ПУСКОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ЗАПУСКА МОДЕЛЕЙ РАКЕТ

Полезная модель относится к пусковым устройствам моделей ракет, а также к средствам обучения моделированию. Она может использоваться для экспериментального запуска моделей ракет в закрытом пространстве - помещениях типа комнат и залов, в том числе в образовательном процессе развития технического творчества детей.
Найдены следующие аналоги, содержащие конструктивные элементы заявляемой пусковой установки для экспериментального запуска моделей ракет.
Известно игровое устройство "Игрушечная ракета", представляющее собой игрушечную ракету, запускаемую пружинным механизмом. При резком ограничении полета ракеты посредством связывания ее нитью с пусковым пружинным устройством, из корпуса ракеты по инерции вылетает фигурка парашютиста и плавно опускается на парашюте, при этом сам корпус ракеты падает на землю. Сама ракета соединена с пусковым устройством гибкой нитью (для ограничения движения) (Патент на изобретение RU №267404).
Функциональные возможности известной игрушки ограничиваются развлекательным и игровым эффектами. Она не пригодна для научно-познавательных целей исследования аэродинамических свойств летательных объектов и занятий техническим творчеством в условиях закрытых помещений типа комнат.
Известна «Игрушечная ракетная установка «Стрелец»», которая представляет собой корпус с хвостовиком, полость, проходящую сквозь них, в которой содержится отделяемая в полете часть - шарики, пробка и колпачок.
Вся модель ракеты располагается внутри пружины, навинченной на стержень рукояти. Запуск ракеты осуществляется нажатием на ее пружину. В модели ракетной установки задействован тоже пружинный пусковой механизм, а нить также является ограничителем движения (стопором) и удерживает саму модель ракеты. (Патент на изобретение RU №126168).
Функциональные возможности известной игрушки ограничиваются развлекательным и игровым эффектами. Она не пригодна для научно-познавательных целей исследования аэродинамических свойств летательных объектов и занятий техническим творчеством в условиях закрытых помещений типа комнат.
Известна игрушечная ракета, для запуска которой задействована кинетическая энергия груза, привязанного к пружине, вместе взятых являющихся толкателем корпуса ракеты. (Патент на изобретение RU №1273137).
Функциональные возможности известной игрушки ограничиваются развлекательным и игровым эффектами. Она не пригодна для научно-познавательных целей исследования аэродинамических свойств летательных объектов и занятий техническим творчеством в условиях закрытых помещений типа комнат.
Известна игрушечная ракетная установка, содержащая модель ракеты со стабилизаторами и пусковое устройство в виде стакана со стыковочным устройством и пусковым ключом с захватом, отличающаяся тем, что в ней хвостовая часть модели ракеты выполнена в виде поршня со штоком и сквозным отверстием, закрытым пробкой, выполненной в виде обратного клапана и скрепленной с поршнем узлом крепления, причем наружный диаметр поршня равен внутреннему диаметру стакана, а стабилизаторы закреплены на кольце, установленном на штоке. (Патент на изобретение RU №2073324).
Функциональные возможности известной игрушки ограничиваются развлекательным и игровым эффектами. Она не пригодна для научно-познавательных целей исследования аэродинамических свойств летательных объектов и занятий техническим творчеством в условиях закрытых помещений типа комнат.
Известны также пневмогидравлические пусковые устройства для запуска игрушечных ракет, в которых запуск ракеты происходит под воздействием сжатого воздуха и водяного напора. Они представлены на сайтах (дата обращения 18.06.17):
1. https://kidbutik.com.ua/ygmshkaraketa-s-pnevmatycheskym-pusko ustroystvom-air-hogs/#,
2. http://www.untehdon.ru/puskovye_ustanovki_dlya_vozdushno-gidravlicheskih_raket)
Функциональные возможности пневмогидравлических пусковых устройств для запуска игрушечных ракет ограничиваются также развлекательным эффектом и возможностями ознакомления детей с пневмогидравлическими механизмами, при этом могут использоваться только на открытом пространстве, а для научно-познавательных целей исследования аэродинамических свойств летательных объектов и занятий техническим творчеством в условиях комнат не пригодны.
