Создание ракеты «Проект АРМ1»

Посчитал стабилизаторы в Rocksim6.

Делал так: нарисовал невесомый корпус с невесомыми стабилизаторами, потом добавил массу в центр каждого отсека согласно проекту ракеты. Потом довёл размеры стабилизаторов второй ступени (отдельно от первой) до стабильности в 2 калибра. Потом присоединил первую ступень и довёл её стабилизаторы до стабильности 2 калибра по всей ракете. По 3 стабилизатора на каждой ступени.

Что получилось - на рисунке. Стабилизаторы очень маленькие.

Спасибо.

Какие то маленькие, странновато.
Но центр масс ступеней не в центре.
На первой где то на 10 см назад. Это если стабилизаторы заканчиваются по срезу и весят 600г.
Если выступают назад - то больше.
Но все равно будет меньше, чем я прикидывал.
Пока сделаю на первую ступень чуть меньше, чем чертил.
Когда соберу, будет точная развесовка, можно будет точнее прикинуть.

RLAN> Какие то маленькие, странновато.

Сам удивился. Проверил.

RLAN> Но центр масс ступеней не в центре.

Я понимаю, и не только ступеней, но и всех отсеков. Будет точное распределение веса - посчитаю точнее.

RLAN> На первой где то на 10 см назад. Это если стабилизаторы заканчиваются по срезу и весят 600г.

Думаю, такие маленькие, как по расчёту, будут гораздо легче 600г и без сверления.

Вот, кстати, картинки разных стабилизаторов.
Единственные по настоящему сверхзвуковые из представленых - на Сатурне 5.
Но форма у них проще.

Serge77> Посчитал стабилизаторы в Rocksim6.

Для расчета просто аэродинамики можно пользовать Airolab он простой.
Сверхзвук считает. Если выложишь эскиз с размерами я могу сделать это и сам, но тебе точно будет интересно, т.к. он умеет считать устойчивость, в т.ч. и на сверхзвуке.

Фотки стабилизатора Сатурн 5 - очень типичные для сверхзвука. Сверхзвуковые профили все простые и угловатые.

Рисунок от Сергея со слоеным стабилизатором и Т образным основанием - очень правильный, только внутри не бальза (она для сверхзвука слишком мягкая).

timochka> Для расчета просто аэродинамики можно пользовать Airolab он простой.

Rocksim тоже простой и сверхзвук считает. Но сравнить с Airolab было бы интересно.

Эскиз с размерами есть здесь:
Создание ракеты «Проект АРМ1» [RLAN#10.10.06 23:13]

timochka> внутри не бальза (она для сверхзвука слишком мягкая).

А что нужно?
Насколько я понимаю, мягкость бальзы тут не должна проявляться, потому что оболочка жёсткая и прочная, т.е. должна быть такая.

timochka>> внутри не бальза (она для сверхзвука слишком мягкая).
Serge77> А что нужно?
Serge77> Насколько я понимаю, мягкость бальзы тут не должна проявляться, потому что оболочка жёсткая и прочная, т.е. должна быть такая.

Оболочка работает на растяжение, сердцевина на сдвиг. Традиционно в середину ставят клееную сотовую конструкцию. По нашей простоте, и здоровому примитивизму та дырявая пластина которая была на эскизе вполне подойдет для сердцевины. Только надо не залить смолой отверстия при приклеивании.

По поводу размеров - не вижу толщины стабилизаторов и диаметра фюзеляжа.
Для стабилизаторов возьму толщину 8 мм (как разумную).

Диаметр 81 мм.
Текстолит, который планирует использовать RLAN, 4 мм.

timochka> Оболочка работает на растяжение, сердцевина на сдвиг.

Почему на сдвиг? Разве не на сжатие? При сгибе стабилизатора одна оболочка растягивается, другая сжимается, а сердцевина сдавливается.

timochka> Традиционно в середину ставят клееную сотовую конструкцию.

Да, вот как раз бальза и есть сотовая конструкция.

timochka> та дырявая пластина которая была на эскизе вполне подойдет для сердцевины.

Боюсь, что не удастся избежать "проявления" этих дырок на поверхности в виде вмятин. Сопротивление воздуха увеличится.

Serge77> Диаметр 81 мм.
Serge77> Текстолит, который планирует использовать RLAN, 4 мм.
Я немного не понял. Текстолит планируется в один слой ?? Или в 3 слоя, а центральный слой дырявый ? Судя по тому что он может погнуть пальцами - 1 слой.

