Як зробити ракету

Ракети є чудовою ілюстрацією третього закону руху Ньютона: "Дії завжди є рівна і протилежна протидія." Вважається, що першою ракетою був паровий дерев`яний голуб, винайдений Архітом Тарентським в 4 столітті до нашої ери. Паровий двигун був перевершений пороховими трубками Китайської армії, а потім ракетами, які працюють на рідкому топлеве, винайденими Костянтином Ціолковським і розробленими Робертом Годдардом. Ця стаття описує п`ять способів побудови ракети в домашніх умовах, від простих до більш сложних- в кінці ви можете знайти додаткову секцію, яка пояснює базові принципи побудови ракет.

Метод 1 з 5: Ракета з повітряної кульки

1
Прив`яжіть один кінець волосіні або нитки до опори. Опорою може служити спинка стільця або дверна ручка.
2
Пропустіть нитку через пластикову трубочку для пиття. Нитку і трубочка послужать системою навігації, за допомогою якої ви зможете контролювати траєкторію руху вашої ракети з повітряної кульки.
- Набори для побудови моделей ракет використовую схожу технологію, де трубочка схожою довжини прикріплюється до корпусу ракети. Ця трубочка протягується через металеву трубку на стартовій платформі, щоб утримувати ракету в вертикальному положенні до пуску.
3
Прив`яжіть другий кінець нитки до іншій основі. Обов`язково туго натягніть нитку перед цим.
4
Надійти повітряна кулька. Защемить кінчик кульки, щоб не випускати повітря. Ви можете використовувати ваші пальці скріпку для паперу або прищіпку.
5
Приклейте кульку до трубочки скотчем.
6
Випустіть повітря з кульки. Ваша ракета пролетить за встановленою траєкторії, від одного кінця нитки до іншого.
- Ви можете зробити цю ракету як з довгими, так і з круглими кульками, а також поекспериментувати з довжиною трубочки. Ви також можете змінити кут, під яким проходить траєкторія польоту ракети, щоб подивитися, як це вплине на відстань, яку пролетить ваша ракета.
- Схожим чином ви можете зробити реактивну човен: Розріжте коробку з-під молока уздовж. Проріжте дірку в нижній частині і Протягніть через неї кульку. Надійти кульку, потім помістіть човен у ванну з водою і випустіть повітря з кульки.

Метод 2 з 5: ракет, що запускаються трубочкою для пиття

1
Виріжте прямокутник з аркуша паперу. Якщо довжина повинна бути в три рази більше його ширини: рекомендовані розміри складають 11,43 см на 3,81 см.
2
Туго оберніть прямокутник навколо олівця або дюбеля. Почніть закручувати смужку паперу від кінця олівця, а не від центру. Частина смужки повинна звисати над стрижнем олівця або кінцем дюбеля.
- Використовуйте олівець або дюбель трохи товщі, ніж трубочка для пиття, але не набагато товщі.
3
Заклейте край паперу скотчем, щоб вона не розмоталася. Заклейте папір по всій довжині олівця.
4
Складіть звішувати край в конус. Закріпіть скотчем.
5
Приберіть олівець або дюбель.
6
Перевірте ракету на предмет дірок. Акуратно подмімо у відкритий кінець ракети. Прислухайтеся, щоб зловити будь-який звук, який вказує на те, що повітря виходить з ракети з боків або з кінця і акуратно обмацайте ракету, щоб відчути вириваються потоки повітря. Заклейте всі пробоїни в ракеті і знову протестуйте ракету, поки ви не усунете всі дірки.
7
Додайте хвостові плавники до відкритого кінця паперової ракети. Оскільки ця ракета досить вузька, зручніше буде вирізати і приклеїти дві пари суміжних плавників, ніж три або чотири окремих маленьких плавника.
8
Ставте трубочку у відкриту частину ракети. Переконайтеся, що трубочка досить виступає з ракети, щоб ви могли затиснути її кінець пальцями.
9
Різко подмімо в трубочку. Ваша ракета злетить увись від сили вашого дихання.
- Завжди направляйте трубочку і ракету вгору, а не на кого-небудь, коли ви запускаєте ракету.
- Побудуйте кілька різних ракет, щоб дізнатися, як різні зміни впливають на її політ. Також спробуйте запускати ваші ракети диханням різної сили, щоб дізнатися, як сила вашого дихання впливає на відстань, яку пролітає ваша ракета.
- Іграшка, схожа на паперову ракету, складалася з пластикового конуса з одного краю і пластикового парашута з іншого. Парашут прикріплявся до палички, яка потім вставлялася в картонну трубку. Коли в трубку дулі, пластиковий конус ловив повітря і злітав вгору. Досягнувши максимальної висоти, паличка відпадала, після чого розкривався парашут.