В области ракетного моделирования для запуска спортивных моделей ракет и микроракет известна установка для старта модели ракеты, содержащая стартовый стол с направляющим стержнем, имеющем на конце поршень. На поршень надета стартовая труба с посадочным местом под модель. Стартовая труба с установленной моделью ракеты и поршнем образуют замкнутую надпоршневую полость. Кроме того, в данной пусковой установке содержится нить, взаимодействующая с дном - ограничителем перемещения трубы по стержню (взято из формулы), при этом нить выполняет функции демпфирующего устройства для уменьшения силовых нагрузок на стартовую трубу, для чего она навита на направляющий стержень. Стартовая скорость придается использованием энергии горячих газов, истекающих из сопла двигателя в момент старта модели ракеты. (Патент на изобретение RU №2150656).
Модель ракеты имеет хорошие летно-тактические характеристики с высотой полета до 1,5 км, пригодна в спортивном ракетомоделизме. При этом сложна по конструкции, которая не предусматривает изменение ее характеристик, а ее запуск в целях безопасности возможен только на открытом отдаленном пространстве. Для технического творчества и целей исследования аэродинамических свойств летательных объектов в условиях закрытых помещений типа комнат детьми старшего дошкольного возраста, а также остальными неподготовленными людьми модель не пригодна.
Известна пусковая установка со стартовой плитой для запуска модели ракеты, относящаяся к области масштабного ракетного моделирования. Пусковая установка содержит горизонтальную стартовую плиту (для запуска модели ракеты), над отверстием которой установлено сопло-эжектор и содержащее опорный элемент для установки ракеты, электромагниты для удерживания обода ракеты. Причем сопло-эжектор может быть установлено над отверстием для отвода газов в стартовой плите как стационарно, так и с возможностью отделения от нее. Отделяемое сопло-эжектор выполняется с возможностью присоединения к нему (например, используя монтажные отверстия) гибкого троса, имеющего пружинный участок. В этом случае при включении ракетного двигателя (двигателей) газы, вырывающиеся из сопел, собираются в воронке, при этом модель ракеты устремляется вверх, поднимая сопло-эжектор до момента прерывания подачи тока к электромагнитам, вследствие выхода кабеля из разъема при достижении определенной высоты. Отделившееся от ракеты сопло-эжектор устремляется вниз, зависая над стартовой плитой на тросах с противовесами, что исключает его повреждение и обеспечивает последующее использование. (Патент на изобретение RU №2379083).
Стартовая скорость придается использованием энергии горячих газов, истекающих из сопла двигателя (двигателей) в момент старта модели ракеты. Пусковая установка обеспечивает увеличение тяги на старте ракеты за счет оптимального перераспределения газов. Отделяемая часть установки (сопло-эжектор) прикреплена тросами к ракете. Для технического творчества и целей исследования аэродинамических свойств летательных объектов в условиях закрытых помещений типа комнат детьми старшего дошкольного возраста, а также более старшими неподготовленными людьми модель не пригодна.
Известно также устройство - пушка Гаусса - как одна из разновидностей электромагнитного ускорителя масс (см., например, патент RU №2451894). Пушка Гаусса состоит из конденсатора, соленоида (катушки) с находящимся внутри него диэлектрическим стволом, в один из концов которого вставлен ферромагнитный снаряд. На катушку от конденсатора подается электрический ток, создающий магнитное поле. Возникшее магнитное поле, в свою очередь, при протекании электрического тока через соленоид, разгоняет снаряд, «втягивая» его внутрь соленоида. На концах снаряда при этом образуются полюса, симметричные полюсам катушки, из-за чего после прохода центра соленоида и при отключении тока снаряд «выбрасывается» из ствола».
Недостатком рассмотренных устройств-аналогов является невозможность использования их для экспериментального запуска моделей ракет в закрытом пространстве - помещениях типа комнат и залов, в том числе в образовательном процессе развития технического творчества детей.