В один слой, но хитро ;^))

Изготовление стабилизаторов здесь:
Создание ракеты «Проект АРМ1» [RLAN#15.10.06 23:16]

Дырки здесь:
Создание ракеты «Проект АРМ1» [RLAN#16.10.06 23:14]

крепление здесь:
Создание ракеты «Проект АРМ1» [RLAN#17.10.06 00:17]

Пошла переписка онлайн.

timochka>> Оболочка работает на растяжение, сердцевина на сдвиг.
Serge77> Почему на сдвиг? Разве не на сжатие? При сгибе стабилизатора одна оболочка растягивается, другая сжимается, а сердцевина сдавливается.
Растяжение == сжатие только с другим знаком. А за счет того что сердцевина менее жесткая (модуль упругости раз в 10 меньше) - там более-менее значительные только напряжения сдвига (это если не приводить к главным осям, а рассматривать в нормальных координатах).

timochka>> Традиционно в середину ставят клееную сотовую конструкцию.
Serge77> Да, вот как раз бальза и есть сотовая конструкция.

Да, но она намного мягче чем клееные соты. Поэтому для дозвука бальза лучше (т.к. легче и возни меньше), а для сверхзвуковых нагрузок ее жесткости уже не хватает. Но это на довольно больших конструкциях (типа носа истребителя), на маленьких я не считал и просто не знаю.

timochka>> та дырявая пластина которая была на эскизе вполне подойдет для сердцевины.
Serge77> Боюсь, что не удастся избежать "проявления" этих дырок на поверхности в виде вмятин. Сопротивление воздуха увеличится.

Это смотря как клеить. Оболочка обычно довольно толстая, 1 мм и больше. А если есть закладные металлические детали у корня стабилизаторы то не меньше толщины детали. Так что если клеить ровно (в форме), то в процессе эксплуатации вмятин уже не появляется.

Если бальза не идёт, тогда что? Фанера?

Serge77> В один слой, но хитро ;^))
Т.е. фактически 3 слоя.

Если честно, так и не понял как будут крепиться к корпусу (кроме того что там болтики М3).
Ну и про приклеиванье отодранных слоев обратно это шутка Наверняка клеить обратно будет стеклоткань в несколько слоев. Нужны нормальные соты - что-бы так не мучится. Интересно, что можно приспособить ?

Serge77> Если бальза не идёт, тогда что? Фанера?

Фанера, боюсь, именно сдвиговые нагрузки будет плохо держать. Жесткий пенопласт с текстолитом по контуру можно попробовать, но вопрос на сколько хорошо будет клеиться. Т.е. конструкция будет как классическая дверь - периметр и пара перекладин из жесткого материала, серединка из гуано всякого (пенопласт), снаружи обшито жестким материалом (сами клеим стеклоткань на смолу).

А на самолетах стоят именно соты склеенные из каких-то тряпок на смоле. Снаружи или текстолит, или металл. Но к металлу тяжело клеиться и наши немало помучились, и все равно многие соты просто залиты смолой. Кстати, бальза тоже может смолу впитывать.

А такой колор?
Вот стабилизатор поменьше.
С другим углом кромки, что бы затачивать удобнее.
Всего где то на 150г в сборе.
Можно с такими посчитать?

А клеить я действительно собираюсь предварительно снятые слои.
Зачем? - по двум причинам.
Во-первых, внешние поверхности глянцевые, не требуют дополнительной обработки.
Во-вторых, они жесткие, и попадая точно на то же мето (текстура в текстуру) обеспечится отсутствие провисания в местах отверстий.
Последовательность такая.
Вырезаются, затачиваются, снимаются поверхности (с привязкой к детали), сверлятся, крепяться,
обклеиваются назад.
Прилив у основания, наверное, нужно делать.
Но, думаю, из какого то хорошего полиуретанового герметика.

