Bachelor's Thesis

Design of a Launch System for Model Rocketry

Final Thesis 4.36 MB

Author of thesis: Bc. Piotr Štirba

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Reviewer: doc. Ing. Radovan Novotný, Ph.D.

Abstract:

Abstract This bachelor’s thesis deals with the design, construction, and practical verification of a launch controller for model rocketry. The main objective is to develop a reliable and cost-effective electric ignition system that replaces commercial disposable igniters by utilizing a resistance wire. The theoretical part analyzes the energy requirements for motor initiation and compares the physical properties of resistance materials, identifying stainless steel as the most technically and economically advantageous material. The practical part describes the design of electronic circuits, including the dimensioning of a high-current power source based on Li-ion batteries, the implementation of charging via the USB-C Power Delivery standard, and the solution of safety features in compliance with the FAI sporting code. The result of the work is a functional prototype, the testing of which demonstrated a significant reduction in launch costs and increased reliability compared to commonly available systems.

Keywords:

Model rocketry, launch controller, electric ignition, resistance wire, stainless steel, Li-ion battery, USB-C Power Delivery, FAI.

Date of defence

17.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s řešením své bakalářské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Dále odpověděl na otázky komise: Členové komise měli poznámky k textové a formální stránce práce. Co znamená 3 A akumulátor? Student vysvětlil, že se jedná o PD. Jaký je proud, který roztaví drátek? Student odpověděl 7,8 A bylo měřeno. Do jaké míry jste použil AI? Student odpověděl úprava textu, případně dohledávání informací. Použil jste i AI pro vyhledání vašeho řešení, podobné na internetu existuje? Student odpověděl, že o tomto řešení nevěděl.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Microelectronics and Technology (BPC-MET)

Composition of Committee

prof. Ing. Jaroslav Boušek, CSc. (předseda)
prof. Ing. Dalibor Biolek, CSc. (místopředseda)
Ing. Vladimír Levek, Ph.D. (člen)
Ing. Alexandr Otáhal, Ph.D. (člen)
Ing. Roman Prokop, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Vladimír Levek, Ph.D.

Student v předložené práci zpracovává vlastní téma, jehož řešením je optimalizace zážehu modelářských raketových pohonů. Jsem přesvědčen, že práce na vlastním tématu je ve znamení zvýšené motivace a vede k dosažení vynikajících výsledků. Nicméně, v předložené práci to nemohu posoudit, neboť student pracoval celý semestr v anonymním módu. Poprvé práci poslal k posouzení až tři dny před odevzdáním. Naštěstí vybylo minimum nějakého času a práce mohla projít, i při velké časové tísni, dvojí recenzní iterací. Absenci konzultací student odůvodnil obavami o mé reakce na jeho absenci – asi dělám něco špatně.
Naštěstí obavy o naprostém selhání se nepotvrdili. Textová část práce je sice opředena množstvím prohřešků a nese patrné stopy prvotiny, ale obsahuje vše potřebné v dostatečné míře (výraz „ dostatečný“ zde vyzdvihuji). Totéž platí i o realizovaném zařízení. I když téma není nikterak náročné, je zde vše splněno a vše funguje. Realizace sice nese „bastlířské“ úpravy, ale je funkční. Vzhledem k neznalosti studentova progresu, jsem si zařízení otestoval podrobněji než v případě, kdybych byl součástí procesu návrhu a tvorby.
Při mém hodnocení práce a studentova přístupu vycházím ze situace, že závěrečná práce jak po textové, tak i po reálné stránce obsahuje co je potřeba pro kladné hodnocení, ale forma, způsob a celkový dojem působí podprůměrným dojmem. Práci hodnotím 70 body. Points proposed by supervisor: 70

Grade proposed by supervisor: C

Student měl navrhnout a realizovat zařízení k odpalování raketových modelů. První kapitola práce v názvu nese „odpalování raketových motorů,“ což je zavádějící – podstatou řešení odpalu je zažehnutí motoru, iniciace chemických složek pyrotechnické slože.

