Виготовлення стеклопластикового обтічника
Сторінка ракетобудування. Останнє оновлення:
Склопластиковий головний обтічник (далі ГО) - це міцністю, легкість, радіопрозорість, додатковий корисний об'єм. Все це робить виготовлення стеклопластикового ГО заповітною мрією кожного ракетника. А якщо вдається зробити його якісно, то це можна вважати взагалі вищим пілотажем.
Після багатьох експериментів і невдач, переконався, що допотопними методами вирішити це завдання не вийде. Проте, відповідна і не дуже складна процедура в кінці-кінців намалювалася. Пропонована мною технологія дозволяє домогтися дуже хорошої якості ГО без якихось особливих хитрощів і дорогих матеріалів.
Склотканина використовувалася марки Т-13. Можна іншу, але особливих доручень краще не використовувати.
Епоксидка будь-яка, типу ЕД-20. Дуже приємно працювати з рідкою смолою фірми West System. Не забудемо латексні рукавички для роботи зі смолою.
Знадобиться ще цемент, підходяща банку з жерсті або товстого картону.
Ще будуть потрібні тонкі бутербродні пакети, які використовують в супермаркетах для овочів-фруктів, парафінова свічка і безбарвний крем для взуття на основі воску.
Стане в нагоді тюбик будь-якого суперклею.
Найскладніше - доведеться замовити у токаря або виточити самостійно дві дерев'яні оправки. Але про це нижче.
виготовлення
З самого початку було очевидно, що процедуру виготовлення стеклопластикового ГО необхідно розбити на два етапи: виклейкі конуса і циліндричної стикувальній частини. Набагато простіше зробити їх окремо, а потім з'єднати в єдине ціле. Сподіваюся зрозуміло, що під "конусом" тут (і далі) мається на увазі не тіло обертання, а передня частина обтічника.
Почнемо з конуса, тобто з найскладнішою частини. Перші експерименти переконали мене в тому, що щоб домогтися ідеальної форми і чистої поверхні необхідно використовувати метод формування в матриці. Для виготовлення матриці вирішив використовувати відомий прийом гіпсових зліпків. Але, щоб зробити зліпок, необхідно мати сам об'єкт або його точну копію-зразок. Як зразок виточив на токарному верстаті обтічник з твердого дерева, типу бук або граб. Так, повноцінний обтічник, зі стикувальній циліндричної частиною, підігнаній під корпус ракети. Поверхня зразка загрунтував епоксидкой і відшліфував. Заодно відразу виточив і болванку-пуансон, що моделює внутрішню поверхню обтічника, точніше конуса обтічника. Це такий же за формою обтічник, тільки тонше на товщину стінки корпусу ракети. Форма внутрішньої болванки повинна нехай не ідеально, але досить точно повторювати форму зовнішнього зразка. Поверхня також загрунтована і відшліфована. (Останнім часом обходжуся без виточки пуансона, см. Модифікацію)
Схема оправок - зразка і болванки-пуансона, показана на рис.1.
Отже, зразок є, можна робити матрицю. Спочатку наносимо на поверхню зразка кілька шарів парафіну. Натираємо свічкою і прогріваємо тепловим феном (або над ел. Плиткою). Операцію повторюємо. Потім наносимо зверху шар густий автомастила або воскового безбарвного крему для взуття. В районі переходу конуса в стикувальну частина обтічника наметовому кільце ізоляційної стрічки так, щоб воно трохи виступало за діаметр конуса. Цей виступ допоможе нам надалі зрозуміти кордон конуса і по ній торцануть.
Далі беремо банку по висоті трохи більше, ніж довжина майбутнього конуса. Я взяв картонну з-під сирних паличок. Заливаємо її розведеним водою до густоти суміші кладки цементом. Від гіпсу вирішив відмовитися - доброго не знайдеш, а з будівельним у мене був невдалий досвід. Акуратно по центру опускаємо зразок носом вниз в цю суміш. Придавлюємо зверху якимось важком, щоб він не спливав. А щоб його не завалювало набік, підпираємо з боків парою-трійкою напилків, поклавши їх на борту банки. Важкенько предметом постукуємо по краях банки, щоб цемент ущільнився і розтікся по обсягу банки. Зрозуміло, що кількість цементу повинно бути таким, щоб упершись в дно банки, зразок буртиком з ізоляційної стрічки трохи заглибився в розчин. Ми залишаємо сохнути пару діб.
