Паровой двигатель был превзойден пороховыми трубками Китайской армии, а затем ракетами, работающими на жидком топлеве, изобретенными Константином Циолковским и разработанными Робертом Годдардом. Эта статья описывает пять способов построения ракеты в домашних условиях, от простых до более сложных; в конце вы можете найти дополнительную секцию, объясняющую базовые принципы построения ракет.
Шаги
Ракета из воздушного шарика
- Наборы для построения моделей ракет использую похожую технологию, где трубочка похожей длины прикрепляется к корпусу ракеты. Эта трубочка продевается через металлическую трубку на стартовой платформе, чтобы удерживать ракету в вертикальном положении до пуска.
-
Привяжите другой конец нити к другой основе. Обязательно туго натяните нить перед этим.
Надуйте воздушный шарик. Защемите кончик шарика, чтобы не выпускать воздух. Вы можете использовать ваши пальцы, скрепку для бумаг или прищепку.
Приклейте шарик к трубочке скотчем.
Выпустите воздух из шарика. Ваша ракета пролетит по установленной траектории, от одного конца нити к другому.
- Вы можете сделать эту ракету как с длинными, так и с круглыми шариками, а также поэкспериментировать с длиной трубочки. Вы также можете изменить угол, под которым проходит траектория полета ракеты, чтобы посмотреть, как это повлияет на расстояние, которое пролетит ваша ракета.
- Похожим образом вы можете сделать реактивную лодку: Разрежьте коробку из-под молока вдоль. Прорежьте дырку в нижней части и проденьте через нее шарик. Надуйте шарик, затем поместите лодку в ванну с водой и выпустите воздух из шарика.
-
Туго оберните прямоугольник вокруг карандаша или дюбеля. Начните закручивать полоску бумаги от конца карандаша, а не от центра. Часть полоски должна свисать над стержнем карандаша или концом дюбеля.
- Используйте карандаш или дюбель чуть толще, чем трубочка для питья, но не намного толще.
-
Заклейте край бумаги скотчем, чтобы она не размоталась. Заклейте бумагу по всей длине карандаша.
Сложите свешивающийся край в конус. Закрепите скотчем.
Уберите карандаш или дюбель.
Проверьте ракету на предмет дырок. Аккуратно подуйте в открытый конец ракеты. Прислушайтесь, чтобы поймать любой звук, который указывает на то, что воздух выходит из ракеты с боков или из конца и аккуратно ощупайте ракету, чтобы почувствовать вырывающиеся потоки воздуха. Заклейте все пробоины в ракете и снова протестируйте ракету, пока вы не устраните все дырки.
Добавьте хвостовые плавники к открытому концу бумажной ракеты. Поскольку эта ракета довольно узкая, удобнее будет вырезать и приклеить две пары смежных плавников, чем три или четыре отдельных маленьких плавника.
Ставьте трубочку в открытую часть ракеты. Убедитесь, что трубочка достаточно выступает из ракеты, чтобы вы могли зажать ее конец пальцами.
Резко подуйте в трубочку. Ваша ракета взлетит ввысь от силы вашего дыхания.
- Всегда направляйте трубочку и ракету вверх, а не на кого-либо, когда вы запускаете ракету.
- Постройте несколько разных ракет, чтобы узнать, как различные изменения влияют на ее полет. Также попробуйте запускать ваши ракеты дыханием разной силы, чтобы узнать, как сила вашего дыхания влияет на расстояние, которое пролетает ваша ракета.
- Игрушка, похожая на бумажную ракету, состояла из пластикового конуса с одного края и пластикового парашюта с другого. Парашют прикреплялся к палочке, которая затем вставлялась в картонную трубку. Когда в трубку дули, пластиковый конус ловил воздух и взлетал вверх. Достигнув максимальной высоты, палочка отпадала, после чего раскрывался парашют.
Привяжите один конец лески или нити к опоре. Опорой может служить спинка стула или дверная ручка.
Пропустите нить через пластиковую трубочку для питья. Нить и трубочка послужат системой навигации, с помощью которой вы сможете контролировать траекторию движения вашей ракеты из воздушного шарика.
Ракета из баночки из-под фотопленки
-
Решите, какой длины/высоты вы хотите построить вашу ракету. Рекомендованная длина - 15 см, но вы можете сделать ее длиннее или короче.
