Ракетная техника большой мощности - High-power rocketry

Две ракеты большой мощности взлетают с Black Rock Desert в Неваде

Ракетная техника большой мощности это хобби, похожее на модель ракетной техники. Основное отличие состоит в том, что используются двигатели с более высоким импульсным диапазоном. В Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA) Определение мощной ракеты - это ракета, которая имеет общий вес более 1500 граммов (3,3 фунта) и содержит двигатель или двигатели, содержащие более 125 граммов (4,4 унции) топлива и / или рассчитанные на более чем 160 грамм. Ньютон-секунды (40,47 фунт-силы · с) полного импульса, или в котором используется двигатель со средней тягой 80 ньютонов (18 фунт-сил) или более.

Типы

Ракеты большой мощности определяются как ракеты, в которых используются коммерчески доступные двигатели от H до O. учебный класс. В США стандарт NFPA1122 определяет руководящие принципы для ракетных моделей, а NFPA1127 - только для ракет большой мощности. В большинстве штатов США NFPA1122 был принят как часть правового кодекса. Меньшее количество штатов использует NFPA1127.

Ассоциации

Взлет ракеты большой мощности.

В Ассоциация ракетостроителей Триполи и Национальная ассоциация ракетостроения являются основными органами, налагающими санкции на хобби в США, выдают сертификаты членов и критерии общих правил безопасности.

В большинстве других стран, где поддерживается HPR, правила аналогичны Кодексу безопасности Триполиской ракетной ассоциации или взяты из него.[1] и система сертификации НАР высокой мощности.[2]

В Австралии есть две общенациональные организации HPR. В Австралийское модельное ракетное общество Inc. является главным представительным органом ракетной техники, который защищает интересы различных групп членов и существует для обслуживания более широкого сообщества ракетостроителей. В Ассоциация ракетостроителей Триполи имеет три префектуры в Австралии с пусковыми площадками в Виктории, Новом Южном Уэльсе и ACT.

В Канаде Канадская ассоциация ракетостроителей - L'Association Canadienne De Fuséologie назначен регулятором для хобби.

В Новой Зеландии контролирующим органом для ракетной техники является Новозеландская ассоциация ракетостроителей или NZRA

В Южной Африке контролирующим органом для ракетной техники является Ракетная организация Южной Африки или Rocketry SA.

В Великобритании Британская ассоциация авиамоделей или же BMFA это руководящий орган с Ассоциация ракетостроителей Соединенного Королевства или же УКРА действует как High Power Association для автомобильных полетов, классифицируемых как H и выше.

В Германии, Австрии и Швейцарии Interessengemeinschaft Modellraketen имеет одобренную программу сертификации HPR, которая перекрестно признана НАР, ЦАР и УКРА.[3]

Сертификация

Одна ракета запускается, в то время как другие ждут своей очереди на стартовых площадках на встрече по запуску мощных ракет в пустыне Блэк-Рок в Неваде.

Сертификация в США и Канаде

В отличие от модельной ракетной техники, сертификация требуется руководящими организациями для того, чтобы люди могли управлять ракетами большой мощности.[4][5][6] Система сертификации стандартизирована для хобби и управляющих организаций. Существует три уровня сертификации, каждый из которых позволяет пользователю управлять более крупными двигателями. В США (TRA и NAR):

Уровень 1: H, I

Уровень 2: J, K, L

Уровень 3: M, N, O и выше

Примечание. В Канаде Канадская ассоциация ракетостроения[7] имеет дополнительный шаг к Уровню 4, который эквивалентен Уровню 3. Уровень 1 - это двигатель H, Уровень 2 - это двигатель I, а CAR Уровни 3 и 4 совпадают с Уровнями 2 и 3 США соответственно. В связи с изменением, внесенным Советом директоров по рекомендации Комитета RSO, все гибриды считаются High Power.[8]

Чтобы получить сертификат, человеку необходимо продемонстрировать свою способность управлять ракетой в пределах заданного диапазона мощности и уровня, который он успешно ищет. Например, если человек желает получить сертификат уровня 1, он должен успешно управлять двигателем H-I в ракете соответствующего размера и успешно вернуть его в состояние, подходящее для безопасного запуска. Это также верно для сертификации уровней 2 и 3 с дополнительными требованиями, согласно которым для уровня 2 письменный тест должен быть успешно пройден, а для уровня 3 сборка должна быть задокументирована и контролироваться двумя назначенными техническими органами, называемыми TAP (Technical Advisory Panel).[9] которые сами имеют сертификат 3 уровня и особенно хорошо владеют ракетной техникой. Технические полномочные органы уровня 3 уполномочены соответствующими национальными организациями Триполи или НАР. Эти требования незначительно различаются между НАР и Триполи, но очень близки в обеих организациях.