Незважаючи на кілька захисних шарів, витягнути зразок після висихання просто так не вийде. Щоб витягти його, застосовуємо невелику хитрість. У великій каструлі кип'ятимо воду і опускаємо туди нашу банку. Після того, як цемент добре прогріється, воскова захисна плівка розплавиться, зразок витягується при додатку не дуже великого зусилля просто руками. Корисно перед тим, як тягнути, постукайте по оправці який-небудь деревинкою. Перед нами відкривається майже ідеальна поверхня готової матриці. Наявність тонких поздовжніх тріщин не повинно нас хвилювати, оскільки поверхня матриці ми будемо знову-таки готувати для майбутнього виливка. Спочатку затираємо парафіном все тріщинки. Парафін вирівнюємо тепловим феном. Потім наносимо пензликом воскової взуттєвої крем. Стежимо, щоб були промазани всі ділянки поверхні рівно і без пропусків. Промащуємо не тільки формоутворювальну поверхню, але і всю верхню теж. Доба даємо просочитися і підсохнути першому шару крему і на нього наносимо другий шар. Таким чином, матриця у нас є, і вона підготовлена до формування.
Готуємо тепер болванку - модель внутрішньої поверхні обтічника. Оскільки внутрішня поверхня конуса не обов'язково повинна бути ідеальною, можемо тут обійтися без намазки мастик. Беремо тонкий бутербродний пакет і одягаємо його на болванку. Ніс болванки наголошуємо в кут пакета, і формуємо такий собі гондончік. Можливі два варіанти. Перший, найпростіший - обрізати зайвий бік пакета і заліпити розріз скотчем. Другий спосіб, який застосував я, більш єзуїтський. За допомогою теплового фена (регулятор на 350 ° C) посадив плівку пакета ідеально по поверхні болванки. В процесі усадки зайвий край пакета сам заварилася. Зайве відрізав, а що утворився шов прогрів феном і заїздив по столу. Вийшло акуратно.
Матриця і пуансон готові і чекають своєї черги. А нам пора зайнятися стеклотканью. Відповідь на питання, як намотати на болванку складної неконіческой форми кілька шарів склотканини, швидше за все, неоднозначний. Я придумав спосіб, що дозволяє максимально уникнути утворення складок. Як викрійки взяв уже готову від шестигранного парашута відповідного розміру і вирізав з склотканини шестикутник. Потім надрізав його по діагоналях від кутів, але не до кінця, а залишив у центрі невеликий п'ятачок з радіусом 1,5-2,0 см. Разводим епоксидку. На конус для 150 * 50 мм треба взяти
30 г смоли. Викрійку промазуємо епоксидкой, залишивши непромазанним цей центральний п'ятачок. Капнувши на носик болванки суперклеєм, наголошуємо його в непромазанний смолою центр викрійки. Так він у нас зафіксовано і нікуди не втече.
Тепер беремо кожну пелюстку і акуратно обліплюють болванку з усіх боків. Працюємо, природно, в рукавичках і кожна пелюстка підтягуємо і розгладжуємо щоб уникнути складок. Зайву тканину краще відразу обрізати. Беремо форму-матрицю, наливаємо в неї грам 10-15 смоли і не поспішаючи опускаємо болванку з обмоткою в матрицю. Гарненько тиснути рукою і прибираємо всі видавлені надлишки смоли. Виступаючі краї тканини треба обов'язково відігнути назовні, щоб після висихання смоли вони не заважали витягування болванки.
Затискаємо болванку-пуансон зверху. Найкраще це зробити настільним пресом, але можна і просто навантаживши гирькою, кілограм 5-10. Дуже сильно вантажити не треба, все-таки матриця у нас всього лише цементна.
Залишилося дочекатися застигання епоксидної смоли і можна приступати до розбирання конструкції. Для зручності вилучення можна засвердлити отвір в технологічному виступі оправлення і вставити металевий стрижень, але це зовсім не обов'язково. Болванка витягується дуже легко, тому що плівка чудово захищає від зчеплення зі смолою. А ось щоб витягнути конус з матриці доведеться знову застосувати прогрів в водяній бані. Зате після нагрівання, підчепивши плоскогубцями край заготовки, досить легко виймаємо виріб. Звертаємося з ним акуратно, оскільки стінка в передній частині може бути досить тонкою.
Як невеликого відступу хочу зауважити, що якщо повторне використання матриці не передбачається, можна не витягувати заготівлю, а просто розрізати банку і розколоти матрицю.
