Как сделать ракету своими руками - из бумаги, картона, бутылок, спичек, фольги - схемы, мастер-классы - изготовление летающей модели космической ракеты из подручных материалов. Как сделать ракету из подручных материалов для детей? Шаблоны ракеты из бумаги

Схема движка представлена на Рис.1. И сразу первое правило:

1) ничего не делать «на глаз» .

Необходим простейший набор измерительных и чертежных инструментов: линейка, штангенциркуль, карандаш.

Корпус двигателя делается из 10-ти слоев высококачественной офисной бумаги. Для этого из стандартного листа А4 отрезаются по длине две полоски шириной 69 мм. Далее берется оправка – ровный гладкий и прочный, лучше металлический, стержень (или трубка) длиной более 80 мм и диаметром 15 мм. Чтобы корпус не прилипал к оправке, можно отрезать кусок широкого скотча по длине оправки и накатать его на оправку в поперечном направлении. Затем на оправку наматываются последовательно полоски бумаги, которые в процессе намотки обильно, без пропусков, промазываются силикатным клеем. Прилегающую к оправке сторону первого витка промазывать клеем, конечно, не надо.

Наматывать, точнее, накатывать бумагу надо на твердой ровной поверхности, так, чтобы витки ложились друг на друга практически без сдвига и очень плотно, без пузырей. Подложите газетный лист, чтобы не только сохранить в чистоте поверхность, но и убрать излишки клея, выделяющиеся в процессе накатки. Чтобы не было сдвига витков, я рекомендую сначала накатать полоску «всухую», так чтобы она правильно пошла, затем сделать аккуратный «откат» до первого витка, не отрывая оправку от стола, затем опять начать накатку уже с промазкой клеем. Обязательно надо промазать начальный край полоски так, чтобы он четко приклеился на первом витке. Нужен, конечно, некоторый опыт, чтобы эта операция удалась. Однако некондиционные корпуса не выбрасывайте. Они пригодятся для подгонки диаметра сопла, заглушки, для изготовления разных кондукторов и стопорных колец. После того как полосы проклеены, можно прокатать корпус на оправке с помощью ровной досочки, чтобы уплотнить витки. Делать это надо только в направлении намотки.

После этого неплохо прогнать еще сырой корпус через внешнюю оправку – металлический цилиндр с внутренним диаметром 18 мм. Корпус движка должен достаточно плотно проходить через эту оправку, этого надо добиться обязательно, поскольку в дальнейшем придется проводить набивку корпуса топливом, что без плотно сидящей внешней оправки делать нельзя. Если такую трубку найти не удастся, надо будет изготовить внешнюю оправку намоткой не менее 15-ти слоев офисной бумаги на уже готовый корпус двигателя, так – же на силикатном клею. Слегка подсушив корпус, надо снять его с оправки предварительно провернув против намотки. Дальше, пока корпус полностью не высох надо вставить с одной стороны готовое сопло. Для этого конечно необходимо, чтобы сопло уже было подготовлено.
Итак, изготавливаем сопло. Рекомендую сделать сразу два сопла, далее будет понятно почему. Обычно несложно найти деревянный стержень диаметром 16-18 мм, лучше из твердого дерева вроде бука или граба. Аккуратно торцуем его, т.е. делаем ровный перпендикулярный оси спил на одном конце. Для этого надо отрезать ровную полосу ватмана, шириной ~100мм и плотно намотать на стержень точно виток над витком. По краю этой намотки постепенно поворачвая стержень и удерживая ватман на месте делаем круговой пропил. Слегка зачистив шкуркой место спила получаем четкий торец. Здесь мы подошли вплотную ко второму правилу, непосредственно вытекающему из первого:

2) при любых операциях требующих геометрической точности использовать всевозможные оправки, шаблоны, кондукторы .

