Как построить ракету

Стартовые комплексы — это интересный отдельный аспект космической техники. Фактически, ракету необходимо собрать, доставить на стартовую площадку, перепроверить, заправить топливом, произвести посадку экипажа (если запуск пилотируемый) и запустить. И каждая из задач требует инженерной смекалки,…

lozga

Стартовые комплексы — это интересный отдельный аспект космической техники. Фактически, ракету необходимо собрать, доставить на стартовую площадку, перепроверить, заправить топливом, произвести посадку экипажа (если запуск пилотируемый) и запустить. И каждая из этих проблем бросает вызов инженерной смекалке, материаловедению, материаловедению и множеству других дисциплин.

Введение

Чтобы люди поняли, о чем идет речь, необходимо объяснить используемые термины и в общих чертах рассказать, как происходит запуск ракеты-носителя.
В первую очередь на космодром доставляют ракету-носитель и полезную нагрузку. Ракета-носитель почти всегда доставляется в разобранном виде, так как ее легче транспортировать. Затем ракета и боевая нагрузка собираются в одно целое и испытываются в специальном здании, которое имеет много разных названий для разных ракет в разных странах: ВПК (монтажно-испытательный комплекс), техническое расположение, технический комплекс, ВАБ (вертикальный монтажный корпус, вертикальный сборочный корпус).), сборочный корпус и др. ракета-носитель, обычно собранная вместе с полезной нагрузкой, затем транспортируется на специальную стартовую площадку. У этой площадки тоже много названий: стартовый комплекс, стартовая площадка, стартовая площадка и т.д. Вертикально расположенная ракета — это очень высокая деталь, поэтому обычно имеется так называемая служебная вышка, позволяющая попасть в нужные места на уже установленной ракете.

Когда ракеты были маленькими

Чем меньше ракета, тем проще стартовый комплекс и меньше сложностей с ним. На заре ракетной техники весь стартовый комплекс состоял из плоской бетонной платформы, ракетной стойки на небольших ножках и простой служебной башни:

V-2 и лестница.

Более продвинутая версия служебной башни. В нижней части установлен конус для равномерного отвода газов в стороны.

Даже на пилотируемых пусках с малыми ракетными стартовыми комплексами особых сложностей не возникало:

1961 г., первый пилотируемый полет программы «Меркурий» — «Меркурий-Редстоун 3». Башня передвигается по рельсам, технология аналогична строительному крану. Такой же конус виден под стартовой опорой для равномерного рассеивания газов.

В принципе, для малых ракет этот подход актуален и сегодня. Низкий стартовый вес означает относительно низкую мощность двигателя и отсутствие проблем с выхлопом, относительно короткое воздействие высоких температур, что снижает потребность в материалах.

Ракета-носитель «Космос-3М» недавно списана. Слева видна служебная вышка, справа — простая стартовая площадка.

На Западе примерно то же самое: небольшую ракету можно запустить промышленным краном:

Телец слева, Минотавр V справа.

И начнем с более высокой, но все еще простой стартовой структуры:

Телец слева, Минотавр V справа.

Как расцветал тюльпан

Пожалуй, самый необычный стартовый комплекс — это ракеты семейства Р-7. Во-первых, это единственный комплекс, в котором ракета не стоит на столе, а подвешена по центру. Во-вторых, в предыдущих версиях стартовая площадка полностью вращалась перед запуском. И в-третьих, вместо служебной башни построили две «полубашни», которые, к тому же, удаляются от ракеты, вращаясь в вертикальной плоскости. Почему были приняты эти решения?
Решение первого вопроса очень хорошо описано Б. Е. Дьяволо. В семействе ракет Р-7 первая и вторая ступени собраны в одном корпусе. Причем этот пакет был очень плохо установлен на стартовой площадке — требовалось серьезное усиление хвостового отсека, а это был лишний вес и повышенное сопротивление ветру. Также изначально были идеи построить стену вокруг. Эскиз транспортного устройства, вытащившего ракету и разместившего ее на четырех пусковых столах, по одному на каждый боковой блок, тоже никого не вдохновил. И тогда родилась очень красивая инженерная идея. В полете силы боковых блоков передаются на центральный блок через их верхние части. Так почему бы не повесить ракету на стартовой площадке на этих самых силовых узлах? В этом случае ракета сначала испытывает те же нагрузки, что и в полете, и никаких специальных мер по усилению конструкции не требуется. А погружение ракеты внутрь стартового комплекса решает проблему с ветровой нагрузкой.

Макет стартовой площадки. Сзади также есть выдвижной стол для доступа персонала, здесь не показан.