Вышеупомянутые уровни импульса ракетных двигателей будут классифицироваться как ракеты класса 2 в соответствии с Федеральным кодексом федеральных правил США CFR, раздел 14, аэронавтика и космос, часть 101, подраздел C, 101.22 Определения:

«(B) Класс 2 - Ракета большой мощности означает любительскую ракету, кроме модели ракеты, которая приводится в движение двигателем или двигателями, имеющими суммарный общий импульс 40 960 Ньютон-секунд (9 208 фунт-секунд) или меньше.

с) Класс 3 - Усовершенствованная ракета большой мощности означает любительскую ракету, кроме модели ракеты или ракеты большой мощности ".

Ассоциация ракетной техники Триполи поддерживает комитет по рассмотрению класса 3, который добровольно (не требуется FAA) рассматривает ракеты с высотой, ожидаемой достигающей или превышающей 50 000 футов, и в качестве предварительной проверки для ракетных проектов, которые будут представлены в FAA как проект класса 3. . Комитет по рассмотрению 3 класса выполняет следующие функции:[10]

  • Выполнение 3-сигма-6-степенного дисперсионного анализа представленных проектов.
  • Предоставление рекомендаций и обзор пакета заявления об отказе от прав класса 3 до подачи заявления в FAA.
  • Работа с FAA / AST по обучению заявителей и персонала FAA потребностям проектных групп Класса 3 в поддержании жизнеспособности и безопасности хобби сейчас и в будущем.
  • Работать над созданием для участников более эффективных и значимых возможностей для попыток полета класса 3 и выше.

Таким образом, согласно правилам США, могут запускаться ракеты мощностью более 40 960 Ньютон-секунд (суммарный импульс больше, чем у класса O), но они классифицируются как ракеты класса 3 и требуют индивидуального разрешения Федерального управления гражданской авиации. Утверждение класса 3 является довольно сложным, требуя анализа дисперсии с 6 степенями свободы для возвращающейся ракеты, а также документации критериев запуска / запрета запуска среди прочего. Ракеты с суммарным импульсом до S (не менее 327 680 Ньютон-секунд) были запущены любителями по правилам класса-3.

Между двумя сертифицирующими организациями США - НАР и Триполи - существует взаимность. Например, сертифицированный член NAR Уровня 2 может быть признан Триполи как Участник Уровня 2, поскольку обе сертифицирующие организации просто применяют одни и те же правила NFPA (Национальный закон о противопожарной защите) и FAA / CFR. Для получения двойной сертификации потребуется уплата взносов обоим организациям. Между НАР и Триполи основные различия заключаются в следующем: НАР больше фокусируется на модельном рокарии и конкурсах. Он привлекает детей, скаутские группы и запуски новинок, таких как время ожидания и подбрасывание яиц. Триполи больше ориентирован на более мощную, экспериментальную и передовую ракетную технику. Триполи, например, поощряет экспериментальные (EX) или некоммерческие некоммерческие ракетные двигатели на основе перхлората аммония индивидуального производства для сертифицированных летчиков Уровня 2 и выше, а также гибридные двигатели (например, газообразный окислитель закиси азота и твердое резиновое топливо). Триполи также имеет активные программы наставничества со многими инженерными программами университетов США и, как указано выше, поддерживает изучение точных наук и ограничений ракетной техники образованными частными лицами, включая ракетную технику класса 3. Частные космические компании, не относящиеся к НАСА, запускают ракеты, классифицируемые как ракеты класса 3 и выше. По крайней мере, один нынешний сотрудник Space-X получил опыт полетов на мощных ракетах в префектуре Триполи, Хьюстон, национальной организации, будучи студентом университета, поступившим на инженерную программу местного университета.

Сертификация в Соединенном Королевстве

УКРА[11] предлагаем программу сертификации в Великобритании, аналогичную программе в США, но ограниченную O. Процесс очень похож на программу в США.

Уровень 1: H, I

Уровень 2: J, K, L

Уровень 3: M, N, O

Офицер безопасности стрельбища (RSO)

Требования для сертификации уровня 1 - успешный испытательный полет с двигателем размера 1 перед сертифицированным UKRA RSO.

