تبلیغات
جشواره ی موشک های آبی در شهرستان فردوس - آموزش ساخت موشک آبی و قوانین شرکت در مسابقه
جشواره ی موشک های آبی در شهرستان فردوس
ما می توانیم....

آرشیو

← آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :

آموزش ساخت موشک آبی و قوانین شرکت در مسابقه

آموزش ساخت موشک آبی

موشك آبی:

 

شامل محفظه ای است كه گاز را تا فشار زیادی نگه داری میكند و ناگهان به بیرون منتقل می كند.وزن و نیروی رانش در این موشك در طول پرواز تغییر می كند.(بالن یك مثال ساده از موشك)

 

قوانین نیوتن و پرتاب موشك :

 

1- قوانین اول نیوتن: موشك بروی پایه قرار می گیردتا زمانی كه نیروی نا متوازن به آن وارد شود.

 

2- قانون دوم نیوتن: مقدار شتاب و انرژی موشك به میزان هوایی كه به داخل موشك پمپ شده بستگی دارد.

 

3- قانون سوم نیوتن: با اضافه كردن آب به موشك نیرو افزایش می یابد.علاوه بر این آب باعث افزایش جرمی است كه موشك هنگام پرتاب دارد و همچنین افزایش فشاری كه به بیرون می كند.سرانجام واكنش هوا باعث به وجود آمدن نیرویی در خلاف جهت می شود كه موشك را به سمت جلو می راند.

وسایل مورد نیاز:

 

دو بطری پلاستیكی 2 لیتری

روزنامه(به عنوان متعادل كننده)

فوم(بال ها)

فنت دوچرخه(قسمت سر)

كاغذ(مخروط)

نوار چسب

قیچی

اجزای موشك:

الف)بدنه اصلی

قسمت انتهایی دو بطری دو لیتری را ببرید.

ب)متعادل كننده:

روزنامه را به صورت كروی مچاله كرده و آن را در قسمت سر بطری دو لیتری قرار دهید.(می توان به جای روزنامه از موا دیگری مانند شن،فوم و ... برای افزایش جرم استفاده كرد)انتهای یك بطری را بر سر بطری دیگری بگذارید تا كاملا روزنامه ها را فشرده كند.از یك یا چند تكه چسب برای محكم كردن ته بطری به بدنه بطری دیگر استفاده كنید.نیمه پایینی بطری دوم را در داخل انتهای بطری اول فرو كنید تا كاملا صاف شود و برای كمك كردن محل اتصال دو بطری از چسب استفاده نمایید.

 

ج)مخروط دماغه:

كاغذ را به شكل یك مخروط در آورده و از چسب برای محكم ماندن آن استفاده كرده و مخروط دماغه را به قسمت انتهایی بطری بطری (سر موشك)با چسب وصل كنید

د)بال ها

یك طرح بال انتخاب نموده و بعد از كشیدن طرح اولیه بال ها بروی فوم استفاده كنید.بال ها را ببرید.از چسب برای چسباندن بال ها به بدنه موشك استفاده كنید.

ه)فنت و دهانه:

 در بطری نوشابه را سوراخ كنید و فنت را از ان رد كنید و با واشر آن را محكم كنید تا هوا

ندهد.

در نهایت طول موشك،طول بال ها و ... را اندازه گیری كنید.

پایه یا سكوی پرتاب(لانچر):

 

پایه در مرحله اول یك وسیله برای هدایت موشك در مسیر مستقیم است.پایه می تواند به صورتی ساخته شودكه باعث شود پرتاب ناگهانی انجام شود كه این عمل نیروی پیش رانش را بیشتر خواهد كرد. هرگونه ناپایداری در طی پرواز باعث تغییر جهت آن و بدون بازگشت به مسیر اولیه می شود.این موضوع هم در پایه های ساكن و هم پایه های دستی مورد اهمیت است.

عوامل موثر در برد:

1- قطر دهانه بطری:به ازای نیم لیتر، 5 میلی متر است

2- طول موشك:هرچه طول بیشتر شود،پایداری افزایش مییابد

3- وزن موشك : وزن موشك به ازای هر لیتر می تواند 150 گرم باشد.

