Как сделать мини реактивный двигатель с питанием от USB и зажигалки
Реактивная тяга самая мощная из всего, что пока существует. Наглядно продемонстрировать ее принцип действия можно на самодельной модели. Это вполне безопасное устройство, так как работает от газа для заправки зажигалок, поэтому его можно собрать в домашних условиях.
Материалы:
- труба 32 мм;
- жесть или тонкий листовой алюминий;
- супер клей;
- велосипедная спица;
- электромотор от игрушки;
- пустой стержень от шариковой ручки;
- доска;
- тонкий шланг
- газовые зажигалки – 2 шт.
Процесс изготовления реактивного двигателя
Для изготовления корпуса двигателя нужно отрезать кусок трубы длиной 55 мм.
В один ее торец вклеивается скоба из листового металла. В ней должно быть отверстие в центре для оси с лопастями.
Из тонкого листового металла вырезается 4 диска под внутренний диаметр трубы. Их нужно просверлить по центру, нарезать на них лопасти и выгнуть из них крыльчатки.
Далее берется кусок велосипедной спицы длиной 70 мм. На него надеваются крыльчатки. Чтобы их закрепить, используется клей и втулки с разрезанного на куски пустого стержня от шариковой ручки.
Ось с лопастями вставляется в трубку. Затем в нее вклеивается второе крепление. Чтобы ось не болталась, нужно поставить перед скобами втулки из стержня.
Из тонкого листового металла сгибается конус со срезанной вершиной. В нем делается 3 отверстия.
Конус приклеивается на корпус двигателя.
В 2 отверстия на конусе вклеиваются металлические трубки.
Их можно снять с телескопической антенны, также подойдут металлические стержни от шариковой ручки.
Двигатель прикручивается к деревянному основанию скобами из листового металла так, чтобы отверстие в конусе без трубки было вверху. Аналогично на подошву крепится электродвигатель. Его ось соединяется с реактивным мотором посредством стержня от ручки.
К контактам электродвигателя припаиваются провода.
На трубки из конуса натягиваются тонкие шланги.
Их нужно продолжить к свободной части деревянной подошвы и подключить к штуцерам закрепленных зажигалок.
Теперь при нажатии кнопок на зажигалках газ из них поступит в конус реактивного двигателя, где его нужно поджечь. Затем при запуске поддува воздуха появится тяга. Она будет продолжаться пока не отпустить зажигалки.
Воздушно-гидравлическая ракета
Воздушно-гидравлическая модель относится к типу простейших в ракетомоделизме. Ее характеризует простота конструкции и эксплуатации. Эта модель дает возможность проводить множество различных опытов и, что самое главное, познакомиться с действием реактивного двигателя. Воздушно-гидравлическую ракету можно легко построить самому.
Такую простейшую ракету сделать можно очень быстро из подручных материалов. Для начала надо определиться каких размеров будет ракета. Основа её корпуса будет простая пластмассовая бутылка из-под газировки. В зависимости от объема бутылки будут различаться полетные характеристики нашей будущей ракеты. Например, 0.5 литра хоть и будет маленькая по размерам, но и взлетать тоже будет невысоко метров на 10-15. Самый оптимальный размер это бутылка объемом от 1.5 до 2 литров, можно конечно еще взять и пяти литровый сосуд, но это будет для нас слишком мощно, не на Луну же лететь. Для старта потребуется также основной инструмент — насос, лучше, если он будет автомобильным и с прибором для измерения давления – манометром.