Сертификат уровня 2 требует успешного испытательного полета с двигателем уровня 2 в присутствии RSO. Кандидат также должен сдать письменный экзамен с несколькими вариантами ответов, установленный UKRA.

Кандидат на 3-й уровень должен предоставить подробный письменный отчет о своей ракете в Комитет по безопасности и техническому обслуживанию УКРА, который также проверит ракету перед запуском. После утверждения письменного отчета и проверки ракеты кандидат должен успешно завершить испытательный полет, чтобы получить сертификат уровня 3.

Любой член UKRA может подать заявку на должность инспектора по безопасности стрельбища. Кандидат должен сдать письменный экзамен 2 уровня и пройти собеседование. RSO может быть RSO Model Rocket, RSO уровня 1, RSO уровня 2 или RSO уровня 3, в зависимости от уровня сертификации, который он имеет. RSO может действовать только при пусках ракет с его уровнем сертификации или ниже.

Страхование ответственности перед третьими лицами предоставляется только Британской ассоциацией авиамоделей (BMFA) и входит в состав членского пакета. Летчики High Power Rocket должны иметь соответствующий сертификат для размера двигателя, на котором они летают, и соблюдать правила безопасности UKRA, чтобы страхование было действительным.

UKRA признает сертификаты следующих национальных организаций, которые также признают сертификаты UKRA.

  • Interessengemeinschaft Modellraketen e.V. (IMR)
  • Национальная ассоциация ракетостроения (НАР)
  • Ассоциация ракетостроителей Триполи (TRA)
  • Канадская ассоциация ракетостроения (CAR)

Сертификация в Австралии

Может быть осуществлено через следующие ассоциации: Австралийская ассоциация ракетной техники INC и ее клубы-члены. Трипольская ассоциация ракетной техники предлагает всем австралийцам сертификацию ракетной техники высокой мощности (HPR) и признана на международном уровне. Это единственная действительно международная ассоциация ракетостроителей в Австралии и единственная ассоциация ракетостроителей, полностью застрахованная на международном уровне.

Саманта Риджуэй, первая TRA L3 в Австралии.

Австралийское Model Rocket Society Inc. предлагает сертификацию ракетной техники высокой мощности (HPR) на основе систем NAR и TRA и признает сертификаты TRA, CAR, NAR и UKRA.

Саманта Риджуэй была первой женщиной-ракетчиком TRA Cert III в Австралии. Она управляла разработанной и построенной ракетой под названием Lucky 7 на ракетном двигателе M1500.

Сертификация в ЮАР

Rocketry SA[12] предложить программу сертификации в Южная Африка с аналогичными процессами и процедурами, как в США и Великобритании.

Уровень 1: H, I

Уровень 2: J, K, L

Уровень 3: M, N, O

Для получения сертификата человеку необходимо продемонстрировать свою способность успешно построить, запустить и восстановить ракету в пределах заданного диапазона мощности на уровне, который он / она ищет.

Строительство

Конструкции ракет большой мощности могут широко варьироваться, как и предполагаемая высота и характеристики, но высота в 10 000 футов (3048 м) и скорости в сверхзвуковых диапазонах не редкость. Комбинация (часто) большего масса и выше апогеи могут потребоваться сложные системы восстановления. Ракеты большой мощности часто управляются со сложными электронными устройствами, используемыми для записи данных полета (высота, скорость, ускорение / замедление, перегрузки) и для использования методов или устройств восстановления.

Запуск ракеты большой мощности перед полетом

Ракеты большой мощности изготавливаются из таких материалов, как фенольная смола, стекловолокно, углеродное волокно, и другие композитные материалы и пластмассы. Корпуса двигателей обычно обрабатываются алюминий с аблативом фенольный или бумажные вкладыши и могут быть повторно загружены, т.е. могут использоваться многократно.

Движение

Ракеты большой мощности преимущественно питаются от имеющихся в продаже APCP -основные двигатели или оксид азота на базе гибридных моторов.

Двигатели для ракетной техники большой мощности имеют обозначение "H" и выше. Буквенная система именования является стандартом в хобби, при котором последовательные буквы удваивают импульс предыдущей буквы. Каждая буква также имеет диапазон импульсов, по которому может быть отнесен к определенному двигателю.

Получение ракетных двигателей в Великобритании

Двигатели с черным порохом, обычно производимые такими компаниями, как Estes и Quest, классифицируются как фейерверки и имеют несколько ограничений на покупку в Великобритании, главным ограничением является возраст покупателя старше 18 лет. Двигатели доступны в Великобритании до класса D и подходят только для ракет малой мощности.

