موشک آبی
از ویکی خرد
فهرست مندرجات |
نام پروژه: موشک آبی
تاریخچه ی موشک
حداقل ۷۰۰ سال از عمر موشك مى گذرد. در قرن سيزدهم بود كه چينى ها نخستين تيرهاى آتشين ضبط شده در تاريخ را پرتاب كردند و مغول هاى مهاجم را به وحشت افكندند. چينى ها در جنگ پين كينگ در سال ۱۲۳۲ ميلادى سلاح هاى آتشين را كه بر سر خود آتش داشتند عليه تاتارها به كار گرفتند. در اين سال ها توسط يك نفر ايتاليايى به نام فونتانا راكتى اختراع شد كه داراى محرك بود. اين راكت در آن زمان چندان عملى نبود و تخريب چندانى نداشت و بيشتر اثر روانى آن در ايجاد ترس در دشمن مورد نظر بود. اولين راكت به مفهوم امروزى توسط شاهزاده حيدرعلى در هندوستان ابداع شد كه اين راكت در نيمه دوم قرن ۱۷ عليه انگليسى ها به كار گرفته شد. اين راكت ها لوله هايى از آهن و ماده اصلى آن را باروت تشكيل مى داد و وزن اين راكت ۳ تا ۵ كيلوگرم و طول آن ۲۰ و قطر آن ۵ سانتى متر با برد حدود ۵/۲ كيلومتر بود كه طول راكت در مجموع با قطعات چوبى به ۳ متر مى رسيد. همچنين پايدارى اين راكت ها در پرواز توسط قطعاتى از چوب بامبو كه به بدنه آن متصل بود تامين مى شد كه اين قطعات چوبى عملى شبيه بالك هاى كنترلى در موشك هاى امروزى را انجام مى دادند. در جنگى كه در هندوستان بين ارتش انگليس و حيدرعلى اتفاق افتاد، ارتش حيدرعلى با به كارگيرى ۵ هزار راكت انداز ابداعى خود شكست سختى بر ارتش انگليس تحميل كرد و انگليس و غرب به رغم داشتن زمينه هاى مساعد در تهيه اسلحه فعاليت چشمگيرى در تحقيقات موشكى نداشتند. اما در اين جنگ تعدادى از راكت هاى سالم به وسيله يكى از افسران انگليسى به نام ويليام كنگرو جهت تجزيه و بررسى به انگلستان ارسال شد. اين افسر پس از بازگشت به انگليس در سال ۱۸۰۴ به رياست كارخانه موشك سازى كه تازه در ولويچ تاسيس شده بود انتخاب شد و نتيجه فعاليت وى موجب پيدايش راكتى به نام خود او شد كه طول بدنه فلزى كنگرو ۱۰۷ سانتى متر بود و قطر آن ۱۰ سانتى متر كه با سر دوكى شكل به چوبى به طول ۶/۴ متر و قطر ۸/۳ سانتى متر وصل شده و وزن آن در حدود ۵/۱۴ كيلوگرم بوده و برد آن ۸/۱ كيلومتر بود كه با تغييرات انجام شده به ۷/۳ كيلومتر افزايش يافته است و با استفاده از اين راكت ها ارتش انگليس در سال ۱۸۰۵ شهر بولونى فرانسه را با پرتاب ۲۰ هزار راكت و در سپتامبر سال بعد شهر كپنهاگ را با پرتاب ۴۰ هزار راكت به ويرانه تبديل كرد.
انواع موشک
موشکها انواع بسیار زیادي دارند. در اینجا موشکهاي آبی را با موشکهاي واقعی مقایسه می کنیم. 1 ( موشک آبی موشک آبی به کمک آب فشرده شده پرواز می کند. وزن و نیروي رانش در این موشک در طول پرواز تغییر می کند. 2 ( موشک واقعیدر موشکهاي واقعی از هردو نوع سوخت مایع و جامد استفاده می شود. این موشکها از سیستم هاي هدایت پیشرفته براي ارسال فضاپیماها به خارج از جو استفاده می کنند.