Таким образом, наиболее близким аналогом к полезной модели по своей технической сущности и достигаемому эффекту и рассматриваемый как прототип, является устройство «Пусковая установка со стартовой плитой для запуска модели ракеты», патент №RU №2379083.
Решаемой технической проблемой при разработке полезной модели является недостаточный ассортимент устройств для экспериментального запуска моделей ракет в закрытом пространстве - помещениях типа комнат и залов, в том числе в образовательном процессе развития технического творчества детей.
Технический результат - реализация экспериментального запуска моделей ракет в закрытом пространстве - помещениях типа комнат и залов, характеризующий технический эффект электромагнитного ускорения ферромагнитного толкателя модели ракеты, являющийся следствием явления бегущего магнитного поля, объективно проявляющегося при использовании полезной модели, причем этот технический эффект во многом определяет возможность проведения экспериментального запуска моделей ракет в помещениях.
Поставленная техническая проблема разрешается следующим образом. Предлагается полезная модель - пусковая установка для экспериментального запуска моделей ракет, в которой использован принцип электромагнитного ускорения масс известной пушки Гаусса с ее основными элементами - соленоидом с диэлектриком, конденсатором, и ферромагнетиком. Пусковая установка для экспериментального запуска моделей ракет, содержит корпус с отверстием для установки модели ракеты, в корпусе под отверстием соосно ему установлена электромагнитная катушка пушки Гаусса, соединенная электрической цепью с размещенными в корпусе остальными элементами пушки, а именно с конденсатором и диодным мостом, а также с переключателем, а ферромагнитный толкатель модели ракеты, размещается под ней независимо от ее корпуса внутри электромагнитной катушки по ее оси.
К корпусу пусковой установки может быть закреплена одним своим концом гибкая нить, при этом второй конец этой нити в этом частном случае выполнения полезной модели может быть прикреплен к ферромагнитному толкателю.
На поверхность корпуса пусковой установки могут быть выведены от электрической цепи лампочка-индикатор зарядки конденсатора, а также трехпозиционный переключатель и шнур электропитания. Первое положение переключателя (положение I) соответствует подаче электрического тока, от которого включается лампочка, а в соленоидной катушке создается магнитное поле. Второе положение переключателя (положение II) используется после светового сигнала лампочки и предназначено для подачи электрического тока, накопленного в конденсаторе, на катушку соленоида. Третье положение переключателя (положение III) - нейтральное, использующееся перед работой с установкой и после нее.
При размещении в отверстии корпуса пусковой установки модель ракеты приходит в разъемное соприкосновение с ферромагнитным толкателем.
Корпус ракеты выполняется из диэлектрического, легкого по весу материала - например, бумаги, картона и др.
В процессе испытания установки по проведению экспериментов по исследованию аэродинамических характеристик летательных объектов возможно производить пробные запуски с подбором видоизменяемых элементов модели ракеты (обтекателей, стабилизаторов) и ее самой.
Заявляемое устройство иллюстрируется следующими чертежами, но не ограничивается ими.
На фиг. 1 показано заявляемое устройство в сборе.
На фиг. 2. схематично представлена заявленная электрическая цепь установки.
На фиг. 3 схематично показано заявляемое устройство в работе, в момент начала работы пусковой установки.
На фиг. 4 схематично показано заявляемое устройство в работе, в момент взлета ракеты.
Заявляемая пусковая установка для экспериментального запуска моделей ракет содержит корпус 1 с отверстием 2, предназначенным для установки модели ракеты 12. К корпусу одним своим концом подсоединена гибкая нить 3, удерживающая другим своим концом толкатель ферромагнитный 4, таким образом, что при вылете она ограничивает движение толкателя и не позволяет ему затеряться и полностью отделиться от корпуса установки. Внутри корпуса установки 1 соосно отверстию 2 располагается электромагнитная катушка соленоида 5 пушки Гаусса, имеющая полость 6, предназначенную для размещения в ней толкателя ферромагнитного 4 и служащая также для частичного временного размещения в ней модели ракеты 12 (до момента вылета). Электромагнитная катушка соленоида 5 пушки Гаусса включена в электрическую цепь с конденсатором 7 и диодным мостом 8, расположенными также внутри корпуса 1 установки. Другие элементы электрической цепи - лампочка 9, служащая индикатором зарядки конденсатора 7, гаснущая в момент его полной зарядки, переключатель трехпозиционный 10, шнур электропитания 11 - в представленном варианте выведены на поверхность корпуса пусковой установки.