Про свои эксперименты с сандвичем бальса-G10 fiberglass описывал в топике S_2S_3000. Правда там бальсовые накладки клеились сверху на пластину 3 мм ФГ, чтобы увеличить сечение. Сборка усиливалась продольной треугольной нервюрой, наклеиваемой на подложку стабилизатора. А сверху предполагалась оклейка стеклотканью. Когда сделал первый образец и взвесил, то оказалось, что масса увеличилась вдвое... Бальса высокой плотности - материал довольно мягкий и хорошо обрабатывается обычной шкуркой. Но процесс трудоёмкий. После этого решил не усложнять и обойтись проклёпкой корневых приливов из того же материала. Этого оказалось достаточно: свинцовый груз 2.5 кг, положенный на конец стабилизатора даёт стрелку прогиба не более 1.0 мм. Процесс формования стабилизатора намоткой с усилением внутренней композитной структурой и заполнением самотвердеющей пеной, который я описал в своём посте как-то у вас не отложился, а между тем это вполне работоспособный образец spacetec. По этой технологии я буду делать стабилизаторы для гибридной ракеты калибра 100 мм. Процесс был обсуждён со специалистами отдела композитных материалов нашей фирмы и был одобрен к производству. У нас изготавливаются сотовые конструкции из carbon fiber и алюминиевой ленты для спутниковых платформ НАСА, так что опыт у людей есть.
Формовать 4 стабилизатора на корпусе мотора, как предложено, будет весьма сложно. Будет необходима точная оснастка для выклейки и дополнительная обработка каждого ст. после формовки. И последняя операция будет выполняться уже "на колене", как бы вы не старались. Тогда любая ошибка может привести к потере уже почти готового узла. Кроме того чисто клеевое соединение нельзя применять для такого важного элемента как стабилизатор в изделии, расчитанном для сверхзвука. Однажды закрытый шов уже нельзя проверить. Даже у специалистов ЦНИИМАШа с которыми я в своё время общался по этой теме были проблемы в диагностике клееных композитов. Это с их техникой. Я сам большой любитель клеевых соединений, но для такого случая использовал смешанную технику(болтовое соединение с заливкой специальной эпокси). От изготовления ракеты до испытаний может пройти время. Из-за изменений температуры и влажности внутри шва, к тому же сделанного вне стандартных технических норм (вакуумная сушка при заданном температурном режиме) могут возникнуть отслоения, которые приведут к разрушению соединения в полёте.

RLAN> А такой колор?

Лучше, но зачем опять эта оттяжка назад? Ведь расчёт ясно показывает, что хватает обычных стабилизаторов небольшого размера. Я уверен, что при расчёте по точной развесовке размер изменится совсем немного.

По технологии: если уж сердцевину делать из сверлёного текстолита, то наверно лучше так: лист 4 мм высверлить, а по бокам приклеить два листа по 1 мм или по 0.5 мм.

RLAN> Прилив у основания, наверное, нужно делать.
RLAN> Но, думаю, из какого то хорошего полиуретанового герметика.

По-моему нужен не эластичный герметик, а жёсткий прочный клей со стеклотканью. Прилив должен быть достаточно широким и армированным.

Serge77> По технологии: если уж сердцевину делать из сверлёного текстолита, то наверно лучше так: лист 4 мм высверлить, а по бокам приклеить два листа по 1 мм или по 0.5 мм.

Думал так делать сначала, потом показалось тяжелым.
Кроме того у меня нет тонкого стеклотекстолита (хотя это решить проще всего).
Хочу попробовать именно так, а там посмотрим.

Serge77> Лучше, но зачем опять эта оттяжка назад? Ведь расчёт ясно показывает, что хватает обычных стабилизаторов небольшого размера. Я уверен, что при расчёте по точной развесовке размер изменится совсем немного.

В данном случае хочу перестраховаться. Кроме того мой нюх (а он, как у хорошей собаки, меня редко подводит) говорит, что надо. Буду бороться за уменьшение массы, но все спереди.

Serge77> По-моему нужен не эластичный герметик, а жёсткий прочный клей со стеклотканью. Прилив должен быть достаточно широким и армированным.

Может быть. Надо пробовать. Но возможно эластичное (с потерей энергии) соединение лучше.

RLAN> Но возможно эластичное (с потерей энергии) соединение лучше.

Ну не делают же резиновых стабилизаторов. Железные делают.

RLAN> В данном случае хочу перестраховаться. Кроме того мой нюх (а он, как у хорошей собаки, меня редко подводит) говорит, что надо.

А мне кажется твой нюх тебя подводит в вопросе жёсткости и прочности стабилизаторов. Вот там точно нужно перестраховаться.

RLAN> С другим углом кромки, что бы затачивать удобнее.
Угол кромки нормальный и сейчас и раньше - бери как удобнее.

RLAN> Всего где то на 150г в сборе.
Ты зря вырезаешь треугольник сзади у основания стабилизатора. Тут главная борьба не за вес, а за жесткость. Т.е. стабилизатор должен выдерживать наибольшую нагрузку вбок. Примерно как было написано выше: "... свинцовый груз 2.5 кг, положенный на конец стабилизатора даёт стрелку прогиба не более 1.0 мм. ..."
Т.е. стабилизатор должен иметь максимальную длину основания и максимально возможную толщину у основания для обеспечения жесткого крепления.

