世舟四号，一种稳定可靠的千米射高火箭。

2022年1月22日，模型火箭试验箭SHIZHOU-D1在湖南省邵阳市发射成功。

一、总概述

世舟四号(SHIZHOU-DN)系列探空模型火箭，旨在研制出一种尺寸在50-100左右，性价比高，便宜，可靠性强，性能优越，可搭载一定载荷的模型火箭。可用于观赏实验火箭，气象火箭，生物实验火箭，物理实验火箭，微重力实验火箭等探空任务。

世舟四号1(SHIZHOU-D1)为该系列的先行者，试验其结构稳定性、可行性。在这枚试验箭上，为降低造价减少坠毁损失，大道至简，取消摄像头、定位、航电（保留基本开伞航电）、载荷舱。

二、设计与制作

世舟四号(SHIZHOU-DN)系列探空模型火箭是一种模块化火箭，可以自由更换个组件，已达到各种实验的目的。其总结构包括尾翼，箭体，发动机模块，航拍模块，航电模块，开伞模块(回收模块)，头锥。

1.尾翼

“三片高速，四片稳定”，这枚火箭我采用四片尾翼，考虑到尾翼不好粘贴，就以一种整体化的方法，由SolidWorks建模并打印，直接套在50mm箭体上，再用螺丝固定。

如图所示

2.箭体

使用50mmPVC管（外径50mm内径45.2）

3.发动机模块

“模块”旨在可以自由更换各型号发动机

通过3D打印中心环固定发动机，发动机直径≤45mm就能上箭。

示意图如下

此枚测试箭用的发动机为 @薄荷糖MasQ 提供

4.航拍模块

此模块的目的是记录飞行姿态，自稳性，推算高度，欢赏等。

3D打印固定件固定摄像头，摄像头的对角线小于45mm就能上箭。

5.航电模块

该模块应具有的功能是，姿态或定时开伞，定位，高度、气压、温度、姿态数据的采集、储存及实时发送，摇控、自动、定时紧急开伞，但是目前我的编程能力有限，有些功能暂无法实现，相信在日后的学习中，我会把这个缺口补上。

在这枚试验箭上，采用千米遥控模块遥控开伞，其余航电通通不留。

6.开伞模块(回收模块)

在业余模型火箭上，开伞主要分为两种-物理开伞和化学开伞，物理开伞主要是弹簧动力，化学开伞主要是NC(硝化棉)

这两种开伞各有优缺，我打算都进行测试并上箭，但由于时间紧迫（疫情加过年不发货)，只有粗略设计，没有测试，用仅有的材料做了个简要的NC开伞，其结构大概是:依托50mmpvc管，由低部隔板（3D打印的，中间开个2mm孔过点火线，固定），点火药，NC，活塞，弹性绳，降落伞组成

图示

降落伞的制作也很重要，下面简要说说

首先伞布的材料我选的是1.5m宽的雨伞布料裁剪而成，如何裁好裁圆？我的意见是:将75cm长的绳一端拴在一个大铁块上，再放在布料中心，一端拴支记号笔，然后绕圈就成了，再用剪刀按记号裁剪，如下图所示。

在圆心剪出直径10cm的圆孔(防止飘太远)，接下来在以圆心为中心，在8个方向距圆外1~2cm处用电烙铁烫8个2mm的圆孔，然后用8根2m长的风筝线一端绑起来（打死结，剪去多余线)，再用胶布封紧，然后将8根伞绳收到一起，用剪刀剪去不齐的伞绳，再把8根伞绳绑在50cm长的弹性绳上，弹性绳另一端绑在活塞上，活塞上再接一根50cm左右的弹性绳，弹性绳的另一端绑在距pvc出囗3cm的提前开好的洞上，至此，NC开伞模块已基本完成

(这时，有人可能有一些疑问:伞不会被绑在pvc管上的弹性绳卡住吗？我提前回复一下:不会，因为伞包的宽度比较小，如果比较大也可用涂润滑油的方法解决）

（相信大家对这活塞也很好奇，我临时用32mmpvc直通接头外径38.4mm,低部用热

熔胶封起来，中间开8mm孔，外包一层纸

巾，再用胶布封起来，刚好可以在50pvc

管中滑动)

测试降落伞

video_20230122_082148_edit.mp4  点击下载 ‎

7.头锥

3d打印（pla材质）

15cm长

发射架:

四根1.5m长，2cm直径的PVC管为主体支撑，三片3D打印的固定件。四根绳子一端绑在固定件上，一端绑在地钉上。

(发射井内可移动物体的直径最大为60mm)

Openrocket设计 PDF参考图:

总装:

三、发射与回收

头戴安全帽，在安全区域外，准备发射。

studio_video_1674352610848.mp4  点击下载 ‎

离架就“程序转弯”，后段笔直，直至消失于视野内。

开伞无反应，大概落点知道，已进行地毯式搜索但仍未找到，或许插进田里了。

理论高度:千米

实际高度:未知  (应有500多米)

回收失败，损失:

(从下到上)

1.尾翼20

2.50mmpvc管子6元

3.发动机模块:

  ①三个3D打印中心环6元

  ②36-190发动机(薄荷糖提供)200元

  ③一个3D打印连接环3元

   共209元

6.遥控模块:电池10，接收模块13，线，卡子2元，共25元

7.回收模块:

  ①活塞2元

  ②弹性绳、风筝线3元

  ③布料10元

   共15元

8.头锥15元

总损失:290元

问题分析与解决:

1、造成此次回收失败的重要原因:回收模块没有进行次的测试，不稳定，不可靠。具体原因:怀疑是电池电压不够，遥控距离太远。或者已成功点火但力量不够，没推出出伞包。但残骸仍未寻到，具体无从得知。

解决方法 :多次测试排除。

2、模块间连接存在问题，事先想太完美了:50mmPVC管太难切割，导致切口不平整，下次应该让店家帮忙切割；3D连接器建模不到位,没事先做好定位孔，没考虑材料强度，导致钻头扩孔崩坏了两个连接器(太脆了)，应该加厚，加支撑。

这也是为什么我那火箭上有黑胶布的原因(固定，更加牢固)

3.动力问题:火箭出架明显倾斜，可能是点火的原因，也可能是推重比的问题。成本还是有点高，发动机应该自研，价格可以降一半。

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世舟四号(SHIZHOU-DN)系列探空模型火箭,未来发展方向:

①建模精细化，细节更完善。

②发动机自研，成本压低。

③安排航拍摄像头

④完善航电系统，数据实时回传。

⑤增加载荷仓，进行多种实验

⑥回收系统可靠化

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世舟四号(SHIZHOU-DN)系列探空模型火箭持续更新,欢迎大佬留言,指出问题所在。