کاربرد موشک
انواع گوناگون راکتها انواع مختلفی دارند، از راکتهای دور بزرگ مانند راکت ساترن V در پروژه آپولو گرفته تا راکتهای آبی که در بعضی از اسباببازیها استفاده میشود. اغلب راکتهای کنونی از موتورهای شیمیایی احتراق داخلی استفاده میکنند و پس از تزریق سوخت و اکسیژن در موتور، احتراق صورت میگیرد که از گسیل سریع گازهای حاصله از این انفجار به بیرون نیروی پیشران راکت مهیا میشود. در موتور راکت شیمیایی میتوان از سوخت جامد (مانند شاتلهای SRB)، سوخت مایع (مانند شاتلهای فضایی) و یا سیستم دوگانهسوز (که از هر دو نوع سوخت استفاده میکنند) نام برد. برخی دیگر از راکتها از موتورهای بخار استفاده میکنند بدین گونه که بخار بسیار داغ از راکت خارج شده و باعث ایجاد نیرو میشود. این روش با وجود امنیت بیشتر و منابع فراوان سوخت نسبت به موتورهای شیمیایی، قدرت کمتری دارد. راکتهای آبی بیشتر برای قدرت دادن به وسایل زمینپایه به کار میروند ولی نمونه کوچک آن یک بار در سال 2004 روی یک ماهواره (UK-DMC satellite) آزمایش شد و هم اکنون تحقیقات وسیعی برای استفاده از راکتهای بخار در پیمایشهای بین سیارهای در حال انجام است. راکتهایی که یک موتور دیگر برای ایجاد حرارت-مانند راکتهای بخار- در آن وجود دارد، راکتهایی که از موتورهای اتمی استفاده میکنند و یا موتورهای هیدروژنی در کلاس راکتهای احتراق خارجی قرار میگیرند. با تمام این اوصاف راکتها در مناطقی به کمک میآیند که زمین، هوا و آب یا نیروهای گرانشی و یا مغناطیسی وجود ندارند و وسیله نقلیه ما نمیتواند منابع نیروی خود را مهیا کند استفاده میشود مانند فضای خارج از جو زمین.
موشک آبی
شامل محفظه ای است كه گاز را تا فشار زيادي نگه داري مي كند و ناگهان به بيرون منتقل مي كند . وزن و نيروي رانش در اين موشك در طول پرواز تغيير مي كند.
قوانين نيوتون و پرتاب موشك
1. قانون اول نيوتون : موشك بر روي پايه قرار مي گيرد تا زماني كه نيرويي نا متوازن به آن وارد شود.
2. قانون دوم نیوتون : مقدار شتاب و انرژي موشك به ميزان هوايي كه به داخل موشك پمپ شده بستگي دارد.
3. قانون سوم نیوتون : با اضافه کردن آب به موشك نيرو افزايش مي يابد . علاوه بر اين آب باعث افزايش جرمي است كه موشك هنگام پرتاب دارد و هم چنين افزايش فشاري كه به
بيرون وارد مي كند . سر انجام واكنش هوا باعث به وجود آمدن نيرويي در خلاف جهت مي شود كه موشك را به سمت جلو مي راند.
عوامل موثر بر موشک مدل
چهار نیروي اصلی که بر حرکت موشک تأثیر می گذارند عبارتند از: 1- وزن، 2 -نیروي پرتاب، 3- کشش، 4- رانش. نیروهاي کشش و رانش در واقع دو جزء یک نیروي واحد آئرودینامیکی هستند. 1 ( وزن موشک وزن مهم ترین عاملی است که در طراحی همه موشک ها مورد توجه قرار می گیرد .معادلاتی وجود دارند که به کمک آنها می توان وزن و مرکز ثقل موشک را در مراحل مختلف طراحی محاسبه کرد. 2 ( نیروي پرتاب موشک بر خلاف هواپیما در موشک براي غلبه بر نیروي وزن به نیروي پرتاب احتیاج است. معادلاتی براي محاسبه نیروي پرتاب در موتور موشک وجود دارد. 3 ( آئرودینامیک در پرواز موشک آئرودینامیک نقش بسیار مهمی را در پرواز موشک هاي مدل ایفا می کند. براي محاسبه نیروي وارد بر موشک نیز معادلاتی وجود دارد.
