Principi di funzionamento
Come funzionano i modelli spaziali
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I modelli spaziali sono modelli volanti
costruiti con materiali leggeri come cartone, legno, plastica, materiali
compositi e spinti da motori che si trovano in commercio.
Sono dei modelli a tutti gli effetti quindi vengono costruiti, fatti
volare e poi riutilizzati. Per questo motivo sono tutti dotati di
un paracadute o di altro sistema che li riporta a terra sani
e salvi, pronti per volare infinite volte. I modelli spaziali
vengono lanciati da una rampa di lancio che guida il modello
per 100-150 cm, ovvero finché le forze aerodinamiche non sono sufficienti alla
stabilità. Il lancio avviene esclusivamente utilizzando un
sistema elettrico comandato a distanza.
Questo schema è comune a modelli
di ogni dimensione e complessità. I modelli più grandi
utilizzano materiali robusti ma mai metallici, e motori potenti. Il
recupero di questi modelli avviene spesso con più paracadute
comandati da strumentazione elettronica, e spesso contengono carichi
utili come strumentazione scientifica, macchine fotografiche o telecamere.
Come
gli aeromodelli, anche i modelli spaziali sono dei "giocattoli"
che si usano per puro divertimento, ma che possono essere anche
degli strumenti sofisticatii e complessi. Essi permettono
di imparare molti aspetti della fisica, della
tecnologia e della scienza. Negli Stati Uniti, la patria di
quest'hobby, i modelli spaziali vengono usati con successo
nelle scuole medie per insegnare i principi della fisica e non mancano esempi simili anche in Italia.
I modelli spaziali sono dei tipi più diversi: pesano
da pochi grammi a qualche chilo e possono raggiungere quote
dai 30 metri in su.
Per informazioni più dettagliate sul funzionamento delle
varie parti, visitate le sezioni seguenti:
Costruzione
Propulsione
Recupero
Elettronica
Sistemi
di lancio
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LE
FASI DEL VOLO DI UN MODELLO SPAZIALE |
Di qualunque dimensione siano, il volo
di un modello spaziale è sempre suddiviso in queste fasi:
Decollo e volo sotto spinta
Il motore parte e spinge il modello accelerandolo fino all'esaurimento
del combustibile. Cliccate
qui per sapere di più sui motori.
Volo inerziale
Quando il combustibile è esaurito il modello sta muovendosi alla
massima velocità quindi ha una grande energia. Per pura inerzia il
modello può proseguire il volo per una grande altezza ancora. È necessario
lasciarlo andare fintanto che ha esaurito tutta l'energia e ha raggiunto
la sommità della traiettoria (apogeo). Questo tempo di volo viene
determinato dal motore o da dispositivi
elettronici, quindi è possibile scegliere il tempo necessario
in base al modello.
Apogeo ed espulsione
Alla sommità della traiettoria, il modello è quasi fermo e riprende
a cadere verso terra. A questo punto è necessario che esca il paracadute
o un altro sistema di recupero
per riportare a terra il modello con sicurezza. L'espulsione del paracadute
è garantita dal motore che contiene un sistema automatico per questo
scopo, ma nei modelli più grandi si usano spesso altimetri
elettronici od altri strumenti.
Tutti i modelli, grandi e piccoli, sono
composti dalle stesse parti fondamentali. Esse sono:
Queste sono le parti comuni a qualunque
modello spaziale. Alcuni modelli più sofisticati possono avere
parti accessorie come booster laterali, vani di carico, o alloggiamenti
per dispositivi elettronici.
Corpo (body tube)
Contiene il sistema di recupero oltre
a costituire la struttura portante del modello. È fatto quasi
sempre con un tubo di carta kraft avvolto a spirale, ricoperto
di una sottile carta semilucida. È molto leggero e robusto e le
sue dimensioni sono standardizzate.
Ogiva (nose cone)
L'ogiva è il "tappo" che chiude il modello, e viene
espulsa dal sistema automatico contenuto nel motore per far uscire
il paracadute. Resta legata al modello tramite un robusto cavo.
La sua forma è molto importante per motivi aerodinamici. In certi
casi (riproduzioni di missili veri, missili di fantasia, etc.)
l'ogiva può avere forme strane.
Stabilizzatori o Alettoni o
Pinne
Sono indispensabili per la stabilità
del modello. Senza di essi il modello non potrebbe andare diritto
e seguirebbe una traiettoria casuale.
Supporto motore (engine mount)
Si tratta sostanzialmente di un tubo il
cui diametro interno è pari a quello del motore, dotato di un
sistema di bloccaggio del motore stesso e montato all'interno
del corpo tramite dischi di centraggio. Il sistema di bloccaggio
del motore serve ad impedire che questo schizzi all'interno del
modello alla partenza.
Protezione paracadute (wadding)
Serve per proteggere il sistema di recupero dalla carica di espulsione.
Nei modelli più piccoli è composto da fogli in carta
ignifugata o ovatta minerale ignifuga, nei modelli più
grandi è realizzata con tessuti ignifughi (Nomex o Kevlar)
oppure con sacche dello stesso materiale. Alcuni modelli in kit
adottano un pistone che espelle il paracadute proteggendolo allo
stesso tempo.
Sistema di recupero (recovery
system)
I sistemi di recupero permettono di riportare a terra il modello
senza danni a se' o alle cose e persone. Attualmente il sistema
più usato in assoluto è il paracadute, ma per completezza
riportiamo la descrizione anche degli altri sistemi "storici".
Cliccate qui per
informazioni più dettagliate sui sistemi di recupero.
Caduta libera (Tumble Recovery - Featherweight) - Adatto
solo per modellini estremamente leggeri (pochi grammi). La carica
di espulsione espelle il motore da dietro il modello, che non
essendo più stabile cade lentamente roteando nell'aria grazie
alla sua estrema leggerezza.
Espulsione dell'ogiva (Breakaway) - Solo per modelli leggeri
(max 15-20 gr.). La carica di espulsione espelle l'ogiva che resta
legata al corpo tramite un cavo. Il missile cade lentamente perchè
ha perso ogni caratteristica aerodinamica.
Nastro (Streamer) - Adatto per modelli leggermente più
pesanti (max 30-40 gr.). La carica di espulsione espelle l'ogiva
che resta collegata al corpo mediante un cavo elastico. All'ogiva
è legato un nastro di carta crespata, plastica, stoffa o mylar
che frena la caduta del razzo. E' un sistema ancora molto in voga per alcune categorie di gara.
Paracadute (Parachute) - Adatto per tutti i modelli. Il
paracadute viene espulso insieme all'ogiva che resta legata al
corpo, oppure si possono usare paracadute separati per il corpo
e l'ogiva. Nei modelli più pesanti i paracadute possono
essere più di uno. Il paracadute dei modelli più piccoli
è in plastica o mylar, nei modelli più grandi è
in nylon antistrappo.
Anello di lancio o guida per rotaia (launch lug o rail guide)
Serve per guidare il modello sulla rampa durante i primi istanti
del volo. Normalmente è un tubicino di cartone o materiale plastico,
ma può essere anche di ottone o alluminio. Da qualche anno sono
state introdotte le rampe di lancio a rotaia, che assicurano una
maggiore rigidità rispetto alle aste per il lancio di modelli
medio-grandi o molto grandi. Per guidare il modello lungo
la rotaia si usano delle guide di lancio in materiale plastico
(Delrin) o anche alluminio. Sono molto piccole e sono sempre le
stesse per tutti i modelli, eliminando così il problema di disporre
di aste di vario diametro.
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