Основной узел в ракете будет клапан, от него будет завbсить эффективность всей нашей ракеты. С помощью него в бутылку нагнетается и удерживается воздух. Возьмем проколотую или можно рабочую камеру от любого велосипеда и вырежем их неё «сосок”, часть, к которой мы подсоединяем насос. Еще потребуется обычная пробка от бутылок вина или шампанского, но так как их очень много разных форм и размеров, то главным критерием отбора для нас будет длина не менее 30 мм и диаметром, чтобы пробка входила в горлышко бутылки с натягом на 2/3 своей длины. Теперь в найденной пробке следует сделать отверстие такого диаметра, чтобы «сосок” входил с усилием в неё. Отверстие сверлить лучше в два приема, сначала тонким сверлом, а потом уже сверлом нужного диаметра и главное это делать мягко с небольшим усилием. Далее «сосок” и пробку соединяем вместе, предварительно капнув в отверстие пробки немного «супер клея” для предотвращения просачивания воздуха из бутылки. Последней деталью в клапане будет площадка, которая служит для крепления клапана к стартовой площадке. Её нужно сделать из прочного материала, например металл или стеклотекстолит толщиной 2-3 мм и размерами 100х20 мм. После того как в ней сделали 3 отверстия под крепление и ниппеля, можно приклеивать к ней пробку, при этом лучше использовать эпоксидный клей для более прочного соединения. В итоге главное, чтобы часть ниппеля выступала над площадкой примерно на 8-11 мм, иначе не за что будет подсоединять насос. Приступил к самой ракете. Она для её изготовления потребуется две бутылки объемом 1.5 литра, шарик от настольного тенниса, цветной скотч. Одну бутылку можно пока отложить в сторону, а со второй выполним операцию. Нужно отрезать аккуратно верхнюю часть бутылки, так чтобы общая длина составила примерно 100 мм. Далее отпиливаем от этой части головку с резьбой. В итоге получился у нас головной обтекатель, но это еще не всё. Так как осталась дырка в середине, то её нужно закрыть и в этом случае понадобится приготовленный шарик. Возьмем целую бутылку, перевернем её горлышком вниз, сверху положим шарик и наденем головной обтекатель. В сумме получилось, что шарик немного выпирает за пределы окружности бутылки, он будет служить как элемент, смягчающий удар об землю при спуске с орбиты. Теперь ракеты нужно украсить немного, так как бутылки прозрачные, то в полете ракету будет плохо видно и для этого, где есть ровная цилиндрическая поверхность, обматываем цветным скотчем. Вот и получилась в итоге заветная ракета, хотя она больше похожа на баллистическую межконтинентальную ракету. Можно конечно сделать стабилизаторы для сходства со стандартной ракетой, но они на полет никак не будут влиять на этом снаряде. Стабилизаторы в количестве четырех штук легко сделать из картона из-под бытовой техники, вырезав их небольшой по площади. Приклеить их к корпусу ракеты можно с помощью клея жидких гвоздей или другого аналогичного. 
Теперь начнем изготовление стартовой площадки. Для этого нам потребуется ровный фанерный лист толщиной 5-7 мм выпиленный квадратом со сторонами длиной 250 мм. В центе сначала закрепим сделанную ранее площадку с клапаном, расстояние между отверстиями выбираем произвольно, расстояние между двумя площадками должно быть не менее 60 мм и для этого применяем в качестве крепления болты диаметром 4 или 5 мм и длиной соответственно не меньше 80 мм. Далее, чтобы ракету зафиксировать на стартовой площадке потребуется смастерить держатель с пусковым устройством, который состоит из двух уголков, двух гвоздей и 4 болтов с креплением. У уголка с одной стороны сверлим два отверстия под крепеж к стартовой площадке, расстояние между отверстиями, как и в уголке, так и в основной площадке должны быть одинаковы, например 30 мм. С другой стороны обоих уголков также нужно сделать два отверстия диаметром 5 мм под два больших гвоздя таким же диаметром, но расстояние между отверстиями должно быть такое, чтобы расстояние между самими гвоздями было от 28 до 30 мм. Когда всё собрано, следует отрегулировать высоту положения фиксирующих гвоздей. Для этого установим бутылку на клапан, как в боевом режиме, с большим усилием и после этого нужно так подобрать высоту уголков, чтобы гвозди легко скользили в самих отверстиях и между горлышком бутылки. Гвозди служат также спускающим механизмом, но еще потребуется сделать специальную пластинку соединяющих их и для веревочки, которую мы будет дергать для запуска ракеты. Завершающими элемента в стартовой площадке будут ножки, для которых нужно просверлить 4 отверстия во всех углах площадки и прикрутить 4 небольших болта длиной от 30 до 50 мм, они служат для фиксации стартового стола в земле. 
