Sezonowe ogrzewanie budynków przy pomocy kotłów węglowych, transport lotniczy i lądowy, ogromne zakłady chemiczne, elektrociepłownie czy też inne ośrodki przemysłowe, wszystkie uprzednio wspomniane czynniki mają ogromny wpływ
na warunki panujące w atmosferze. Określenie stopnia zanieczyszczenia powietrza na niskich wysokościach jest stosunkowo łatwe, mianowicie wystarczy do tego specjalna aparatura pomiarowa. Jednak sposób zbierania danych pomiarowych znacznie komplikuje się wraz ze wzrostem wysokości. W ramach realizacji projektu naukowego “Lutnia Project” powstanie szereg konstrukcji, które umożliwią wynoszenie urządzeń pomiarowych na znaczne wysokości, do granicy stratosfery.
Twórca projektu
Piotr Kruglej, uczeń Liceum im. Generała Władysława Sikorskiego w Międzyrzecu Podlaskim. Pasjonuje się militariami, polityką oraz naukami przyrodniczymi. Mieszka w Chotyłowie, miejscowości położonej nieopodal Białej Podlaskiej. Założyciel oraz lider grupy naukowej Podlachia Space. Wielokrotny uczestnik oraz prelegent wielu konferencji naukowych. Obecnie realizuje jeden z największych w województwie Lubelskim projektów naukowych pod nazwą “Lutnia Project”.
Główne założenia “LUTNIA PROJECT”
Celem projektu jest opracowanie szeregu rakiet nośnych oraz sond balonowych, których zadaniem będzie wynoszenie aparatur pomiarowych na określone pułapy. Duży nacisk został położony na opłacalność użytkowania opracowanych nośników, dlatego wszystkie powstałe konstrukcje będą wielokrotnego użytku. Ze względu
na złożoność oraz kosztowność całego przedsięwzięcia projekt został podzielony
na kilka etapów. Taki zabieg ułatwi proces realizacji projektu.
*ETAP PIERWSZY
W ramach pierwszego etapu “Lutnia Project” powstaną trzy konstrukcje. Mowa tutaj o dwóch rakietach nośnych oraz o sondzie stratosferycznej, opracowane nośniki pozwolą na wynoszenie aparatur pomiarowych na wysokość do 25 000 metrów.
Lutnia-1 Subsonic- Poddźwiękowa rakieta wielokrotnego użytku. Łoże silnikowe umożliwia użycie różnego rodzaju silników. Docelowo rakietę napędzać będzie silnik firmy Wessex Speedline 250 o impulsie całkowitym 280 NS . Zastosowany napęd pozwoli wznieść się rakiecie wraz z ładunkiem na wysokość do 1300 metrów. Konstrukcja w całości wykonana z laminatu szklano-epoksydowego. Dzięki modułowej budowie możliwy jest szybki montaż rakiety, wymiana uszkodzonych części lub przystosowanie rakiety do konkretnych założeń eksperymentu.
Dane techniczne:
-Kaliber: 62 mm
-Wysokość: 1300 mm
-Masa startowa (silnik wessex): 1500 g
-Pułap obliczeniowy (silnik wessex): 1300 m
-Prędkość maksymalna (silnik wessex): +- 600 km/h
-Materiały konstrukcyjne: włókno szklane
rys.1 Lutnia-1
Lutnia-2 Supersonic- Pierwsza w województwie lubelskim konstrukcja zdolna przekroczyć prędkość dźwięku. Wykonana z wysokiej jakości laminatów szklano-epoksydowych oraz węglowych. Specjalnie zaprojektowany silnik pozwala na wielokrotne jego użycie. W tym celu użyto wysokiej jakości materiałów. Mowa tutaj o korpusie silnika wykonanym z aluminium lotniczego oraz dyszy wytoczonej
w graficie. Wspomniany wcześniej silnik o imponującym ciągu maksymalnym wynoszącym ponad 70 kg oraz impulsie całkowitym 1,5 KNs pozwoli rozpędzić całą konstrukcję do prędkości ponad 1400 km/h. Wielokrotność użytku oraz modułowość rakiety pozwolą na maksymalne zredukowanie kosztów eksploatacji. Sama rakieta jest w stanie zabrać do 1,5 kilograma urządzeń badawczych lub innych materiałów użytkowych. W razie konieczności osiągnięcia większego pułapu jest możliwość zamontowania beznapędowego drugiego stopnia “Włócznia”.
