جشنواره پرتاب موشک آبی

موشك آبي:

در ساده ترین تعریف می توان موشک آبی را یک بطری نوشیدنی گازدار معرفی کرد که به صورت وارونه قرار گرفته و در انتهای آن دماغه (نوک) موشک نصب شده است. درون بطری موشک تا حد معینی آب وجود دارد که این آب نقش سوخت موشک را ایفا خواهد کرد. در پایین موشک (دهانه بطری) نیز می توان از نازل استفاده کرد. استفاده از بال هم جهت پرواز بهتر و پایداری بیشتر توصیه می شود.

قوانيننيوتن و پرتاب موشك

1- قانون اول نيوتن:موشك بروي پايه قرار مي گيردتا زماني كه نيروي نا متوازن به آن وارد شود.

2- قانون دوم نيوتن:مقدار شتاب و انرژي موشك به ميزان هوايي كه به داخل موشك پمپ شده بستگي دارد.

3- قانون سوم نيوتن: با اضافه كردن آب به موشك نيرو افزايش مي يابد.علاوه بر اين آب باعث افزايش جرمي است كه موشك هنگام پرتاب دارد و همچنين افزايش فشاري كه به بيرون مي كند.سرانجام واكنش هوا باعث به وجود آمدن نيرويي در خلاف جهت مي شود كه موشك را به سمت جلو مي راند.

قسمت های مختلف موشک آبی :

دماغه یا نوک موشک قسمتی است که وظیفه شکافتن هوا و آئرودینامیک کردن جریان روی بطری نوشابه را دارد. بعلاوه اگر قرار باشد موشک شما مجهز به چتر فرود باشد و یا باری را حمل کند؛ این قسمت بهترین گزینه است.

بال ها یا پره ها از مهمترین قسمت های موشک آبی شما ، و مهمترین وجه تمایز یک بطری ساده و یک موشک آبی هستند. بال های موشک باعث می شوند به هنگام پرواز پایداری بیشتری ایجاد شود.

تا کنون شکل ظاهری یک موشک آبی را توصیف کردیم. ولی موشک چگونه پرواز خواهد کرد؟
برای پرواز موشک باید یک مکانیزم پرتاب برای آن طراحی کنیم.

مکانیزم پرتاب:

برای اینکه موشک ما بتواند در هوا پرواز کند باید به نوعی انرژی حرکت خود را در طول مسیر تامین کنید. همانطور که اشاره شد، آبی که درون موشک ریخته می شود کار سوخت را انجام می دهد. برای پرتاب موشک ابتدا باید قدری آب در آن ریخته و سپس بوسیله یک پمپ (تلمبه) درون آن را پر از هوا با فشار زیاد کرد. با وارد کردن هوای بیشتر در قسمت بالایی موشک، حباب های هوا از میان آب درون موشک بالا رفته و به قسمت بالایی می روند.برای افزایش فشار هوای درون موشک از یک مکانیزم یک طرفه استفاده می شود ، که هوا را به درون موشک تلمبه می کند ولی مانع خروج آب می شود.

بعد از رسیدن فشار هوای درون موشک به مقدار مطلوب، با استفاده از یک ضامن ، ناگهان در بطری باز می شود و هوای درون بطری که فشار بیشتری از فشار اتمسفر دارد راه خروج پیدا می کند. اما از آنجا که آب موجود در بطری راه خروج هوا را مسدود کرده است، به جای هوا، آب با فشار زیاد از زیر موشک خارج می شود که همین امر باعث ایجاد نیروی پیشران برای موشک می شود.

سر همه ی بطری های موجود در بازار کم و بیش به شکل نازل عمل می کنند و همین امر باعث می شود که سرعت خروج آب ، و به تبع آن مومنتوم ایجاد شده نیز بیشتر شود.

اگر موشک درست طراحی شده باشد حرکت مستقیم خود را آغاز می کند و بسته به جهت پرتاب، تا مسافت زیادی پیش می رود.

ایمن سازیپرواز:

دو روش برای ایمن سازی پرتاب موشک آبی وجود دارد:

1- تعبیه یک چتر فرود در ته بطری (نوک موشک) که باعث می شود سرعت موشک به هنگام فرود کاهش یابد و امنیت بیشتری ایجاد شود. بعلاوه به خود موشک نیز آسیب کمتری خواهد رسید. البته تعبیه چتر و تعیین اینکه دقیقا چه موقع چتر باز شود کار سختی است و نیاز به نبوغ زیادی دارد.

