Mô hình Động cơ Tên lửa J-2 Tỷ lệ 1/10

Đây là mô hình tỷ lệ 1/10 của động cơ tên lửa J2 của Rocketdyne, động cơ đã cung cấp năng lượng cho Tầng 2 và 3 của tên lửa Saturn V. Mặc dù động cơ F1 là động cơ chủ lực của các nhiệm vụ và cung cấp lực đẩy chưa từng có là 1,5 triệu pound mỗi động cơ (tổng cộng 7,5 triệu pound lực đẩy!), động cơ J2 cũng tuyệt vời không kém và có trách nhiệm độc đáo là cần phải khởi động lại trong môi trường chân không, nhờ đó đưa phương tiện vào quỹ đạo Mặt Trăng và cuối cùng là đưa nó trở về Trái Đất.

Bối cảnh Tôi bắt đầu quan tâm đến dự án này vì cha tôi, Roger, từng là người quản lý thử nghiệm cho J2 tại SACTO và tại cơ sở thử nghiệm AEDC ở Tullahoma, Tennessee vào những năm 60. Chúng tôi có một tình yêu bền bỉ với dự án, nhưng gần đây tôi biết đến mô hình tỷ lệ đáng kinh ngạc của Paul Fischer về Tên lửa Saturn V và Cần cẩu. Do đó, cha tôi và tôi đã bắt tay vào một dự án chế tạo kéo dài 5 tháng. Khoảng thời gian chúng tôi chế tạo phiên bản nhỏ của động cơ J2, ông ấy đã đề cập rằng ông ấy rất muốn có một mô hình lớn hơn, chi tiết hơn về động cơ. Điều này đã thôi thúc tôi tìm kiếm một mô hình có thể in được nhưng không có, mặc dù tôi đã tìm thấy một số mô hình khá chi tiết, chỉ là không thể in được.

Tôi đã tìm thấy một trang web được điều hành bởi Chris Pennello, có ông nội Julian cũng tham gia vào việc thử nghiệm J2 tại SACTO. Trang web của ông ấy chứa các bản vẽ thiết kế và mặt cắt ban đầu của nhiều bộ phận của động cơ (một tài liệu tuyệt vời) và cả những hình ảnh chi tiết về một mô hình tỷ lệ của động cơ. Hóa ra ông nội của anh ấy và cha tôi đã từng làm việc cùng nhau và biết nhau. Thật tuyệt.

Tất cả những điều này đã dẫn đến việc học Fusion 360 và cuối cùng là tạo ra một mô hình chi tiết hơn những gì có sẵn. Thú thực là nó không hoàn hảo, nhưng chắc chắn là rất hay và gợi lên tinh thần của động cơ tuyệt vời đó. Điều tuyệt vời nhất là đã thảo luận về mọi khía cạnh của động cơ với Cha tôi trong khi tôi thiết kế nó, và nhận được sự đồng ý của ông ấy đối với sản phẩm cuối cùng. Một lần nữa, có những bộ phận bị thiếu, giống như tất cả các đường điều khiển quá khó để tái tạo ở tỷ lệ phù hợp với chiếc Prusa MK3S+ của tôi. Tôi có thể quay lại và uốn cong một số ống nhỏ nào đó vào một ngày nào đó để hoàn thiện nó, nhưng cũng có thể là không.

Ghi chú dự án Khía cạnh thử thách nhất của việc chế tạo này là lắp ráp và căn chỉnh. Đối với phiên bản đầu tiên, tôi đã in buồng đốt làm hai phần với các bộ chế hòa khí nạp và xả riêng biệt, nhưng việc căn chỉnh mọi thứ đúng cách đã quá khó.

Trong phiên bản thứ hai, tôi đã thêm các vạch căn chỉnh bên trong buồng đốt, đồng thời tạo ra một bộ gá căn chỉnh cho bộ chế hòa khí phun và các bơm tua-bin. Điều này cho phép chúng tôi đưa các bộ phận quan trọng này vào vị trí cuối cùng trước khi dán, và sau đó chúng tôi có thể gắn các ống dẫn khác nhau vào các bộ chế hòa khí. Ngoài ra, chúng tôi đã in các bộ chế hòa khí tích hợp vào buồng đốt, để chúng tôi không phải căn chỉnh các bộ phận này một cách tùy tiện.