Dane techniczne
-Wysokość: 1750 mm
-Kaliber max: 63 mm
-Kaliber min: 60 mm
-Pułap obliczeniowy (wersja podstawowa): 4500 m
-Prędkość maksymalna: 1400 km/h
-Impuls całkowity silnika: 1,5 kNs
-Materiały konstrukcyjne: aluminium, włókno szklane, włókno węglowe
rys. 2 Lutnia-2 Supersonic
LutniaSAT- Stratosferyczna gondola badawcza. Wynoszona na pułap przy pomocy balonu stratosferycznego wypełnionego wodorem. Jest w stanie zabrać na pokład
do 2,5 kilograma urządzeń badawczych lub innych materiałów użytkowych. Ściany sondy zostały wykonane z polichlorku winylu. Z racji panujących skrajnie niskich temperatur w stratosferze kadłub został pokryty specjalną warstwą izolacyjną, której celem jest ochrona elektroniki przed niską temperaturą. Po osiągnięciu maksymalnego pułapu balon zostanie rozerwany a sonda bezpiecznie wyląduje na spadochronie. Lokalizacja będzie możliwa dzięki systemowi lokalizacji satelitarnej.
PSdatalogger- to zaawansowany mikrokomputer wyposażony w szereg czujników. Głównym zadaniem elektroniki będzie zbieranie informacji o warunkach panujących w atmosferze. Zebrane dane podczas lotu będą zapisywane w pamięci komputera, co pozwoli na odczytanie zebranych informacji zaraz po wylądowaniu sondy. PSdatalogger powstanie w kilku wersjach, wszystko po to aby zmaksymalizować efektywność pracy komputera. Dla przykładu mikrokomputer, który będzie przeznaczony do badania niskich warstw atmosfery (do 10 km) dostanie inny zestaw czujników niż wersja zbudowana specjalnie do lotów stratosferycznych.
rys. 3 PSdatalogger
rys.4 Lutnia-2, LutniaSAT oraz Lutnia-1 podczas konkursu Explory 2016
rys.5 PSdatalogger zaprezentowany podczas konkursu Explory 2016
ETAP DRUGI
Podczas kolejnego etapu projektu duży nacisk zostanie nałożony na rakiety sondażowe. Zostaną opracowane kolejne, bardziej zaawansowane konstrukcje, zdolne osiągnąć wyższy pułap oraz większą prędkość. Zwiększona zostanie również możliwość zabrania na pokład większej ilości ładunku użytecznego. Pomimo wzrostu zaawansowania rakiet w dalszym ciągu będą one miały modułową konstrukcję oraz będą wielokrotnego użytku.
Lutnia-3 Supersonic- Kolejna konstrukcja opracowana w ramach “Lutnia Project” zdolna przekroczyć prędkość mach 1. Lutnia-3 będzie pod względem konstrukcyjnym podobna do swojej starszej siostry jednak za sprawą zwiększenia ciągu silnika oraz samych wymiarów rakiety jej osiągi będą znacznie bardziej imponujące. Do budowy rakiety ponownie zostaną wykorzystane wysokiej klasy materiały. Mowa tutaj między innymi o laminatach węglowych oraz szklanych.
