Конструкция ракет XI

Ckona> при перекосе сопла в 1 градус стартующая ракета успеет развернуться на 30 градусов за 0,28 секунды.

Лучше предоставь мне массовые характеристики Кряквы. Координату ЦТ и геометрию корпуса ракеты со стабилизаторами. Если есть фотка хорошего разрешения сбоку, вполне сойдёт. Это для Flow, в ней я определю ЦД и, тогда можно будет уже сравнить по стабилизирующему моменту.

Ckona> Посмотри два запуска в видео "Кряквы-2", на них хорошо виден разброс в "вертикальности взлета".

Удаляя ЦТ от точки приложения тяги, в случае отклонения вектора тяги, мы увеличиваем плечо силы тяги на ЦТ.
Что легче стоя удержать палку на торце или кубик?

SashaPro> Удаляя ЦТ от точки приложения тяги, в случае отклонения вектора тяги, мы увеличиваем плечо силы тяги на ЦТ.

Ещё раз.
Не надо пользоваться словами "точка приложения тяги". Это ведёт к ошибкам и "профессиональным спорам".

Рекомендую пользоваться словами "ось тяги" или "линия тяги".
Величина отклонения этой линии от центра тяжести сразу позволяет вычислить момент:

M = x * F

где x - отклонение, F - сила тяги.

SashaPro> Что легче стоя удержать палку на торце или кубик?

Глупый пример.
К ракетам никакого отношения.
Кубик удерживать труднее потому, что у него меньше (удельный на вес) момент инерции (если его размеры меньше размера палки) и в результате у человека не хватает скорости реакции.

Xan> где x - отклонение.

А что такое x? Координата или угол? Как определить этот х?

Xan> Глупый пример.
Xan> К ракетам никакого отношения.

В данном примере следует также учитывать и площадь среза сопла, по которой распределено давление от тяги...

Вытянутая форма корпуса и большая масса ракеты (т.е. большой момент инерции ракеты) не только затрудняет её дестабилизацию, но и затрудняет её стабилизацию. Без цифр сложно сказать, что лучше и на сколько лучше.

Xan>> где x - отклонение.
SashaPro> А что такое x? Координата или угол? Как определить этот х?

Линейная величина - в метрах.

Надо знать, как проходит эта линия тяги.
Если всё симметрично, то она совпадает с геометрический осью. (Тут предполагаю, что центр тяжести на геометрической оси ракеты, про его отклонения не говорим.)
Несовпадать она может по двум причинам:
1. Сопло повёрнуто на некоторый угол относительно оси ракеты.
2. Сопло смещено вбок от оси ракеты.
Или две причины сразу. При этом, кстати, они могут друг друга компенсировать.

SashaPro> В данном примере следует также учитывать и площадь среза сопла, по которой распределено давление от тяги...

Нет.
Берём интеграл от давления по площади и получаем пять чисел: два из них дают угол между осью и линией тяги, три из них дают вот то самое "x", которое на самом деле 3-вектор.
Всё, тяга полностью этим определена.

SashaPro> Вытянутая форма корпуса и большая масса ракеты (т.е. большой момент инерции ракеты) не только затрудняет её дестабилизацию, но и затрудняет её стабилизацию. Без цифр сложно сказать, что лучше и на сколько лучше.

Не так.
Только момент инерции (на самом деле два - по тангажу и курсу, но для ракет они практически равны) определяет угловое ускорение ракеты под действием момента силы из предыдущего поста:

dw/dt = M / J = x * F / J

Как видишь, никаких сложностей, всего три буквы. Как три сосны!!!

Более длинная ракета имеет больший момент инерции и на все (и тяга и ветер) возмущения реагирует одинаково медленнее.
Это если считать, что возмущающие моменты одинаковы. Но они растут с ростом длины.

Xan> три из них дают вот то самое "x", которое на самом деле 3-вектор

Что за вектор такой?

Xan> Линейная величина - в метрах.
Xan> Надо знать, как проходит эта линия тяги.

Для случая углового отклонения вектора тяги от оси, чтобы найти плёчо действия силы тяги, мне нужно знать:
Две координаты X и Y и угол отклонения. Где они в твоих формулах???

Xan> dw/dt = M / J = x * F / J

Что такое F?
Что такое J?
Что такое x

Xan> Это если считать, что возмущающие моменты одинаковы. Но они растут с ростом длины.

Так и что лучше, длинный или короткий корпус при условии одинаковой плотности распределения массы в нём (т.е. длинный всегда тяжелее короткого).

Речь не о скорость раекции, а о стабилизации ракеты. Это типа некий телесный угол, в который вписываются колебание угла атаки ракеты от курса. Чем он больше, тем хуже.

Xan> Более длинная ракета имеет больший момент инерции и на все (и тяга и ветер) возмущения реагирует одинаково медленнее.

Так и что лучше, большой момент инерции ракеты или маленький?

Xan>> три из них дают вот то самое "x", которое на самом деле 3-вектор
SashaPro> Что за вектор такой?