Пункт второй исходил из задачи облегчения работы системы управления. В то время было проще развернуть ракету вместе со стартовой площадкой перед запуском, чем установить послестартовый поворот для аналоговой системы управления. Сейчас, в век компьютеров, это уже анахронизм. В Байконуре столы могут вращаться, и это используется по наследству, а на новых пусковых площадках (Куру, Восточный) столы уже лишены поворотных устройств.

Фотография космодрома в Куру.

Третий момент связан с постоянным обновлением ракет Р-7. Изначально была простая одноуровневая площадка:

Когда Р-7 превратился в Восток, к одноуровневой платформе была добавлена ​​вышка мобильной связи:

Для «Восхода» и «Молния» добавлены дополнительные слои:

Результат немного предсказуем 🙂

Это Плесецк, уровней 9, на Байконуре 8.

Несмотря на красивый вид, здание не очень удобное. Строительные площадки открыты, двигаются всеми ветрами, а работа в мороз или в жару — незаметный героизм стартовых расчетов. Поэтому, когда они начали строить начало «союзов» в Куру, они спроектировали обычную мобильную вышку (был еще один фактор, об этом позже):

Хороший результат эксплуатации новой башни привел к тому, что «Восточный» будет таким же.

Пушки к бою едут задом

Еще одна интересная дилемма — транспортировка ракеты к месту старта. И, конечно же, есть много возможных решений со своими плюсами и минусами. Во-первых, собранную ракету никуда не денешь — собрали сразу на старте, проверили и запустили. Во-вторых, ракету можно собрать горизонтально, вывести на старт, поставить вертикально и запустить. В-третьих, ракету можно собрать вертикально и сразу же доставить к месту старта в вертикальном положении. Вы также можете комбинировать эти варианты.

Первый вариант в основном реализован для небольших ракет (потому что он простой):

Опять Телец. Слева, покрытый синим цветом, — первый шаг.

Индейцы тоже неожиданно поэкспериментировали с этим вариантом. Ракета PSLV шла прямо на стартовую площадку.

• Вначале не обязательно таскать ракету.

• необходимо сразу избавиться от комплекса сборки и тестирования.

Вариант второй — советская / российская школа, а также SpaceX. «Союзы», «Протоны», «Космос», «Н-1», «Энергии», «Зениты» и «Сокол» вначале идут горизонтально. Транспортер также является установщиком и устанавливает ракету в вертикальное положение.

• Длинный микрофон построить проще, чем высокий.
• легче носить в горизонтальном положении.

• от ракеты и полезного груза требуется дополнительная прочность на изгиб.

• Ракета и полезная нагрузка подвержены силе только в направлении вверх-вниз».
• Нет необходимости в установке или вертикализации.

• требуется высокий MIC.
• С транспортом посложнее.

• Сочетает в себе удобство горизонтальной транспортировки и вертикального монтажа.

• Требуется чистый миниатюрный микрофон в служебной башне.

Дилемма башни

Следующий вопрос: нужна ли ремонтная вышка? Все проверки мы проводим на ВПК, а спусковые работы проводим автоматикой. В этом случае никого нет, не нужно будет проходить через башню обслуживания и вообще не нужно ее строить. Идея привлекательная, но, как выяснилось, имеет и свои недостатки. Он был первым в СССР для ракеты «Зенит». Процесс установки, заправки, подготовки к пуску и запуску был полностью автоматизирован и не требовал от одного человека ничего, кроме работы с головой и нажатия кнопок. Начало получилось простым и минималистичным:

Все бы хорошо, но такой старт, в первую очередь, не подходит для пилотируемых запусков. Для того же «Зенита», который решили сделать пилотируемым, нужно было построить «скворечник» служебной башни:

Второй недостаток — сначала ничего не исправить. При возникновении незначительной неисправности, которую можно было бы устранить за полчаса при наличии вышки, ракету необходимо сначала снять и вернуть в ВПК. В SpaceX также отсутствует башня, и те, кто следит за запусками Falcon, заметят, что запуски регулярно откладываются на более поздний срок. Конечно, неисправности бывают разные и не все можно устранить на месте, но наличие вышки позволяет быстро устранить мелкие неисправности.

Дилемма башни 2

Другая проблема, всегда связанная с башней, — это ее мобильность. Насколько необходимо и разумно тратить деньги на то, чтобы башня сместилась с самого начала? Здесь ими движут инженерные возможности. Неподвижная башня должна противостоять взрыву ракеты в начале. Мобильный должен иметь моторы, колеса и рельсы, а также систему протяжки и сбора коммуникаций и трубопроводов. Что проще, дешевле и привычнее, так это то, что они делают. Здесь нет национальных школ; в каждом проекте инженеры делают то, что считают наиболее удобным. Например, для Протона сделали передвижную вышку:

А по «Ангаре» — уже остановлено:

Трон Гулливера

Нельзя игнорировать сверхтяжелые ракетные стартовые комплексы. Размеры и сложность этих систем, а также выбранные технические решения просто поражают.