4-چگونگی سطح خارجی بطری:هرچه سر مخروط تیز تر باشد راحت تر هوا را می شكافد.و هرچه بلند تر باشد باعث بلند تر شدن موشك و در نتیجه پایداری آن می شود.

5-طول و شكل باله ها: طول باله ها نباید از یك چهارم طول كل موشك بیشتر باشد. بهترین شكل باله ها تركیبی از ذوزنقه و نیم دایره می باشد.

6-مقدار آب داخل بطری: یك سوم تا یك دوم حجم كل بطری باشد.

7-میزان فشار داخل بطری:هرچه فشار بیشتر باشد،برد بیشتری دارد.

8-مدل سكو: هرچه اصطكاك سكو با موشك كم تر باشد و سكو استحكام بیشتری داشته باشد بهتر است.

 

 

بهینه سازی طرح موشك:


در این بخش با تعدادی از فاكتورهایی كه لازم است در بهینه سازی طرح موشك لحاظ شود آشنا خواهید شد.

ملاحظات طراحی
اندازه(حجم )
اولین ملاحظهای كه باید در ساخت موشك در نظر گرفت اندازه آن میباشد. اگر به بازار مراجعه كنید انواع گوناگونی از بطریهای نوشیدنی گازدار را خواهید یافت كه میتوان بطریهای 5/0 لیتری، 1 لیتری، 2 لیتری و یا 3 لیتری را نام برد. اگر قصد ساخت موشك با حجم بیش از 3 لیتر دارید، میتوانید با اتصال چند بطری به هم این كار را انجام دهید. در ادامه به چندین نكته در مورد این نوع موشك ها اشاره خواهیم كرد.

حجم موشك:

 ماكزیمم مقدار انرژی كه میتواند در گاز فشرده شده ذخیره شود را مشخص میكند. انرژی با فشار و حجم متناسب است. محدودیتهایی برای فشاری كه موشك میتواند تحمل كند وجود دارد (5 اتمسفر یا psi75 ، به نظر مناسب می رسد)
برای افزایش مقدار كل انرژی لازم است كه از یك موشك بزرگتر استفاده كنیم.
وزن:

هر چه موشك شما سبكتر باشد، بهتر میتواند پرواز كند. علاوه بر بهبود نسبت استحكام به وزن بطری، بایستی از اضافه كردن وزن اضافی برای بهبود آئرودینامیك موشك پرهیز كنید. همچنین بسیار مهم است كه وزن اضافه شده را در مكان مناسبی اضافه كنید كه موشك شما از نظر آئرودینامیكی پایدار باشد. توزیع وزن در امتداد طول موشك یكی از فاكتورهایی است كه مشخص میكند كه آیا آن مثل یك موشك یا اینكه مثل یك بطری پرواز میكند. به نظر شما چه تفاوتی میكند؟

یك موشك آئرودینامیكی پایدار با نوك پرواز میكند و دارای یك مسیر پرواز هموار و زیبا میباشد.

یك موشك آئرودینامیك ناپایدار، ممكن است در ابتدا با نوك پرواز كند اما پروازش سریعاً ناپایدار می شود و در هوا میغلتد و به سادگی بر روی زمین میافتد.


برای اینكه موشك شما مثل یك موشك پرواز كند نه مثل یك بطری، مركز جرم باید در نیمه جلوی موشك باشد. اگر چه به طراحی پرهها در داشتن یك پرواز پایدار آئرودینامیكی بسیار بستگی دارد. بنابراین یكی از مهمترین ویژگیهای موشك شما، قرارگیری مركز جرم یا مركز گرانش میباشد.

ارزیابی موقعیت مركز جرم:
برای پیدا كردن نقطه مورد نظر كافی است كه یك نخ به دور موشك تابانده و آنرا جلو و عقب كنیم تا اینكه به نقطه تعادل برسیم و هر چقدر به نیمه جلو موشك نزدیك تر باشد به احتمال زیاد یك پرواز پایدار خواهد داشت

پره ها:
پرهها بر روی موشك شرایط پرواز آئرودینامیكی پایدار را ممكن میسازند. برای درك نقش پرهها لازم است نیروهای بر روی موشك را در هنگام پرواز (زمانی كه اندكی ناهمراستا میگردد) را در نظر بگیریم.