Метод 3 з 5: Ракета з баночки з-під фотоплівки

1
Вирішіть, якої довжини / висоти ви хочете побудувати вашу ракету. Рекомендована довжина - 15 см, але ви можете зробити її довше або коротше.
- Рекомендований діаметр: 3,75 см, але насправді він буде визначений діаметром камери згоряння.
2
Роздобудьте баночку з-під фотоплівки. Вона послужить камерою згоряння для вашої ракети. Ви можете знайти таку баночку в фотомагазинах, які ще працюють з фотоплівкою.
- Знайдіть баночку, яка замикається зсередини, а не зовні.
- Якщо ви не можете знайти баночку з-під фотоплівки, ви можете використовувати стару пластикову баночку з-під ліків з замикалася кришкою. Якщо ви не можете знайти баночку з замикалася кришкою, ви можете знайти пробку, яка туго поміститься в горлечко баночки.
3
Зберіть ракету. Легше всього зробити корпус ракети тим же способом, що і у випадку з паперової ракет, що запускаються через трубочку: просто оберніть аркуш паперу навколо баночки з-під плівки. Оскільки ця баночка послужить пусковим пристроєм вашої ракети, вам варто приклеїти папір до неї, щоб вона не полетіла.
- Переконайтеся, що горлечко баночки відкрито, коли ви прикріпіть до неї корпус. Горлечко послужить соплом ракети.
- Ви можете зробити окремий носовий конус замість того, щоб загинати верхню частину корпусу ракети. Виріжте з паперу коло, зробіть надріз від краю до середини, а потім скрутіть папір в конус. Ви можете приклеїти конус до корпусу клеєм або скотчем.
- Додайте хвостові плавники. Оскільки ця ракета буде товщі в діаметрі, ніж ракета, запускаються трубочкою, ви можете вирізати і прикріпити до її корпусу окремі плавники. Найкраще зупинитися на трьох плавниках.
4
Вирішіть, де ви хочете запустити вашу ракету. Рекомендується запускати цей тип ракет у відкритому просторі або на вулиці, так як ракета може злетіти досить високо.
5
Наповніть баночку водою на 1/3. Якщо поруч з вашою стартовим майданчиком немає джерела води, ви можете наповнити ракету де-небудь ще і донести її до майданчика вниз головою або принести воду до платформи і наповнити ракету там.
6
Розламайте навпіл шипучі таблетки і опустіть одну половинку в воду.
7
Закрийте баночку і переверніть ракету носом вгору.
8
Відійдіть на безпечну відстань. Розчиняючись у воді, таблетка випустить двоокис вуглецю. Тиск накопичиться всередині баночки і зірве кришку, запускаючи вашу ракету вгору.
- Замість води, ви можете наповнити баночку на половину оцтом. Замість шипучою таблетки, ви можете використовувати 1 чайну ложку (5 г) харчової соди. Оцет (оцтова кислота) реагує з харчовою содою (підставою), виробляючи воду і двоокис вуглецю. Пам`ятайте, що оцет і сода реагують набагато швидше, ніж вода і шипуча таблетка, тому вам буде необхідно відійти від ракети якнайшвидше - і використання цих інгредієнтів у неправильних пропорціях може розірвати саму баночку з-під плівки.

