طراحی و ساخت موشک های آبی

طراحی و ساخت موشک های آبی

اسلاید 1: کارگاه آموزشيطراحي و ساختبه اميد روزگاري که هيچ موشکي عليه زندگي بشر بکار نرود

اسلاید 2: قسمت دومبررسي نحوه حرکت موشک هاي آبي, راهکارهاي کلي پيرامون بهينه سازي موشک و تکنيکهاي ساخت

اسلاید 3: به طور ساده ، موشك آبي يك بطري پلاستيكي بر عكس است كه به آن يك دماغه و تعدادي باله اضافه مي شود. پس از اضافه كردن دماغه و باله ها به بطري داخل آن را حدود تا حجم بطري آب مي ريزيم . آب داخل بطري و هواي بالا ي آن را با يك مكانيزم موسوم به سكوي پرتاب فشرده مي كنيم . سپس مكانيزم را رها مي كنيم تا آب و هوا با فشار زياد از دهانه ي بطري ( نازل موشك ) بيرون بريزد . به اين ترتيب طبق قانون سوم نيوتن موشك به سمت جلو پرتاب مي شود .

اسلاید 4:

اسلاید 5: دماغه : آيروديناميك موشك را بهبود مي بخشد . علاوه بر آن اگر موشك بخواهد يك بار اضافي ( payload) را با خود حمل كند ، دماغه بهترين جا براي جايگذاري اين بار است . باله ها : تقريبا مي توان گفت باله ها مهمترين نقش را در پرواز موشك ايفا مي كنند و آن پايدار كردن موشك در حين پرواز است .بدنه : مهمترين بخش موشک که وظيفه نگهداري ساختارو همچنين تحمل مخزن موشک را بر عهده دارد.

اسلاید 6: پارامترهاي مختلفي در بهينه سازي موشك نقش دارد . مهمترين اين پارامترها عبارتند از : حجم موشك : حجم مخزن موشك تعيين كننده انرژي ذخيره شده در هواي فشرده شده ي داخل موشك است و اين انرژي با حجم مخزن و فشار هواي داخل مخزن متناسب است . وزن موشك : بديهي است هرچه وزن موشك كمتر باشد موشك در شروع پرواز خود سرعت اوليه ي بيشتري را كسب خواهد كرد . به منظور اينكه موشك ساخته شده شبيه يك موشك واقعي پرواز كند شما بايد هر كدام از اين اجزا را در محل مناسب خود قرار دهيد . به عبارت ديگر توزيع مناسب وزن در طول موشك باعث پايداري موشك در هوا خواهد شد . موشكي كه از لحاظ آيروديناميكي پايدرا است بايد از سمت دماغه ي خود پرواز كند و بايد مسير پروازي مشابه يك كمان ملايم را داشته باشد .

اسلاید 7:

اسلاید 8: مركز جرم ( Center of mass ) به منظور اينكه موشك پرواز مناسبي داشته باشد مي بايست مركز جرم موشك به سمت دماغه موشك نزديكتر از فاصله آن تا نازل موشك باشد . به طور ساده مركز جرم موشك نقطه اي از موشك است كه مي توان با فرض ذره اي در نظر گرفتن موشك نيروي وزن تمام اجزاي موشك را بر آن وارد كرد . تخمين مركز جرم موشك : از آن جايي كه موشك بيشتر زمان پرواز خود را بدون آب طي مي كند بنابراين منطقي است كه مركز جرم موشك را بدون آب تخمين بزنيم . براي اين منظور كافي است كه موشك را با يك رشته نخ از مكان مناسبي آويزان كنيم و آن قدر موشك را در حلقه ي نخ جابه جا كنيم تا موشك به اصطلاح بالانس يا متعادل شود . اين تقريبا همان نقطه اي است كه ما به عنوان مركز جرم به آن نياز داريم .

اسلاید 9: مركز فشار ( Center of Prusser ) وقتي موشك در هوا حركت مي كند نيروهاي آيروديناميكي به تمام اجزاي موشك وارد مي شود . همانطور كه نيروي وزن تمام اجزاي موشك بر مركز جرم( cg ) موشك وارد مي شود ، نيرو هاي آيروديناميكي بر روي يك نقطه واحد موسوم به مركز فشار وارد مي شوند . تخمين مرکز فشار : 12

اسلاید 10:

اسلاید 11: هر جزء در موشک سطحي دارد که مرکز اين سطح در فاصله ي خاصي نسبت به خط مرجع قرار دارد . بنابراين مشابه مرکز جرم خيلي ساده و با استفاده از فرمول زير مي توان مرکز سطح کل موشک را بدست آورد . از اين مرکز سطح با تقريب خوبي مي توان به عنوان مرکز فشار هم استفاده کرد .