اگر این نیروها در جهت افزایش زاویه ناهمراستایی باشند، موشك به خوبی نمیتواند پرواز كند و اگر در جهت كاهش زاویه ناهمراستایی باشند، موشك شما مانند یك « موشك » پرواز خواهد كرد.

پایداری آئرودینامیكی:
برای درك این موضوع نیاز است كه نیروهایی كه بر روی موشك عمل می کنند (چه در هنگامی كه به طور صحیح پرواز میكند و چه در زمانی كه نامتعادل پرواز میكند) را در نظر بگیریم. در اینجا دو موشك را در نظر میگیریم كه شكل مشابه و پرههای مشابهی دارند اما توزیع وزن متفاوت در آنها باعث میشود مركز جرمهای متفاوتی داشته باشند. به طور كلی دو موشك یكی با مركز جرم در نیمه جلو و یكی در نیمه عقب را در نظر میگیریم.
نیروی درگ اصلی بر روی كل سطحی كه در معرض هوا قرار گرفته است عمل كند. برای یك موشك معمولی كه به طور صحیح میزان شده است، تنها بر روی نوك موشك عمل میكنند چونكه پرهها نازك و دارای سطح مقطع عرضی خیلی كوچكی هستند. اكنون حالتی را در نظر بگیرید كه موشك اندكی ناهمراستا شده است. در این زمان بیشتر موشك در معرض نیروهای درگ قرارمیگیرد و این نیروها به طور قابل توجهی افزایش پیدا می کنند.

نیروها به شكل زیر عمل میكنند:
·
در نوك موشك
·
در امتداد كنارهی موشك
·
بر روی پرهها
محاسبه دقیق نیروها در هر بخش از موشك بسیار مشكل است اما نكاتی وجود دارد كه با شناسایی آنها به نتایج مهمی خواهیم رسید.در موشك نقطهای به نام مركز فشار وجود دارد كه در دو شكل مشخص شده است. از آنجایی كه شكل هر دو موشك شبیه هم هست مكان قرارگیری نقطه فشار در دو شكل یكسانی است. اما چون مركز جرم متفاوت دارند اثر نیروهای درگ مشابه بر روی هر موشك كاملاً متفاوت است.

ارزیابی موقعیت مركز فشار:

تخمین دقیق موقعیت مركز فشار اندكی مشكل میباشد اما یك تكنیك ساده وجود دارد كه شما میتوانید برای تخمین موقعیت مركز فشار از آن استفاده نمایید. برای این كار نیاز است كه شما ابتدا یك نیمرخی از موشك خود را بر روی مقوای نازك یا كاغذ A4 رسم نمایید و سپس آن را از روی كاغذ بریده و جدا كنید. تا حدودی مركز جرم تصویر نیمرخی كه درست كردهاید یك تخمین خوبی برای مركز فشار میباشد. همانطور كه قبلاً هم گفته شد اگر مركز جرم موشك در نیمه جلو و مركز فشار در پشت آن باشد، موشک از نظر آئرودینامیكی میتواند پایدار باشد و یك پرواز خوب داشته باشد.


درگ:
از آنجایی كه آب، با سرعت نازل موشك را ترك میكند ، عکس العمل مومنتوم هوا آن را به طرف جلو می راند. اما به تدریج این شتاب كاهش پیدا میكند چون كه موشك نیاز دارد كه هوا را از سر راه خود پس بزند. نیرویی كه نیاز است هوا را از سر راه خود پس بزند درگ آئرودینامیكی نام دارد و بدون امكانات ویژه تا حدودی اندازهگیری آن مشكل میباشد.
برای یك موشك در حال حركت با سرعت چند متر بر ثانیه باید به نیروی درگ هم توجه شود و در سرعتهای بالا درگ کاملا بر حركت پرتابه مسلط میشود. برای موشك مورد نظر، نیروی درگ در سرعت حدود 10 متر بر ثانیه قابل ملاحظه میباشد. لذا لازم است که یک طراحی بهینه با کمترین مقدار نیروی درگ را اجرا کنیم. همان موشك ابتدایی ( دماغه نوكدار، بدنه طویل، پرهها) را در نظر بگیرید. با استفاده از نكات زیر میتوان نیروی درگ را به حداقل رساند.
نوك (دماغه) :
·
نوك موشك باید مخروطی باشد اما لازم نیست كه بیش از اندازه نوكدار شود.
لازم است كه سنگینی در نوك موشك ایجاد شود. میتوانید از چسباندن نوار در اطراف توپ تنیس استفاده كنید و یا اینكه از طرح های دیگری مانند چسباندن خمیر بازی بر روی مقوا استفاده كنید.
بدنه :
·
تا حد امكان سطحی صاف داشته باشد.
·
برای حجم موشك گفته شده، موشك نازك و طویل از موشك تخت و كوتاه نیروی درگ كمتری دارد.
پره ها:
·
پرهها باید نازك و سبك وزن باشند.
·
به طور متقارن در اطراف موشك چیده شده باشند كه اغلب از 3 یا 4 پره میتوان استفاده نمود.
·
تا آنجایی كا امكان دارد در انتهای عقب موشك قرار بگیرند.

