Ракеты иллюстрируют третий закон движения Ньютона: «Для каждой действующей силы всегда будет сила противодействия, равная по величине, но противоположная по направлению». Первой ракетой, возможно, был лесной голубь, работающий на паровом топливе, изобретенный Архитасом Тарентским в четвертом веке до нашей эры. Затем пар проложил путь для пороховых труб китайских, а затем и жидкостных ракет, разработанных Константином Циолковским и реализованных Робертом Годдардом. В этой статье описаны пять способов построить свою собственную ракету, от простого к более сложному; с дополнительным разделом в конце статьи, в котором объясняются некоторые принципы построения ракет.
Шаг
Метод 1 из 5: ракета на воздушном шаре
Шаг 1. Привяжите один конец веревки или лески к опоре
В качестве опоры можно использовать спинку стула или дверную ручку.
Шаг 2. Проведите линию через соломинку
Нить и соломинка будут служить в качестве направляющей системы для управления траекторией аэростатной ракеты.
В модельных ракетных устройствах обычно используются соломинки аналогичной длины, прикрепленные к корпусу ракеты. Эти соломинки продеваются через металлические стойки на стартовой площадке, чтобы поддерживать ракету перед запуском
Шаг 3. Другой конец привяжите к другой опоре
Перед тем, как завязать шнур, убедитесь, что нить натянута туго.
Шаг 4. Надуйте воздушный шар
Сожмите конец воздушного шара, чтобы воздух не улетучился. Вы можете использовать пальцы, скрепки или прищепки.
Шаг 5. Прикрепите баллон к соломке скотчем
Шаг 6. Удалите воздух из баллона
Ваша ракета будет лететь по линии от одного конца до другого.
- Вы можете попробовать сделать ракеты-воздушные шары из круглых воздушных шаров вместо длинных, а также из различных соломинок разной длины, чтобы узнать, насколько эффективны эти соломинки для направления полета ракеты-шара. Вы также можете увеличить угол полета ракеты-шара, чтобы увидеть, как это влияет на дальность полета ракеты.
- Вы также можете сделать похожий инструмент - реактивный катер: разрежьте пакет молока пополам. Сделайте отверстие в дне и проденьте в него воздушный шарик. Надуйте воздушный шар, затем поместите лодку в ванну, наполненную небольшим количеством воды, и выдуйте из воздушного шара воздух.
Метод 2 из 5: Ракета, запущенная Соломой
Шаг 1. Вырежьте из бумаги квадрат
Этот кусок должен быть примерно в три раза больше ширины: рекомендуемый размер 11,43 x 3,81 см.
Шаг 2. Плотно оберните эту деталь вокруг карандаша или гвоздя
Оберните его ближе к концам, а не посередине. Отрезанная часть должна свисать над кончиком карандаша или ногтя.
Убедитесь, что вы используете карандаш или гвоздь немного толще, чем соломка, но не слишком толстый
Шаг 3. Склейте обрезанные края бумаги, чтобы они не отклеивались
Используйте ленту по всей длине, вдоль полосы бумаги.
Шаг 4. Сложите свисающие концы наружу, чтобы получился острие или конус
Оберните эту часть конуса лентой, чтобы зафиксировать форму.
Шаг 5. Выньте карандаш или гвоздь
Шаг 6. Проверьте отсутствие утечек воздуха
Осторожно продуйте открытую часть бумажной ракеты. Прислушайтесь к звуку воздуха, выходящего по бокам или концам конуса, и ощупайте швы по бокам и концам на предмет прохождения воздуха. Заклейте все утечки изолентой и попробуйте еще раз, пока не обнаружите утечки.
Шаг 7. Добавьте хвостовой плавник на открытую часть бумажной ракеты
Поскольку бумажные ракеты узкие, вы можете прикрепить к концам ракеты отдельные плавники. Это будет легче сделать, чем сделать три или четыре разных плавника прямо на открытой части ракеты.
Шаг 8. Вставьте соломинку в открытую часть ракеты
Убедитесь, что соломинка вытянута из ракеты достаточно долго, чтобы вы могли ухватиться за нее пальцами.
Шаг 9. Тяжело выдохните через трубочку
Ракета взлетит в воздух, подгоняемая силой вашего дыхания.
- Всегда направляйте соломинку и ракету вверх, а не на кого-нибудь, когда запускаете ее.