Метод 4 з 5: Сірникова ракета

1
Виріжте невеликий трикутник алюмінієвої фольги. Це повинен бути трикутник з основою в 2,5 см і медианой 5 см.
2
Візьміть сірник з сірникової коробки.
3
Прикладіть сірник до прямої шпильці таким чином, щоб гострий кінчик шпильки діставав до головки сірника, але не був довший її.
4
Оберніть алюмінієвий трикутник навколо головок сірники і шпильки, починаючи з самої верхівки. Оберніть фольгу якомога тугіше навколо сірники, не збиваючи голку з позиції. Коли ви завершили цей процес, обгортка повинна спускатися приблизно на 6,25 мм нижче головки сірника.
5
Пам`ятайте фольгу нігтями. Це підштовхне фольгу ближче до голівки сірника і краще відзначить канал, сформований шпилькою під фольгою.
6
Акуратно витягніть голку, щоб не порвати фольгу.
7
Зробіть стартовий майданчик з скріпки.
- Зігніть зовнішній згин скріпки під кутом в 60 градусів. Це буде основою стартової платформи.
- Загніть внутрішній згин скріпки вгору і трохи в сторону, щоб утворився відкритий трикутник. До нього ви і прикріпіть обгорнуту фольгою головку сірника.
8
Помістіть стартовий майданчик на місце запуску ракети. Знову ж таки, знайдіть відкрите місце на вулиці, так як ця ракета може пролетіти досить велику відстань. Уникайте сухі місця, так як сірникова ракета може почати пожежа.
- Переконайтеся, що поблизу вашого космодрому немає людей і тварин, перш ніж запускати ракету.
9
Помістіть сірникову ракету на стартовий майданчик головкою вгору. Ракета повинна розташовуватися як мінімум під кутом в 60 градусів від основи стартового майданчика і землі. Якщо вона трохи нижче, зігніть скріпку ще більше, поки ви не отримаєте необхідний кут.
10
Запустіть ракету. Запаліть сірник і помістіть вогонь відразу під обгорнуту головку сірникової ракети. Коли фосфор в ракеті запалиться, ракета злетить.
- Тримайте поблизу відро з водою, щоб погасити використані сірники, щоб переконатися, що вони повністю згасли.
- Якщо ракета несподівано потрапить у вас, замріть, впадіть на землю і катайтеся по ній, поки ви не зіб`єте з себе вогонь.