Ракета должна быть наполнена водой в строго указанном количестве, это 1/3 от общей длины всей бутылки. Опытным путем легко убедиться, что заливать слишком много воды, как и слишком мало, не стоит, так как в первом случае для воздуха остается слишком мало места, а во втором — слишком много. Тяга двигателя в этих случаях будет очень слабой, а время работы — непродолжительным. При открытии клапана сжатый воздух начинает выбрасывать воду через сопло, в результате чего возникает тяга, и ракета развивает соответствующую скорость (около 12 м/с). Следует иметь в виду, что на величину тяги влияет также площадь поперечного сечения сопла. Тяга, уменьшающаяся по мере выбрасывания воды, позволит ракете достигнуть высоты 30 — 50 м. Несколько пробных запусков при слабом или умеренном ветре позволяют сделать вывод, что при герметическом соедине¬нии клапана с бутылкой, правильном наполнении водой и при вертикальной установке модели на старте она может достигнуть высоты около 50 м. Установка ракеты под углом 60° приводит к уменьшению высоты подъема, однако дальность полета увеличивается. При более пологих траекториях либо старты модели будут неудачными, либо дальность полета будет небольшой. Модель, запущенная без воды, будет очень легкой и поднимется только на 2 — 5 м. Запуски воздушно гидравлических моделей лучше всего проводить в безветренную погоду. В резуль¬тате испытаний легко заметить, что модель обладает хорошей устойчивостью и тенденцией ориентироваться против ветра, как при наличии тяги, так и после окончания работы двигателя. Время полета модели от старта до момента приземления в зависимости от достигнутой высоты составляет 5 — 7 секунд. Кстати, воздушно-гидравлические ракеты могут быть и многоступенчатыми, то есть состоять из несколько бутылок или даже пяти и больше. Вообще рекорд на высоту полета такой ракеты составляет целых 600 метров, не каждая стандартная модель ракеты сможет достигнуть такой высоты. При этом они могут поднимать существенную полезную нагрузку, например некоторые испытатели устанавливают фотоаппараты или мини видеокамеры и проводят успешно аэрофотосъемку. 
Итак, когда всё готово можно выйти на улицу и произвести первые запуски. Вместе с ракетой и оборудованием еще нужно взять дополнительное топливо – несколько бутылок с водой. Такие ракеты можно запускать где угодно, на школьном дворе, на лесной полянке, главное чтобы в радиусе 20 метров не было никаких построек затрудняющих боевой полет. В центе нашего полигона установите стартовую площадку так, чтобы установленная ракета была строго вертикально. Далее подключаем насос к клапану, заливаем в ракету воду положенного объема и быстро устанавливаем её на стартовый стол, так, чтобы клапан очень плотно вошел в горлышко бутылки. Теперь взводим спусковой механизм, два гвоздя вставляем в отверстия, фиксируя их. Запускать воздушно-гидравлическую ракету лучше вдвоем, один будет дергать за веревочку – производить старт, а другой накачивать воздух в бутылку. Длина веревочки должна составлять примерно 10 — 15 метров, этого расстояния хватает, чтобы запускающего не обрызгало фонтаном воды из ракеты, но вот тому, кто будет работать насосом, не позавидуешь, у него весьма большие шансы принять прохладный душ при нестандартном полете реактивного снаряда. Так как наша ракета состоит из бутылки объемом 1.5 литра, то накачивать следует до давления 4 — 5 атмосфер, можно попробовать и больше, но не выдержит уже сам клапан и соединение с насосом такого большого давления, и будет происходить утечка. При накачивании можно не бояться, что с бутылкой может что-то произойти, ибо она может выдержать по техническим данным 30 – 40 атмосфер. Закачка воздуха длится примерно 30 секунд. Когда достигнуто нужное давление в бутылке запускающему дается команда «Старт”, который резким движение дергает за веревочку и через мгновение ракета устремляется в небо, выполняя боевую задачу. Чтобы украсить полет можно подкрашивать воду, например красками или марганцовкой, так можно точно проследить реактивную струю и траекторию ракеты. Для следующего запуска остается только залить топливо из запаса и снова накачать воздух в двигательный отсек. Такая ракета может хорошо развлечь в летний солнечный день.