- Измените способ сборки ракеты, чтобы увидеть, как изменения повлияют на ее полет. Кроме того, варьируйте интенсивность дыхания через соломинку, чтобы увидеть, как это влияет на расстояние, на которое может лететь ваша ракета.
- Игрушка в виде ракеты из бумаги состоит из палки с пластиковым конусом на одном конце и пластикового парашюта на другом. Парашют складывают на палку, которую затем вставляют в картонную грушу. При надувании пластиковый конус захватывает воздух и запускает палочку. Когда он достигнет максимальной высоты, палка упадет и активирует парашют.
Метод 3 из 5: Ракетная пленка
Шаг 1. Решите, какой длины / высоты вы хотите построить ракету
Хорошая длина / высота ракеты - 15 см, но вы можете сделать ее длиннее или короче, если хотите.
Хороший диаметр - 3,75 см, но реальный диаметр будет определяться диаметром камеры сгорания ракеты
Шаг 2. Подготовьте рулон / рулон пленки
Этот ролик будет камерой сгорания для вашей ракеты. Вы можете получить рулоны пленки в фотостудиях, которые до сих пор используют пленку.
- Ищите рулон пленки с крышкой, которая выглядит как пробка, которая входит в отверстие ролика, а не застревает снаружи.
- Если вы не можете найти рулон пленки, вы можете использовать пустую бутылку с лекарствами, отпускаемую по рецепту, с защелкивающейся крышкой. Если вы не можете его найти, вы можете использовать пробку, которая хорошо войдет в горлышко бутылки.
Шаг 3. Соберите ракету
Самый простой способ сделать корпус ракеты - обернуть полоску бумаги вокруг рулона пленки, точно так же, как вы оборачиваете карандаш или гвоздь, когда делаете ракету, запускаемую соломинкой. Поскольку ролики запускают ракеты, вы можете прикрепить бумагу к роликам с помощью ленты или клея, прежде чем обернуть их вокруг контейнера.
- Когда вы прикрепляете корпус ракеты, убедитесь, что горлышко ролика или флакона с таблетками обращено наружу. Рот будет служить соплом ракеты.
- Вместо того, чтобы складывать концы корпуса ракеты в сторону от роликов в конусы, вы можете создать отдельные конусы, вырезав круг из бумаги от края к центру и сложив бумагу в конус. Прикрепить шишки можно скотчем или клеем.
- Добавьте плавники. Поскольку диаметр этой ракеты больше, чем у бумажной ракеты, которую вы запускаете с соломинкой, разрежьте каждый плавник по одному, чтобы прикрепить их. Также убедитесь, что вы используете три плавника вместо четырех.
Шаг 4. Определите место пуска ракеты
Мы рекомендуем открытое место на открытом воздухе, так как ракета может достигать довольно хорошей высоты при запуске в этом месте.
Шаг 5. Заполните валик водой на 1/3
Если источник воды не находится рядом с вашей стартовой площадкой, вам, возможно, придется нести ракету вверх дном или нести воду отдельно и заполнять ролики на стартовой площадке.
Шаг 6. Шипучую таблетку разрезать пополам, а вторую половину опустить в воду
Шаг 7. Закройте ролики и поверните ракету перпендикулярно стартовой площадке
Шаг 8. Отойдите на безопасное расстояние
Когда таблетка начинает растворяться, она выделяет углекислый газ. Давление будет накапливаться, пока оно не сломается и не освободит крышку ролика, позволяющую ракете стартовать.
Помимо воды, вы можете заполнить валик на полпути уксусом. Вместо шипучих таблеток можно использовать 1 чайную ложку (5 г) пищевой соды. Уксус, который является кислотой (уксусной кислотой), будет реагировать с пищевой содой (которая является основным ингредиентом) с образованием воды и диоксида углерода. Однако уксус и пищевая сода более летучие, чем вода и шипучие таблетки, поэтому вам нужно будет выбраться из ракеты намного быстрее, а использование слишком большого количества обоих химикатов может разрушить ролики
Метод 4 из 5: ракетные матчи
Шаг 1. Вырежьте из алюминиевой фольги маленькие треугольники
Этот треугольник должен быть равнобедренным, длиной примерно 2,5 см в основании и 5 см от центра основания до вершины треугольника.
Шаг 2. Возьмите спички из связки
Шаг 3. Совместите спички с прямыми штифтами
Поместите спичку и булавку так, чтобы острие булавки касалось головки спички в положении не выше самой толстой части головки.