RLAN> Можно с такими посчитать?
Ты не поверишь, но в AeroLab такой формы нету Там только трапецеидальные.

RLAN> А клеить я действительно собираюсь предварительно снятые слои.
Я тебя понял, но думаю клеиться будут плохо. В смысле трудно и непрочно. Но это только пробовать.

RLAN> Прилив у основания, наверное, нужно делать.
RLAN> Но, думаю, из какого то хорошего полиуретанового герметика.

Прилив обязательно, но только жесткий. Я бы предложил приклепать у основания полоски того-же 4 мм текстолита, т.е. 12 мм основание получится. А потом болтики в шахматном порядке и эпоксидка.

2 самые критичные нагрузки с точки зрения разрушения - отрыв стабилизатора статической нагрузкой действующей назад, и разрушение крепления ЦИКЛИЧЕСКОЙ нагрузкой действующей вбок. Т.е. испытание на прочность такое - ставим ракету вертикально и жестко закрепляем фюзеляж, нагружаем стабилизатор усилием вниз (груз на на подвесе, или пружина), сбоку ставим вибратор и через легкую тягу соединяем его со стабилизатором. Потом прогоняем вибратор по всей шкале частот 10 - 1000 Гц (60 - 60000 об/мин). Потом снимаем ракету и смотрим насколько изменилась жесткость крепления стабилизатора. В принципе можно довести до разрушения и посчитать ресурс в циклах.

Кстати, у тебя фрезер есть ? Фрезером середину выбрать будет проще чем 200 отверстий сверлить.

Потому и вырезает, что задняя кромка выходит за срез сопла. Такая форма стабилизаторов вполне стандартная для такого типа и размера РДТТ одноступенчатых баллистических ракет(Sounding rockets, in particular). Позволяет поддерживать статическую устойчивость на активном этапе по мере выгорания топлива. А вот для двухступенчатых такая форма вряд ли оправданна. Для такой ракеты, как в вашем случае, можно выбрать схему "утка", то есть, когда стабилизаторы бустера имеют большую площадь, чем второй ступени. Тогда стабилизаторы будут иметь форму прямой трапеции для обеих ступеней, или симметричой трапеции для бустера и прямой - для 2 ступени. Такую схему, например, имела знаменитая ракета Nike-Cajun.

"Кстати, у тебя фрезер есть ? Фрезером середину выбрать будет проще чем 200 отверстий сверлить".

При этом конструкция потеряет радиальную прочность (плоская коробка плохо работает на скручивание). Лучше уж отверстия.
Я не знаю, что за текстолит использует RLAN, но стеклотекстолит хорошей марки расщепить можно, но склеить обратно в домашних условиях - вряд ли. Я говорю, конечно, о достижении деталью необходимых качеств. Кстати, я при изготовлении приливов для стабилизаторов S_2S использовал силиконовый клей, а не эпоксидку. Герметик хорошо держит соединяемые детали и не разблокируется при клёпке.
И не забывайте, что в конкретном случае приходится устанавливать стабилизаторы на стенку РДТТ. При этом нельзя нарушить прочность стенки. Как я уже писал, это можно сделать закладкой анкерных винтов с широкими шляпками при намотке корпуса или установкой стабилизаторов на кольцевых накладках сверху корпуса (fins canister). Посмотрите на план Nike-Cajun. Там это хорошо видно (на модель внимания не обращать, просто лень сканировать снова оригинал). Подобную схему я использовал на ракете S_1S: стабилизаторы из carbon composite вклеивались в два кольцевых саппорта, а затем корневые приливы заливались эпокси с наполнителем.
Посмотрите, мож. пригодиться. Хотя автор - барин.

Foto 2,3

a_centaurus> Потому и вырезает, что задняя кромка выходит за срез сопла.
Это понятно, а зачем она вылезает? Что-бы всеми правдами и неправдами сместить ЦД назад ? Или есть другие соображения?

a_centaurus> "Кстати, у тебя фрезер есть ? Фрезером середину выбрать будет проще чем 200 отверстий сверлить".
a_centaurus> При этом конструкция потеряет радиальную прочность (плоская коробка плохо работает на скручивание). Лучше уж отверстия.
Ну я не предлагаю выбрать ВСЮ середину. Но сделать фрезером десяток отверстий овальной формы проще, чем сверлить 200 сверлом. ИМХО конечно.