CC BY
42
УДК 519.87: 621.313.323
СИСТЕМА ДИСТАНЦИОННОГО ПУСКА ТВЕРДОТОПЛИВНОГО ДВИГАТЕЛЯ МОДЕЛИ РАКЕТЫ
А. П. Кравчуновский, С. А. Зоммер, П. А. Орлин 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: anton.kravchunovsky@yandex.ru
Представлены результаты разработки и испытаний системы дистанционного пуска двигателей моделей ракет. Описывается устройство составных частей системы и принципы их работы.
Ключевые слова: дистанционный пуск, твердотопливный двигатель, модель ракеты.
REMOTE SYSTEM OF THE SOLID PROPELLENT ENGINE STARTING
IN THE ROCKET MODEL
А. P. Kravchunovsky, S. A. Zommer, P. A. Orlin Scientific Supervisor - V. V. Kolga
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation Email: anton.kravchunovsky@yandex. ru
We presented the results of the development and control testing of the system that allows to fire engines of the rocket models by remote control. This paper describes a structure of the elements constituting the system and principles of their working.
Keywords: remote start, solid-propellant rocket engine, rocket model.
В настоящее время все большее распространение получает ракетно-модельный спорт. Одной из проблем является безопасный и надежный запуск двигателей моделей ракет.
Целью нашей работы является разработка безопасной и надежной системы, осуществляющей запуск двигателя.
В разработанном опытном образце модели ракеты (далее ракеты) применяется твердотопливный двигатель, воспламенение которого происходит электрическим способом [1].
При пуске двигателя ракеты необходимо обеспечить безопасность специалиста, выполняющего пуск. В рамках поставленной задачи был выбран дистанционный способ пуска двигателя ракеты. Пуск двигателя производится специалистом, который подает сигнал на пуск с использованием беспроводного пульта дистанционного управления. Подобный способ в полной мере удовлетворяет критерию безопасности при проведении пуска.
Принципиально система состоит из блока дистанционного запуска (рис. 1) и пульта дистн-ционного управления (ДУ) (рис. 2). В качестве элемента питания блока дистанционного запуска используется источник питания номиналом 9V типа «Крона». Блок дистанционного запуска располагается в непосредственной близости от стартового стола и соединяется при помощи проводов с зажимами типа «крокодил» с воспланменителем, который в свою очередь находится в непосредственном контакте с твердым топливом. Корпус блока дистанционного запуска изготовлен из фанеры (толщина - 6 мм), что защищает аппаратуру блока от возможных поражающих элементов при пуске ракеты.
Секция «Проектирование и производство летательньк аппаратов»
На корпус блока дистанционного запуска выведен выключатель и два позиционных тумблера. Основные параметры блока дистанционного запуска сведены в таблице. Пульт ДУ находится у специалиста и представляет собой радипередатчик, который отправляет управляющий сигнал на блок дистанционного запуска двигателя модели ракеты.
Блок дистанционного запуска имеет индивидуальное питание, что позволяет обеспечивать стабильную работу блоку независимо от внешнего источника питания, непосредственно осуществляющего запал.
Блок дистанционного запуска работает следующим образом: с пульта дистанционного управления посылается сигнал на частоте 2,4 GHz по заданному каналу, затем блок зажигания принимает сигнал и сравнивает принятые данные с запрограммированными. Если данные совпадают, то микроконтроллер подает управляющий сигнал на полевой транзистор IRFZ44N, инициируя его открытие [2]. Транзистор выполняет функцию электронного ключа. Если все переключатели безопасности приведены в рабочее положение, то происходит замыкание цепи зажигания и ток от внешнего блока питания подается на электрозапал. Система имеет двухуровневую систему защиты от случайного срабатывания, что обеспечивает безопасное подключение электрозапала двигателя модели ракеты [3]. Также система снабжена программной защитой от активации вследствие наводки паразитного сигнала на радиопередатчик.
Дистанция эффективного управления составляет приблизительно 100 м. Под дистанцией эффективного управления понимается расстояние, на котором блок дистанционного запуска получает полноценный сигнал от пульта ДУ и обеспечивает бесперебойный запуск двигателя при выполнении задачи обеспечения безопасности специалиста, управляющего процессом.
Рис. 1. Блок дистанционного запуска Рис. 2. Пульт дистанционного управления
Параметры блока дистанционного запуска
Параметр Значение
Напряжение питания блока управления, В 9
Типоразмер элемента питания «Крона»
Потребляемый ток блока, мА 20
Входное напряжение поджога, В 12
Максимальный входной ток поджога, А 50
Дистанция эффективного управления, м 100
Управляющий микроконтроллер Arduino Nano V3.0
Радиопередатчик nrf24l01
Частота передачи радиосигнала, GHz 2.4
Скорость передачи данных, Кб/с 5,6
Работоспособность системы подтверждена многократными экспериментальными запусками двигателей моделей ракет в различных погодных условиях. В ходе проведенных испытаний система показала себя полностью работоспособной и функционировала согласно поставленной задаче. В настоящее время ведутся работы по увеличению дистанции эффективного управления.
Библиографические ссылки
1. Эльштейн П. Конструктору моделей ракет. М. : Мир, 1978. С. 109-114.
2. Тестоедов Н. А., Кольга В. В., Семенова Л. А. Проектирование и конструирование баллистических ракет и ракет носителей : учеб. пособие / Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2014. 308 с.
3. Авилов М. Модели ракет (Проектирование и полет). М. : ДОСААФ, 1968. 70 с.
© Кравчуновский А. П., Зоммер С. А., Орлин П. А., 2017