2- روش دیگر آن است که موشک را با یک زاویه خاص پرتاب کنیم. با انتخاب یک زاویه پرتاب مناسب ، موشک مسافت زیادی را به صورت افقی طی خواهد کرد.

مهمترین مشکل پرتاب موشک با زاویه آن است که موشک دیگر نمی تواند روی انتهای خود قرار بگیرد و باید حتما یک سکوی پرتاب برای این کار تعبیه شود. دو نوع سکوی پرتاب متداول وجود دارد که شکل شماتیک آنها در زیر نشان داده شده است.

سکوی پرتاب شیب دار

سکوی پرتاب لوله ای ( میله ای )

ساخت یك موشك ساده ( ابتدایی)

در این بخش با چگونگی ساخت یك موشك آبی آشنا خواهیم شد كه در وضعیت‌های مختلف قادر به پرواز كردن می‌باشد. در بخش بعد با پرتاب كردن آن آشنا خواهیم شد.

به چه چیزهایی نیازدارید؟

یك بطری نوشیدنیگازدار( حباب ‌دار): كه بدنه اصلی موشك را تشكیل می‌دهد. مطمئن باشید كه حتماً از یك بطری نوشیدنی گازدار استفاده كنید. بطری‌هایی كه شامل نوشیدنی‌های راكد مثل (نوشیدنی‌های مقوی، شیر و غیره) می‌باشند برای این كار مناسب نیستند. بطری نوشیدنی های گازدار از پلى اتیلن ترفنات، یك پلاستیك فوق‌العاده قوی ساخته شده است که برای ساخت اینگونه موشک ها مناسب است.

یك توپ تنیس یا یك توپ لاستیكی حدوداً به وزن 60 گرم، كه قسمت اصلی نوك موشك را تشكیل می‌دهد.

مقوای نازكموج دار یا پلاستیك موج دار (نوع بدون موج هم مناسب است) كه برای ساخت بال ها و دماغه از آنها استفاده می‌شود.

قیچی و نوار چسب خوب (و چسب آب بند در صورتی که موشک چندتکه باشد)

مراحل ساخت :

پیش از هر كاری ابتدا با یك بطری نوشیدنی گازدار شروع كنید. نوشیدنی را از داخل آن خالی كنید، برچسب ها را از بطری جدا كرده و آن را با آب بشویید.

اكنون به یك دماغه مخروطی شكل برای نوك موشك و تعدادی پره نیاز دارید.

دماغه مخروطی شكل

لازم است كه دماغه مخروطی به اندازه كمی نوكدار (تیز) شود. همچنین توجه شود كه وزن جلوی موشك نیز باید كمی زیادتر شود. راه مورد نظر برای رسیدن به هر دو هدف چسباندن یك توپ تنیس به انتهای بطری است.

بالها

پلاستیك‌های موج دار ضد آب هستند و نسبت به وزنشان استحكام بالایی دارند. همچنین مقواهای نازك موج دار نیز مناسب هستند اما پس از چند بار پرتاب خیس می‌شوند. پره‌ها را می توان به سادگی با چسب به كناره‌های موشک چسباند. پره‌ها باید محكم چسبانده شوند تا در حین پرتاب پاره یا جدا نگردند. مسلماً پره‌ها هنگام فرود آمدن موشك آسیب خواهند دید اما تعمیر آنها كار مشكلی نیست.

نكاتمهم درباره پره‌ها:

همه پره‌ها باید مشابه یكدیگر باشند. آنها باید در عقب موشك قرار داده شوند. باید به صورت متقارن در اطراف موشك قرار داده شوند.( مثلا 3 پره با زاویه 120 درجه و یا 4 پره با زاویه 90 درجه) از بالا كه به آنها نگاه می‌كنید باید نازك باشند.

بهینه سازی طرح موشك

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

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 ( هر psi برابر ۶٬۸۹۴٫۷۵۷ پاسکال است. ) به نظر مناسب می رسد.

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.

ارزیابیموقعیت 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.

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.