K zažehnutí dochází ohřevem odporového drátku, který iniciuje pyrotechnickou slož. Hlavička či přímo odporový drátek je zasunut do trysky raketového motoru, dotýká se chemických složek a při dodržení bezpečné vzdálenosti minimálně 4 metry odpálí model rakety z odpalovací rampy. Nejde o „odpálení raketového motoru“, jak avizuje název kapitoly, ale zažehnutí pyrotechnické slože.

Jádrem práce je řešení zážehového systému, použití žhavicího drátku. Proudový impuls je iniciátorem, Li-Ion akumulátor jako tvrdý zdroj generuje masivní elektrický impuls, který se v odporovém drátku mění na intenzivní teplo pro zážeh pyrotechnické slože.

Z popisu komerčních způsobů zažehnutí elektronickým palníkem lze vyrozumět, že dostupná řešení mají nevýhody v podobě nákladů, a požadavků na přípravu ovlivněnou vnějšími vlivy, jako je vlhkost, rizikem vychýlení palníku, pyrotechnické hlavičky.

Studentem realizované řešení používá žhavící drátek, snižuje náklady na zažehnutí. Drátek vložený hluboko do trysky pak nemá být ovlivněn vychýlením, je zabráněno vypadnutí – konkretizace technického řešení a souvisejícího standardu absentuje (doložen je obrázek 1.6 a konstatování „drát vniká přibližně 8 mm do hloubky trysky, nehrozí jeho samovolné vypadnutí.“). Vyslovenou nevýhodou je "energetická náročnost". Možná rizika, jako je nespolehlivost, například situace, kdy se žhavicí drátek dotýká paliva nedostatečně, v práci zmíněna a rozebrána nejsou.

Bakalářská práce se v rámci návrhu soustředí na řešení řídicí a ochranné elektroniky akumulátoru (BMS, Battery Management System, charakterizováno jako „Systém správy baterie“, viz 2. kapitola) a volbu materiálu žhavicího drátku (viz např. Tabulka 1.4). Pokud se odpalovacím zařízením rozumí blok vymezený v Blokovém schématu na obrázku 3.1, a popsaný v kapitole 3, zadání bylo splněno funkčním vzorkem označeným za prototyp.

Prezentační úroveň svědčí o tom, že finální verze před odevzdáním neprošla korekturou. Opakovaně se objevuje chybová hláška textového procesoru „Chyba! Nenalezen zdroj odkazů“ (s. 10, 16), formátování textu by si žádalo kvalitnější zpracování, rušivě působí například absence mezery za tabulkami.

Vadou na kráse jsou chybějící mezery, chybně napsaná slova „hlavni části“ (s. 25), gramatické chyby (např. „nabíjecí obvod“, s. 25). Narazit lze na nesmyslné věty, například na straně 17„Rozměry drátu je navržena….“. Vznikla i věta obsahující dvě tečky a tím ztrácející smysl: „Jinou možností. Nabíjecího stupně. je robustnější,….“ na straně 23. Formální úprava a jazyková úroveň tak není dobrá, je dostatečná. Příkladem je absence patřičné typografie u dolních indexů „U max“, „U min“ (s. 17). Topics for thesis defence:
  1. Vezměte tabulku 1.4, projděte jednotky a označení a opravte chyby. Vymezte, specifikujte materiál „nerez“, „ocel“. Kdy a za jakých podmínek tento bude skutečně použitelný jako žhavicí drátek?
  2. Na straně 19 píšete „nevýhodou ocelového i nerezového drátu je nepřesnost odporu těchto drátů, protože se u nich komerčně odpor neudává“. Toto snad dává smysl v kontextu bastlení, nikoli plánování kvality a zajištění opakovatelnosti výroby a shody finálního výrobku s technickou specifikací. Uveďte na pravou míru.
  3. Čím technicky zdůvodníte „ocel“ zvažovanou pro výrobu žhavicího drátku (viz tab. 1.4) oproti k tomuto účelům používanému nichromu?
Points proposed by reviewer: 55

Grade proposed by reviewer: E

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová