЛИ,  ЗАДАЧИ  И  ГИПОТЕЗАЫ  РАБОТЫ

Цели  работы:

1.   Узнать, что влияет на характеристики полёта модели ракеты.

2.   Создать и запустить модель-копию метеорологической ракеты

Задачи:

1.      Изучить литературу по ракетомоделированию.

2.      Изготовить действующую модель – копию ракеты ММР-06  

Гипотезы:

1.    На характеристики полёта модели ракеты влияют её аэродинамические свойства, характеристики  двигателя  и атмосферные условия

 2.   Модель ракеты со стандартным двигателем   2.5 Н/с  является   полётоспособной, если её стартовая масса не превышает 60 г.  

                         ОБОСНОВАНИЕ   ВЫБОРА   ТЕМЫ 

 Я занимаюсь техническим моделизмом в кружке «Ракетомоделирование». Первой моей работой была муха – ротор    с прикреплённой снизу палочкой для запуска. Позже я начал делать спортивные модели ракет, состоящие из корпуса, головного обтекателя и стабилизаторов. После этого меня заинтересовало, как летают настоящие ракеты. И я решил сделать модель – копию, чтобы это увидеть своими глазами.

                                          ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ   ЧАСТЬ

Ракетой называется летательный аппарат, который двигается в     пространстве за счет реактивной тяги.    Та, в свою очередь, возникает, когда ракета сбрасывает часть своей массы. Ракета может двигаться как в воздушной и газовой среде, так и в условиях вакуума. Они могут быть большими и сложными летательными аппаратами, как, например, те, которые доставили на околоземную орбиту Юрия Гагарина, Джона Гленна и их последователей. Ракеты могут быть также миниатюрными, как, например, те, что используются для фейерверков

        АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ   ХАРАКТЕРИСТИКИ   РАКЕТЫ 

  К аэродинамическим характеристикам ракеты относятся её форма и масса. Форма ракеты, как и масса, связана с её скоростью, и, следовательно, с высотой полёта. Чем более обтекаемая форма и меньше масса, тем быстрее ракета передвигается. Этот факт объясняется тем, что более обтекаемая форма тела позволяет ему, проходя через какую-либо материю создавать как можно меньше трения, и, как следствие, предотвращать замедление. Более маленькая масса ракеты позволяет ракете затрачивать меньше энергии на преодоление силы тяжести и больше – на увеличение скорости.

                                       ХАРАКТЕРИСТИКИ   ДВИГАТЕЛЯ 

 Характеристиками двигателя являются его размеры, определяющие количество пороха, диаметр сопла, от которого зависит время и интенсивность работы двигателя, и качество топлива, влияющее практически на всё. Чем больше размеры двигателя, тем больше его вместимость, и, следовательно, больше количество вмещаемого пороха. Меньший диаметр сопла создаёт большее давление внутри двигателя и газы, образовавшиеся в результате горения топлива, быстрее выходят из сопла, что приводит к увеличению скорости ракеты. Также при меньшем его диаметре они выходят дольше, увеличивая высоту подъёма.

     Качество топлива влияет на многое за счёт того, что от этого зависит скорость его выгорания (в зависимости от плотности), определяющая, как и диаметр сопла, время работы двигателя, объём образовавшихся газов, влияющий на скорость их высвобождения за счёт давления, и их плотность, определяющая силу реактивной тяги, так как сбрасывая больше своей массы, ракета получает больший толчок (по закону И. Ньютона: «Каждому действию есть равное, но противоположное ему противодействие».

      Конечно, если двигателей на одной ступени будет больше, то скорость ракеты тоже будет больше (за счёт того, что они будут работать одновременно, их общая тяга суммируется); а если будет больше количество ступеней, то будет больше время полёта соответственно.

         УСТРОЙСТВО  МОДЕЛЬНОГО  РАКЕТНОГО  ДВИГАТЕЛЯ

   

1. Сопло.

2. Оболочка.

3. Топливо.

4. Замедлитель.

5. Вышибной заряд.

6. Пыж.

                                      ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ

    И, наконец, на полёт ракеты могут влиять различные погодные условия. Например, сильный ветер может привести к отклонениям в траектории полёта ракеты, что, в свою очередь, приведёт к более низкой высоте. Также, есть вероятность, что летом ракеты могут лететь выше, чем зимой (из-за того, что летом температура воздуха выше, чем зимой, он более разряжённый). На полёты моделей ракет  влияют восходящие и нисходящие потоки, уменьшая и увеличивая скорость ракеты (при абсолютных показателях каждый получившийся фактор становится больше). К ракетам для полётов в космос, в отличие от их моделей, погодные условия как причины в искажениях траектории почти не относятся.

                                          ПРАКТИЧЕСКАЯ  ЧАСТЬ

 Модели ракет.  Принцип действия

     Летающая модель ракеты приводится в движение с помощью ракетного двигателя и поднимается в воздух, не используя аэродинамическую подъёмную силу несущих поверхностей. Также они имеют устройства для безопасного возвращения на землю. В конструкцию модели должны входить поверхности или устройства, удерживающие её на заранее намеченной траектории взлёта.

