CC BY
35
Актуальные проблемы авиации и космонавтики - 2017. Том 1
УДК 629.7
ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ СПАСЕНИЯ МОДЕЛЕЙ РАКЕТ
П. А. Орлин, Д. И. Быстров, Е. C. Тихоненко Научный руководитель - В. В. Кольга
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: orlin96@mail.ru
Представлены результаты разработки и испытаний стенда для тестирования системы спасения моделей ракет. Описывается устройство составных частей системы и схема их компоновки.
Ключевые слова: испытательный стенд, система спасения, вышибной заряд.
PROBATIONARY STAND FOR TESTING THE RESCUE SYSTEM
OF ROCKET MODEL
P. A. Orlin, D. I. Bystrov, E. S. Tihonenko Scientific Supervisor - V. V. Kolga
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
E-mail: orlin96@mail.ru
The work presents the results of the development and checking of the probationary stand for testing the rescue system of rocket models. The paper describes the structure of the elements constituting the system and the layout scheme.
Keywords: probationary stand, the rescue system, explosive charge.
В ракетомоделировании очень важным является стадия разработки и отладки системы спасения (СС) в виду необходимости безопасного возвращения модели ракеты на землю и считывания данных с электроники, находящейся в головной части. А также для сохранения самой модели для возможности её дальнейшего использования. Систем спасения существует большое множество, и практически все они устроены на принципе срабатывания вышибного заряда, находящегося в верхнем торце двигателя и соединённого с камерой сгорания при помощи замедлителя [1]. То есть при выгорании топлива спустя некоторое время срабатывает вышибной заряд и выстреливает СС. Но такая схема сложна в реализации для начинающих ракетомоделистов. Наша система спасения имеет абсолютно новую схему: вышибной заряд не связан с двигателем, а работает автономно. Сигнал на его воспламенение подается с приборов в головной части. Но для тестирования и отработки такой компоновки СС необходимо разработать простой и универсальный испытательный стенд.
Целью нашей работы является создание унифицированной конструкции системы тестирования и отработки СС для моделей ракет, а также получение и отработка навыков проектирования, испытания и применения различных систем.
Основой в системе тестирования является алюминиевая труба. Достоинство такого решения - его унифицированность: для тестирования системы спасения в больших ракетах возможно применение труб соответствующих диаметров.
В целях выяснения возможности корпуса ракеты выдерживать нагрузки, возникающие при срабатывании вышибного заряда, макет корпуса, как и сама модель ракеты, выполняется из композиционного материала.
Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»
Головная часть испытательного стенда изготавливается так, чтобы ее геометрические и физические параметры соответствовали параметрам головной части, устанавливаемой на модель ракеты. Она состоит из трех частей: переходник из эпоксидной смолы, корпус из композитного материала, обтекатель, распечатанный на SD-принтере. Универсальность такой компоновки заключается в том, что можно легко и быстро изменить размеры и массу в соответствии с требуемыми характеристиками.
В качестве воспламенителя вышибного порохового заряда используется лампа накаливания МН 3,5-0,15. Для непосредственного контакта пороха и вольфрамовой нити с лампы удаляется стеклянная колба. На нить накаливания наносится смесь из горючего клея и серы, что повышает надежность срабатывания системы. Чтобы зафиксировать лампу, используется шпангоут из фанеры, представляющий собой диск толщиной 5 мм диаметром, соответствующим внутреннему диаметру обечайки, с центральным отверстием. Диаметр этого отверстия совпадает с диаметром цоколя лампы. Для обеспечения полноценного контакта пороха и нити накала с воспламенитель-ным составом используется контейнер. Он представляет собой полый цилиндр с внутренним диаметром равному диаметру цоколя лампы, и высотой 30 мм, склеенный из листа ватмана. Этот контейнер сохраняет контакт пороха с нитью накала и обеспечивает стабильность его положения при предстартовых перемещениях ракеты.
Неотъемлемой частью системы спасения является парашют. В качестве материала парашюта используется синтетическая ткань. Она обладает высокой прочностью и не замерзает при низких температурах. Стропы для парашюта должны быть также прочными и легкими. Этими качествами обладает капроновая нить [2]. Для расчета необходимых размеров полотна купола использовалась программа, в результате работы которой получили, что для проектируемой модели ракеты необходим купол диаметром 50 см. Было решено использовать парашют в форме квадрата со стороной 50 см. В ходе множественных испытаний было выяснено, что лучше всего парашют скручивать в трубку и не обматывать стропами, как это рекомендуется в различных источниках [3]. Таким образом, парашют полностью раскрывается и не наблюдается запутывание строп.
Испытания показали, что парашют и стропы оплавляются горячими пороховыми газами. Это вызвало необходимость использовать защитный чехол. Он изготавливается из ватмана и представляет собой раскрывающийся цилиндрический контейнер. Для воспрепятствования проникновения пороховых газов внутрь чехла дно закладывается вата.
В результате данной работы были проведены испытания и произведена отработка системы. Было определено оптимальное количество пороха, при котором система спасения раскрывается, и расширяющиеся пороховые газы не вызывают пластических деформаций макета корпуса ракеты.
Разработанная система тестирования отличается универсальностью и простотой и позволяет полностью проверить и отладить систему спасения для ее надежного срабатывания при запусках моделей ракет. В настоящее время ведутся работы по упрощению процесса снаряжения системы спасения (см. рисунок).
Библиографические ссылки
1. Проектирование и конструирование баллистических ракет и ракет носителей : учеб. пособие / Н. А. Тестоедов, В. В. Кольга, Л. А. Семенова / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. 308 с.
2. Система спасения ракеты «Феникс» [Электронный ресурс]. URL: http://kia-soft.narod.ru/interests/rockets/rk2/safety/safety.htm (дата обращения: 18.02.2017).
3. Эльштейн П. Конструктору моделей ракет. М. : Мир, 1978. 168 с.
© Орлин П. А., Быстров Д. И., Тихоненко Е. C., 2017
Схема испытательного стенда