Заявленная конструкция устройства пусковой установки представлена на фиг.1. Данное устройство работает следующим образом.
Установка готовится к работе следующим образом. Через отверстие 2 корпуса 1 пусковой установки для экспериментального запуска моделей ракет в полость 6 электромагнитной соленоидной катушки 5 пушки Гаусса опускается толкатель ферромагнитный 4, привязанный к корпусу 1 пусковой установки гибкой нитью 3. Над толкателем ферромагнитным 4, соприкасаясь с ним, таким же образом, вертикально помещается частично заходящая в полость 6 электромагнитной соленоидной катушки 5 модель ракеты 12. При этом положение переключателя 10 соответствует нейтральному. Шнур электропитания 11 включен в розетку 220 В. Установка готова к работе для пробного запуска летательного объекта.
В рабочее состояние пусковую установку нужно привести переключателем 10, установив его в положение I. При этом по электрической цепи подается электрический ток, от которого включается лампочка 9, а в электромагнитной соленоидной катушке 5 создается магнитное поле, благодаря которому толкатель ферромагнитный 4 (частично отделяемая часть пусковой установки), начинает двигаться, т.е. втягивается в ее полость 6. При подаче электрического тока лампочка 9 начинает светиться, а конденсатор 7 накапливает электрический заряд. В момент полной зарядки конденсатора 7 лампочка 9 гаснет, указывая на готовность установки к запуску модели ракеты. После светового сигнала лампочки 9 переключатель 10 следует переместить в положение «II», для подачи электрического тока, накопленного в конденсаторе 7, на катушку 5. В момент полной разрядки конденсатора 7 толкатель ферромагнитный 4 вылетает наружу из зоны действия магнитного поля электромагнитной катушки 5, сообщая свою кинетическую энергию модели ракеты 12, понуждая ее двигаться прямолинейно вверх. При выборке длины гибкой нити 3, ограничивающей дальность вылета толкателя ферромагнитного 4, толкатель ферромагнитный 4 падает, а модель ракеты 12 по инерции летит дальше и заканчивает полет свободным падением. Третье положение переключателя - нейтральное, используется после работы с установкой.
Аэродинамические свойства летательного объекта, т.е. достижение максимальных значений дальности и времени полета ракеты, возможно изменять путем изменения конфигурации модели ракеты и ее частей. В результате использования электромагнитной пусковой установки для экспериментального запуска моделей диэлектрических ракет малого размера дети, начинающие исследователи и спортсмены ракетомодельного спорта в условиях закрытого пространства получают возможность проследить за изменениями аэродинамических свойств летательного объекта и выявить взаимозависимость его характеристик для достижению максимальных значений дальности и времени полета модели ракеты. Также в процессе использования пусковой установки у детей возникает и закрепляется мотивация и навыки научно-исследовательской, творческой технической деятельности, формируется профессиональный интерес к ракетостроению.
Пусковая установка для экспериментального запуска моделей ракет полезна тем, что в процессе испытаний возможно делать пробные запуски с различными формами летательного объекта, например, с подбором различных обтекателей и различных стабилизаторов. При этом установка может использоваться в комнатных условиях.
Заявляемое устройство может быть изготовлено в бытовых условиях, использоваться детьми, начинающими исследователями и спортсменами ракетомодельного спорта, местом использования может быть ограниченное пространство типа комнат. Полезная модель позволяет исследовать аэродинамические характеристики вертикально запускаемых летательных объектов, имеет небольшие массово-габаритные размеры, эргономично и просто в изготовлении.