Вектор, проведённый из центра тяжести по кратчайшему пути (перпендикулярно, стало быть) к линии тяги.
В случае небольших отклонений можно говорить о его модуле = длине, не уточняя направления - считать его, например, перпендикулярным оси ракеты.


SashaPro> Для случая углового отклонения вектора

Ещё раз: обсуждая устойчивость ракеты не надо использовать слова "вектор тяги". Это ведёт к ошибкам.

SashaPro> Для случая углового отклонения вектора тяги от оси, чтобы найти плёчо действия силы тяги, мне нужно знать:
SashaPro> Две координаты X и Y и угол отклонения.

Вот уже путаница и началась.
В трёхмерном случае надо знать пять чисел, а не три.

SashaPro> Где они в твоих формулах???
Xan>> dw/dt = M / J = x * F / J

Вообще-то, эта формула векторная.
Угловое ускорение (dw/dt), отклонение линии тяги от центра тяжести (х), сила тяги - все они векторы.


SashaPro> Так и что лучше, длинный или короткий корпус при условии одинаковой плотности распределения массы в нём (т.е. длинный всегда тяжелее короткого).

Предположим, что масса в ракете лежит осесимметрично, дырка сопла на оси, но сопло смотрит в сторону, так что вектор тяги с осью ракеты образует угол a. И пусть этот угол мал, так что его синус примерно равен самому углу.
А расстояние от точки, где ось сопла пересекается с осью ракеты до центра тяжести равно L.
Тогда отклонение линии тяги от ц.т. будет:

x = sin(a) * L ~ a * L

Тогда угловое ускорение будет:

dw/dt = x * F / J = a * L * F / J

Если тяга действет в течение времени t, угловая скорость (w) и угол (b), на который повернётся ракета будут:

w = t * dw/dt = t * a * L * F / J

b = 1/2 * t * w = 1/2 * t² * dw/dt = 1/2 * t² * a * L * F / J

Сила тяги и момент инерции пропорциональны массе ракеты (считая, что конечная скорость одинакова).
Момент инерции пропорционален квадрату длины ракеты и пропорционален квадрату L (считая, что ракеты подобные). (Если хочется точно посчитать, то надо задаться скоростью, ускорением, распределением массы по длине ракеты. Я сечас только тенденцию смотрю.)
Тогда выражение L * F / J можно заменить на 1/L. И получится что угловая скорость и угол, на который повернётся ракета будут пропорциональны:

w ~ t / L

b ~ t² / L

То есть, чем длинее ракета, тем меньше будет скорость и угол.
При одинаковой кривизне изготовления сопла.


SashaPro> угол, в который вписываются колебание угла атаки ракеты от курса.

Колебания - это уже разговор про аэродинамическую устойчивость.



SashaPro> Так и что лучше, большой момент инерции ракеты или маленький?

От момента не зависит.
От длины зависит. Длиннее - лучше.

Фу, апучаток напечатал кучу, пора спать.

Xan> Вектор, проведённый из центра тяжести по кратчайшему пути (перпендикулярно, стало быть) к линии тяги.

Нарисуй пожалуйста.

Xan> Ещё раз: обсуждая устойчивость ракеты не надо использовать слова "вектор тяги". Это ведёт к ошибкам.

Почему? Сила тяги является одним из факторов, вызывающих отклонения ракеты от заданного направления полёта. Величина это векторная и имеет направление и точку приложения.

Xan> Вот уже путаница и началась.
Xan> В трёхмерном случае надо знать пять чисел, а не три.

Зачем нам трёхмерная система координат? Тут всё можно легко свести к двухмерной. Просто в какой-то момент вектор тяги отклонился на какой-то угол от оси ракеты. Не важно в какой плоскости.

Xan> Вообще-то, эта формула векторная.

И что?

Xan> Угловое ускорение (dw/dt), отклонение линии тяги от центра тяжести (х), сила тяги - все они векторы.

Тогда тоже лучше нарисуй.

Xan> Тогда отклонение линии тяги от ц.т. будет:
Xan> x = sin(a) * L ~ a * L

~ это подобие или примерно?

Xan> Тогда угловое ускорение будет:
Xan> dw/dt = x * F / J = a * L * F / J

Что такое F? Если это тяга, то ты уверен, что такая будет формула?

Xan> Сила тяги и момент инерции пропорциональны массе ракеты (считая, что конечная скорость одинакова).

С моментом инерции согласен. Но с тягой нет. Мне предлагают создать паразитную массу в обтекателе и длинный корпус, а не ставить более мощный движок. Так, что по условиям нашей задачи, сила тяги постоянна.

Xan> Колебания - это уже разговор про аэродинамическую устойчивость.

А тут только об этом и речь. Аэродинамика всего корпуса ракеты и обеспечивает её устойчивость против всех возмущающих факторов.

Xan> От момента не зависит.

А по мне так лучше маленький момент инерции. Ракеты быстрей реагирует на возмущения и быстрей восстанавливает свою траекторию. Т.е. траектория полёта будет иметь меньшие амплитуды отклонения по горизонту и будет ближе к вертикальной прямой.

