很多朋友对于仿真军事模型和火箭模型如何制作不太懂,今天就由小编来为大家分享,希望可以帮助到大家,下面一起来看看吧!
火箭模型如何制作
一、设计要求
1、拟设计一台总冲(It)在600N-S左右的固体火箭发动机
2、发动机既定采用KNDX为燃料
3、发动机的设计推力曲线应尽量平缓,推力均匀
4、发动机的设计应考虑将来发动机用于可导火箭的兼容性
5、发动机要考虑与开伞设备的兼容性
二、基本参数估算
1、推进剂用量估算
KNDX实际密度取1.8 g/比冲(Isp)试取120S
则所需推进剂质量为
M== 600/9.8*120=0.5102kg=510.2g
推进剂体积:
V=510.2/1.8=283.4
2、发动机几何尺寸估算
初步假设发动机长径比为5:1
燃料内孔15mm
则发动机尺寸应满足
V=1/4∏(-)H(1)
H/Di=5(2)
其中V——燃料体积
Di——发动机内径
d——燃料内孔直径
H——发动机长度
将数据代入式(1)(2)计算得(求解一个一元三次方程)
发动机内径 Di=43.45mm
发动机长度 H=217.25mm
三、参数计算
上面的计算结果,仅仅是为了明确发动机规格的大方向,还不能满足火箭设计的需要,因此,在下面的设计过程中,主要是围绕上面得出的结果,以SRM计算软件为平台,确定发动机、药柱的具体尺寸。
1、发动机、药柱基本尺寸的确定
将上述计算结果进行圆整代入SRM,同时细微调整药柱尺寸、数量,使压力曲线平缓,在本方案中,确定药柱方案如下:
药柱外径:42mm
药柱内径:15mm
单段药柱长度:70mm
药柱数量:3
喷燃比变化如右图1:
图1
发动机内径:45mm(计算时应使用42mm,留有3mm做隔热层)
喉口直径初步选择:10 mm初始喷然比218
压力曲线如右图2:
最大压力:4.6MPa
燃烧时间:1.352S
最大推力:498N
平均推力:424N
总冲:618 NS
图2
下面是SRM计算的截图:
2、发动机结构设
(1)发动机壁厚计算
由上面的计算结果知:
发动机最大工作压力 Pmax=4.6Mpa
壁厚由以下公式进行计算:
δ=(- 1)(3)
其中:为材料在相应温度下的许用应力,单位MPa。
对于铝合金= 0.2/k,K为安全系数取1.1~1.25。
Di为发动机内径,单位mm。
δ为发动机理论壁厚,单位mm。
= Pmax×Kp×Kt(4)
Kp——由于零件装配误差产生的压力跳动系数
Kt——环境温度分别为50℃和20℃时燃气最大压力的比值。
Kp取值为1.1~1.2,Kt的数值一般由实验得出,在此本人根据相关资料保守取值1.5。
本设计中,采用LY12(现在叫2A12,相当于2024)铝合金作为发动机壳体材料,虽然LY12并不是最好的发动机铝合金材料,但是LY12管材市场上较容易买到,相关数据也较为充足,所以在此予以采用。
LY12铝合金管材在300摄氏度时的 0.2资料并不确切(机械设计手册上棒材相应数据为115Mpa),在此亦根据本人经验,短期强度姑且定为110Mpa。
将各数据代入公式计算:
= Pmax×Kp×Kt= 4.6×1.1×1.5= 7.59Mpa
= 0.2/k=110/1.2=91.6 Mpa
δ=(- 1)=(- 1)=1.684mm
则发动机外径Do=1.684*2+45=48.368mm
此外,由于壳体螺纹加工余量、加工精度、标准铝管系列等问题,发动机外径定为52mm。
(2)连接结构设计。
首先,在进行连接结构设计的同时,进行发动机草图的绘制。
本设计中喷管及堵头采用螺纹连接的方式与发动机壳体固定,所需螺纹长度计算如下:
在发动机的工作过程中,连接螺纹同时受到弯矩、剪切应力、及挤压应力的共同作用,其中,弯矩是限制螺纹长度的主要因素,所以在此以弯矩校核螺纹长度。