Раздобудьте баночку из-под фотопленки. Она послужит камерой сгорания для вашей ракеты. Вы можете найти такую баночку в фотомагазинах, которые еще работают с фотопленкой.
- Найдите баночку, которая защелкивается изнутри, а не снаружи.
- Если вы не можете найти баночку из-под фотопленки, вы можете использовать старую пластиковую баночку из-под лекарств с защелкивающейся крышкой. Если вы не можете найти баночку с защелкивающейся крышкой, вы можете найти пробку, которая туго поместится в горлышко баночки.
-
Соберите ракету. Легче всего сделать корпус ракеты тем же способом, что и в случае с бумажной ракетой, запускающейся через трубочку: просто оберните лист бумаги вокруг баночки из-под пленки. Поскольку эта баночка послужит пусковым устройством вашей ракеты, вам стоит приклеить бумагу к ней, чтобы она не улетела.
Решите, где вы хотите запустить вашу ракету. Рекомендуется запускать этот тип ракет в открытом пространстве или на улице, так как ракета может взлететь достаточно высоко.
Наполните баночку водой на 1/3. Если рядом с вашей стартовой площадкой нет источника воды, вы можете наполнить ракету где-либо еще и донести ее до площадки вниз головой или принести воду к платформе и наполнить ракету там.
Разломайте пополам шипучую таблетку и опустите одну половинку в воду.
Закройте баночку и переверните ракету носом вверх.
Отойдите на безопасное расстояние. Растворяясь в воде, таблетка выпустит двуокись углерода. Давление накопится внутри баночки и сорвет крышку, запуская вашу ракету ввысь.
Спичечная ракета
- Согните внешний сгиб скрепки под углом в 60 градусов. Это будет основой стартовой платформы.
- Загните внутренний сгиб скрепки вверх и немного в сторону, чтобы образовался открытый треугольник. К нему вы и прикрепите обернутую фольгой головку спички.
-
Поместите стартовую площадку на место запуска ракеты. Опять же, найдите открытое место на улице, так как эта ракета может пролететь довольно большое расстояние. Избегайте сухие места, так как спичечная ракета может начать пожар.
- Убедитесь, что вблизи вашего космодрома нет людей и животных, прежде чем запускать ракету.
-
Поместите спичечную ракету на стартовую площадку головкой вверх. Ракета должна располагаться как минимум под углом в 60 градусов от основы стартовой площадки и земли. Если она немного ниже, согните скрепку еще больше, пока вы не получите необходимый угол.
Запустите ракету. Зажгите спичку и поместите огонь сразу под обернутую головку спичечной ракеты. Когда фосфор в ракете зажжется, ракета взлетит.
- Держите поблизости ведро с водой, чтобы погасить использованные спички, чтобы убедиться, что они полностью потухли.
- Если ракета неожиданно попадет в вас, замрите, упадите на землю и покатайтесь по ней, пока вы не собьете с себя огонь.
Вырежьте небольшой треугольник алюминиевой фольги. Это должен быть равнобедренный треугольник с основанием в 2,5 см и медианой 5 см.
Возьмите спичку из спичечного коробка.
Приложите спичку к прямой булавке таким образом, чтобы острый кончик булавки доставал до головки спички, но не был длиннее ее.
Оберните алюминиевый треугольник вокруг головок спички и булавки, начиная с самой верхушки. Оберните фольгу как можно туже вокруг спички, не сбивая иголку с позиции. Когда вы завершили этот процесс, обертка должна спускаться примерно на 6,25 мм ниже головки спички.
Помните фольгу ногтями. Это подтолкнет фольгу ближе к головке спички и лучше отметит канал, сформированный булавкой под фольгой.
Аккуратно вытащите иголку, чтобы не порвать фольгу.
Сделайте стартовую площадку из скрепки.
Водяная ракета
-
Приготовьте одну пустую двухлитровую бутылку, которая послужит напорной камерой для вашей ракеты. Поскольку в строительстве этой ракеты используется пластиковая бутылка, она иногда называется бутылочной ракетой. Ее не стоит путать с типом петард, которые также известны как бутылочные ракеты, потому что они часто запускаются изнутри бутылки. Эта форма бутылочной ракеты запрещена во многих местах; водяная ракета не является запрещенной.