اسلاید 12:

اسلاید 13: 123123مشاهده مي کنيد که چگونه با تنظيم فاصله نسبي مرکز جرم و مرکز فشار پرواز بهينه شد. واضح است که چگونه ممکن است در صورت انحراف موشک از مسير اصلي خود ، موشک دوباره به مسير اصلي خود باز گردد .

اسلاید 14:

اسلاید 15: باله ها مکانيزمي در موشک ايجاد مي کنند که با تنظيم فاصله ي نسبي مرکز جرم و مرکز فشار باعث مي شود تا موشک پرواز پايدارتري را از لحاظ آيروديناميکي داشته باشد . چند نكته براي ساخت باله : همه باله ها بايد هم جنس و هم شكل باشد باله ها بايد تا حد امكان در عقب ترين نقطه ي موشك نسب شوند . ضخامت باله ها بايد تا حد امكان كم باشد و از لحاظ آيروديناميكي مناسب باشد . باله ها بايد به صورت كاملا متقارن روي بدنه موشك نصب شوند .

اسلاید 16: موشک در حين پرواز مي بايست هوا را بشکافد و به اين ترتيب با سرعت زيادي به جلو حرکت کند . در اين حالت نيروي پسايي به موشک وارد مي شود که باعث کاهش انرژي موشک ، شتاب و سرعت آن خواهد شد . به خصوص که سرعت موشک در لحظه پرتاب ممکن است به 40 متر بر ثانيه هم برسد . در اين سرعت موشک نيروي پساي قابل توجهي را تحمل مي کند . خوب است که بدانيد نيروي پسا با مجذور سرعت موشک متناسب است . قسمت هاي مختلفي که تحت نيروي پسا قرار مي گيرند عبارتند از : دماغه بدنه باله ها بال ( در صورت وجود (

اسلاید 17: نازل موشک در واقع يک مبدل انرژي است که انرژي هواي فشرده را به انرژي جنبشي درآب و در نهايت موشک تبديل مي کند . مقداري از انرژي در فرآيند خروج آب از نازل تلف مي شود . اين اتلاف انرژي مي تواند ناشي از اصطکاک آب با نازل ، گرانروي آب ، مقاومت نازل در برابر جريان آب و ... باشد . تقريبا مي توان گفت دو مورد اول از کنترل ما خارج است . اما در مورد مقاومت نازل در برابر جريان آب مي توان گفت که اين مقاومت با سطح مقطع نازل نسبت عکس دارد . هم چنين شکل مخزن قبل از نازل در اين اتلاف انرژي تاثير بسياري دارد .

اسلاید 18: ساخت سكوي پرتاب كمي پيچيده تر از ساخت بدنه ي موشك است . يكي از مشكلات موجود در حين پرتاب موشك زماني است كه موشك از سكو جدا مي شود و مي خواهد شتاب بگيرد . در اين حالت امكان اينكه قبل از شتاب گرفتن موشك روي زمين بيافتد بسيار زياد است . چراكه موشك در اين مرحله حاوي مقداري آب است و وزن موشك ، آن را به سمت زمين منحرف مي كند . راه حل اين مشكل استفاده از سكوي پرتاب است . سكوهاي پرتاب انواع مختلفي دارند كه دو نوع از معروفترين و پر كاربرد ترين آنها سکوي پرتاب ريلي ( Launch Ramp ) و سكوي پرتاب لوله اي ( Launch Tube ) است .

اسلاید 19:

اسلاید 20: Launch Ramp : سكوي پرتاب ساده اي به شكل زير كه وزن موشك را قبل از پرتاب وپس از پرتاب و تا زماني كه موشك سرعت مناسب را بدست مي آورد تحمل مي كند و آن را در يك جهت خاص هدايت مي كند .

اسلاید 21: Launch Tube : سكوي پرتاب لوله اي ، لوله اي است كه از بين نازل موشك عبور مي كند و دو وظيفه ي اصلي دارد . - وزن موشك را قبل و بعد پرتاب تحمل مي كند و از به زمين افتادن موشك جلوگيري مي كند . - قبل از رها شدن كامل موشك و خروج آب از نازل موشك شتاب گرفته و مقداري از مسير را طي مي كند .

اسلاید 22:

اسلاید 23: Internal launch ramp

اسلاید 24:

اسلاید 25:

اسلاید 26: از توجه شما عزيزان بسيار متشکريم