Метод 5 з 5: Водяна ракета

1
Приготуйте одну порожню дволітрову пляшку, яка послужить напірної камерою для вашої ракети. Оскільки в будівництві цієї ракети використовується пластикова пляшка, вона іноді називається пляшкової ракетою. Її не варто плутати з типом петард, які також відомі як пляшкові ракети, бо вони часто запускаються зсередини пляшки. Ця форма пляшкової ракети заборонена в багатьох місцях-водяна ракета не є забороненою.
- Зніміть етикетку з пляшки, розрізавши її там, де вона не приклеєна до пляшки. Будьте обережні, щоб не подряпати і не продірявити пляшку, так як це послабить її.
- Зміцніть пляшку, обклеївши її пакувальної льотної. Нова пляшка може витримати тиск до 45 кг на 6,5 кв. см (689.48 кПа), але повторні запуски послаблять пляшку і зменшать тиск, який вона може витримати, не розірвавшись. Ви можете обернути центр пляшки кілька разів стрічкою або обернути пляшку посередині, а потім ще в середині кожної з вийшов половин пляшки. Переконайтеся, що кожен відрізок стрічки обгортає пляшку як мінімум два рази.
- Помітьте фломастером місця, де ви хочете прикріпити до ракети хвостові плавники. Якщо ви хочете прикріпити чотири плавця, намалюйте чотири лінії на відстані 90 градусів один від одного. Якщо ви хочете прикріпити три плавника, намалюйте три лінії на відстані 120 градусів один від одного. Ви можете спочатку обернути пляшку аркушем паперу і зробити позначки на ньому, а вже потім перенести позначки на пляшку.
2
Зробіть плавники. Оскільки пластиковий корпус ракети досить міцний, особливо після зміцнення стрічкою, вам будуть потрібні настільки ж міцні плавники. Твердий картон може підійти для цього, але він прослужить лише кілька запусків. Краще всього використовувати пластик, схожий на той, з якого виготовляються пластикові папки для паперів.
- Першим ділом вам слід придумати дизайн ваших плавників і створити паперовий трафарет для вирізання пластикових плавців. Якими б не були ваші плавники, пам`ятайте, що згодом вам знадобиться скласти кожен з них навпіл для міцності. Також вони повинні діставати до тієї позначки, де пляшка починає звужуватися.
- Виріжте трафарет і використовуйте його, щоб вирізати три або чотири однакових плавника з пластику або картону.
- Зігніть плавники навпіл і прикріпіть їх до тіла ракети міцним скотчем.
- Залежно від дизайну вашої ракети, вам може знадобитися зробити плавники довші шийки пляшки / сопла ракети.
3
Створіть носовий конус і відсік корисного навантаження. Для цього вам буде потрібно другий дволітрова пляшка.
- Виріжте денце порожньої пляшки.
- Помістіть корисний вантаж у верхню частину розрізаної пляшки. Вантажем може бути все, що завгодно, починаючи від грудки пластиліну до кульки з еластичних гумок. Помістіть відрізану нижню частину всередину пляшки так, щоб дно було направлено до її шийки. Закріпіть конструкцію скотчем, а потім приклейте цю пляшку денця пляшки, яка виконує роль камери тиску.
- Ніс ракети можна зробити з чого завгодно, від кришечки пластикової пляшки до поливиниловой трубки або пластикового конуса. Придумавши, який ніс ви хочете зробити для вашої ракети, і зібравши його, прикріпіть його до верхньої частини ракети.
4
Протестуйте баланс вашої ракети. Помістіть ракету на ваш вказівний палець. Точка балансу повинна знаходитися трохи вище камери тиску (у нижній частині першої пляшки). Якщо точка балансу зміщена, зніміть секцію позитивного вантажу і змініть вага вантажу.
- Після того, як ви знайшли центр маси, зважте ракету. Вона повинна важити 200 - 240 г.
5
Створіть пусковий / обмежувальний клапан. Існують декілька пристроїв, які ви можете зробити, щоб запустити вашу водяну ракету. Найлегше з них - пускової і обмежувальний клапан, які кріпиться на горлечко пляшки, яка служить камерою тиску.
- Знайдіть винну пробку, яка туго поміщається в горлечко пляшки. Вам може знадобитися трохи підрізати краю пробки, якщо вона надто широка.
- Знайдіть клапанну систему, на зразок такої, яка використовується в автомобільних шинах або внутрішній трубці велосипедних коліс. Виміряйте діаметр клапана.
- Просвердлите дірку в центрі пробки такого ж діаметру, що і клапан.
- Очистіть стрижень клапана і помістіть шматочок скотчу на різьблення і відкриття.
- Просмикніть клапан через дірку в пробці, потім закріпіть його силіконовим або уретановим герметиком. Дозвольте герметику повністю висохнути, перш ніж знімати скотч з клапана.
- Протестуйте клапан, щоб переконатися, що повітря вільно проходить через нього.
- Протестуйте обмежувач, заливши в камеру тиску трохи води і вертикально поставивши ракету. Якщо ви помітите протечку, перезакрепіте клапан і протестуйте його ще раз. Коли ви переконалися, що клапан не протікає, протестуйте його ще раз, щоб дізнатися, при якому тиску повітря виштовхує обмежувач з пляшки.
- Ви можете знайти інструкції по створенню більш складною пусковий системи тут: https://sciencetoymaker.org/waterRocket/buildWaterRocketLauncher.htm.
6
Виберіть космодром для вашої ракети. Як і з вищеописаними ракетами, вам слід запускати водну ракету тільки на вулиці. Оскільки ця ракета більше і сильніше інших ракет, вам буде потрібно і більше відкритий простір для запуску. Космодром також повинен розташовуватися на більш плоскій поверхні.
- Рекомендується запускати ракету з піднятою поверхні, наприклад, зі столу для пікніка, якщо при запуску будуть присутні маленькі діти.
7
Запустіть вашу ракету.
- Наповніть камеру тиску на третину або на половину водою. (Ви можете додати трохи харчового барвника у воду, щоб пофарбувати "вихлопної газ" ракети.) Ви також можете запустити ракету, що не наповнюючи її водою, хоча в цьому випадку тиск може відрізнятися від того, яке можна буде спостерігати при наповненій камері тиску.
- Вставте пусковий / обмежувальний клапан в горлечко камери тиску.
- Прикріпіть шланг велосипедного насоса до клапана.
- Поставте ракету вертикально.
- Почніть закачувати повітря в ракету, поки тиск не досягне такої сили, що пробка вилетить з пляшки. Між тим моментом, коли ви почнете качати повітря, і тим моментом, коли пробка вискочить з пляшки, може бути невеликий проміжок.