Сделайте плавники. Поскольку пластиковый корпус ракеты довольно прочный, особенно после укрепления лентой, вам потребуются столь же прочные плавники. Твердый картон может подойти для этого, но он прослужит только несколько запусков. Лучше всего использовать пластик, похожий на тот, из которого изготавливаются пластиковые папки для бумаг.
- Первым делом вам следует придумать дизайн ваших плавников и создать бумажный трафарет для вырезания пластиковых плавников. Какими бы ни были ваши плавники, помните, что впоследствии вам понадобится сложить каждый из них пополам для прочности. Также они должны доставать до той отметки, где бутылка начинает сужаться.
- Вырежьте трафарет и используйте его, чтобы вырезать три или четыре одинаковых плавника из пластика или картона.
- Согните плавники пополам и прикрепите их к телу ракеты крепким скотчем.
- В зависимости от дизайна вашей ракеты, вам может потребоваться сделать плавники длиннее горлышка бутылки/сопла ракеты.
-
Создайте носовой конус и отсек полезной нагрузки. Для этого вам потребуется вторая двухлитровая бутылка.
- Вырежьте донышко пустой бутылки.
- Поместите полезный груз в верхнюю часть разрезанной бутылки. Грузом может быть все, что угодно, начиная от комка пластилина до шарика из эластичных резинок. Поместите отрезанную нижнюю часть внутрь бутылки так, чтобы дно было направлено к ее горлышку. Закрепите конструкцию скотчем, а затем приклейте эту бутылку донышку бутылки, которая выполняет роль камеры давления.
- Нос ракеты можно сделать из чего угодно, от крышечки пластиковой бутылки до поливиниловой трубки или пластикового конуса. Придумав, какой нос вы хотите сделать для вашей ракеты, и собрав его, прикрепите его к верхней части ракеты.
-
Протестируйте баланс вашей ракеты. Поместите ракету на ваш указательный палец. Точка баланса должна находиться чуть выше камеры давления (в нижней части первой бутылки). Если точка баланса смещена, снимите секцию позитивного груза и измените вес груза.
-
Выберите космодром для вашей ракеты. Как и с вышеописанными ракетами, вам следует запускать водную ракету только на улице. Поскольку эта ракета больше и сильнее других ракет, вам потребуется и большее открытое пространство для запуска. Космодром также должен располагаться на более плоской поверхности. Воздух имеет массу, и чем плотнее эта масса (особенно вблизи поверхности Земли), тем больше она сдерживает объекты, которые пытаются двигаться через воздух. Ракеты должны быть обтекаемыми (иметь удлиненную, эллиптическую форму), чтобы минимизировать трение, которое им необходимо преодолеть, когда они летят сквозь воздух, поэтому большинство ракет имеют заостренный носовой конус.
3. Сбалансируйте ракету в центре ее массы. Общий вес ракеты должен быть сбалансирован вокруг определенной точки внутри ракеты, чтобы убедиться, что она полетит прямо и не будет кувыркаться. Это точку можно назвать точкой равновесия, центром массы или центром тяжести.
- Центр массы отличается в каждой ракете. Как правило, точка баланса будет находиться чуть выше камеры топлива или давления.
- В то время как полезная нагрузка помогает поднять центр массы ракеты выше ее камеры давления, слишком тяжелая полезная нагрузка сделает ракету слишком тяжелой сверху, что приведет к трудностям при удержании ракеты в вертикальном положении до запуска и направлении ракеты во время него. По этой причине интегральные микросхемы были включены в компьютеры космических аппаратов, чтобы уменьшить их вес. (Это привело к использованию похожих интегральных схем (или чипов) в калькуляторах, электронных часах, персональных компьютерах, а в последнее время еще и в планшетах и смартфонах.)
4. Стабилизируйте ракету с помощью хвостовых плавников. Плавники позволяют обеспечить прямой полет ракеты, предоставляя сопротивление воздуха против изменения направления. Некоторые плавники сделаны таким образом, чтобы они были длиннее сопла ракеты, помогая поддерживать ракету в вертикальном положении перед запуском.
- Всегда надевайте защитные очки при запуске любой из свободно летающих ракет (кроме ракеты из воздушного шара). Для более крупных свободно летающих ракет, таких как водяные ракеты, также рекомендуется надеть защитный шлем, чтобы защитить голову, если ракета попадет в вас.
- Не стреляйте любой из свободно летающих ракет в другого человека.
