ИГРУШЕЧНАЯ МОДЕЛЬ РАКЕТЫ

Полезная модель относится к изготовлению игрушек, в частности, к воздушно-гидравлическим моделям ракеты.
Известна воздушно-гидравлическая модель ракеты (1), состоящая из резиновой головки, вставленной в верхнюю часть корпуса, трех цилиндрических секций, соединенных встык, и трех стабилизаторов, составляющих одно целое с нижней секцией корпуса. Материал -пластмасса толщиной 1,5 мм. В нижней секции корпуса ракеты вмонтирована пластмассовая втулка, которая выполняет роль сопла.
Однако, эта конструкция имеет сложное устройство: для ее производства требуется изготовление нескольких дорогостоящих пресс-форм для литья деталей из пластмасс. Кроме того, резиновая головка имеет диаметр значительно меньший, чем диаметр корпуса, и, при попадании в человека, возможна травма. Этому способствует и большая скорость модели, равная 12 м/с.
Указанные недостатки устранены в наиболее близкой к полезной модели конструкции корпуса модели ракеты, для изготовления которого применена порожняя тара для напитков (2).
Данная конструкция удешевляет производство и улучшает экологическую обстановку за счет использования порожней тары в качестве модели ракеты.
Однако, ей присущи следующие недостатки. Крепление к корпусу радиальных стабилизаторов, особенно на поверхности с криволинейной образующей, приводит к необходимости иметь дополнительные переходные детали, что утяжеляет корпус в зоне сопла и уменьшает устойчивость модели в полете. Головная часть имеет диаметр носового участка значительно меньший, чем диаметр корпуса, и, при попадании в человека, возможна травма.
Ввиду того, что к моделям ракет для детей предъявляются жесткие требования по безопасности - по кинетической энергии игрушки (не более 0,5 Дж) и по величине диаметра неметаллического наконечника (не менее 20 мм) (ГОСТ 25779-90), то при указанном ограничении энергии сопло будет иметь диаметр от 3 мм до 5 мм, а модель будет иметь небольшую, до 5 м/с, скорость и будет неустойчива в полете.
Полезная модель решает задачу повышения устойчивости в полете игрушечной модели ракеты, повышения ее безопасности, а также улучшения эксплуатационных характеристик.
Указанные задачи решаются таким образом, что в игрушечной модели ракеты, состоящей из корпуса в виде тары для напитков с пробкой, стабилизаторами и головной частью, причем в дне пробки выполнено отверстие, головная часть и стабилизаторы выполнены из материала тары для напитков, при этом стабилизаторы контактируют внахлест с цилиндрической и/или переходной, к технологическому кольцевому бурту, частью корпуса, а профиль стабилизатора по размаху и вдоль местных хорд выполнен вогнутым.
Предусмотрен вариант использования конструктивного элемента модели - когда торец технологического кольцевого бурта корпуса, обращенный к днищу, до запуска модели контактирует с ключом пускового устройства.
Предусмотрен вариант исполнения, в котором в отверстие пробки установлена, с возможностью фиксации, втулка с наружной канавкой, причем торец бурта втулки, обращенный к пробке, до запуска модели контактирует с ключом пускового устройства.
Предусмотрен вариант исполнения, в котором стабилизаторы, в зоне контакта с корпусом, у передней и задней кромок, снабжены выступами, а контакт стабилизаторов с корпусом осуществлен скотчем с перекрытием выступов.
Выполнение головной части из материала тары для напитков позволяет удлинять корпус за счет применения одной или нескольких головных частей одного диаметра, добиваясь опытным путем необходимого удлинения корпуса (отношения длины к диаметру), что повышает устойчивость модели в полете. Площади поперечных сечений такой головной части и корпуса равны, а так как диаметр небольшой тары для напитков объемом 0,33 л равен ≈58 мм и больше минимального по безопасности диаметра неметаллического наконечника по ГОСТ 25779-90, то предлагаемая модель ракеты безопасна.