Шаг 4. Оберните треугольник из фольги, начиная с верхней точки, вокруг головки спички
Оберните его как можно плотнее, не нарушая положения булавки. По окончании обертка должна выступать примерно на 6,25 мм ниже спичечной головки.
Шаг 5. Оберните фольгу вокруг головки булавки ногтями большого пальца
Это прижмет обертку ближе к спичечной головке и создаст лучший канал для штифта под оберткой.
Шаг 6. Осторожно выньте штифт из упаковки
Будьте осторожны, чтобы при этом не порвать фольгу.
Шаг 7. Согните скрепку в стартовую площадку
- Согните снаружи под углом 60 градусов. Это сформирует основу стартовой площадки.
- Загните внутреннюю канавку вверх, затем закрутите ее так, чтобы получился открытый треугольник. Сюда вы положите обернутые фольгой спички.
Шаг 8. Поместите стартовую площадку на место запуска
Опять же, настоятельно рекомендуется открытое место на открытом воздухе, так как спичечные ракеты могут летать на значительные расстояния. Избегайте очень сухих мест, так как спичечные ракеты могут вызвать пожар.
Перед запуском ракеты убедитесь, что вокруг вас безопасно
Шаг 9. Поместите спичечную ракету на стартовую площадку головой вверх
Ракета должна располагаться как минимум под углом 60 градусов. Если он ниже, возможно, вам придется согнуть скрепку, пока она не достигнет этого положения.
Шаг 10. Запускаем ракету
Зажгите спичку чуть ниже его обернутой головы. Когда фосфор в обернутой спичечной головке воспламеняется, спичечная ракета взлетает.
- Приготовьте ведро с водой, в которое можно намочить использованные спички, чтобы они полностью погасли.
- Если спичечная ракета приземлится на вас, остановитесь, упадите на землю и катитесь, пока не погаснет все пламя.
Метод 5 из 5: водная ракета
Шаг 1. Подготовьте пустую 2-литровую бутылку из-под газировки
Эта бутылка будет служить камерой давления на ракете. Поскольку для изготовления этих ракет используются бутылки, их иногда называют ракетами из бутылок. Не путайте это с фейерверком, также называемым бутылочными ракетами, названными так потому, что они часто запускаются изнутри бутылки. Такие ракеты-бутылки запрещены к запуску во многих областях; в то время как водные ракеты разрешены в большинстве областей.
- Удалите этикетку с бутылки, разрезав ее там, где она не приклеена к бутылке. Будьте осторожны, чтобы не порезать и не проколоть поверхность бутылки при этом, так как царапины или порезы ослабят бутылку.
- Укрепите бутылку, обернув ее изолентой. Новые баллоны могут выдерживать давление до 100 фунтов на квадратный дюйм (689,48 килопаскалей), но повторные запуски уменьшат допустимое давление, с которым баллоны могут работать без трещин. Вы можете обернуть несколько слоев малярной ленты вокруг центра бутылки или обернуть центр и продолжить на полпути вниз по бутылке к каждому концу. Каждая упаковка должна дважды обойти бутылку.
- Отметьте места, где вы будете прикреплять плавники к корпусу ракеты, маркером. Если вы планируете использовать четыре плавника, проведите линии под углом 90 градусов друг к другу. Если вы планируете сделать три плавника, нарисуйте полосы под углом 120 градусов. Вы можете обвести бутылку листом бумаги и сначала пометить его, прежде чем переносить эти отметки на бутылку.
Шаг 2. Делаем плавники
Поскольку пластиковый корпус ракеты довольно прочен, даже если вам придется снова его укрепить, ваши плавники также должны быть прочными. Вы можете использовать твердый картон, но лучше использовать пластик для карманной папки или папки с тремя кольцами.
- Для начала вам нужно спроектировать плавники и сделать образец бумаги в качестве руководства для резки. Как бы вы ни создавали свои ласты, вы должны сделать их так, чтобы настоящие ласты снова складывались (удваивались), чтобы получить дополнительную прочность и достичь точки сужения бутылки.
- Вырежьте образец и используйте его в качестве ориентира для резки материала ребер.
- Сложите плавники в форму и прикрепите их к корпусу ракеты скотчем.
- В зависимости от конструкции вашей пусковой установки вам, возможно, не придется строить плавник, проходящий через сопло ракеты.
Шаг 3. Создайте носовой обтекатель и грузовую часть
Для этого вам понадобится вторая 2-литровая бутылка.
- Отрежьте дно бутылки.