A、弯矩校核
nб=0.721(4)
nб——保证抗弯强度需要的螺纹圈数
d2——螺纹中径
t——螺距
——抗弯许用应力
关于铝合金的抗弯许用应力,个人查阅了许多资料也未获得,仅有下面的只言片语“铝合金抗弯强度级低,为10~35Mpa”因此这里的螺纹长度只能估算,然后试验验证了。
本发动机采用普通细牙螺纹,螺距1.5mm、螺纹大径47mm、中径46.026mm
nб=0.721= 0.721= 6.8
同样,由于加工公差,螺纹工艺,高温影响等因素,真正的螺纹圈数应比计算值取得较大,由下式计算。
N= 1.5nб+ 4=1.5*6.8+4=14.2圈
螺纹长度L=Nt=14.2*1.5=21.3mm取20mm
(3)堵头厚度计算
堵头厚度按平板封头进行计算
δ=D(5)
δ——平板封头厚度(mm)
D——计算直径(mm)
K——封头系数(在此可取0.3)
——封头材料许用应力(Mpa)
代入数值计算:
δ=45= 8.11mm
δ=45= 7.09mm
上式中的计算值,对于喷管,按45#钢(或304)不锈钢在高温下取70Mpa进行计算的。喷管本身为椎体结构,受力较平板要好,且喷管处的压力较燃烧室内小很多,因此个人认为,喷管喉口以前部分,厚度在5mm左右即可。
对于上堵头,为平板结构,为降低发动机重量,采用铝合金,需要有良好的隔热措施,计算厚度不小于7.1mm。
至此,发动机整体设计完毕,发动机的细节在此就不做更多的说明,结构请参见附件图纸。
火箭模型手工制作
我认为制作火箭模型需要准备纸杯、竹签、彩色纸和胶水。
首先用彩色纸做火箭主体并粘贴在纸杯上,再利用竹签做支架并粘贴在底座上,最后加以装饰。制作时需注意选用合适的材料和技巧以确保稳固美观。此活动可激发儿童对航天科技的兴趣和探索欲望,并提高动手能力和创造力。
航天火箭模型手工制作教程
航天火箭模型手工制作教程如下:
材料准备:比较长的厨房纸筒、雪梨纸(红色、橙色、黄色)、手工纸、铅笔、胶水、剪刀、画笔(非必需)、颜料(非必需,蛋彩颜料、丙烯或其他均可)、吸管、一个碗或圆形盖子。
1、将厨房纸筒刷成喜欢的颜色,放一边晾干后使用,这作为火箭的主体部分。如果不想用颜料来涂或者赶时间,也可以直接粘贴包上一层彩色手工纸或贴纸。
2、火箭尾部像翅膀一样的部分叫做“稳定尾翼”。将碗扣在手工纸上,用铅笔描出两个大小相近的弯月形状——画两段相交的圆弧就是一个弯弯的月亮。
3、将这两个弯月剪出来。
4、一个“月亮”从外弧的中点向下剪开大概一半的高度,另一个月亮从内弧的中点向上剪开大概一半的高度。
5、通过剪开的缺口,可以将两个“弯月"形状的尾翼交叉安装在一起,如图所示。
6、在纸筒的一端,向内剪开4个间距相等的缺口,深度差不多7厘米。小心地将尾翼插入缺口里面,使之固定在纸筒上。
7、现在要制作火箭最前方尖尖的鼻锥。将碗再次扣在手工纸上,描出一个大圆并剪下来。
8、大圆剪掉差不多四分之一大小的扇形。
9、将剩余的部分从一侧半径向另一侧半径卷起来成为一个圆锥形状,用胶水或者透明胶带固定住。
10、用胶水将鼻锥固定在纸筒另一端。
11、为了制作火箭发射时的尾焰,将红色、褐色、黄色或者其他能代表火焰颜色的雪梨纸剪成长长的三角形。再剪一条黄色手工纸,将尾焰三角形颜色交错粘贴在纸条上。
12、把黄色纸条粘在纸筒的尾端,和纸筒齐平,让火焰部分朝外喷发。然后在火箭主体上贴一些圆形的小窗子或其他形状作为装饰。
13、最后这个步骤可选,用铅笔在纸筒上戳个洞,插入一根吸管,这根吸管是为了便于小朋友举着奔跑。
航空模型,顾名思义是按照航空器外形制作的一种模型飞机,隶属于航空航天模型,是供运动用的一种不载人的飞行器。
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