一、设计创意

   简易无控火箭的整体设计？头锥、尾翼、发射架、开伞回收结构该如何设计？

  本项目对于以上新手难以解决的问题有针对性的解决思路，我们将设计制造出一款使用AP基燃料的小型高性能可回收火箭。

二、项目研究问题总览

  ①发射架的设计和制作

  ②发动机点火装置

  ③利用openrocket和solidworks进行简易模型火箭的整体设计

  ③开伞回收装置的设计和制作

  ④火箭发射测试

三、项目研究

①发射架的设计和制作

  发射架是使火箭在离架后具有一定初速度、能够顺利进入预定弹道飞行的重要保证，其应具有便于拆卸、便于维修、防火防爆的特点。

  我们以四根1.5米长，直径20毫米的聚氯乙烯管作为导轨，用三个3D打印的固定环将其固定，可以使火箭以较小的摩擦力在轨道内滑动，在达到较大的初速度后冲出发射架。通过四根绳子，将在四个方向的地钉与发射架中部的固定环连接，用以固定发射架。

首先画出一个平面草图，如下（用到了圆、中心矩形）

然后拉伸几毫米

再在这个拉伸的平面上画出4个圆（半径7.95mm）

再拉伸1cm，这个是为了卡入20mm外径，16mm内径的PVC管，自此，发射架首段设计完成。

发射架首段.sldprt 104.17KB SLDPRT 0次下载

在上面的基础上直接修改为下图（实际上就是把上一步的4个1cm的凸台删除，然后向下切除，形成一个可以通过20mm外径的PVC管）

然后进行一些如下图的细化，自此，发射架中段设计完成。

发射架中段（开孔）.sldprt 139.70KB SLDPRT 0次下载

发射架尾端设计如下

发射架尾段.sldprt 94.69KB SLDPRT 0次下载

发射架整体效果如下

②发动机点火装置

我使用的点火装置是用pdd上的遥控模块、JST线、小型锂电池、快接端子组装而成。在科创论坛里，有前辈提出过使用这种遥控模块可能会被干扰，但在我的使用过程中没有受到过任何干扰，使用体验也非常棒，有着续航久，易操作等诸多优点。

③利用openrocket和solidworks进行简易模型火箭的整体设计

  openrocket是个非常好用的火箭、仿真设计软件。安装软件和导入发动机数据可以看LShang001大佬的文章XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/s/jwcudw64和我的一些补充XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/m/100034/a/553

这个软件有许多需要我们调的参数，下面我会给出一些说明。

头锥设计

需要注意这个头锥连接处的设计

想要得到一个非常接近现实中火箭的仿真数据，所有的尺寸和重量是必填的，必须一比一的填好。

有一个非常有用的功能，那就是覆写重量或重心，通过这个功能，你可以很方便地把实际的重量写进软件。

连接段的设计

可以在此调节尾翼尺寸

在放置发动机前，必须要在你想放置发动机的箭体处将该组件设置为发动机座

发动机的外直径一般小于箭体的内直径，这个时候我们就需要用到中心环，设计如下

当你导入了发动机数据后，软件会自动帮你整理计算出一些参数，并画出推力曲线图，非常方便

整体设计如下

世舟五号.ork 2.50KB ORK 1次下载

  可惜openrocket并不能够直接导出火箭零件的3D模型用以打印，因此在使用该软件设计好初稿后，我们可以用另外的3D建模软件设计零件。我使用的建模软件是solidworks2023.

头锥建模

我的设计方法是先画出一个半尖顶拱形，如下

然后将此图形绕中轴线旋转，得到下面的尖顶拱形头锥

整流罩（13cm长）.sldprt 156.04KB SLDPRT 0次下载

尾翼建模

我的尾翼是一个套筒式的结构，打印出此零件后直接套在箭体外即可。

先画出如下平面图形

再拉伸

再利用倒角功能做出下面的效果

然后利用圆角功能将直角处理

、

就会得到一个比较圆润的尾翼

尾翼（12cm长）.sldprt 191.06KB SLDPRT 0次下载

弹簧结构

其他零件

10mm隔板.sldprt 72.35KB SLDPRT 0次下载

4.5mm加厚连接段.sldprt 264.27KB SLDPRT 0次下载

50mmPVC管打孔定位.sldprt 107.88KB SLDPRT 0次下载

30金属发动机与50PVC连接.sldprt 56.79KB SLDPRT 0次下载

弹簧底座.sldprt 75.12KB SLDPRT 0次下载

抛射滑柄.sldprt 83.56KB SLDPRT 0次下载

③开伞回收装置的设计和制作

结构设计·示意图

结构：连接杆下端有钩状设计，充当推动伞包的作用，底座2中有1个孔可拧螺丝与连接杆相连，底座1固定，底座2在筒内自由活动；
  原理：先将电子点火头与已打好结的绵线相连，将底座2下压到合适位置（将动能转化为弹性势能），再用已打好结的绵线将连接杆下端与下方的螺柱相接，固定好后备用；接通电源，熔断绵线，弹簧释放，（弹性势能转化为动能）向上推出伞包，同时，因为底座1已与弹簧固定，固弹簧底座1不会连同弹簧起推出内筒。可概括为烧断细线使弹簧推动伞包出舱。

使用物理方法开伞，此结构稳定可靠，弹出伞包的成功率极大，大大提高了降落伞的开伞成功率.

内部结构

点火头点火熔断棉线

装配示意图

  ④火箭发射测试

669火箭 侧面相机视角.mp4 点击下载 ‎

video_20240403_173948_edit.mp4 点击下载 ‎

20200218_161736_es_edited.mp4 点击下载 ‎

航拍视角

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降落伞回收画面

降落伞.mp4 点击下载 ‎

箭载视角

669火箭 箭载视角.mp4 点击下载 ‎

这枚669燃料的火箭成功发射且无损回收。