Đây là các bước sơ bộ chúng tôi đã thực hiện:

1. In tất cả các bộ phận. Hầu hết có thể được đặt để in mà không cần hỗ trợ. Ví dụ, chúng tôi chia buồng đốt thành các vòng để nó có thể in mà không cần hỗ trợ.
   • Đối với vòng 1 của buồng đốt, hãy đảm bảo tắt các vòng chân váy trong cài đặt in để nó vừa với bàn in.
2. Bắt đầu dán các phần buồng đốt 1-12 với nhau, đảm bảo đường ống trên thành buồng đốt thẳng hàng giữa các lớp (Hình 1)
3. Khi đến các bộ phận chế hòa khí, hãy nhìn vào bên trong buồng đốt để tìm các khấc căn chỉnh. Bạn sẽ cần căn chỉnh các vòng từ đây trở đi để bộ phun ở trên cùng thẳng hàng đúng với các bộ chế hòa khí côn (Hình 4)
4. Gắn các phần "đỉnh chuông" và "buồng đốt", lại căn chỉnh các khấc bên trong để căn chỉnh (Hình 4)
5. Dán "Tấm phun và các giá đỡ" lên trên cùng của buồng đốt đã lắp ráp, đảm bảo căn chỉnh khấc trên buồng đốt với khấc ở dưới cùng của tấm phun (Hình 2 & 3)
6. Mặt bích đầu vào cho bộ chế hòa khí phun gồm 2 phần; căn chỉnh các khấc ở dưới cùng của đầu vào và bộ phun rồi dán chúng lại với nhau (Hình 5)
7. Dán bộ chế hòa khí phun vào đỉnh buồng đốt bằng bộ gá định vị (nó khớp với một trong các trụ đỡ trên thành buồng đốt và cả khớp với mặt bích nạp của bộ chế hòa khí phun) (Hình 6)
   • QUAN TRỌNG: Đảm bảo bộ gá định vị không bị cong vênh dọc theo thanh đỡ của nó. Của tôi hơi bị cong, vì vậy tôi chỉ dán một miếng sắt góc nhỏ vào mặt sau của nó để làm thẳng. Nếu bạn không làm điều này, thì vị trí của bơm sẽ hơi lệch và lỗi tích lũy sẽ trở thành vấn đề sau này.
8. Lắp các bơm tua-bin oxy hóa và nhiên liệu vào bộ gá (chúng sẽ khớp vào các cánh tay giữ ở hai bên. Khi bạn đã đặt chúng vào vị trí, nó sẽ xác định vị trí của các thành phần quan trọng.) (Hình 7)
9. Gắn ống dẫn oxy hóa áp suất cao giữa bộ phun và bơm tua-bin oxy hóa; sử dụng các khấc ở dưới cùng để căn chỉnh (Hình 8) Gắn các giá đỡ và thanh giằng. Lưu ý bạn sẽ cần tách giá đỡ dưới cùng để có thể luồn nó quanh ống dẫn.
10. Gắn phần cứng lắp đặt cho bơm tua-bin oxy hóa
11. Gắn ống dẫn nhiên liệu áp suất cao và van nhiên liệu chính giữa bơm tua-bin nhiên liệu và bộ chế hòa khí nạp (Hình 9) Gắn các giá đỡ và thanh giằng như bạn đã làm với ống dẫn oxy hóa.
12. Gắn phần cứng lắp đặt cho bơm tua-bin nhiên liệu (Hình 10)
13. Tại thời điểm này, bạn sẽ có thể tháo bộ gá định vị. Bạn có thể cắt các cánh tay nếu cần nhưng nó sẽ nhấc thẳng lên (Hình 11)
14. Gắn ống dẫn khí nóng nhiên liệu vào đáy của bơm tua-bin nhiên liệu (Hình 12)
15. Gắn ống dẫn bộ trao đổi nhiệt vào đáy của bơm tua-bin oxy hóa (Hình 13)
16. Gắn ống dẫn truyền khí nóng giữa bơm tua-bin oxy hóa và nhiên liệu (Hình 14)
17. Gắn bộ điều chỉnh heli vào buồng đốt bên dưới ống dẫn oxy hóa. Lưu ý có một khấc ở phía sau khớp với vành lắp đặt trên buồng đốt (Hình 15)
18. Gắn bộ tạo khí nóng (GG) vào bơm tua-bin nhiên liệu và buồng đốt (Hình 16)
19. Gắn van oxy hóa chính vào thân van giữa bộ phun và ống dẫn oxy hóa (Hình 17)
20. Gắn van bypass khí nóng vào ống dẫn khí nóng (Hình 18)
21. Gắn gói điều khiển điện tử (ECP) vào buồng đốt (Hình 19)
22. Gắn gói thiết bị bay chính vào buồng đốt (Hình 20)
23. Gắn van điều chỉnh nhiên liệu (van P/U) vào bơm tua-bin oxy hóa và ống dẫn oxy hóa áp suất cao (Hình 21)
24. Gắn van xả oxy hóa vào đáy của ống dẫn oxy hóa áp suất cao (Hình 22)
25. Gắn van xả nhiên liệu vào đỉnh của ống dẫn nhiên liệu áp suất cao (Hình 23)
26. Gắn gói thiết bị phụ vào mặt sau của buồng đốt bên dưới ống dẫn truyền khí nóng (Hình 24). Chúng tôi gọi nó như vậy vì tên của gói này không có trong bất kỳ tài liệu nào chúng tôi tìm thấy, và không nhớ tên của nó. Nếu ai biết tên của nó, xin vui lòng cho tôi biết.
27. Trước khi gắn bình khởi động, chúng ta cần gắn 3 van vào đó ở vị trí chính xác để các thanh đỡ có thể thẳng hàng đúng. Sử dụng "bộ gá định vị van" để làm điều đó (Hình 25). Cẩn thận chỉ dán các van vào quả cầu, không dán vào bộ gá. Tháo bộ gá ra.
28. Bây giờ, sử dụng các thanh đỡ, gắn bình khởi động vào buồng đốt như thể hiện (Hình 26 & 27)
29. Lắp ráp các ống dẫn đầu vào và gắn chúng vào đỉnh của các bơm tua-bin (Hình 28)