- Поместите груз на разрезанную бутылку. Это может быть пластилин или связка резинок. Поместите разрезанное дно бутылки внутрь верха так, чтобы дно было направлено к верху бутылки. Приклейте его скотчем, затем прикрепите модифицированную бутылку к дну бутылки, которая действует как камера давления.
- Носовой обтекатель может быть сделан из чего угодно: от крышки от бутылки на 2 литра до трубы из ПВХ любой длины и настоящего пластикового конуса. После того, как вы его определили и создали, этот конус должен быть постоянно прикреплен к верхней части разрезанной бутылки.
Шаг 4. Проверьте балансировку своей самодельной ракеты
Балансируйте ракету на указательном пальце. Ракета должна быть уравновешена в точке над барокамерой (дно первого баллона). Если нет, снимите загрузочную часть и отрегулируйте вес.
Как только вы найдете ее центр масс, взвесьте ракету. Вес должен быть в пределах от 200 до 240 граммов
Шаг 5. Создаем лаунчер / стопор
Есть несколько единиц оборудования, которые вы можете использовать для запуска водяной ракеты. Самыми простыми из них являются клапан и упор, которые можно вставить в горловину бутылки, которая выполняет функцию камеры давления.
- Ищите пробку, которая подходит прямо к горлышку бутылки. Возможно, вам придется немного поскрести края.
- Приобретите клапанную систему, обычно используемую в автомобильных шинах или велосипедных камерах. Измерьте диаметр.
- Просверлите отверстие в центре клапана того же диаметра, что и клапан.
- Очистите шток клапана и нанесите ленту на резьбовую часть и отверстие.
- Вставьте клапан в отверстие в пробке, затем удерживайте его на месте силиконовой или уретановой прокладкой. Дайте этому веществу полностью высохнуть, прежде чем снимать ленту.
- Проверьте клапан, чтобы убедиться, что воздух может свободно проходить через него.
- Проверьте останов, поместив небольшое количество воды в барокамеру ракеты, затем поместив стопор на место и установив ракету вертикально. Если есть утечка, повторно закройте клапан и повторите попытку. Как только утечек не будет, попробуйте еще раз, чтобы найти давление, заставляющее воздух выталкивать пробку из бутылки.
- Инструкции по созданию более совершенной системы запуска см. На
Шаг 6. Выберите место запуска ракеты
Как и в случае с ракетами с кинопленкой и зажигалками, настоятельно рекомендуется открытое место на открытом воздухе. Поскольку водные ракеты больше других ракет, вам понадобится более плоская открытая площадка, чем у других ракет.
Поднятые поверхности, например столы для пикника, подойдут для маленьких детей
Шаг 7. Запускаем ракету
- Заполните напорную камеру на 1 / 3–1 / 2 водой (вы можете добавить в воду пищевой краситель, чтобы она стала более красочным «топливом» при запуске ракеты). Вы также можете запустить ракету без использования воды в напорной камере, хотя целевое давление может отличаться от того, когда в камере была вода.
- Вставьте пусковую установку / стопор в устье барокамеры.
- Подсоедините шланг велосипедного насоса к выпускному клапану.
- Поставьте ракету вертикально.
- Прокачивайте воздух до тех пор, пока не достигнете давления, которое вытеснит клапан. Возможно, придется немного подождать, прежде чем это произойдет и ракета запустится.
Детали ракет и как они работают
1. Использование топлива для подъема ракеты и полета на ней по воздуху.. Ракеты летят, направляя пары топлива вниз через один или несколько выхлопов, которые толкают его вверх (поднимают) и перемещают вперед (через) воздух. Ракетные двигатели работают путем смешивания реального топлива с источником кислорода (окислителем), что позволяет ракете работать в космическом пространстве, отличном от атмосферы Земли.
- Первые ракеты были твердотопливными. Эти ракеты включают фейерверки, китайские боевые ракеты и два тонких ускорителя, используемые космическими кораблями. У большинства подобных ракет есть отверстие посередине, которое используется как место встречи и горения топлива и окислителя. Ракетные двигатели, используемые в моделях ракет, используют твердое топливо, а также группу токов для запуска парашюта ракеты, когда топливо заканчивается.