Після обрізки зайвої облоя і торцевкі, отримуємо дуже легкий і красивий конус. Показаний конус для 50-ти міліметрової ракети важить всього 20 г. Але якщо питання ваги не критичний, стінку конуса в передній половині краще зміцнити зсередини декількома шарами склотканини. Я це зробив дуже просто. Зробив "кульочок" з склотканини, промазати епоксидкой, шару 4. Довжина кулечка приблизно полдліни конуса. Одягнув його на передню половину болванки, захищеної пакетом, і вставив в заготовку конуса. Злегка підібгав і дав застигнути. Втратив на цьому ще 10 г, але отримав дуже міцну стінку. Конус ГО в-принципі готовий. Зовнішня поверхня його практично не вимагає обробки. Але для більшої естетики можна шлифануть до блиску тонкої шкурочкой.
Сформувати стикувальну трубу обтічника, думаю, не представляє великої складності. Однак можу запропонувати нескладний спосіб відразу точно сформувати посадковий діаметр. Зрозуміло, що для намотування потрібна оправлення відповідного розміру. Стінка циліндра ГО зазвичай така ж, як і у корпуса. Тоді діаметр оправки приблизно дорівнює внутрішньому діаметру корпусу за вирахуванням двох товщини стінки корпусу, в даному випадку 50-2х2,5 = 45 мм. Плюс-мінус за бажанням, звичайно. Підібравши трубку для оправлення, обертаємо її лавсанової плівкою в 2 шари. Відрізаємо смугу склотканини шириною в діаметр корпусу з невеликим запасом і довжиною, достатньою для необхідного числа шарів майбутнього циліндра. Орієнтуватися треба на число шарів корпусу ракети, але краще підігнати товщину намотування по корпусу. Намотування повинна з невеликим тертям входити в корпус. Розмотавши стрічку, промазуємо смолою і наметовому назад на оправлення. Беремо шматок лавсанової плівки помітно довше заготовки, в два шари мотаємо його зверху на заготовку, так, щоб плівка виступала за край оправлення. Цей пакет засовуємо в корпус ракети і залишаємо сохнути.
Промащуємо стикуються поверхні епоксидкой, і з'єднуємо конус з трубкою. Однак на око напевно вийде перекіс. Щоб уникнути цієї неприємності, застосовуємо чергову хитрість. Надягаємо тонкий бутербродний пакет з боку трубки і прям в пакеті засовуємо наш недоклеєні ГО в корпус ракети. Устаканівается положення конуса, впершись його в торець корпусу, і залишаємо сохнути. Після застигання клею, витягаємо готовий обтічник і радіємо власним успіхам. Повна вага обтічника вийшов 56 г, але я не економив.
модифікація
Другий обтічник, який я виготовляв за даною технологією був значно довший, і я витратив весь запас деревини на болванку зовнішньої форми обтічника. На пуансон дерева не залишилося. Щоб не втрачати часу вирішив перевірити одну ідею, яка давно вже була у мене на прикметі. Вирішив спробувати виготовити пуансон внутрішньої поверхні обтічника з будівельної піни.
Спочатку, як і раніше, зробив матрицю з цементу. Для контейнера такою довгою матриці дуже вдало підійшов відрізок каналізаційної пластикової труби. Потім засунув в матрицю тонкий харчової поліетиленовий пакет і закачав в нього піну Макрофлекс. Щоб було за що вхопити майбутній пуансон, засунув в піну алюмінієву трубку. Для центрування трубки і щоб подужати вилазити піну, надів на трубку шайбу з стельової пенопліткі за розміром верхнього діаметру матриці, і придавив її грузиками. Так залишив сохнути. Сушити довелося довго, два тижні, тому що пінка дуже неохоче твердне в замкнутому просторі.
Але в результаті отримав цілком пристойний пуансон. Він, звичайно, має не ідеальну поверхню і його розмір не враховує товщини стінки, але внутрішня поверхня обтічника не обов'язково повинна бути ідеальною, а розмір не має важливий, оскільки піна не дуже жорстка і при формуванні просто стиснеться. Останню тезу щодо стиснення справедливий, але для цього треба дати пристойний тиск. Якщо такої можливості немає, то пуансон з будівельної піни можна попередньо обточити шкіркою до потрібного розміру. Я обійшовся без обточування і отримав хороший результат.
висновок
P.S.
Цілком допускаю, що якісь моменти можуть бути поліпшені або спрощені, але моя задача була отримати якісний виріб і показати Новомосковсктелю, що це цілком реально і не дуже складно. Я, так би мовити, поставив вектор, а кожен може сам творчо переробити. Не виключаю таку можливість і для себе, про що свідчить поява модифікацій. ***