Изготовление стабилизаторов из материала тары для напитков позволяет использовать готовые криволинейные поверхности, вырезая стабилизаторы по различному раскрою, таким образом, что участки стабилизаторов, в зоне их задних кромок, имеют проекции на перпендикулярные направлению скорости воздуха плоскость, а это приводит к вращению модели ракеты в полете вокруг продольной оси и повышению ее устойчивости.
Контактирование внахлест стабилизаторов с цилиндрической и/или переходной, к технологическому кольцевому бурту, частью корпуса позволяет закрепить стабилизаторы, например, клеем на поверхности, достаточной для прочного крепления стабилизаторов, не используя переходных тяжелых деталей в стыках с корпусом. Это позволяет не смещать центр тяжести конструкции модели ракеты назад и не уменьшать разбежку (расстояние) между центром давления и центром тяжести, что повышает устойчивость модели в полете.
Контактирование внахлест стабилизаторов только с цилиндрической частью корпуса позволит повернуть стабилизаторы (корневые хорды) под острым углом к продольной оси корпуса, что приведет в полете к вращению модели и повышению ее устойчивости. Тот же результат будет и в случае контакта внахлест стабилизаторов только с переходной (криволинейной) частью корпуса. В этом случае поворота стабилизаторов (корневых хорд) под острым углом к продольной оси корпуса производить не требуется.
Выполнение профиля стабилизатора по размаху и вдоль местных хорд (параллельных продольной оси модели ракеты) вогнутым позволяет потоку воздуха воздействовать на участки стабилизаторов, имеющих проекции на перпендикулярную направлению скорости воздуха плоскость, что приводит к вращению модели вокруг продольной оси и повышению ее устойчивости. Кроме того, за счет вогнутости повышается жесткость стабилизатора.
Выполнение варианта модели - когда торец технологического кольцевого бурта корпуса, обращенный к днищу, до запуска модели контактирует с ключом пускового устройства, позволяет улучшить условия старта модели: уменьшить боковые возмущения (отклонения) при движении вдоль продольной оси модели, так как указанный торец параллелен опорному торцу пробки и до запуска модели жестко удерживается ключом пускового устройства. Это также повышает устойчивость модели в полете.
Выполнение варианта модели - когда в отверстие пробки установлена, с возможностью фиксации, например гайкой, втулка с наружной канавкой, причем торец бурта втулки, обращенный к пробке, до запуска модели контактирует с ключом пускового устройства, также позволяет уменьшить боковые возмущения (отклонения) модели при ее движении вдоль продольной оси, так как указанный торец параллелен опорному торцу пробки и до запуска модели жестко удерживается ключом пускового устройства. Это также повышает устойчивость модели в полете. Применение втулки с наружным диаметром, незначительно большим, чем диаметр соплового отверстия позволяет повысить безопасность игрушки, так как невозможно значительно увеличить сопловое отверстие, не нарушив прочность втулки. Это особенно важно, когда модель ракеты запускает сам ребенок.
Выполнение варианта модели, в котором стабилизаторы, в зоне контакта с корпусом, у передней и задней кромок, снабжены выступами, а контакт стабилизаторов с корпусом осуществлен скотчем с перекрытием выступов, позволяет улучшить эксплуатационные характеристики за счет быстрой замены поврежденного при падении на землю стабилизатора, когда неудобно использовать его крепление клеем. Скотч является легким (тонкостенным) пластмассовым материалом и не уменьшает расстояние между центром тяжести и центром давления модели ракеты, что также повышает устойчивость модели.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых:
Фиг.1 - игрушечная модель ракеты, общий вид.
Фиг.2 - вид спереди (А) на модель, показаны стабилизаторы.
Фиг.3 - разрез (Б-Б) стабилизатора по его местной хорде.
Фиг.4 - вариант модели, установка втулки с наружной канавкой в отверстии пробки.
Фиг.5 - вариант модели, показан корпус, выступы стабилизаторов, скотч.