ساخت launcher
راحتترین نوع سکوی پرتاب استفاده از یک میله سیم پیانو کلفت است که قادر باشد وزن راکت مدل را تحمل کرده و طول ان به اندازه ای باشد که بتواند راکت را به سرعت 10 متر در ثانیه رسانده و راکت بعد از رسیدن به ای سرعت می تواند به اسمان صعود کند ساختمان سکوی پرتاب rocket model launch pad هر سکوی پرتاب از سه قسمت کلی تشکیل شده است 1-میله هادی پرتاب 2-بشقاب محافظ 3-پایه ها میله هادی پرتاب می تواند از سیم پیانو کلفت باشد و حداقل باید 1 متر طول داشته باشد البته در بعضی از راکت های مدل 90 سانتی متر هم کافی است بشقاب محافظ زمین این بشقاب که از جنس فلز و اغلب الومینیموم است و در زیر و مرکز سیم هادی پرتاب قرار دارد باعث می شود که گازهای داغ حاصل از خروج موتور راکت باعث اسیب به زمین و یا چمن نشود و ایجاد خسارت نکند پایه ها سه یا چهار پایه برای نگهداری سکوی پرتاب کافی است که بسته به طول و وزن راکت می توانید بلندی انرا تعیین کنید در کنار موشک و روی بدنه ان تکه ای لوله پلاستکی (هادی پرتاب )چسبانده و راکت مدل را بوسیله ان در داخل میله سیم پیانو قرار داده و اتصالات جرقه زن را متصل کرده و بعد از فاصله گرفتن از راکت مدل با استفاده از دستگاه پرتاب که یک باطری و یک کلید فشاری است جریان باطری را وصل کرده تا موتور راکت روشن شود .
مراحل کار
وسایل مورد نیاز
- تربانتین
- دستمال
- کاتر
- منگنه
- قیچی
- چوب (stick)
- چسب
- سمباده
- چسب آکواریوم
- بطری ها
- چسب سنگ
- کمپرسور
- ظرف فلزی صاف
- شعله
- مقوا
شروع کار
در ابتدا برچسب روی بطری های انتخابی را جدا میشود برای جدا کردن چسب از تربانتین استفاده می شود سپس با استفاده از دستمال تربانتین را از روی بطری پاک میشود تا اثری از آن که ممکن است باعث ایجاد نقص در مراحل بعدی میشود باقی نماند .
سپس با استفاده از کاتر باید سر و ته یکی از بطری جدا شود. این بطری به عنوان بطری متصل کننده به کار می رود که نقش بسیار مهمی را در ساخت این نوع موشک ها ایفا میکند.
برای انجام مرحله ی بعد در ساخت به برش یک نوار با عرض زیاد از مقوا نیاز است به طوری که نوار به طور کامل دور بطری پیچیده شود . سپس با چسب دو سر مقوا را به هم متصل میشود و به شکل استوانه مانند در می آید.این اتصال باید به نحوی باشد که مقوای استوانه ای به راحتی دور بطری حرکت کند.سپس دو بطری لازم را درون ظرف فلزی که در اثر حرارت شعله گاز سطح داخلی آن گرم است قرار داده میشود سپس بطری ها باید تا جایی که لبه های آنها به داخل فرو رود و صاف شود درون ظرف چرخانده شوند.
در مرحله ی بعد بطری از آب و هوای فشرده شده پر میشود .سپس بطری متصل کننده دور بطری پر از هوای فشرده شده قرار می گیرد تا توسط شعله حرارت داده شود ضمن حرارت وارده باید بطری چرخانده شود تا همه ی بطری حرارت ببیند.
سپس قسمت هایی که تحت حرارت تغییر شکل داده اند از انتهای بطری جدا می شود . و بطری ها برای سهولت در اتصال سمباده زده میشود و در مرحله ی نهایی بطری های آماده شده با چسب سنگ به هم چسبانده می شود.
هدف از انجام پروژه
ما برای دستیابی به مدلی از راکت های های پیشرفته و ساخت نوعی موشک که از سوخت های فسیلی استفاده نمی کند شروع به تحقیقات نموده و پس از بدست آوردن اطلاعات پایه مراحل ساخت موشک های چندمرحله ای را طی نمودیم.این موشک ها با آب و هوای فشرده پرتاب می شوند.
پیشنهادات و گسترش پروژه
طراحی و ساخت موشک آبی (هوای فشرده) با قابلیت حمل بار
طراحی و ساخت موشک آبی چند مرحله ای
طراحی و ساخت موشک هوای فشرده با ترکیب کاتالیزور به منظور افزایش نیرو پیشران
طراحی و ساخت موشک آبی با سکوی پرتاب (launcher) هوشمند
معلم راهنما
سید حسین کیایی
اعضای گروه
غزل صاحب جمع - پگاه بهرامی- ملیکا گودرزی-گلنوش مقبولی
