C型エンジンでモデルロケットを作って見よう

こんにちは。私です

 

さて、今回ですが

すーーーーーーーーーーっごい、

かなーーーーーーーーーーり前に頂いたリクエストを大変今更ながらお答えしたいと思います。

リクエスト者様ごめんなさいm(_ _)m

 

ということで

C型エンジンでモデルロケットを作って見よう

とし、中型機の設計や制作について書いて行きたいと思います。

 

一応、元のリクエスト内容は"甲子園機制作の基礎"についてとのことでしたが、

  • そもそも各校本当に様々な機体の制作手段をとっていること
  • そして23年度大会がC型エンジン規模になり、今後も同程度の大会になっていくことが予想される
  • 学生でない限り中型機を作る、見る機会が少ない

以上が挙げられる為、これについては最後にチョロっと書くこととし、

 

「甲子園に出るつもりはないけど中型機作りたいな～」

 

という方も視野に入れ、今回まとめてみたいと思います。

,,,あとは単純に私の経験100%にしちゃうと後輩に怒られかねないという事もあります(-_-;)

 

なので本来のリクエストからそれてしまいますがご了承くださいm(_ _)m

 

 

 

 

掲載内容

  1. 中型機作るのってちょっと怖いよね,,,
  2. 注意
  3. 構造について
  4. 甲子園に向けて
  5. 各部材料について

 

 

中型機を作るのってちょっと怖いよね,,, 

ライセンスを持っている方々はA型エンジン、特に1/2A6やA8を使っての打ち上げは結構経験済みかと思います。

 

じゃあステップアップとしてC型あたり使って打ち上げて見ようぜ☆

 

と、設計してみると余裕で高高度出ちゃってちょっと不安、

火薬量もミッチリで怖いな,,,　ってなりません？

左がC6-3、右が1/2A6-2です　ﾜｧ端までﾐｯﾁﾘ

 

 

とーたるいんぱるす？もA型エンジンの4倍,,,

何やら

並の機体ではインジェクションに耐えることはおろかエンジンマウントがすっぱ抜けるんじゃないか

 

 

,,,なんて思っちゃいますが、

実は意外と大丈夫です。

(だからといって脆い機体でもOKという訳ではありませんが,,,)

 

22年度までの800ftくらいの高度が求められる機体ではインジェクション経路上が2層になっていたり、クーリングメッシュを設けてより強固な耐熱処理をしたりもしましたが,,,　それもF型エンジンの話。

 

扱えるほぼ限界のC型では実はさほど気にしなくても大丈夫なのです。

 

 

注意 

そいでですね、実は今回このブログが遅れた要因でもあるのですが、

実は今回いつもより簡素な構造でC型搭載機を打ち上げてみました。

 

今まで作ったことのある中型機って自律制御型とかのC11エンジン搭載機で、ボディなども当時の甲子園機とほぼ同等で作ってたんですね、

FGH型相当の抗堪性で作った機体じゃ参考にならないかも？

と思ったので、ここから書いていく機体は私史上最弱のC型搭載機になります。

なので再下限の参考にみていただけると幸いです

 

 

構造について 

改めてお伝えしますが、これはあくまで一例ですので色々なやり方があるかと思います。参考程度でお願いします

 

 

先ず中型機の基本構造についてですが、おおよそこんな感じになるのかな？と思います

,,,ぬ～伝わりますかね？

 

通常の小型の機体であればインジェクション時にノーズコーンのみ外れる構造になっておりますが、それだとペイロードはどこへ？となってしまいます

そこで機体を大きく2区画に分割して、インジェクション時にはペイロードが含まれる上のボディ丸ごとはじき出される形になります

 

 

 

んで、赤く表示されている部分がそのペイロード部分になります。

甲子園であればここへ卵と高度計を入れたり、

"アストロカム"でしたっけ？カメラ搭載機ならばカメラを、私はここに操舵装置を入れて自律制御型を作ったりしてますね。

 

 

 

 

自作機体で特に注意しなくてはならないのが安定性ですが、

このペイロード区画にその卵やらなんやらを入れたりするので重心位置が上がるので結構なんとかなります

 

 

 

 

そして超重要そうに見えるエンジン区画も実際にはこんな感じです

ここだけ切り取って出してみました。

 

 

一応名称もつけるとこんな感じ

 

 

とはいえ,,,　通常機にはなさそうなモノはピストンくらいですかね？

ピストンと言ったり、バルクヘッド(隔壁)と言ったり。熱から守る円筒状の部品ですね。

ちなみに先程ちらっと申し上げたクーリングメッシュですが、エンジンの収まる筒先端に一体で取り付けたりします

 

センターリングはエンジンフックを付ける関係上3枚付いていますが、正直エンジン固定はテープで十分ですしそう考えると2枚でも十分かもですね。

 

 

 

とまぁそんな感じで、"中型機"、"甲子園機"と言っても小山レギュの規模では小型の発展程度で済む印象でいるのが正直なところです。

 

 

 

各部材料について 

全体の構造についてはわかったけれどもじゃあどの材料で作ってあげれば良いのか。

ホヤホヤの打ち上げ結果より最下限(?)をご提案したいと思います。

 

 

 

先ずボディについてですが、結論から申し上げるとグラフ用紙3層、交互螺旋巻で十分耐えそうです(c6-3の場合)

 