      Любая летающая модель ракеты имеет следующие основные части: корпус, являющийся основой модели, стабилизаторы, уменьшающие различные отклонения, парашют, замедляющий падение, головной обтекатель, придающий аэродинамическую форму, и двигатель, создающий реактивную тягу.

                         КОПИЯ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ РАКЕТЫ

Прежде чем говорить о создании модели – копии метеорологической ракеты ММР-06, узнаем поподробнее о самих ракетах.

  Метеорологическая ракета — беспилотная ракета, совершающая полёт по баллистической траектории в верхних слоях атмосферы с исследовательскими целями. Высота апогея может составлять от 40 до 100 км.

Конструкция исследовательской ракеты включает один или несколько разгонных блоков и контейнер с аппаратурой. Данные могут передаваться по радио или же записываться локально и изыматься после приземления контейнера.  

 Метеорологические ракеты по сей день остаются практически единственным способом непосредственного изучения слоёв атмосферы на высоте от 40 до 100 км.

                                                       ММР-06

  ММР-06 — советская метеорологическая ракета. Длина 3,48 м, полный вес 130 кг. ММР-06 изготавливалась в двух модификациях: головная часть первой была конической;  у второй, ММР-06М, головная часть отделялась от ракеты и некоторое время продолжала подъем самостоятельно, её называли «дротик». Максимальная высота подъёма — 60-80 километров.

                            ИЗГОТОВЛЕНИЕ МОДЕЛИ – КОПИИ

С целью обеспечения безопасности полёта на соревнованиях используется модельный ракетный двигатель с суммарным импульсом 2,5 Н/c. При использовании данного двигателя необходима стартовая масса ракеты, не превышающая 60 г. Для достижения нужных параметров корпус изготовляется из ламинированной бумаги, а стабилизаторы из бальзового шпона (Бальза – самое лёгкое в мире дерево). Масштаб модели 1:5.

 Получились результаты:

  Корпус ракеты - 38 г  

  Двигатель - 7 г

  Система спасения - 7 г 

  Итог - 52 г

                          ЭТАПЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ

ü  Берём лист бумаги и склеиваем корпус.

ü  Склеиваем носовой обтекатель.

ü  Склеиваем цилиндр из бумаги.

ü  Приклеиваем цилиндр к обтекателю.

ü  Вырезаем стабилизаторы из бальзы.

ü  Склеиваем нижний конус.

ü  Приклеиваем нижний конус к корпусу.

ü  Склеиваем сопло.

ü  Склеиваем двигатель.

ü  Приклеиваем двигатель к соплу.

ü  Сверху приклеиваем к соплу нитку и обматываем.

ü  Приклеиваем к обтекателю наконечник.

ü  Вырезаем загнутые детали из бумаги.

ü  Приклеиваем детали к стабилизаторам.

ü  Красим все заготовки.

ü  Склеиваем из бумаги цилиндр.

ü  Вклеиваем цилиндр в корпус обтекателя.

ü  Вклеиваем в нижний конус кольцо из пластика.

ü  Приклеиваем к двигателю кольца из картона.

ü  Просовываем проволоку под сопло, под первое кольцо и над  остальными кольцами.

ü  Приклеиваем проволоку.

ü  Приклеиваем сопло к конусу.

ü  Приклеиваем стабилизаторы.

    

                              

                              ЗАПУСК  МОДЕЛИ – КОПИИ

 Стартовая установка для модели – копии метеорологической ракеты ММР-06 такая же, как для обычной спортивной модели. Запуск состоится на первенстве Московской области по ракетомоделированию 30 мая 2015 г на специализированном аэродроме в посёлке Ульяново Мытищинского района. 

                                               ВЫВОДЫ

  1.  На полёт ракеты и модели влияют их форма, масса, объём двигателя, диаметр сопла, количество ступеней и количество двигателей. Также на полёты моделей влияют погодные условия. На полёте настоящих ракет они практически не сказываются.

   2. Мне удалось создать модель – копию ракеты с заданными характеристиками. Подтвердить свою гипотезу  и оценить реализм полета я смогу на соревнованиях по ракетомоделированию 30 мая 2015 г.

                              ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

            1. Еськов В.Ф. «Как построить модель ракеты»   ДОСААФ Москва 1967г.

2. Эльштейн П. «Конструктору моделей ракет»   Мир  Москва  1967г.

3. Рожков В.С. «Спортивные модели ракет»   ДОСААФ  СССР  Москва  1984г.

4. Батий Я.А. «Космическая техника»   РАНОК  2013г.

5. Минаков В.И. «Спортивные модели – копии ракет»  Москва 2006г.

6. Википедия – свободная энциклопедия. http://ru.wikipedia.org

Краткое описание документа:

Цели  работы:

1.   Узнать, что влияет на характеристики полёта модели ракеты.

2.   Создать и запустить модель-копию метеорологической ракеты

Задачи:

1. Изучить литературу по ракетомоделированию.

2. Изготовить действующую модель – копию ракеты ММР-06  

Гипотезы:

1.    На характеристики полёта модели ракеты влияют её аэродинамические свойства, характеристики  двигателя  и атмосферные условия

 2.   Модель ракеты со стандартным двигателем   2.5 Н/с  является   полётоспособной, если её стартовая масса не превышает 60 г.