- Присутствие взрослых настоятельно рекомендуется при работе с любой из ракет, приводимых в движение чем-либо, кроме дыхания человека.
Ракета изготовленная дома – это не фантастика. Все, что нужно, чтобы сделать летающую ракету – это бумага, фольга, селитра… и немного практических знаний, изложенных в этой статье.
Истоки создания ракет начинаются с «Огненной стрелы», взлетевшей на порохе во времена китайской династии Хань, с ракет Конгрива и Гейла во времена гражданской войны в США и открытия формулы К.Э. Циолковским. В те далекие времена не было мощных компьютеров и высоких технологий. Конечно в настоящее время ракета - это произведение человеческой мысли и науки, она способна развивать огромные скорости, поднимая многотонные грузы и унося их в глубины космоса. Но технология ракетостроения не покрыта мраком и не хранится под завесой тайны, она вполне доступна, так что любой человек сможет сделать простенькую ракету без особых усилий.
Конструкция ракеты
Ракета состоит из пяти основных частей:
1 обтекатель ракеты
– это часть ракеты конической формы, предназначенная для
уменьшения сопротивления воздуха при полете в атмосфере.
2 топливный бак - это часть конструкции ракеты, обеспечивающая её топливом. Для жидкотопливных ракет топливный бак делится на бак с горючим (водород, керосин и. д.) и бак с окислителем, который располагается над топливным баком (кислородом, тетраоксид азота и т. д.). Для твердотопливных ракет топливный бак соединен с камерой сгорания и в процессе горения топлива сам выполняет функцию камеры сгорания.
3 камера сгорания - служит для сгорания топлива и выброса образовавшихся газов. Так как реакция горения идет с образованием высоких температур, то газы, нагревшись, расширяются, создают высокое давление по закону идеального газа (PV=nRT, P – давление; T – температура; V, n, R – остаются постоянными), которое выталкивает газы из ракеты, толкая ее вверх.
4. сопло ракеты – служит для разгона и задания направления струи газов, выходящих из камеры сгорания. Простое сопло (труба вентури) состоит из участка постепенно суживающегося сечения для разгона газов. Из-за того, что скорость на входе пропорциональна площади сечения, то с уменьшением площади происходит увеличение скорости:
W на выходе = Wна входе * S сечения камеры сгорания / S сечения сопла; где W - скорость; S - площадь.
Однако с уменьшением сечения увеличивается давление газов в камере сгорания, поэтому сечение должно быть оптимальным, чтобы рабочее давление не разорвало камеру.
5. стабилизатор ракеты – это часть ракеты, расположенная в хвостовой части и служащая для смещения назад центра давления аэродинамических сил, действующих на ракету при полёте в атмосфере. Кроме того, стабилизаторы могут быть оснащены рулями высот для управления движения ракетой.
Как сделать ракету своими руками
Самые простые ракеты – это ракеты на твердом топливе, от этого ракета становится менее опасной, с топливом легче работать и проще его создавать. Но у таких ракет есть и минус - это необратимость процесса запуска, при котором нельзя остановить процесс горения топлива и малый импульс. Но нас этот вариант устраивает мы же не Белку и Стрелку собрались запускать в космос!
Топливо не полностью располагается в ракете, внутри топливного отсека имеется желоб. Его необходимость обусловлена тем, что в процессе горения топливо нагревается, при этом оно расширяется, создавая нагрузку на стенки ракеты. Такая нагрузка может деформировать или даже привести к трещинам корпус, что может плохо сказаться на полете. Поэтому пустое место, желоб, отводится для снижения расширения в направления стенок ракеты.
В качестве топлива может служить порох (утрамбованный виде шашки) или бумага, пропитанная селитрой, но лучше них можно посоветовать – это сплав сахара или сорбита с калиевой селитрой или перхлората аммония в соотношении 2:3. Также можно приобрести дешевый с большим выбором импульса (подъемной тяги) и на его основе создать ракету для полета. В таких двигателях уже присутствует сопло, что упрощает задачу при сборке, а отработаный двигатель в последующем может быть заменен другим, делая ракету многоразовой.
Корпус и обтекатель
ракеты лучше делать из пергамента, так как он теплоустойчив по сравнению
с бумагой или из алюминиевой трубы. Сопло можно сделать для ракеты из
пергамента, сжав конец ракеты по четырем частям и провернув их так,
чтобы сузилось отверстие. Позже зафиксировать сопло ниткой. Для ракет с
металлическим корпусом нужно подбирать заглушку с отверстием посередине.