Сам себе ракетостроитель: взлетаем самостоятельно
Мало кто из моих ровесников не увлекался постройкой моделей ракет. Может, сказывалось всемирное увлечение человечества пилотируемыми полетами, а может, кажущаяся простота постройки модели. Картонная трубка с тремя стабилизаторами и головным обтекателем из пенопласта или бальсы, согласитесь, намного проще даже элементарной модели самолета или автомобиля. Правда, энтузиазм большинства молодых Королевых, как правило, улетучивался на этапе поиска ракетного двигателя. Оставшимся ничего не оставалось, как осваивать азы пиротехники.
Александр Грек
Между Главным конструктором наших ракет Сергеем Королевым и Главным конструктором наших ракетных двигателей Валентином Глушко шла негласная борьба за звание Самого Главного: кто же действительно важнее, конструктор ракет или двигателей для них? Глушко приписывают крылатую фразу, якобы брошенную им в разгар такого спора: «Да я к своему двигателю забор привяжу — он на орбиту выйдет!» Впрочем, эти слова — отнюдь не пустое бахвальство. Отказ от «глушковских» двигателей привел к краху королевской лунной ракеты H-1 и лишил СССР каких-либо шансов на победу в лунной гонке. Глушко же, став генеральным конструктором, создал сверхмощную ракету-носитель «Энергия», превзойти которую до сих пор никому не удается.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Двигатели из патронов
Та же закономерность работала и в любительском ракетостроении — выше летала ракета, у которой был более мощный двигатель. Несмотря на то что первые ракетомодельные двигатели появились в СССР еще до войны, в 1938 году, Евгений Букш, автор вышедшей в 1972 году книги «Основы ракетного моделизма», взял за основу такого двигателя картонную гильзу охотничьего патрона. Мощность определялась калибром исходной гильзы, а производились двигатели двумя пиротехническими мастерскими ДОСААФ вплоть до 1974 года, когда было принято решение об организации в стране ракетомодельного спорта. Для участия в международных соревнованиях потребовались двигатели, подходящие по своим параметрам под требования международной федерации.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Их разработка была поручена Пермскому НИИ полимерных материалов. Вскоре была выпущена опытная партия, на основе которой и начал развиваться советский ракетомодельный спорт. С 1982 года с перебоями заработало серийное производство двигателей на государственном казенном заводе «Импульс» в украинской Шостке — в год выпускали 200−250 тысяч экземпляров. Несмотря на жесткий дефицит таких двигателей, это был период расцвета советского любительского модельного ракетостроения, который закончился в 1990 году одновременно с закрытием производства в Шостке.