Nie zrezygnowano również z wielokrotności użytku rakiety ponieważ podobnie jak inne konstrukcje rodziny Lutnia, rakieta będzie lądowała na spadochronie dlatego zaraz po odzyskaniu rakiety z miejsca przyziemienia będzie ona nadawała się
do ponownego lotu. W razie konieczności istnieje możliwość zwiększenia osiągów rakiety Lutnia-3 poprzez dołączenie dodatkowych silników pomocniczych oraz beznapędowego drugiego stopnia “Włocznia”.
Dane techniczne:
-Wysokość: 2100 mm
-Kaliber max: 84 mm
-Kaliber min: 80 mm
-Masa startowa: 10 Kg
-Pułap obliczeniowy (wersja podstawowa): 6 km
-Prędkość maksymalna (wersja podstawowa): 1700 km/h
-Impuls całkowity silnika: 5,5 kNs
rys.6 Lutnia-3 Supersonic
Lutnia-4 Supersonic Dual- Najbardziej zaawansowana rakieta która kiedykolwiek amatorsko powstała w Polsce. Wspomniana konstrukcja to połączenie wcześniej zaprojektowanych rakiet. Lutnia-4 to konstrukcja dwustopniowa. Dzięki takiemu zabiegowi będzie możliwa do osiągnięcia imponująca wysokość ponad
12 kilometrów przy minimalnym zużyciu paliwa. Za pierwszy stopień zostanie wykorzystana rakieta Lutnia-3 z tą różnicą, że moduł ładunkowy nie zostanie zamontowany. Kiedy silnik przestanie pracować pierwszy stopień zostanie odrzucony a następnie wyląduje na spadochronie i po wstępnym przeglądzie będzie nadawał się do kolejnego lotu. Kilka chwil po ustaniu pracy silnika pierwszego stopnia nastąpi zapłon drugiego stopnia. Tutaj zostanie wykorzystana rakieta Lutnia-2 w niezmienionej postaci. Jak było wielokrotnie wcześniej wspominane wszystkie rakiety serii Lutnia to konstrukcje modułowe. Tak też jest i w przypadku Lutni-4 ponieważ w razie konieczności zwiększenia pułapu maksymalnego istnieje możliwość rozbudowania pierwszego stopnia o dodatkowe silniki pomocnicze oraz dodania beznapędowego modułu “Włócznia” do drugiego stopnia rakiety.
Dane techniczne
-Wysokość: 3120 mm
-Kaliber max: 84 mm
-Kaliber min: 60 mm
-Pułap obliczeniowy (wersja podstawowa): 12 km
-Prędkość max (wersja podstawowa): 2400 km/h
-Masa startowa: 15 kg
-Impuls całkowity silnika
*Stopień pierwszy: 5,5 kNs
*Stopień drugi: 1,5 kNs
rys.7 Lutnia-4 Supersonic DUAL
Dodatkowe moduły
Beznapędowy stopień “Włócznia”- Dodatkowy stopień który wedle potrzeby może zostać zamocowany do podstawowej wersji rakiety. Włócznia pozbawiona jest silnika rakietowego. Zasada działania polega na odłączeniu się włóczni od głównej rakiety zaraz po ustaniu pracy silnika. Dalszy lot pokonuje przy pomocy “zmagazynowanej” energii kinetycznej nadanej grotowi przez pracujący silnik.
Dane techniczne:
-Wysokość: 1000 mm
-Kaliber: 40 mm
-Masa własna: 1000 g
-Materiały konstrukcyjne: Aluminium lotnicze, laminat szklano-epoksydowy.
rys. 8 Beznapędowy stopień “Włócznia”
Silniki pomocnicze Krzna 60/800- Dodatkowe silniki które mogą być wedle potrzeby zamocowane do kadłuba rakiety. Kiedy silniki pomocnicze skończą pracę zostaną natychmiast odrzucone od głównej rakiety za sprawą różnicy oporów aerodynamicznych.
Dane techniczne:
-Wysokość: 600 mm
-Kaliber 60mm
-Masa własna: 1200 g
-Impuls całkowity: 800 Ns
rys. 9 silnik pomocniczy Krzna 60/800