فرینگ (Fairing):
یك پوشش آئرودینامیكی (بر روی بدنه هواپیما، ماشین یا وسیله دیگر) كه درگ را كاهش میدهد. فرینگها به دو روش كاملاً متفاوت استفاده میشوند. روش اول هنگامی استفاده میشود كه دو

بطری را به هم متصل كردهایم؛ قسمت میانی یك بطری دیگر بریده میشود و اطراف اتصال آنها را پوشش می دهد. روش دوم كل بطری یا قسمتهایی از بطری بر روی موشك آبی اضافه میشود تا یك موشك بلندتر را ایجاد كرد. این روش مناسبی برای جلو بردن مركز جرم موشك در امتداد موشك برای تقویت پایداری آن میباشد
نازل:
نازل، مبدلی است كه انرژی هوای منبسط شده را به مومنتوم خطی آب موجود در پشت موشك تبدیل میكند. بازدهی نازل نسبت به انرژی كه در طی فرایند اتلاف میشود اندازه گیری میگردد. اتلافات در اثر اصطكاك، ویسكوزیته و شتاب خارج از محور آب ناشی میشود. شما نسبتاً قادر به كنترل دو خاصیت اول نیستید اما طراحی شما برمورد سوم میتواند تأثیر بگذارد.

دو بطری كه در سمت چپ و راست نشان داده شده است را در نظر بگیرید. شكل سمت چپ یك بطری نوشیدنی گازدار استاندارد را نشان میدهد و عملكرد نازل قابل قبولی خواهد داشت، اگر چه فرم بطری نشان داده شده در سمت راست ،عملكردی از نازل تقویت شده را پیشنهاد میكند و مسلما نتایج بهتری حاصل خواهد کرد. شانههای شیب دار آرام آن، آب را در جهت مستقیم هدایت میكند و انرژی كمی در جلو بردن آب از اطراف به سمت نازل هدر میرود.

از دیگر پارامترهای موثر برای توصیف نازل میتوان به امپدانس (مقاومت ظاهری) جریان اشاره كرد كه عمدتاً توسط سطح مقطع عرضی مشخص میشود. مساحت بزرگتر، یعنی امپدانس كمتر و آب سریعتر خارج میشود. مساحت كوچكتر، یعنی امپدانس بزرگتر و آب آهستهتر خارج میشود. در مواردی محدود از امپدانس بسیار بالا، آب از بطری به بیرون چكه میكند و هرگز زمین را ترك نمیكند.
موشكهای چندگانه( چند بطری )
اتصال دو یا چند بطری با ایجاد یك اتصال محكم فشاری در اصل ساده است اما در عمل كار مشكلی است. تكنیك اصلی، پیدا كردن یك سازه ( نوعاً یك اتصال لولهای یا شیر) است كه به طور مكانیكی بطریها را به یكدیگر متصل میكند. سپس باید سازه را درزگیری نمود. اكنون به دو تكنیك مشابه اشاره میكنیم :

در تكنیك اول ابتدا یك حفره در مركز انتهای بطری ایجاد می كنیم. حفره ایجاد شده باید حدوداً به قطر 5/12 میلی متر باشد ( به قطر نیم اینچ اندازه بسیار خوبی است). به طور كلی یك مته چوبی بسیار نتیجه بهتری از یك مته قولادی با سرعت بسیار بالا خواهد داشت. اكنون شیر