Торцанув деревяшку, по той же схеме отпиливаем от нее цилиндр высотой 12 мм. В этой заготовке по центру вдоль оси сверлим отверстие диаметром 4,0мм. Делать это лучше на сверлильном станке, хотя бы сделанном из дрели со специальной сверлильной подставкой. Она не слишком дорогая, но позволяет делать вертикальное сверление. Если такого устройства нет, можно использовать любой простейший кондуктор, в конце концов сделать сверление вручную. Особая точность в данном случае не нужна, поскольку фишка в следующей технологии. Просверлить заготовку по центру не удастся даже на сверлильном станке. Поэтому я просто надеваю заготовку на шпильку М4 и зажимаю с двух сторон гайками.
Затем зажав в патрон дрели, обтачиваю до нужного диаметра (15 мм) напильником и шкуркой. Если есть отклонения от перпендикулярного направления относительно оси торцевых поверхностей, это тоже можно поправить при обточке. Дрель для этого надо, конечно, как-то закрепить на столе, такие приспособления тоже есть в продаже. После такой операции отверстие сопла находится точно по центру. На боковой поверхности сопла, так же на дрели, по центру делаем проточку квадратным или круглым надфилем глубиной 1,0-1,5мм. Подгонку диаметра лучше всего делать, имея заготовку корпуса двигателя, можно некондиционную, которые у вас появятся в процессе производства. Наконец сопло готово. Оно не отличается жаропрочностью и в процессе работы движка прогорает до диаметра 6 - 6,5 мм. Некоторые называют такие движки даже бессопловыми. Я бы не совсем с этим согласился, поскольку это простейшее сопло все-таки обеспечивает четко направленный стартовый вектор тяги. Кроме того, такое сопло «автоматом» регулирует давление в движке, позволяя простить некоторые ошибки начинающих ракетомоделистов.
Теперь надо изготовить заглушку. Это то же сопло, но без центрального отверстия. Тут можно придумать разные технологии изготовления. Проще всего использовать в качестве заглушки еще одно сопло, только под него при сборке придется подложить, например, советскую копейку, ее диаметр как раз 15 мм, или залить отверстие эпоксидкой после установки в корпус. К тому же оно пригодится для центровки основного сопла.

Первый этап сборки двигателя - установка сопла. Делать это надо пока корпус еще не просох, т.е. практически сразу после намотки. Сопло устанавливается в корпус с одного торца на силикатном клею заподлицо с краем корпуса.
Вот мы и подошли к третьему правилу:

3) строго соблюдать соосность всех центральных каналов и осевую симметричность всех деталей ракеты .

Конечно, это правило интуитивно понятно, но частенько про него забывают.

Гарантий, что канал сопла направлен строго по оси нет, поэтому делаем простейший кондуктор. Для этого с противоположной стороны корпуса двигателя вставляем еще одно сопло(которое мы приготовили для заглушки), без клея естественно, и соединяем оба сопла металлическим стержнем диаметром 4,0мм. Соосность обеспечена.
Давление при работе в таком несложном движке может достигать 10 атмосфер, поэтому надеяться, что клей удержит сопло, мы не будем, а сделаем так называемую «перетяжку». Для этого делаем круговую линию на корпусе, отступив 6мм от края движка со стороны сопла, отметив, таким образом, положение боковой проточки сопла.

Далее берем прочную капроновую веревку толщиной 3-4 мм, привязываем ее к чему-то прочно-неподвижному, я, например, к гире 20 кг которую еще удерживаю ногой. Делаем один оборот веревки по отмеченной линии и, удерживая движок перпендикулярно веревке, сильно натягиваем. Чтобы не порезать руку можно привязать к концу веревки какую-нибудь палку. Операцию повторяем несколько раз, провернув движок относительно оси, пока не образуется четкая канавка-перетяжка. Промазываем ее клеем и наматываем 10 витков х/б нитки №10. Нитку сверху промазываем еще раз клеем. Для завязки нитки очень удобно использовать рыбацкий узел. Теперь можно считать сопло полностью установленным, надо только хорошенько просушить корпус двигателя не менее суток.

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.

Полезные советы

Мастерить ракету всегда интересно, особенно вместе с детьми.

Можно соревноваться или просто играть с игрушечной ракетой, пуская ее в воздух.

Есть много разных способов, как сделать ракету своими руками, и о некоторых из них мы вам расскажем.

Вариант 1

Как сделать летающую ракету

Вам понадобится:

1 лист бумаги

Клейкая лента (изолента)

Ножницы

Шариковая ручка большая трубочка (для запуска ракеты)

Клеевой пистолет (можно заменить клеем ПВА но ждать засыхания придется дольше)

1. Разрежьте бумагу на 2 половинки шириной примерно 5 см.

2. Приготовьте шариковую ручку и разберите ее, чтобы получить трубочку.

3. Прикрепите кусочек клейкой ленты к одной из половинок бумаги. Переверните эту бумагу и оберните ею ручку, чтобы получить корпус ракеты.

4. Прикрепите скрученную бумагу клейкой лентой. Можете использовать ленту, чтобы полностью обернуть корпус, после чего вытащите ручку. Некоторые неровности на концах можете подрезать ножницами.

5. Один конец корпуса ракеты закупорьте клейкой лентой.

6. Приготовьте 3 кусочка клейкой ленты. Их нужно сложить так, чтобы получились хвостовые плавники для ракеты (стабилизаторы).

7. Возьмите один кусок клейкой ленты и сложите его пополам, при этом не склеиваем ее полностью. Ножницами отрезаем ленту под углом примерно 45 градусов, чтобы получить треугольную форму стабилизатора. Нужно приготовить всего 3 подобные штуки.