Игрушечная модель ракеты состоит из корпуса 1 в виде тары для напитков с пробкой 2, стабилизаторами 3 и головной частью 4. В дне 5 пробки 2 выполнено отверстие 6, являющееся соплом для модели на фиг.1. Для варианта (фиг.4) сопловое отверстие 6 выполнено во втулке 19.
Головная часть 4 и стабилизаторы 3 выполнены из материала тары для напитков. Стабилизаторы 3 контактируют внахлест (поз.7- ширина нахлеста) с цилиндрической 8 и/или переходной 9 (криволинейной в профиле), к технологическому кольцевому бурту 10, частью корпуса 1.
Профиль 11 (фиг.3) стабилизатора 3 выполнен вогнутым по размаху 12 (с радиусом r, фиг.2) и вдоль местных хорд 13 (с радиусом R, фиг.3).
Торец 14 технологического кольцевого бурта 10, обращен к днищу 15 корпуса 1. Торец 14 до запуска модели ракеты контактирует с ключом 16 пускового устройства, обеспечивающим прилегание к нему дна 5 пробки 2.
В отверстие 17 пробки 2 установлена (герметично) втулка 19, зафиксированная, например гайкой 18. На втулке 19 выполнена наружная канавка 20. Торец 21 (бурта 22 втулки 19) обращен к пробке 2. Торец 21 до запуска модели контактирует с ключом 16 пускового устройства.
Позициями 23, 24 обозначены соответственно передняя и задняя кромки стабилизатора 3, а позицией 25 - выступы стабилизатора 3 у кромок 23 и 24. Выступы 25 перекрыты скотчем 26, они контактируют с корпусом 1.
Для запуска модели ракеты отвинчивают пробку 2 (а в варианте -пробку 2 со втулкой 19), заливают внутрь корпуса 1 воду, закрывают герметично пробку 2, устанавливают модель дном 5 на пусковое устройство, предпочтительно с натягом. Торец 14 (в варианте - торец 21) взаимодействует с ключом 16. При накачивании воздуха и при старте модель имеет минимальные возмущения по углу.
После снятия ключа 16 модель ракеты за счет реактивной силы стартует. Наличие удлиненного корпуса 1, имеющего одну или несколько головных частей 4, выполненных из материала тары для напитков, того же, что и корпус 1, и одинакового диаметра, обеспечивает устойчивость модели ракеты на траектории. Достаточно большой диаметр головной части 4 (например, для емкости объемом 0,33 л - 58 мм) больше диаметра 20 мм, указанного в ГОСТ 25779-90, что обеспечивает безопасность игрушки.
Изготовление стабилизаторов 3 из материала тары для напитков, позволяет использовать криволинейные поверхности корпуса, специально не формовать стабилизаторы. Их установка производится так (см. фиг.2, фиг.3), чтобы профили 11 с радиусами R вдоль местных хорд 13 и вогнутостью с радиусом r по размаху 12 создавали вращающий момент модели относительно продольной оси. Подъемная сила стабилизатора 3, умноженная на характерный размер по размаху 12 равна моменту сил. Наличие вращения повышает устойчивость модели на траектории.
Наличие вогнутостей увеличивает жесткость стабилизаторов.
Контакт внахлест, на участке 7 (ширина нахлеста) упрощает конструкцию - можно применить клеевое соединение, то есть не требуется тяжелых соединительных деталей, которые сместили бы центр тяжести модели ракеты к соплу 6, ухудшив ее устойчивость.
Вариант крепления стабилизатора 3 - применение скотча 26, обмотанного вокруг цилиндрической части 8 (и/или переходной части 9) корпуса. Скотч прижимает выступы 25 к части 8. Такая конструкция позволяет легко сменить поврежденный при падении модели стабилизатор 3, что улучшает эксплуатационные характеристики игрушки.
Источники информации:
1. П. Эпьштейн, «Конструктору моделей ракет», стр.115, рис.5.1, издательство «Мир», Москва, 1978 г.).
2. Заявка №94023634 на изобретение от 21.06.1994 г., 6 А63Н 27/26, 23/06. Бюллетень №5, 20.02.1996 г.