厚さにして0.4mmほどでしたが、特に目立ったダメージなどはなく。

むしろきれいまでありましたね。

実は今回の試験機体は姿勢不良&木に引っ掛けてしまったのでダメージが入ってしまっていますが、通常通りの打ち上げができるのであれば問題ないと思います。

 

 

そして気になるエンジンマウント部分。こちらも何ら問題なかったです

センターリングは3Dプリンタ製、2㍉厚2枚。

接着剤はよく良くないと言われる木工用接着剤とアロンアルフアの2種併用でしたが、特に軋み等もなく、壊れる予感もないですね

 

 

そしてピストンについてもそれほどダメージが酷いというわけでもないかな？

天板部分は百均の厚紙を、側面部分はコピー用紙一層+マスキングテープにしました。

側面部分は一箇所だけ焦げが表面まで出ていますが、それくらいでしょうか。

 

ただショックコードの余裕が足りなかったのか、接着部分から丸ごと浮き上がっていますね

ここはちょっと改良点。

 

あと皆さんショックコードはゴム紐使ってくださいね。

神アイテムですから

 

 

 

甲子園に向けて 

ここまでの内容で機体についてはヨシッ！として

ここからチョロっと甲子園に向けても書こうと思います。

 

甲子園機をつくる上で考えなければならないのは

  1. 高度
  2. 滞空時間
  3. ペイロード
の3点になると思います。
 
 
全国大会などでは高度も滞空時間もあればあるほど嬉しいですが、こちらはそうも行きません。
 
 
まずペイロードについてですが,,,これは各校極秘ですかね(-_-;)
ヒントを書くとすれば卵の形の特性を応用すれば,,,と言った感じでしょうか
（,,,うまくやると目標高度から回収装置なしで無傷回収できたり?!
 
 

んで、次に高度についてですが、

大体の高度については設計ソフトで算出できるかと思います。

なのでそれに基づいて設計すればいいわけですが、ほとんどの場合シミュレーションほどの高度は出ません

なので予め高めに設定したほうがいいですね。

 

,,,ってそりゃそうですよね(-_-;)

 

ただ追加で注意してほしい事があってですね、

目標高度が2回目打ち上げの際に多少前後すると思いますが、その調整を行うときに使うのは重りになるかと思います。

(,,,お船好きな人間なので以降バラストって言いますね

 

一回目の打ち上げ結果を見て量を調整すると思いますが、これを踏まえて設計時に注意してほしいことが2つ

  1. バラストを最大まで抜いても安定して飛行できること
  2. バラストを最大まで抜いても高度が足りない！という自体に陥らないようにすること
この2点です

 

 

「んな当たり前やろ!!」

 

って言われちゃうと思います。でもこれがすっぽ抜けちゃったんですよね～私は。

②が抜けちゃってて現地で静かに絶望してましたよ,,,

 

 

①の対策は別に難しいことでもなくてですね、

設計時にバラスト分を考慮せず、(余剰分含めた)最大高度で設計してあげればいいだけです。

 

その設計で高度&安定性ともに大丈夫そうだな～

となったら今度はバラストを入れてって下限の高度がどの程度出せるのかを見てあげればいいだけですね。

このときにその材質での詰め込みやすさや密度から見てスペースが足りるのか、足りなければ弄ってまた最初から再検討,,,

とやってあげれば大丈夫かと思います。

 

 

今度は滞空時間についてですが、

先のバラストが増えて行っても安定性は大丈夫ですが、当然滞空時間には大幅な影響が出ます。

なので予め縦軸を時間、横軸をバラストに取ったグラフを作って複数のパラシュートを,,,

 

 

 

 

と、ここまで書いてあることに気づきました。

 

,,,ありゃ、そういえば小山レギュってどうなっていたっけ？

 

と思って見返したらびっくり。

2回目打ち上げの際、高度は±3m、滞空時間は±1秒なんですか!?!?!?

 

てっきり前のレギュで考えてしまっていました(*_*)

±1秒はもうこれ誤差やないですか,,,3

 

 

なのでこれから挑む方々は意外とここまで書いたことを気にしなくてもいいのかな,,,？

でも書いちゃって悔しいので残して置きますね(;_;)

 

 

,,,一応滞空時間を調整するための計算式などもあります。

これも極秘だと思っていたのですが、しばらく前にネット検索してみたら普通に出てきちゃいました,,,

「パラシュート　滞空時間　計算」

などで是非調べてみてください

 

これを私が使ったことありませんが見つけちゃったので参考に一応貼っておきますね

 

 

 

 

終わりに 

ちょっとリクエストの通りに書けた気はしません,,,　大幅に遅れた挙げ句申し訳ないですm(_ _)m

 

特にロケット甲子園なんかだと学生さん単位で各々情報交換をし合っている印象が強いのでその邪魔にならないように、且つ言っちゃいけないことは言わないでやっているとあまり書ける内容が少ないですね。

 

 

 

実は小耳に挟んだのですが「ロケット甲子園に出たいぜ」という声が個人的に効く他にもチラホラとあるようです。

 

私はあれを青春だと思っている人間なので^^;　ぜひともいろんな方々に体験してもらいたい所ではありますね。

でも,,,そう考えるとなおさら今回の内容が悔やまれる(´；ω；｀)

 

 

 

 

さて、今回は以上としたいと思います。

引き続きご質問やご意見等々ありましたらこちらのコメントもしくはTwitter(現X)の方などにご連絡ください。

 

今回もありがとうございました。また次もよろしくお願いいたします