8. Прикрепите стабилизаторы к ракете, используя те части, что вы не склеили. Прикрепите их на одинаковом расстоянии друг от друга вокруг основания ракеты.

9. Возьмите вторую половинку бумаги и сделайте из него конус, который можно будет далее прикрепить к корпусу.

10. Отрежьте лишнюю часть носовой части ракеты и оберните конус лентой, чтобы укрепить его. Особенно уделите внимание кончику носовой части.

11. Наполните конус клеем примерно на 3/4. Возьмите корпус ракеты и вставьте его в конус закупоренной частью. Подержите в таком положении несколько секунд, чтобы детали схватились.

Чтобы запустить ракету, просто вставьте в ее корпус трубочку (разобранную ручку), придерживайте ее двумя пальцами и сильно подуйте! Ракета будет еще выше лететь, если вы используете насос.

Вариант 2

Как сделать ракету из картона

Очень хорошая ракета может получиться, если вы используете картонный цилиндр от пищевой пленки, фольги или туалетной бумаги.

Просто приготовьте: картонную трубку, цветную бумагу и ножницы.

1. Приготовьте цветную бумагу и вырежьте из нее четверть круга.

2. Из заготовки склейте конус. Если необходимо, подровняйте его по размеру. Также нанесите по краю несколько надрезов.

3. Пора приклеить конус к трубке.

4. Украсьте ракету. Можете использовать цветную бумагу, наклейки или фломастеры.

5. Ракете вашей нужны крылья. Их нужно вырезать и приклеить. Также не стоит забывать про клапаны для склейки, которые надо заранее оставить.

6. Все крылья приклейте к ракете.

Вариант 3

Оригами ракета

Эта модель ракеты очень красивая, и Вы просто обязаны ее сделать вместе с детьми. Всем будет очень весело и всех порадует конечный результат.

Собрать такую ракету не сложно, просто выполните все как показано в видео уроке.

Сама сборка должна занять не более 15 минут. Можете сделать ее из цветной бумаги.

Оригами ракета из бумаги

Еще один вариант оригами ракеты.

Вариант 4

Ракета своими руками из бумаги

Такую ракету можно сделать для детей. Чтоб они играли, мечтая, как полетят в космос.

Самое интересное это то, что такая ракета запускается, если подуть.

Приготовьте одноразовую глубокую тарелку (миску) в качестве основы.

Приготовьте бумажный цилиндр от фольги, бумажного полотенца или туалетной бумаги и сделайте с его помощью ракету как показано в .

Приготовьте плотную бумагу и сделайте из нее трубочку.

Сделайте в одноразовой тарелке отверстие, диаметр которого немного больше или равен диаметру трубки.

Вставьте трубку в отверстие. Можете закрепить ее скотчем или изолентой.

Осталось запустить ракету - просто наденьте ее на трубку и сильно дуньте и ракета полетит.

Можете скачать разметку всех нужных деталей .

Вариант 5

Поделка из бумаги. Ракета.

Чтобы сделать эту несложную модель бумажной ракеты, вам понадобится цветная бумага и цветная папиросная.

* Корпус и стабилизаторы сделаны из цветной бумаги, а парашют для ее плавного спуска изготавливается из цветной папиросной бумаги.

* Приготовьте лист бумаги размером 170x250 мм и сделайте из него конус как показано на изображении.

1. Готовим конус

Бумага легче свернется в конус, если протянуть ее между столом и линейкой.

Кромку конуса намажьте клеем и склейте.

Приготовьте шаблон для основы конуса. Его можно сделать из картона или плотной бумаги. Стоит отметить, что шаблон нужен потому, что с его помощью обрезают корпус ракеты.

Теперь нужно надеть шаблон на готовый конус, провести карандашом линию, по которой нужно будет резать ножницами, чтобы избавиться от лишнего.

2. Готовим стабилизаторы.

Приготовьте 3 листка плотной цветной бумаги размером 8x17 мм.

Каждый лист нужно согнуть пополам вдоль и наложить на каждый по шаблону (N1 и N2) и обвести простым карандашом.

Вырежьте стабилизаторы.

У стабилизаторов нужно отогнуть кромки и с помощью клея соединить их.

Наша ракета имеет три пары стабилизаторов (больших и маленьких). Они для того, чтобы придать ракете устойчивость во время полета.

На шаблоне наметьте 3 точки, которые находятся на равном расстоянии друг от друга (это как разделить круг на 3 равные части).

С помощью шаблона и трех отметок наметьте на кормовой части ракеты три точки и соедините эти точки с носом ракеты.

Используя намеченные линии, начните наклеивать стабилизаторы.

3. Чтобы сделать купол парашюта, приготовьте папиросную бумагу. Ее размер должен быть 280x280 мм.