Заглушка крепится к поверхности путем спаивания холодной сваркой или
паяльной кислотой.
Можно также делать ракеты без сопла, но скорость ракеты от этого будет ниже. Стабилизатор выполняется из картона или фанеры и приклеивается к корпусу клеем.
Топливо поджигается запалом или электрозапалом.
В этом мастер-классе я покажу несколько вариантов — как сделать ракету из бумаги своими руками с пошаговыми фотографиями. Герой одной известной советской комедии задает аудитории вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» И сам же на него отвечает: «Это науке не известно». С начала освоения космоса прошло немногим более 50 лет, но наука уже давно ответила на этот вопрос отрицательно. А что касается далеких галактик, в которые не в силах заглянуть даже электронные телескопы, этот вопрос остается без ответа.
Дети первые знания о космосе, как правило, получают из детских энциклопедий. После того, как у вашего ребенка сложится общее представление об астрономии, вы можете перейти к освоению практических навыков в игровой форме. Для этого вам придется вместе с сыном или дочкой сделать игрушечную ракету из бумаги и запустить ее в воздух. Процесс создания такой бумажной поделки показан в данном мастер-классе. Другие как сделать смотрите здесь.
Ракета из бумаги своими руками
1 вариант
Для изготовления ракеты приготовим
- квадратный лист цветной бумаги;
- клеевой карандаш.
Для нашей ракеты мы использовали квадрат сиреневой бумаги. Складываем его по диагонали.
После этого требуется согнуть заготовку будущей ракеты по другой диагональной линии.
Выполненные сгибы позволяют сложить наш сиреневый квадрат в виде двойного треугольника.
Полученная заготовка сверху должна иметь следующий вид.
Снова укладываем ее на стол и продолжаем работу по созданию ракеты. Для этого правую сторону верхнего слоя загибаем к средней линии.
С левой стороны необходимо выполнить симметричный сгиб. Так мы начинаем формировать очертания будущей ракеты.
Перевернем нашу поделку на другую сторону и выполним те же самые действия (загибаем боковые стороны к средней линии).
Продолжаем работу по созданию нашей бумажной ракеты. Для этого у полученных треугольников нужно загнуть боковые стороны к середине следующим образом. Сначала делаем это с правой стороны.
Затем подобные сгибы повторяем с левой стороны заготовки будущей ракеты.
Перевернем бумажную поделку на другую сторону и выполним аналогичные сгибы.
Только что выполненные сгибы необходимо зафиксировать с помощью клея. Делаем это с обеих сторон нашей поделки.
Приступаем к оформлению нижней части ракеты. Для этого выступающие нижние уголки требуется загнуть следующим образом.
Подобный сгиб повторяем и с левой стороны.
Перевернув заготовку ракеты на другую сторону, повторим сгибы нижних уголков.
Теперь осталось расправить нашу поделку, придав ей объем. Сделать это можно пальцами с внутренней стороны. Наша ракета из бумаги готова.
Для того чтобы запустить ее в воздух, нам потребуется трубочка для коктейля. Аккуратно вводим ее под нижнюю часть ракеты и дуем. Это поднимет ракету на некоторое расстояние вверх, высота подъема будет зависеть от силы выдоха и веса самой поделки.
2 вариант как сделать ракету оригами пошагово
12 апреля во всем празднуется День авиации и космонавтики. К этому празднику вместе с детьми можно сделать поделку в виде ракеты в технике оригами. Изготавливать ее очень просто и интересно.
Для изготовления ракеты-оригами понадобится:
- лист синей цветной бумаги;
- ножницы;
- фломастеры.
Цветная бумага обязательно должна быть одинакового цвета с обеих сторон. Поэтому если нет двусторонней бумаги, то можно просто склеить 2 листа одного цвета белыми сторонами друг к другу. Не обязательно использовать синюю бумагу, можно взять лист любого цвета.
Для начала нам нужно вырезать ровный квадрат. Поэтому сгибаем лист бумаги по диагонали. Слишком явную складку делать не стоит, эта линии потом нам не потребуется. Она нужна только для формирования ровного квадрата.
