معرفی اجزای داخلی یک راکت مدل

راکت های مدل همواره جز مهیج ترین و جذاب ترین تفریحات در بین افراد علاقه مند به علوم مهندسی هوافضا بوده است. راکت مدل یا Model Rocket به راکت هایی با ابعاد کوچک و وزن کم گفته شده که قالبا از موادی مانند چوب، پلاستیک، مقوا و مواد کامپوزیتی ساخته شده و هدف آن ها رسیدن به ارتفاع بسیار پایین است. همه ساله در سطح جهان رقابت های مختلفی در زمینه ساخت راکت های مدل برگزار و مورد استقبال افراد واقع شده است. در این مقاله می خواهیم نگاهی دقیق تر به ساختار داخلی یک راکت مدل انداخته و به معرفی تک تک اجزای داخلی آن بپردازیم. در ادامه به بیان وظیفه هر کدام از قطعات موجود در یک راکت مدل با سوخت جامد خواهیم پرداخت.

1) بدنه (Body Tube)

به قسمت میانی و استوانه ای شکل راکت گفته می شود که اجزای مختلف به آن متصل می شوند. تقریبا تمامی قطعات راکت مانند دماغه، بالک ها، موتور، چتر نجات و … یا در درون بدنه قرار گرفته و یا به آن متصل می گردد. جنس بدنه راکت مدل می توان از مقوا، چوب بالسا، پلاستیک و یا مواد کامپوزیتی مانند فایبر گلاس و یا الیاف کربن باشد. معمولا در راکت های سایز کوچک و آماتور از مقوا، چوب بالسا یا پلاستیک و در راکت های مدل حرفه ای با ابعاد بزرگتر از مواد کامپوزیتی مانند الیاف کربن به منظور ساخت بدنه استفاده می شود. طبیعتا اگر نمی خواهید هزینه زیادی برای ساخت یک راکت مدل پرداخت کنید استفاده از لوله های مقوایی گزینه بسیار مناسبی می باشد.

2) بالک (Fin)

سطوح صاف و معمولا ذوزنقه ای شکل که معمولا در قسمت پایینی بدنه راکت نصب شده و وظیفه آن تثبیت پایداری راکت در هنگام اوج گیری می باشد. زمانی که راکت در حال اوج گیری رو به بالاست ممکن است دچار انحراف از مسیر شود. در این حالت با عبور جریان هوا از اطراف بالک ها نیرویی از طرف جریان هوا به سطح بالک وارد شده و همین نیرو سبب می شود که راکت در مسیر مستقیم رو به بالا حرکت نماید. جنس بالک ها می تواند از چوب بالسا، پلاستیک و الیاف کامپوزیتی باشد.

3) قلاب پرتاب (Launch Lug)

قطعه ای کوچک و لوله ای شکل که بر روی بدنه قرار گرفته و به آن متصل می شود. زمانی که راکت بر روی سکوی پرتاب قرار گرفته و آماده پرتاب است، میله ای به نام هادی پرتاب در کنار راکت قرار می گیرد که از درون قلاب پرتاب عبور می کند. وظیفه هادی پرتاب نگه داشتن راکت به صورت عمودی می باشد. جنس قلاب پرتاب معمولا از پلاستیک است. در شکل زیر می توانید به وضوح قلاب پرتاب را مشاهده کنید.

4) موتور (Engine)

از اصلی ترین و مهمترین قسمت های یک راکت مدل محسوب می شود. کیفیت پرتاب راکت از جمله قدرت پرتاب و زمان اوج گیری آن به موتور راکت بستگی دارد. موتور راکت سوخت جامد یک لوله استوانه ای شکل بوده که سوخت راکت در درون آن قرار می گیرد. در قسمت انتهای پایینی موتور راکت یک نازل قرار گرفته تا گازهای حاصل از احتراق سوخت با سرعت زیاد رو به پایین از آن خارج شوند. طبق قانون سوم نیوتن نیروی عکس العمل خروج گاز های داغ حاصل از احتراق سبب پیشراندن راکت به سمت بالا می شود. به طور کلی در ساخت موتور راکت های مدل سوخت جامد از دو نوع سوخت آبنباتی و باروت سیاه استفاده می شود که در مقاله مربوط به سوخت جامد راکت مدل به توضیح آن پرداخته ایم. به طور کلی هر چه قطر استوانه موتور (سطح مقطع سوخت) بیشتر باشد تراست یا همان قدرت پرتاب افزایش یافته و می توان راکت سنگین تری پرتاب نمود. هر چه طول استوانه موتور بیشتر باشد زمان اوج گیری راکت و برد آن افزایش می یابد.

5) پایه موتور (Engine Mount)

قطعه ایست لوله شکل که در درون حلقه های نگه دارنده قرار می گیرد. موتور در درون پایه موتور فیکس می شود. قطر پایه موتور اندکی بیشتر از قطر موتور است تا موتور بتواند درون آن محکم شود. جنس پایه موتور ی تواند از مقوا، پلاستیک و یا مواد کامپوزیتی ساخته شود. محل قرار گیری پایه موتور در پایین ترین قسمت بدنه راکت می باشد. در تصویر زیر می توانید پایه موتور را مشاهده کنید.