Американцы действовали в традициях своей школы: вертикальная сборка и транспорт. Ключевым элементом был тягач-транспортер, который нес ракету вместе с частью стартовой площадки и служебной башней. Это менее известно, но была еще и вторая половина башни, которую приводил в движение тот же трактор:

На старт выходит «Сатурн-V» с верхней частью стартовой площадки и служебной башней. Вторая вышка ждет своей очереди в «тупике» тракторных дорог. Вдали виден вертикальный сборочный дом.

Небольшое инженерное любопытство. В миссиях «Аполлон» на «Скайлэб» и «Союз-Аполлон» использовался тот же стартовый комплекс LC39, но меньшая по размеру ракета Сатурн-ИБ. Чтобы ракета сталкивалась с теми же деревьями на гораздо более крупном стартовом сооружении, был изготовлен «высокий стул», решетчатая конструкция, которая подняла ракету на высоту Сатурна-V»:

Советская ракета «Н-1» тоже была сделана в отечественных традициях, ее транспортировали горизонтально на гигантском слесаре двумя тепловозами по параллельным путям. Вот только служебная башня была несколько необычной, довольно маленькой.

С началом разработки многоразовых кораблей стартовые комплексы ждала та же участь: их переоборудовали в многоразовые корабли по обе стороны океана.
В США построена очень элегантная служебная башня с вращающимся элементом:

В СССР строили комплекс из двух башен рядом друг с другом:

Большие трубы на левой башне — это система для посадки и экстренной эвакуации экипажа. Фото с сайта Буран.ру, копирайт пришлось вырезать при кадрировании.

Газоводы

Если вы внимательно посмотрели на поверхность под стартовой площадкой на фотографиях, вы, вероятно, заметили туннели, отверстия и впадины. Это газоходы, они нужны для отвода газов, выбрасываемых ракетой. Для мощных тяжелых ракетных двигателей простого конуса под днищем уже недостаточно. Их дизайн может быть разным; в США чаще всего использовалась насыпная стартовая площадка с газопроводами, орошаемыми водой с уровня земли. Вода смягчает ударную волну и снижает тепловую нагрузку на стены. Наши газовые трубы, как правило, сухие и расположены ниже уровня земли. Апрельский запуск «Сокола» показал, что в случае использования орошаемых подземных газопроводов стоит следить за уровнем жидкости в них — ракета запускалась через грязевой фонтан, ну, это не доставляло проблем.

Заключение

В заключение красивый ролик замедленного запуска Зенита на Морском старте. Видно функционирование пусковых механизмов и испарение падающего льда.

Читайте в блоге Татьяны Кашициной: Ракета из бумаги и картона для детей: как сделать ракету своими руками. На нашем сайте вы найдете много полезных советов и информации для всей семьи.

Ракета из бумаги и картона для детей с шаблонами

Для начала вкратце расскажу, какие поделки в форме ракеты можно сделать из бумаги и картона.

Во-первых, приложение, во-вторых — простые и объемные открытки, в-третьих — летательные аппараты, в-четвертых — оригами, в-пятых — большие ракеты в виде домиков или праздничной атрибутики.

Все вышеперечисленные способы создания космического устройства мы более подробно рассмотрим ниже. А теперь для создания всех поделок я выброшу для вас готовые шаблоны и трафареты. Чтобы, определившись с техникой изготовления ракеты, можно было быстро собрать нужную модель, сохранить и распечатать, а уже потом выполнить все по мастер-классу.

Что ж, а теперь приступим к детальному изучению создания космических кораблей из бумаги и картона.

Предлагаю вам сделать объемную ракету из гофрокартона.

Тебе понадобится:

Производственный процесс:

Как построить ракету в доме. Ракета — это просто! Классы ракет и их отличия При создании конструкции летающей ракеты изначально учитывались три требования: это легкость конструкции,