Отрезаем лишнее ножницами. Разворачиваем квадрат. Распрямляем складочку.
А теперь нужно сложить квадрат пополам. Проводим пальцем, формируя четкую складку. Разворачиваем. Теперь нужно взять правую половину и подогнуть ее к центральной складке, которую мы только что сделали. То есть разделить половину квадрата пополам.
Теперь то же самое делаем со второй стороной. Подгибаем к центру.
Хорошенько проглаживаем складочки. А теперь снова разворачиваем заготовку. У нас получилось 4 равные части. Берем правый верхний угол и подгибаем к центральной складке.
И левый верхний угол тоже. Здесь важно подогнуть ровно, так как это будем верхушка ракеты.
Теперь поднимем правую сторону и загибаем ее к самой первой складке слева. Проглаживаем складку.
И ее же отгибаем еще раз, но только по центральной линии сгиба и назад.
Теперь нужно так же сделать с левой стороной. Подгибаем ее вправо.
И отгибаем ее часть назад по линии сгиба. Так мы сделали крылья.
Переворачиваем детали и делаем снизу вертикальные надрезы примерно по 1 см в длину. Делаем их с обеих сторон. Надрезаем вдоль верхней основной детали ракеты.
Переворачиваем деталь обратно. Загибаем маленькие треугольнички вверх. Благодаря им ракета сможет самостоятельно стоять.
С обеих сторон:
Берем черный фломастер или маркер и рисуем 3 одинаковых круга друг под другом на ракете. Это будут иллюминаторы. А на крыльях ракеты просто сделаем по 3 засечки снизу.
Вот так очень просто и быстро можно изготовить ракету в технике оригами из бумаги.
Еще один вариант такой ракеты смотрите .
3 вариант космической поделки из бумаги
Принято считать, что мастерить больше всего любят девочки. А как же привлечь мальчиков к созданию разнообразных поделок? А увлечь их поможет техническая тематика, например, посвященная космосу. Предложите своему сыну смастерить ракету из бумаги. Процесс создания такой космической поделки показан в нашем мастер-классе.
Для изготовления ракеты нам достаточно квадратного листа бумаги.
Складываем заготовку будущей ракеты по диагонали.
Затем полученный треугольник сгибаем пополам еще раз.
Теперь этой заготовке нужно придать вид двойного квадрата. Для этого один уголок расправляем, после чего придаем ему квадратную форму.
Аналогично поступаем с другим уголком. Так мы получили двойной квадрат. Располагаем его открытыми срезами вниз.
Для создания ракеты начнем делать сгибы. Сначала выполняем их с верхней стороны по бокам.
Перевернув заготовку будущей ракеты, нужно сделать то же самое.
Теперь на месте полученных сгибов нам нужно выполнить внутренние складки. Для этого сначала расправляем загнутый треугольник, а потом формируем из него внутреннюю складку.
Так нужно поступить с оставшимися тремя загнутыми треугольниками.
После этого для формирования ракеты будем делать сгибы в нижней части заготовки. Для этого боковые стороны с нижнего края загибаем к середине.
Затем требуется загнуть боковые стороны так, чтобы они располагались параллельно центральной вертикальной линии нашей поделки.
Аналогичные действия повторяем с оставшихся трех сторон нашей заготовки.
Немного переворачиваем слои будущей ракеты, чтобы она приобрела следующий вид.
Теперь займемся оформлением нижней части ракеты. Для этого один из уголков загибаем в сторону.
Так требуется поступить с остальными тремя нижними уголками.
После этого их же необходимо отогнуть вниз. Все это делаем с формированием внутренней складки.
Так выглядит наша поделка на данном этапе.
Осталось только расправить ее основную часть.
Наша ракета из бумаги готова.
В этом материале представим обзор видеоролика по изготовлению ракетницы, а также ракет к этой самой ракетнице.
Итак, нам понадобится:
- ПВХ труба;
- две пластиковые бутылки;
- скотч;
- бумага;
- зажигалка для газовой плиты;
- наждачная бумага;
- ножовка;
- термостойкий силикон.
Первым делом необходимо сделать камеру сгорания. Делать ее автор предлагает из бутылки. Так как бутылку может разорвать из-за мощности взрыва, ее нужно уплотнить второй. Берем канцелярский нож и вырезаем верхнюю часть бутылки.
Вырезаем также нижнюю часть, оставив среднюю.