- Ракеты, работающие на жидком топливе, включают отдельные баки под давлением, содержащие жидкое топливо, такое как бензин или гидразин, и жидкий кислород. Эти жидкости закачиваются в камеру сгорания в нижней части ракеты; Выхлопные газы выводятся через коническое сопло. Основными двигателями космического корабля являются ракеты на жидком топливе, поддерживаемые внешними топливными баками, которые при запуске находятся под кораблем. Ракеты «Сатурн-5» в миссиях «Аполлон» также являются ракетами на жидком топливе.
- Многие летательные аппараты с ракетными двигателями также используют небольшие ракеты по бокам, чтобы помочь управлять самолетом, когда он находится в небе. Эти ракеты называются маневренными двигателями. Сервисный модуль на командном модуле Apollo имеет эти двигатели, рюкзаки пилотируемого маневренного блока, используемые космонавтами космических кораблей, также используют эти двигатели.
2. Отрезать отвод воздуха с помощью конического носика.. Воздух имеет массу, и чем он плотнее (особенно чем ближе к поверхности земли), тем сильнее он будет бороться с объектами, пытающимися пройти через него. Ракеты должны иметь обтекаемую форму (с длинными эллиптическими формами), чтобы минимизировать удар при прохождении через воздух, и по этой причине ракеты имеют коническую носовую часть.
- Ракеты, несущие полезную нагрузку (космонавты, спутники или ядерные взрывчатые вещества), обычно несут эти полезные нагрузки в носовой части ракеты или близко к ней. Например, командный модуль Apollo имеет коническую форму.
- Этот конический нос также несет на себе все системы управления ракетой, помогая беспрепятственно направлять ее к месту назначения. Системы управления могут включать в себя компьютеры в кабине, датчики, радар и радио для предоставления информации и управления траекторией полета ракеты (в ракетах Годдарда используется система управления гироскопом).
3. Уравновешивание круга вокруг его центра масс.. Общий вес ракеты должен быть сбалансирован вокруг определенной точки на ракете, чтобы ракета могла беспрепятственно лететь. Эту точку можно назвать точкой равновесия, центром масс или центром тяжести.
- Центр масс у каждой ракеты разный. Как правило, точка баланса находится выше топливной камеры или камеры давления.
- В то время как полезная нагрузка помогает поднять центр масс ракеты за пределы барокамеры, излишняя полезная нагрузка сделает ракету тяжелой сверху, что затруднит удержание во время запуска и управление во время полета. По этой причине интегральные схемы были объединены с компьютерами космических кораблей для уменьшения веса (это привело к использованию аналогичных интегральных схем или микросхем в калькуляторах, цифровых часах, персональных компьютерах и, в последнее время, в планшетных компьютерах и смартфонах).
4. Уравновешивание полета ракеты хвостовым оперением.. Эти плавники помогают обеспечить прямой полет ракеты, обеспечивая сопротивление воздуха изменениям направления. Некоторые ребра предназначены для прохождения через нижнюю часть сопла ракеты, а также для удержания ракеты в вертикальном положении перед запуском.
В 19 веке англичанин Уильям Хейл открыл еще один способ использования оперения ракеты для стабилизации полета ракеты. Он сделал дренаж прямо рядом с плавниками, который напоминал пропеллер. Это приводит к тому, что отработанные газы сжимают ребра и вращают ракету, чтобы удерживать ее вне линии. Этот процесс называется вращающейся стабилизацией
подсказки
- Если вам нравится создавать ракеты, указанные выше, но вы хотите решить более сложную задачу, вы можете поработать над хобби-моделью ракеты. Модельные ракеты поступают в продажу с конца 1950-х годов в виде блокировочного оборудования, которое может запускаться с двигателями из черного пороха на высоту 100-500 м.
- Если запустить ракету по вертикали слишком сложно, вы можете заставить ее скользить по горизонтали (на самом деле, ракеты на воздушном шаре являются формой этого горизонтального полета). Вы можете прикрепить ракету из рулона пленки к игрушечной машинке или водную ракету к скейтборду. Вы все равно должны найти открытое пространство с достаточно большим стартовым пространством.
Предупреждение
- Настоятельно рекомендуется родительский надзор при работе с любой ракетой, запускаемой с использованием чего-либо более сильного, чем дыхание человека, запускающего ее.
- Всегда надевайте защиту для глаз при запуске любого из трех типов летающих ракет (кроме ракет-аэростатов). Для более крупных свободно летящих ракет, таких как водные ракеты, также рекомендуется использовать защитный шлем, чтобы защитить голову в случае попадания ракеты в нее.
- Не стреляйте ни в кого свободно летящими ракетами любого типа.