Tại thời điểm này, mô hình về cơ bản đã hoàn thành. Như đã đề cập, có một số bộ phận bị thiếu. Chúng tôi quyết định không lắp bộ phận gắn gimbal chủ yếu vì ông ấy muốn nhìn rõ hơn hình xuyến của bộ phun. Không có các đường điều khiển và xả khác nhau nào được bao gồm. Chúng tôi muốn nhìn rõ các bộ phận hơn nên đã bỏ chúng ra. Tôi có lẽ sẽ uốn cong các ống thủ công để thêm chúng, vì vậy chúng không được bao gồm ở đây.

Mẹo:

• Việc kết nối các ống dẫn với các bộ chế hòa khí trên buồng đốt có thể hơi khó khăn, vì vậy có nhiều người giúp đỡ chắc chắn sẽ hữu ích.
• Đối với các thanh giằng trên ống dẫn áp suất cao, tôi đã sử dụng ống nhôm 3/32” từ Hobby Lobby.
• Đối với các giá đỡ ống dẫn đầu vào, tôi chỉ dán chúng lại với nhau, không sử dụng bất kỳ phần cứng kết nối thực tế nào. Trông vẫn ổn và sẽ tốn rất nhiều công sức!
• Cuối cùng, tôi đã mua một chiếc airbrush giá rẻ và sử dụng sơn men nhôm Vallejo để sơn mọi thứ. Chúng hoạt động hoàn hảo ngay lập tức; không cần pha loãng.
• Một số ống dẫn đã được chia đôi để có thể in dễ dàng mà không cần hỗ trợ. Tất nhiên, bạn có thể hợp nhất chúng lại trong slicer của mình nếu bạn muốn in chúng thành một mảnh. Đối với những cái tôi đã chia, tôi đã sử dụng bột trét nhựa để giảm bớt khe hở. Bạn vẫn có thể nhìn thấy chúng nhưng không quá rõ ràng.

Tôi hy vọng bạn thích chế tạo mô hình này như chúng tôi đã từng làm!