Частини ракети і як вони працюють

1. Використовуйте пропеллент, щоб запустити ракету і змусити її переміщатися по повітрю. Ракета летить, направляючи потік вихлопних газів вниз через одне або декілька сопел, відштовхуючись таким чином вгору (хід) і переміщаючись вперед по повітрю (тяга). Ракетні двигуни працюють через змішування фактичного палива з джерелом кисню (окислювачем), що дозволяє їм працювати як в космосі, так і в атмосфері Землі.

Найбільш ранні ракети були ракети на твердому паливі. Такого роду ракети включають петарди, китайські бойові ракети і два тонких ракетоносія, використовувані Спейс шаттлами. Більшість таких ракет мають отвір в центрі, де пальне і окислювач зустрічаються і спалахують. Ракетні двигуни в моделях ракет використовують твердопаливні пропелленти, а також кілька зарядів, які дозволяють розгорнути парашут ракети, коли паливо витрачається.
У ракетах на рідкому паливі є окремі камери з рідким паливом (бензином або гидразином і рідким киснем, наприклад), які знаходяться під постійним тиском. Ці рідини закачуються в камеру згоряння в підставі ракети- вихлопні гази скидаються через конусообразное сопло. Основними двигунами на шаттлах були ракети на рідкому паливі, які підтримувалися зовнішнім паливним баком, располагавшимся під шатлом при запуску. Ракети Сатурн-5, що використовувалися під час місії Аполлон, також працювали від рідкого палива.
Багато транспортні засоби, що працюють від ракетного двигуна, також використовують ракети меншого розміру, прикріплені з боків таких транспортних засобів, щоб допомогти направляти їх під час польотів в космосі. Вони називаються двигунами маневрування. Сервісний модуль, прикріплений до командного модуля Аполлона, мав такі двігателі- пілотований маневрирующий модуль, що використовувався астронавтами Спейс шатлів, також працював від таких двигунів.

2. Скоротіть опір повітря за допомогою носового конуса. Повітря має масу, і чим щільніше ця маса (особливо поблизу поверхні Землі), тим більше вона стримує об`єкти, які намагаються рухатися через повітря. Ракети мають бути обтічними (мати подовжену, еліптичну форму), щоб мінімізувати тертя, яке їм необхідно подолати, коли вони летять крізь повітря, тому більшість ракет мають загострений носовий конус.

Ракети, які переносять позитивні навантаження (астронавтів, супутники або вибухові боєголовки), зазвичай переносять їх ближче до носової частини корабля. Наприклад, командний модуль Аполлона мав конусоподібну форму.
Носовий конус також може містити системи навігації, які можуть бути необхідні для направлення ракети. Навігаційні системи можуть включати бортові комп`ютери, сенсори, радари і радіо, які дозволяють пілотує ракету людям отримувати інформацію про направлення ракети і контролювати траєкторію її польоту. (Ракети Годдарда використовували гіроскопічну навігаційну систему.)

3. Збалансуйте ракету в центрі її маси. Загальна вага ракети повинен бути збалансований навколо певної точки всередині ракети, щоб переконатися, що вона полетить прямо і не буде перекидатися. Це точку можна назвати точкою рівноваги, центром маси або центром ваги.