آیین نامه و قوانین مسابقات طراحی و ساخت موشک های آبی

الف: بیشترین مسافت (برد): سکوی پرتاب کننده (لانچر) (در مرحله اول 45 درجه ثابت ولی در مراحل بعدی می تواند تغییر کند ) موشک ها را پرتاب می کند. موشک ها باید بصورتی طراحی شوند که بتوانند بیشترین مسافت طولی را بپیمایند. مسافتی که موشک در این حالت طی می کند اندازه گیری شده و برای محاسبه امتیاز گروه ، مورد استفاده قرار می گیرد.

ب : بیشترین زمان پرواز: در این ماده، سکوی پرتاب ( لانچر ) در زاویه قائم قرار داده می شود و موشک ها به صورت عمودی پرواز داده می شوند. هدف، رسیدن به بیشترین مدت زمانی است که موشک در حال پرواز است. (Hangtime) استفاده از چتر نجات در این ماده مجاز خواهد بود .

زمان پرواز موشک از لحظه ی پرتاب ، تا لحظه ی رسیدن موشک به زمین محاسبه خواهد شد.

قابل توجه همه تیم ها :

این سری از مسابقات در چند مرحله بصورت حذفی انجام می پذیرد و تیم هایی مجاز به ورود به مرحله بعد خواهند بود که حداقل امتیاز لازم را کسب نمایند .

موارد کلی که همه تیم ها باید رعایت کنند:

الف : کلیه شرکت کنندگان در مسابقه موظفند آئین نامه مسابقه را به دقت مطالعه نموده و رعایت نمایند.

ب : هر تیم یک یا دو یا سه نفر عضو خواهد داشت گروه هایی که دو یا سه عضو دارند ، باید یک نفر را به عنوان سر گروه معرفی نمایند .

ج : در کلیه مراحل برگزاری مسابقه ، فقط سرگروه هر تیم می تواند برای انجام کارهای مربوطه به مسئولین مراجعه نماید.

د : هر یک از تیم ها باید در زمان ثبت نام ، یک نام مناسب برای تیم و موشک خود ارائه کنند.

ه : در هر شرایطی، تیم های شرکت کننده باید نظر هیئات داوران را قبول داشته و ملزم به رعایت احترام به داوران ومسئولین برگزار کننده مسابقه هستند .

ز : گروه هامی توانند برای ساخت موشک ویاامتحان کردن آن با هماهنگی قبلی به پژوهش سرا مراجعه نمایند (استفاده از امکانات پژوهش سرا برای اعضا بدون محدودیت می باشد).

مواردی که قبل از برگزاری مسابقه تیم ها باید در نظر داشته باشند :

1 - کلیه تیم ها موظفند موشک های خود را دقیقا مطابق با آئین نامه مسابقات طراحی کنند.

2 - سرگروه ها موظفند دو روز قبل از برگزاری مسابقه ، موشک ها را جهت بررسی به هیئات داوران تحویل دهند.وهزینه شرکت در مسابقه بازاء هر نفر هزار تومان را پرداخت نموده ورسید دریافت نمایند .

3- در صورت عدم تطبیق موشک با موارد آئین نامه ، تیم ها فقط یک روز برای رفع مشکل زمان دارند.

مواردی که درروز برگزاری مسابقه گروه ها باید مورد توجه قرار دهند :

الف : در روز برگزاری مسابقه، فقط سرگروه هر تیم می تواند در محل پرتاب موشک حضور یابد.

ب : نفر دوم و سوم هر گروه باید به هنگام پرتاب موشک تیم خود، در محلی که مسئولین برگزار کننده مشخص می کنند حضور داشته باشند

ج : ترتیب پرتاب موشک ها را هیئات داوران تعیین می نماید، لذا هیچ تیمی حق اعتراض به نوبت پرتاب خود را نخواهد داشت.

د : سرگروه هر تیم باید با لباس و تجهیزات کامل ایمنی ( عینک محافظ یا آفتابی ، دستکش ، کلاه ایمنی ، و... ) در محل پرتاب موشک ها حضور یابند.

قوانین کلی مسابقه (محدودیت های طراحی و ساخت وپرتاب موشک ها ) :

1 - مرحله اول فقط شامل سنجش بردموشک می باشد .

3 - هرگروه درمرحله اول تنها یک پرتاب انجام می دهد

4 - هر تیم برای آماده سازی موشک خود تنها 15 دقیقه فرصت دارد.