لاستیك ماشین را در انتهای بطری جا میزنیم. قبل از جا زدن شیر به بطری، نیاز است كه قسمتهای داخلی شیر بوسیله دمباریك یا چیز مشابهی برداشته شود؛ كه یك حفره مستقیم از میان مركز شیر تقریباً با قطر 3 میلیمتر را نتیجه میدهد. حال باید یك بطری دیگر به شیر وصل كنیم. در ادامه از یك پوشش فلزی برای درزبندی بطری و ایجاد حفرهای كه اجازه دهد انتهای شیر تایر برآمدگی خود راداشته باشد استفاده میكنیم (مطابق شكل). اكنون با یك فشار محكم اتصالات را محكم میكنیم. برای این كار ابتدا یك واشر لاستیكی بر روی انتهای شیر قرار میدهیم و آنرا توسط یك مهره در جای خود محكم میفشاریم. سپس تمام اتصالات را با درزگیر
سیلیكونی درزگیری کرده و بعد از آن 24 ساعت وقت نیاز است كه مونتاژ آماده شود.
گام آخر اضافه كردن فرینگ برای كاهش درگ است. یك روش هوشمندانه برای انجام آن بریدن قسمت مركزی یک بطری دیگر و چسباندن آن بر محل اتصال بطریهای تركیب شده است.
بخش چهارم:
جزئیات بیشتر در مورد موشك آبی
این بخش اختصاص به اطلاعاتی در مورد محاسبات ریاضی و فیزیكی موشك آبی دارد.

محاسبات: نكات لازم در مورد خارج كردن آب
گاز فشرده شده در بالای آب در داخل موشك، منبع انرژی برای موشك هست. به طور كلی باید بدانیم كه چگونه انرژی داخلی گاز به انرژی جنبشی موشك تبدیل میشود.
هنگامی كه فشار P از حجم به منبسط میشود می توان كار را از رابطه بدست آورد. در این رابطه كار انجام شده باعث میشود كه آب از میان گردن تنگ موشك آبی خارج شود. كار انجام شده مومنتوم و انرژی جنبشی آب را افزایش میدهد و انرژی ذخیره شده در گاز را كاهش میدهد. انرژی موشك در واكنش به افزایش مومنتوم آب کمک می کند. برای اینكه بفهمیم هوا چه مقدار كار برای خروج آب انجام می دهد، نیاز است كه تكرار این فرایند را به طور مكرر در نظر بگیریم و مقادیر كم PdV از هر انبساط فزاینده را اضافه كنیم.

 

شرایط شرکت در مسابقه و قوانین داوری :

 

1-     تعداد نفرات هرگروه 2نفر می باشند .

2-    شرکت کنندگان مجاز به استفاده از هیچ نوع ماده ی شیمیایی بجز آب  نمی باشند ..

3-    ملاک انتخاب گروه برتر  برد بیشتر در  زمان کمتر  خواهد بود

4-    به سه گروه برتر جوایزی نفیس  و همچنین به کلیه شرکت کنندگان به رسم یادبود  جوایزی اهدا خواهد شد .

 

aso
یکشنبه 11 اسفند 1392 02:49 ب.ظ
خوب بود ولی ای کاش عکس داشت
یکشنبه 1 بهمن 1391 04:16 ب.ظ
اگر عکس هم داشته باشد جالب تر می شود
javadfamo
چهارشنبه 25 اسفند 1389 12:35 ب.ظ
از این وبلاگ هر چی تعریف كنیم بازم كمه
واقعا معركه است واقعا
حالا اگه دوست دارید به وبلاگ پر محتوای بنده هم یه سری بزنید
 
لبخندناراحتچشمک
نیشخندبغلسوال
قلبخجالتزبان
ماچتعجبعصبانی
عینکشیطانگریه
خندهقهقههخداحافظ
سبزقهرهورا
دستگلتفکر

درباره وبلاگ

این وبلاگ به منظور اطلاع رسانی درموردجشواره ی موشک های
آبی که قرار است در اردیبهشت ماه سال90 برگزار شوداختصاص یافته است.
لازم به ذکر است که این جشواره در دبیرستان استعداد های درخشان شهید بهشتی شهرستان فردوس برگزلر
خواهد شد.
مدیر وبلاگ : سجاد مودب

آخرین پست ها

جستجو

نویسندگان