Центр маси відрізняється в кожній ракеті. Як правило, точка балансу буде знаходитися трохи вище камери палива або тиску.
У той час як корисне навантаження допомагає підняти центр маси ракети вище її камери тиску, занадто важка корисне навантаження зробить ракету занадто важкою зверху, що призведе до труднощів при утриманні ракети у вертикальному положенні до запуску і напрямку ракети під час нього. З цієї причини інтегральні мікросхеми були включені в комп`ютери космічних апаратів, щоб зменшити їх вагу. (Це призвело до використання схожих інтегральних схем (або чіпів) в калькуляторах, електронних годинниках, персональних комп`ютерах, а останнім часом ще й в планшетах і смартфонах.)

4. Стабілізуйте ракету за допомогою хвостових плавців. Плавники дозволяють забезпечити прямий політ ракети, надаючи опір повітря проти зміни напрямку. Деякі плавці зроблені таким чином, щоб вони були довші сопла ракети, допомагаючи підтримувати ракету у вертикальному положенні перед запуском.

У XIX столітті англієць Вільям Хейл винайшов інший спосіб для використання хвостових плавців, щоб стабілізувати політ ракети. Він розробив вихлопні отвори поруч з плавниками у формі лопатей, які змушували вихлопні гази відштовхуватися від плавників таким чином, щоб ракета оберталася при русі крізь повітря на подобі кулі і не відкланялася від заданої траєкторії свого руху. Цей процес називається стабілізацією обертанням.

Поради

Якщо вам сподобалося збирати ракети, описані в цій статті, і ви хотіли б спробувати свої сили в створенні більш складних ракет, ви можете зробити ракетомодельного спорту вашим хобі. Моделі ракет стали продаватися звичайним громадянам ще в 1950-і роки. Вони представляють із себе набори для збору ракет, які потім можна запускати одноразовим пороховим двигуном на висоту від 100 до 500 метрів.
Якщо у вас не виходить запустити ракету з вертикального стану, ви завжди можете перетворити вашу ракету в ракетні сани і запустити її горизонтально. (По суті, ракета з повітряної кульки є однією з форм ракетних саней.) Ви можете прикріпити баночку з-під фотоплівки до іграшкової машині, а водну ракету - до скейтборду. Вам все одно буде потрібно відкритий простір для запуску цих ракет.

Попередження

Завжди надягайте захисні окуляри при запуску будь-який з вільно літаючих ракет (крім ракети з повітряної кулі). Для більш великих вільно літаючих ракет, таких як водяні ракети, також рекомендується надіти захисний шолом, щоб захистити голову, якщо ракета потрапить в вас.
Не стріляйте будь-який з вільно літаючих ракет в іншої людини.
Присутність дорослих настійно рекомендується при роботі з будь-якої з ракет, що приводяться в рух чимось, крім дихання людини.

Що вам знадобиться

Захисні окуляри (для всіх вільно літаючих ракет)
Захисна каскаr (для великих вільно літаючих ракет)

Для ракети з повітряної кульки:

Довгий кулька
Нитка або волосінь (3 - 5 м)
Трубочка для пиття
Скріпка або прищіпка (або інший предмет для тимчасового затиснення горлечка кулі)
Скотч
Щось, до чого можна прив`язати обидва кінці нитки

Для ракети, що запускаються трубочкою для пиття:

Трубочка для пиття
Аркуш цупкого паперу
Ножиці
Олівець
Скотч

Для ракети з баночки від фотоплівки:

Аркуш цупкого паперу
Баночка для 35 мм фотоплівки (доступна в фотомагазинах) або таблеток (з замикалася кришкою)
Ножиці
Скотч
Вода
Шипучі таблетки
Оцет (замість води)
Харчова сода (замість шипучою таблетки)
Олівець
Клей
Паперовий рушник

Для сірникової ракети:

Коробок сірників
Фольга
Ножиці
Кусачки (за бажанням)
Пряма шпилька
Скріпка

Для водяній ракети:

Дволітрова пляшка (2 штуки)
Маркер
Пластикові папки для паперів
Пакувальна стрічка
Пробка або пластиковий обмежувач
Клапан (від автомобільного колеса або внутрішньої трубки велосипедного колеса)
Дриль з рівним клапану в діаметрі свердлом
Герметик
Шинний насос / компресор з манометром