Двигательный тюнинг
Качество серийных двигателей, как нетрудно догадаться, для серьезных соревнований не годилось. Поэтому рядом с заводом в 1984 году появилось мелкосерийное опытное производство, обеспечивавшее своей продукцией сборную страны. Особенно выделялись двигатели, частным образом изготовленные мастером Юрием Гапоном.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
А в чем, собственно, сложность производства? По своей сути ракетомодельный двигатель — простейшее устройство: картонная трубка с запрессованным внутри дымным порохом марки ДРП-3П (дымный ружейный порох 3-й состав для прессованных изделий) с керамической заглушкой с соплом-дыркой с одной стороны и пыжом с вышибным зарядом — с другой. Первая проблема, с которой не справлялось серийное производство, — точность дозировки, от которой зависел и конечный суммарный импульс двигателя. Вторая — качество корпусов, которые часто давали трещины при прессовании под давлением в три тонны. Ну и третья — собственно, качество запрессовки. Впрочем, проблемы с качеством возникали не только в нашей стране. Не блещут им и серийные ракетомодельные двигатели другой великой космической державы — США. А лучшие модельные двигатели делают микроскопические предприятия в Чехии и Словакии, откуда их контрабандой провозят для особо важных мероприятий.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Тем не менее при социализме двигатели, пусть неважные и с дефицитом, но были. Сейчас же их нет вообще. Отдельные детские ракетомодельные студии летают на старых, еще советских запасах, закрывая глаза на то, что срок годности давно вышел. Спортсмены пользуются услугами пары мастеров-одиночек, а если повезет, то и контрабандными чешскими двигателями. Любителям же остается единственный путь — перед тем как стать Королевым, сначала стать Глушко. То есть делать двигатели самим. Чем, собственно, и занимались я и мои друзья в детстве. Слава богу, пальцы и глаза у всех остались на месте.
Из всех искусств
Из всех искусств для нас важнейшим является кино, любил поговаривать Ильич. Для ракетомоделистов-любителей середины прошлого века — тоже. Ибо кино- и фотопленка того времени делалась из целлулоида. Туго свернутая в небольшой рулончик и засунутая в бумажную трубку со стабилизаторами, она позволяла взлететь простейшей ракете на высоту пятиэтажного дома. У таких двигателей было два главных недостатка: первый — небольшая мощность и, как следствие, высота полета; второй — невозобновимость запасов целлулоидной пленки. Например, фотоархива моего отца хватило всего на пару десятков запусков. Сейчас, кстати, жалко.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Второй вариант двигателей собирался, так сказать, из отходов деятельности Советской армии. Дело в том, что при стрельбах на артиллерийских полигонах (а один из них как раз находился неподалеку от нас) метательный заряд при выстреле выгорает не до конца. И если хорошенько поискать в траве перед позициями, можно было найти довольно много трубчатого пороха. Самая несложная ракета получалась в результате простого заворачивания такой трубки в обычную фольгу от шоколадки и поджигания с одного конца. Летала такая ракета, правда, невысоко и непредсказуемо, зато весело. Мощный двигатель получался при собирании длинных трубок в пакет и заталкивании их в картонный корпус. Из обожженной глины изготавливалось и примитивное сопло. Работал такой двигатель очень эффектно, поднимал ракету довольно высоко, но часто взрывался. К тому же на артиллерийский полигон не особо походишь.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Третий вариант представлял собой попытку почти промышленного изготовления ракетомодельного двигателя на самодельном дымном порохе. Делали его из калиевой селитры, серы и активированного угля (он постоянно заклинивал родительскую кофемолку, на которой я его измельчал в пыль). Признаюсь честно, мои пороховые двигатели работали с перебоями, поднимая ракеты всего на пару десятков метров. Причину я узнал лишь пару дней назад — запрессовывать двигатели нужно было не молотком в квартире, а школьным прессом в лаборатории. Но кто бы, спрашивается, меня в седьмом классе пустил запрессовывать ракетные двигатели?!
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Последние из МРД
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Работа с ядами
Вершиной же моей двигателестроительной деятельности стал довольно ядовитый двигатель, работавший на смеси цинковой пыли и серы. Оба ингредиента я выменял у одноклассника, сына директора городской аптеки, на пару резиновых индейцев, самую конвертируемую валюту моего детства. Рецепт я почерпнул в жутко редкой переводной польской ракетомодельной книжке. И двигатели набивал в папином противогазе, который хранился у нас в кладовке, — в книжке особый упор делался на токсичность цинковой пыли. Первый пробный запуск был проведен в отсутствие родителей на кухне. Столб пламени из зажатого в тисках двигателя с ревом устремился к потолку, прокоптив на нем пятно диаметром в метр и наполнив квартиру таким вонючим дымом, с каким не сравнится и коробка выкуренных сигар. Вот эти-то двигатели и обеспечили мне рекордные запуски — метров, наверное, на пятьдесят. Каково же было мое разочарование, когда через двадцать лет я узнал, что детские ракеты нашего научного редактора Дмитрия Мамонтова летали в разы выше!