Переходим к средней части, которую вырезаем вдоль, чтобы получить одну полоску.
Полученная полоска и будет выполнять роль уплотнителя, поэтому кладем ее на вторую бутылку и хорошенько наматываем скотчем.
Далее нам нужно отрезать кусок ПВХ трубы и прикрепить его к крышке от пластиковой бутылке. Для этого вырезаем кусок от трубы и обрабатываем место вырезания наждачной бумагой.
Далее вырезаем верхнюю часть крышки канцелярским ножом.
Также обрабатываем наждачной бумагой.
Слегка затачиваем кончик трубки, чтобы она вошла в крышку.
Приклеиваем крышку к трубе термостойким силиконом.
Далее к камере зажигания нужно соединить зажигалку для газовой плиты. Для этого разбираем зажигалку.
Снимаем верхнюю часть, в которой образуется искра и оголяем провода.
Берем два самореза, и вкручиваем их в нижней части бутылки. Обматываем на саморезы два провода, которые соединяем к проводам в зажигалке.
После этого изолируем провода, получив таким образом систему подачи искры в камеру зажигания.
Следует отметить, что вначале автор вкручивает саморезы в средней части бутылки, что по его словам не так эффективно при использовании спирта в качестве запала. Объясняется это тем, что при наливании спирта в бутылку, он оказывается на дне. Пары спирта также имеют большую концентрацию на дне, поэтому запал посередине происходит не так легко, как на дне. Ракетница готова, можно приступить к изготовлению ракет. Для этого будем использовать бумагу, скотч и кусок ПВХ трубы, который прикрепили к крышке.
Берем бумагу и обматываем ее вокруг ПВХ трубки.
Склеиваем бумагу скотчем, чтобы зафиксировать ее в обмотанном состоянии. Закрываем открытый конец трубки бумагой и скотчем.
Так как бумага легкая, нужно утяжелить ракету. Для этого достаточно обмотать ее изолентой.
Вырезаем из куска картона небольшие стабилизаторы треугольной формы и приклеиваем на ракете клеевым пистолетом. Стабилизаторы нужны для того, чтобы ракета летела ровно.
На этом изготовление ракетницы и ракеты можно закончить. В конце отметим, что нужно обращать особое внимание герметичности камеры загорания, поскольку при ее нарушении запуска ракеты попросту не будет.
Итак, вы прочли последние новости об Илоне Маске или Джеффе Безосе (главе Amazon - прим. перев.), а может покопались в книгах по истории и поняли, почему Роберт Годдард и Вернер фон Браун стали легендами. И тут вам в голову пришла гениальная мысль - а почему бы не заняться ракетостроением самостоятельно?
Должен отметить, что текст ниже - это всего лишь подход теоретика-астрофизика к созданию ракет, и в нем, очевидно, не хватает многих... ну, давайте просто назовем их «критически важными деталями». Ракеты - одни из самых сложных творений, которые когда-либо создавались человечеством, и они требуют малость большего описания для их постройки, чем дает эта статья, так что мое уважение инженерам, которые на самом деле проектируют и строят их.
Тем не менее, ракеты полагаются на некоторые удивительно простые физические принципы. Хотя шаги ниже точно не дадут вам полноценного ракетного двигателя, они пояснят, почему мы делаем ракеты так, как мы делаем, и никак иначе.
Шаг первый: сохранение импульса
При движении по поверхности Земли или по воздуху мы полагаемся на сохранение импульса, чтобы двигаться вперед. Когда мы отталкиваемся от земли или машем крыльями в воздухе, то земля или воздух в свою очередь отталкиваются от нас. Поскольку Земля несколько больше нас, сохранение импульса означает, что мы сдвигаемся сильно, а вот Земля - едва ли.
Но космос - это совсем другая история. В этом холодном вакууме не на что давить. Ноги, крылья, пропеллеры и самолеты бесполезны. Но это не означает, что сохранение импульса внезапно перестает работать. Вместо этого, чтобы двигаться вперед, нам, по сути, нужно взять импульс с собой.
Тут тот же принцип, что и в том случае, когда вы находитесь на льду озера или в офисном кресле на колесиках. Если вы возьмете часть массы, которую вы носите с собой (обувь, снежок - что угодно), и отбросите ее от себя, то вы немного проедете в противоположном направлении. Конечно, то, что вы выкинули, имеет вес сильно меньше вашего, поэтому вы проедете в обратном направлении на достаточно небольшое расстояние, но все еще вам удалось сдвинуться, используя только самого себя.