Перхлорат аммония классифицируется Управлением здравоохранения и безопасности Великобритании как взрывчатое вещество.[13] так Композитный пропеллент на основе перхлората аммония (AP) motors ранее требовалось от покупателя иметь лицензию на взрывчатые вещества и документ о передаче компетентным органом получателя (RCA). Сертификат зарегистрированного магазина также требовался, если покупатель хотел хранить двигатели, а не покупать их на летном мероприятии и немедленно использовать.

УКРА договорилась об исключении, чтобы летчики ракетных моделей могли приобретать некоторые двигатели AP в ограниченных количествах без необходимости получения лицензии на взрывчатые вещества. С 4 декабря 2007 г. ракетчики-моделисты могут приобретать двигатели AP с массой нетто менее 1 кг топлива без лицензии на взрывчатые вещества. Они также могут хранить двигатели общим весом до 5 кг без необходимости иметь лицензию на взрывчатые вещества или зарегистрированный сертификат магазина. Им по-прежнему потребуется документ RCA. Это можно получить в британской HSE, написав соответствующее письмо с просьбой об исключении для модельных ракетных двигателей. Этот документ в настоящее время выдается бесплатно, хотя ситуация может измениться.

Двигатель с 1 килограммом (2,2 фунта) топлива является импульсным двигателем K, поэтому модельные ракетчики теперь могут летать на моделях уровня 2 без необходимости в лицензии на взрывчатые вещества, однако RCA по-прежнему требуется. Это ослабление правил сделало ракетную технику средней и большой мощности более доступной в Великобритании.

Восстановление

Типичный отсек для развертывания на базе высотомера.

В модельной ракетной технике парашют, коса или другое устройство или метод восстановления развертываются в апогее, но в ракетах большой мощности могут использоваться более сложные системы восстановления, поскольку высота может быть намного выше, чем у их аналогов. В ракете большой мощности высотомер или электронный таймер может развернуть тормозной парашют (который стабилизирует ракету при спуске) или контролируемое свободное падение (когда носовая и кормовая части просто разделены тросом или пуповиной, часто сделанной из трубчатого нейлона). Эти события восстановления могут быть вызваны небольшими зарядами взрывчатого вещества (черный порошок или же Пиродекс ) или сжатые газы (например, CO2 ). На высоте, заданной любителем, высотомер разворачивает основной парашют это замедляет ракету до безопасной скорости восстановления. Самые распространенные разновидности использования высотомера акселерометры, барометрический датчики или их комбинация.

Смотрите также

внешняя ссылка

Рекомендации

  1. ^ Кодекс безопасности TRA В архиве 24 октября 2008 г. Wayback Machine
  2. ^ Сертификация NAR High-Power В архиве 23 декабря 2008 г. Wayback Machine
  3. ^ Сертификация IMR Highpower
  4. ^ «Кодекс безопасности TRA». Ассоциация ракетостроителей Триполи. Архивировано из оригинал 24 октября 2008 г.. Получено 21 ноября 2008.
  5. ^ «Процедура сертификации НАР высокой мощности». Национальная ассоциация ракетостроения. Архивировано из оригинал 25 мая 2011 г.. Получено 21 ноября 2008.
  6. ^ «Сертификация АВТО». Канадская ассоциация ракетостроения. Получено 3 апреля 2009.
  7. ^ Процесс сертификации автомобилей
  8. ^ «Сертификация АВТО». Канадская ассоциация ракетостроения. Получено 3 апреля 2009.
  9. ^ «Политика TAP». www.tripoli.org. Получено 23 апреля 2019.
  10. ^ Мертенс, Генри В .; Милберн, Нельда Дж. (1993). «Срок действия одобренных FAA тестов цветового зрения для аэромедицинского скрининга Класса II и Класса III». Дои:10.1037 / e452562004-001. HDL:2027 / uc1.d0011755477. Цитировать журнал требует | журнал = (помощь)
  11. ^ «UKRA HPR Certifications». УКРА. Архивировано из оригинал 26 октября 2008 г.. Получено 3 апреля 2009.
  12. ^ «Сертификаты на ракетную технику большой мощности». Rocketry SA. Получено 12 мая 2018.
  13. ^ «Руководство по оценке отчета о безопасности: взрывчатые вещества». Управление здравоохранения и безопасности Великобритании. Архивировано из оригинал 25 марта 2010 г.. Получено 5 апреля 2009.