Согните бумагу несколько раз как показано на изображении и обрежьте. У вас получился купол.

4. Из ниток приготовьте стропы. Всего должно быть 8 строп одинакового размера.

Для нужного размера, посчитайте 1,5 длины диаметра купола парашюта и к получившейся величине добавьте длину корпуса ракеты.

Теперь нужно приклеить стропы к куполу парашюта. Вам помогут бумажные латки. После этого сложите купол парашюта так, чтобы стропы вместе с латками были собраны одна к другой.

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.

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.

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.

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.

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.

Максимальная высота при фиксированном суммарном импульсе двигателя достигалась при кратковременном четырехкратном скачке мощности на старте и дальнейшем переходе на ровную среднюю тягу. Скачок тяги достигался формированием отверстия в топливном заряде.

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.

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?!

Два редчайших двигателя, которые удалось достать «ПМ»: МРД 2, 5−3-6 и МРД 20−10−4. Из советских запасов ракетомодельной секции в Детском доме творчества на Воробьевых горах.

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!

1, 2, 4) При наличии заводского ракетного двигателя с постройкой простейшей ракеты справится и школьник начальных классов. 3) Продукт самодеятельного творчества — двигатель из патронной гильзы.

На удобрениях

Двигатель Дмитрия был проще и технологичнее. Основной компонент его ракетного топлива — это натриевая селитра, которая продавалась в хозяйственных магазинах как удобрение в мешках по 3 и 5 кг. Селитра служила окислителем. А в качестве горючего выступала обычная газета, которая и пропитывалась перенасыщенным (горячим) раствором селитры, а затем высушивалась. Правда, селитра в процессе сушки начинала кристаллизоваться на поверхности бумаги, что приводило к замедлению горения (и даже гашению). Но тут вступало в действие ноу-хау — Дмитрий проглаживал газету горячим утюгом, буквально вплавляя селитру в бумагу. Это стоило ему испорченного утюга, но зато такая бумага горела очень быстро и стабильно, выделяя большое количество горячих газов. Набитые свернутой в тугой рулон селитрованной бумагой картонные трубки с импровизированными соплами из бутылочных пробок взлетали на сотню-другую метров.

Карамель

Параноидальный запрет российских властей на продажу населению разных химреактивов, из которых можно изготовить взрывчатку (а ее можно изготовить практически из всего, хоть из древесных опилок), компенсируется доступностью через интернет рецептов практически всех видов ракетного топлива, включая, например, состав горючего для ускорителей «Шаттла» (69,9% перхлората аммония, 12,04% полиуретана, 16% алюминиевой пудры, 0,07% оксида железа и 1,96% отвердителя).

Картонные или пенопластовые корпуса ракет, топливо на основе пороха кажутся не очень серьезными достижениями. Но как знать — может, это первые шаги будущего конструктора межпланетных кораблей?

Безусловным хитом любительского ракетного двигателестроения сейчас являются так называемые карамельные двигатели. Рецепт топлива прост до неприличия: 65% калиевой селитры KNO3 и 35% сахара. Селитра подсушивается на сковородке, после чего измельчается в обычной кофемолке, медленно добавляется в расплавленный сахар и застывает. Итогом творчества становятся топливные шашки, из которых можно набирать любые двигатели. В качестве корпусов двигателей и форм прекрасно подходят стреляные гильзы от охотничьих патронов — привет тридцатым! Гильзы в неограниченном количестве есть на любом стрелковом стенде. Хотя признанные мастера рекомендуют использовать не сахарную, а сорбитовую карамель в тех же пропорциях: сахарная развивает большее давление и, как следствие, раздувает и прожигает гильзы.

Назад в будущее

Ситуация, можно сказать, вернулась в 1930-е годы. В отличие от других видов модельного спорта, где недостаток отечественных двигателей и прочих комплектующих можно компенсировать импортом, в ракетомодельном спорте это не проходит. У нас ракетомодельные двигатели приравниваются к взрывчатым веществам, со всеми вытекающими условиями по хранению, транспортировке и провозе через границу. Не родился еще на земле русской человек, способный наладить импорт таких изделий.

Выход один — производство на родине, благо технология тут вовсе не космическая. Но заводы, имеющие лицензии на производство таких изделий, за них не берутся — им этот бизнес был бы интересен лишь при миллионных тиражах. Вот и вынуждены начинающие ракетомоделисты из крупнейшей космической державы летать на карамельных ракетах. Тогда как в Соединенных Штатах сейчас стали появляться уже многоразовые модельные ракетные двигатели, работающие на гибридном топливе: закись азота плюс твердое горючее. Как вы думаете, какая страна лет через тридцать полетит к Марсу?

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.