Итак, чтобы иметь летающую в космосе ракету, вам нужно возить с собой ракетное топливо. Оно может быть любым, и когда вы его выбросите через заднюю часть ракеты, вы пролетите немного вперед. Прогресс!
Шаг второй: плывите по течению
Но стратегия «положить топливо в ракету и проделать дырку на задней ее стороне», вероятно, будет не самой эффективной. Вот почему вам нужно заменить свое отверстие соплом: в частности, соплом де Лаваля, названным в честь его изобретателя. Конкретно это сопло сужается до узкой горловины, а затем расширяется в куполообразную камеру, где выходное отверстие намного шире, чем входное. Уникальная форма сопла делает что-то волшебное с потоком ракетного топлива, что привело Годдарда в восторг в начале 1900-ых.
Когда топливо попадает в узкую горловину, оно ускоряется. Это происходит потому, что жидкость крайне плохо сжимается - для этого требуется гигантское давление, но его в сопле нет. Таким образом, чтобы общая масса жидкости протекала с одинаковой скоростью, она должна преобразовываться с «широкой и медленной» на входе в «узкую и быструю» посередине. Каждое вещество имеет свою собственную скорость звука (скорость, с которой распространяются звуковые волны в нем), и если вы правильно настроите горловину сопла, жидкость станет звуковой в момент перемещения по ней.
А звуковые и сверхзвуковые жидкости обладают особым свойством, которое прямо противоположно их дозвуковым собратьям: вместо замедления при повторном расширении из-за сложной динамики жидкости они... ускоряются. Поэтому, когда такая жидкость выходит из сопла, она получает дополнительный импульс. Кроме того, специальная куполообразная форма сопла на выходе позволяет жидкости продолжать прижиматься к его корпусу, еще больше увеличивая итоговый импульс.
Шаг третий: повинуйтесь тирании
Итак, у вас есть топливо и сопло. Что осталось? Правильно, вам нужно что-то, чтобы привести все это в действие: источник энергии, который вам также нужно упаковать с собой. В случае бросания вещей на скользком льду вы принесли свою энергию в виде завтрака, который вы употребили раньше и хранили для последующего использования.
Но зерновые и молоко - не самый лучший источник энергии для космической энергетики, поэтому химические ракеты оказались настолько успешными. Создавая мощную смесь топлива (например, высокоочищенный керосин) и окислителя (например, кислород), можно высвободить и использовать невероятные объемы энергии в последующих экзотермических реакциях. Разумеется, имеются и другие комбинации, и в некоторых случаях топливо самовоспламеняется при правильных условиях или существует в твердой форме перед использованием по назначению.
В любом случае, результат тот же. Еще одна полезная «фишка» химических ракет заключается в том, что смесь топлива служит в качестве движителя - результаты энергетических реакций «запихиваются» в сопло де Лаваля, толкая ракету вперед. Это здорово.
Но тот факт, что вы должны нести свой собственный источник топлива и энергии, резко ограничивает то, что может сделать ракета. Это регулируется формулой Циолковского - простой связью между энергией, необходимой для достижения цели, энергией, запасенной в топливе, и долей общей массы ракеты, занятой топливом.
Если вы хотите улететь дальше или поднять более тяжелый объект на орбиту, вам нужно больше топлива. Но увеличение объемов топлива увеличивает и общий вес ракеты, и именно эта «тирания» объясняет, почему современные ракеты имеют от 80 до 90 процентов топлива по массе - все для того, чтобы вывести совсем небольшую полезную нагрузку в космос. Поэтому и используют многоступенчатые ракеты - убирая используемые ступени, вы тем самым уменьшаете общий вес ракеты, а, значит, ускорение от следующей ступени будет более эффективным.
Можете улетать
Что в итоге? У вас есть все необходимые компоненты ракеты: сохранение импульса, ракетное топливо, сопло причудливой формы и источник энергии. И все, даже самые нестандартные ракеты, следуют тем же основным принципам. Соплом могут быть электрические или магнитные поля, а источником энергии - топливо, ядерные реакции или само Солнце. Но, несмотря ни на что, шаги выше - единственный способ получить ракету в космосе.