Инструкция

1. Сделайте топливную смесь: смешайте все ингредиенты в правильных пропорциях. Сделайте фитильную смесь, смешав сыворотку и селитру с одной частью серы и девятью чаями селитры.
2. Со стороны насадки капсулы необходимо просверлить металлическую часть гильзы. Затем снимите элементы крепления капсулы.
3. Вбейте гвоздь в доску. Он должен выступать из доски на два сантиметра. Отшлифуйте выступающий конец так, чтобы он имел плавные конические очертания. Слегка затупите заостренный конец.
4. Теперь необходимо удалить все металлические опилки. Наденьте гильзу на гвоздь с металлической частью и налейте в нее смешанное топливо на ¾ высоты. Используйте круглую деревянную палку, чтобы выдавить топливо, слегка ударив по нему молотком.
5. Вырежьте такой круг из пищевой бумаги, чтобы он был немного больше внутреннего диаметра рукава. Он должен покрывать топливный слой. Поверх полученной перегородки залейте топливную смесь слоем в полсантиметра, а затем приклейте сверху гильзу слоем тонкой бумаги. Этот заряд предназначен для выпуска парашюта.
6. Оберните палку большого диаметра газетной бумагой. Закрепите клеем и дайте высохнуть. Затем слегка смочите слой газеты маслом и протрите.
7. Оберните получившийся белый лист бумаги для рисования трубочкой толщиной в два витка. Осторожно промажьте катушки клеем. Просушите трубочку на палочке. Затем удалите газетный слой, он больше не нужен.
8. Сделайте обтекатель ракеты из мягкой древесины. Это пробка длиной от шести до семи сантиметров, верхний конец которой оканчивается закруглением и сужением, а нижний, длиной полтора сантиметра, плотно вставлен в верхнюю часть бумажной трубки. У вас есть обтекатель и корпус ракеты.
9. Сделайте не менее трех стабилизаторов из ватмана. Это треугольники, у которых должны быть лепестки, чтобы соединяться с ракетой. Стабилизаторы прикреплены к корпусу ракеты с помощью клея. С торца обтекателя, который находится в корпусе ракеты, прикрепляют металлический кронштейн или кольцо с внутренним диаметром полсантиметра, которое выполнено из стальной проволоки. Закройте кольцо. Это необходимо для крепления парашюта.
10. Вставьте гильзу двигателя в основание ракеты. Он должен быть надежно вставлен и доступен по мере необходимости. Если мотор закреплен, приклейте дополнительное бумажное кольцо шириной 3 см с внутренней стороны корпуса. Теперь просушите все тело и покрасьте водостойкой краской любого понравившегося цвета (желательно яркого).
11. Создайте парашют. Диаметр купола от пятнадцати до двадцати сантиметров. Используйте строп-парашют для ракеты. Присоедините один конец ленты к деревянной палочке. К концам палочки из нитки длиной десять сантиметров прикрепить петлю. Привяжите к одному концу ленты кусок авиационной резины длиной десять сантиметров. Обвяжите конец резинки вокруг проволочной петли, которая надевается на обтекатель. Используйте для него обычную нить, чтобы сделать дополнительное крепление. К концу обтекателя привяжите еще один провод длиной десять сантиметров. Также привяжите к нему кусок авиационной резины и пять сантиметров обычной нити. Прикрепите этот провод к внутренней части ракеты, на расстоянии трех дюймов от верха трубы. Вы можете заставить его пройти через всю ракету, проделав отверстия и склеив бумажными кольцами, чтобы укрепить ее.
12. Теперь подготовьте парашют. Начиная со свободной стороны, скатываем ленту в рулон. С внешней стороны прижмите ролик палкой, к которой крепится парашют. Вставьте этот рулон в корпус ракеты. Сверху проложите провод и скотч для крепления к обтекателю. Закройте ракету обтекателем.
13. Создайте стартовое устройство. Отрежьте сто двадцать сантиметров проволоки. На ватман приклейте два цилиндра диаметром чуть больше диаметра проволоки и длиной в один сантиметр. Необходимо, чтобы петли свободно скользили по проволоке. Получившиеся кольца необходимо закрепить прочным клеем по продольной линии корпуса ракеты. Одно кольцо должно быть закреплено на стыке стабилизаторов с корпусом, а другое — вверху, примерно в сантиметре от обтекателя. Это необходимо, чтобы ракета свободно скользила по проволоке. Любой проволокой оберните вокруг ракеты защитное кольцо в пятидесяти сантиметрах от одного конца. Он не должен выходить за пределы этого кольца. Этой стороной провод нужно воткнуть в землю.
14. Сделайте предохранитель. Можно взять готовый предохранитель от петарды или петарды, но длины может не хватить. Создать стопин. Для этого нужно взять хлопковую нить и сложить ее шесть раз. У вас должен получиться кусок длиной восемь сантиметров. Приготовьте макароны. Смочите нить крахмальной пастой. Все должно быть погружено в состав, который отличается от состава топлива тем, что он не должен содержать углерода. Затем просушите.
15. Перед запуском необходимо вставить мотор в корпус. Перед тем, как вставить мотор, необходимо вставить пыж. Кусок пены может действовать как комок. Согните кабель на одном конце, а затем вставьте этот конец в сопло. ГОТОВ.