Как изготовить реактивный двигатель: наглядное пособие
Вы знали, что если в согнутую дугой трубу положить сухого спирта, подуть воздухом из компрессора и подать газ из баллона, то она взбесится, будет орать громче взлетающего истребителя и краснеть от злости? Это образное, но весьма близкое к истине описание работы бесклапанного пульсирующего воздушно-реактивного двигателя – настоящего реактивного двигателя, построить который под силу каждому.
Сергей Апресов
Бесклапанный ПуВРД — удивительная конструкция. В ней нет движущихся частей, компрессора, турбины, клапанов. Простейший ПуВРД может обойтись даже без системы зажигания. Этот двигатель способен работать практически на чем угодно: замените баллон с пропаном канистрой с бензином — и он продолжит пульсировать и создавать тягу. К сожалению, ПуВРД оказались несостоятельными в авиации, но в последнее время их всерьез рассматривают как источник тепла при производстве биотоплива. И в этом случае двигатель работает на графитовой пыли, то есть на твердом топливе.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Наконец, элементарный принцип работы пульсирующего двигателя делает его относительно безразличным к точности изготовления. Поэтому изготовление ПуВРД стало излюбленным занятием для людей, неравнодушных к техническим хобби, в том числе авиамоделистов и начинающих сварщиков.
Принципиальная схема
Несмотря на всю простоту, ПуВРД — это все-таки реактивный двигатель. Собрать его в домашней мастерской весьма непросто, и в этом процессе немало нюансов и подводных камней. Поэтому мы решили сделать наш мастер-класс многосерийным: в этой статье мы поговорим о принципах работы ПуВРД и расскажем, как изготовить корпус двигателя. Материал в следующем номере будет посвящен системе зажигания и процедуре запуска. Наконец, в одном из последующих номеров мы обязательно установим наш мотор на самодвижущееся шасси, чтобы продемонстрировать, что он действительно способен создавать серьезную тягу.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
От русской идеи до немецкой ракеты
Собирать пульсирующий реактивный двигатель особенно приятно, зная, что впервые принцип действия ПуВРД запатентовал российский изобретатель Николай Телешов еще в 1864 году. Авторство первого действующего двигателя также приписывается россиянину — Владимиру Караводину. Высшей точкой развития ПуВРД по праву считается знаменитая крылатая ракета «Фау-1», состоявшая на вооружении армии Германии во время Второй мировой войны.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Конечно же, речь идет о клапанных пульсирующих двигателях, принцип действия которых понятен из рисунка. Клапан на входе в камеру сгорания беспрепятственно пропускает в нее воздух. В камеру подается топливо, образуется горючая смесь. Когда свеча зажигания поджигает смесь, избыточное давление в камере сгорания закрывает клапан. Расширяющиеся газы направляются в сопло, создавая реактивную тягу. Движение продуктов сгорания создает в камере технический вакуум, благодаря которому клапан открывается, и в камеру всасывается воздух.
В отличие от турбореактивного двигателя, в ПуВРД смесь горит не непрерывно, а в импульсном режиме. Именно этим объясняется характерный низкочастотный шум пульсирующих моторов, который делает их неприменимыми в гражданской авиации. С точки зрения экономичности ПуВРД также проигрывают ТРД: несмотря на впечатляющее отношение тяги к массе (ведь у ПуВРД минимум деталей), степень сжатия в них достигает от силы 1,2:1, поэтому топливо сгорает неэффективно.