6) قلاب موتور (Engine Hook)

قطعه ایست فلزی، ارتجاعی و سبک با حالت تسمه ای شکل که به دیواره جانبی پایه موتور نصب می شود. در انتهای قلاب یک خم کوچک تعبیه شده است که در زمان قرار گیری موتور در داخل پایه موتور از خارج شدن موتور جلوگیری کرده و در واقع موتور را در پایه موتور قفل می کند. قلاب موتور به وسیله حلقه هایی به پایه موتور فیکس می شود. در شکل زیر می توانید قلاب موتور را مشاهده کنید.

7) حلقه نگه دارنده (Centering Ring)

حلقه هایی از جنس چوب، پلاستیک و یا مواد کامپوزیتی بوده که به پایه موتور متصل می شود. قطر سوراخ داخلی حلقه با قطر خارجی پایه موتور برابر است. قطر خارجی حلقه نگه دارنده با قطر داخلی لوله بدنه راکت برابر است. پس از نصب حلقه بر روی بدنه موتور می توان کل مجموعه را در داخل بدنه راکت قرار داد و آن را با چسب فیکس نمود. بدین ترتیب پایه موتور در درون بدنه قرار می گیرد.

8) ثابت کننده موتور (Engine Block)

قطه ای است لوله ای شکل با قطر داخلی اندکی کمتر از قطر خارجی موتور به منظور مسدود کردن حرکت موتور رو به جلو. محل قرار گیری ثابت کننده موتور نشان دهنده این است که موتور تا چه میزان باید داخل پایه موتور شود. دقت کنید که ثابت کننده موتور حتما باید کاملا فیکس و با چسب محکم شود زیرا در حین پرتاب و اوج گیری راکت، تمام نیروی رانش موتور به همین قطعه وارد می شود و از طریق آن به بدنه انتقال می یابد. در شکل زیر می توانید محل قرار گیری آن را مشاهده کنید.

9) الیاف نسوز (Recovery Wadding)

همانطور که می دانید به محض اتمام فرآیند اوج گیری راکت مدل، چتر نجات باز شده و بدنه و سایر سیستم های راکت را به آرامی فرود می آورد. فرآیند باز شدن چتر با استفاده از فشار ناشی از احتراق سوخت راکت در مرحله پایانی انجام می شود. لذا ما بین موتور و چتر نجات از الیاف های نسوز استفاده می شود تا از رسیدن شعله احتراق به چتر نجات جلوگیری شده و آسیب نبیند. در این حالت فقط فشار گاز به چتر نجات رسیده و باعث خروج آن از نوک راکت می شود.

10) طناب ضربه گیر (Shock Cord)

همانطور که گفتیم در هنگام خروج چتر نجات، دماغه راکت نیز با سرعت از آن جدا می شود. برای اینکه کل مجموعه راکت با هم در یک نقطه فرود بیایند با استفاده از یک طناب یا کش ارتجاعی انتهای دماغه را به قسمت داخلی بدنه راکت متصل می کنند تا پس از جدا شدن دماغه مجموعه راکت را در کنار هم نگه دارد. دقت کنید که این طناب حتما بایستی دارای حالت ارتجاعی باشد تا جلوی ضربه ناشی از جدایش سریع دماغه را بگیرد.

11) دماغه (Nose Cone)

قطعه ایست مخروطی شکل با نوک تیز با حالت آیرودینامیکی جهت کاهش نیروی مقاومت هوا که بر روی قسمت بالایی بدنه راکت مدل نصب می شود. دقت کنید که این قطعه نبایستی چسب زده شود و یا به صورت دائمی فیکس شود. زیرا در حین خروج چتر نجات باید ابتدا دماغه از بدنه جدا شود. قطعه دماغه با توجه به نوع راکت در طرح های مختلفی ساخته می شوند. جنس دماغه معمولا از پلاستیک، چوب و یا مواد کامپوزیتی ساخته می شود. در پشت دماغه یک حلقه به منظور اتصال طناب ضربه گیر به آن تعبیه می شود.

12) چتر نجات (Parachute)

یک راکت های مدل پس از اوج گیری و اتمام سوخت سقوط می نماید و بدنه آن آسیب خواهد دید و باید مجددا با صرف هزینه و زمان زیادی اقدام به ساخت آن نمایند. به همین دلیل در اکثر راکت های مدل یک سیستم بازیابی بدنه راکت با استفاده از چتر نجات تعبیه شده تا پس از اتمام سوخت راکت به آرامی بدنه آن بر روی زمین فرود بیاید. چتر نجات ما بین الیاف نسوز و دماغه قرار می گیرد. با فشار گاز های احتراق، چتر نجات از بدنه راکت خارج شده و باز می شود.