6- استفاده از هرگونه نیروی پیشرانی به جزفشارمخزن موشک،در تمام مراحل مسابقه غیر مجازاست.

7 - برای پرکردن مخزن درهریک ازمراحل، تنها می توان ازآب وهوا استفاده کرد .

8 - در مرحله اول زاویه پرتاب ثابت و 45 درجه می باشد.

9 - استفاده ازهرنوع باله در تمامی مراحل مسابقه مجاز می باشد .

11 - فقط استفاده از چتر نجات در مرحله زمانی مجاز است (استفاده از بادکنک، مخزن گاز و... ) غیر مجاز خواهد بود.

12 - استفاده از دست برای پرتاب موشک ممنوع می باشد . موشک ها فقط توسط سکوی پرتاب موشک باید پرتاب شود.

13 - سکوی موشک در پژوهش سرا در اختیار گروه ها قرار خواهد گرفت. وهیچکدام از تیم ها ملزم به ساخت سکوی پرتاب( لانچر) برای موشک خود نیستند؛ ولی در صورت تمایل، می توانند لانچر مخصوص موشک خود را نیز با توجه به موارد موجود در آئین نامه طراحی و استفاده کنند.

14 - استفاده از هرگونه قطعه ی سنگی ، فلزی ، و شیشه ای در ساخت موشک ممنوع است.

15- سکوی پرتاب پژوهش سرا برای بطریهای 1.5 تا 2 لیتری معمولی طراحی شده و چنانکه موشکی دارای ویژگی خاص باشد باید سکوی پرتاب آن آورده شود.

16- مخزن کلیه موشکها باید از بطری های مخصوص نگهداری نوشیدنیهای گازدار ساخته شده باشد.

17- طراحی و ساخت موشک های چند تکه (که مخرن آنها از دو بطری ساخته می شود) مجاز است.

18 - هر تیم می تواند مخزن موشک خود را به اندازه دلخواه آب کند.

19 - دماغه (نوک) موشک ها نباید به قدری تیز ساخته شودکه خطر آفرین باشد.

20 - هر موشک فقط می تواند یک خروجی آب داشته باشد.

21 – بطریها باید در دار بوده و روزنه خروج آب روی دربطری ایجاد شده باشد و حداکثر قطر روزنه نباید از 1.5 سانتیمتر بیشتر باشد.

22- ماکزیمم فشار هوا 5 بار می باشد . که توسط پمپ هوا در پژوهش سرا ایجاد می شود.

23- در صورتی که در حین پرواز ، قسمتی از موشک از آن جدا شود، اندازه گیری ها بر اساس قطعه اصلی انجام خواهد گرفت.

چند توصیه برای ایمنی کلیه کسانی که در محل مسابقه حضور دارند:

1- جهت برقراری امنیت کامل ، به هیچ عنوان وارد حریم پرتاب موشک ها نشوید. ممکن است موشک ها از مسیر خود منحرف شده و به طرف شما متمایل شوند که با توجه به سنگین بودن نوک موشک ها و سرعت زیاد آنها ممکن است خطر آفرین شود.

2- جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به چشمان خود در طول مسابقه ، عینک آفتابی به همراه داشته باشید. از آنجا که موشک ها تا ارتفاع زیادی بالا خواهند رفت، نگاه کردن به موشک نا خودآگاه باعث نگاه کردن به خورشید خواهد شد.

3 -به کلیه شرکت کنندگان در مسابقه توصیه می شود که تا قبل از برگزاری مسابقه ، به صورت مداوم به پایگاه اینترنتی پژوهش سرا www.peda.ir مراجعه نموده و از آخرین تغییرات اعمال شده در آئین نامه ، و اصلاحیه های احتمالی با خبر شوند.

جشنواره پرتاب موشک آبی

مطالب مشابه :

موشک آبی

جشنواره پرتاب موشک آبی

ساخت سکو پرتاب

چگونه یک موشک آبی ساده بسازیم؟

طرز ساخت موشک آبی

اموزش ساخت موشک ابی

آیین نامه مسابقات طراحی و ساخت موشک های آبی

آموزش ساخت موشک آبی

طریقه ساخت موشک آبی

آموزش ساخت موشک آبی