Xan> От длины зависит. Длиннее - лучше.

Докажи.

dek> В трубе установлена перегородка к ней приклеен выключатель

Выключатель чего?

Serge77> Выключатель чего?

Магнитного датчика апогея. У меня там тиристор стоит. У тебя содрал

dek> Набросал систему спасения которую делаю.
Предлагаю подробнее описать работу ССР, начиная от изменения ориентации ракеты (это событие, инициирующее срабатывание).
Пока я только догадываюсь, что резинка находится в растянутом состоянии и предназначена для перемещения перегородки вверх.

Ckona> Предлагаю подробнее описать работу ССР...

Запросто.
В апогее срабатывает магнитный датчик, нихром пережигает леску, резинка освобождается и выталкивает "контейнер" (или чехол) с парашютом который толкает обтекатель (обтекатель просто вставлен). Еще не определился какой делать "контейнер" наверно жестким и он должен сам слетать с парашюта при выпадании.

dek> В апогее срабатывает магнитный датчик, нихром пережигает леску, резинка освобождается и выталкивает "контейнер"

В твоей схеме непонятно, где располагается контейнер. Если между резинками, то это неправильно. Если резинка толкает шток с поршнем, то контейнер вообще не нужен.

RocKI> В твоей схеме непонятно, где располагается контейнер. Если между резинками, то это неправильно.

Почему? Контейнер диаметром меньше чем внутренний диаметр ракеты, для резинки расстояние будет. Труба 50 мм - канализационная.

RocKI>Если резинка толкает шток с поршнем...

Нет никакого штока и поршня.

dek> Почему? Контейнер диаметром меньше чем внутренний диаметр ракеты,
Не надежно. Принципиальная ошибка. Выталкивающий нежесткий элемент не должен быть направляющим элементом.

RocKI>Выталкивающий нежесткий элемент не должен быть направляющим элементом.

Яное дело, что из бумаги не пойдет. Нужно его жестким делать. Из картона наверно.

dek> Яное дело, что из бумаги не пойдет. Нужно его жестким делать. Из картона наверно.

Я не это имел ввиду. Жестким должен быть канал движения контейнера. А он у тебя, если я правильно понял, будет двигаться по резинкам. Это ненадежно.

RocKI>Жестким должен быть канал движения контейнера.

Наверно ты прав.
А как надёжно? Сделать какую-нибудь вставку? Трубу чуть меньшего диаметра небольшой длины сверху как направляющую.

Если контейнер жёсткий и его верхний край в заряженном виде упирается в головной обтекатель, то думаю всё надёжно, контейнеру не за что зацепиться и застрять.

Serge77> ...верхний край в заряженном виде упирается в головной обтекатель...

Ну это легко сделать.

Еще не могу найти подходящий клей для резины. Больше всего мне понравилась резина из велосипедной камеры - очень прочная и неплохо тянется. Крепление такое: резина "прикрепляется" к веревке, а веревка продевается через 2 дырки в корпусе и завязывается с другой стороны.
Если привязать резинку узлом то занимает много места, а вот если загнуть и приклеить, то в самый раз.
Пробовал 88 клей, суперцемент и глобус (нитроклеи), клей для заплаток на камеру - плохо держат.

А зачем именно камера? Может подойдут обычные бельевые резинки? Есть весьма сильные. И крепить легко.

dek> Пробовал 88 клей, суперцемент и глобус (нитроклеи), клей для заплаток на камеру - плохо держат.
кусок сырой резины и утюг

Serge77> А зачем именно камера? Может подойдут обычные бельевые резинки? Есть весьма сильные. И крепить легко.

Полоса шириной примерно 1,5-2 см спокойно держит 8 кг и тянется хорошо.

Serge77> Может подойдут обычные бельевые резинки? Есть весьма сильные.

Не знаю. Надо на рынке посмотреть.

GOGI> кусок сырой резины и утюг

Зачем утюг вулканизатор есть И резина сырая неизвестной давности, в бензине размочить может и пойдет.

dek> Зачем утюг вулканизатор есть И резина сырая неизвестной давности, в бензине размочить может и пойдет.
тем более, у меня сырая резина с позднесоветских времен, нормально клеит.

SashaPro> Лучше предоставь мне массовые характеристики Кряквы. Координату ЦТ и геометрию корпуса ракеты со стабилизаторами. Если есть фотка хорошего разрешения сбоку, вполне сойдёт. Это для Flow, в ней я определю ЦД и, тогда можно будет уже сравнить по стабилизирующему моменту.

Корпус ракеты фактически состоит из четырех фрагментов длиной по 32 см. каждый.
Сопло и две соединит.втулки весят 3х18=54 г.
Узел стабилизаторов в сборе - 24 г.
Корпус и проставки - 230 г.
БРЭО и ССР - 160 г.
Носовой обтекатель - 20 г.
"Гуманизатор" - 45 г. (пробка с гайкой, обмазанная силиконом).
Итого вес незаправленной ракеты - 533 г.

Сжатый воздух весит еще 20 г.
Вода - 1 литр, выбрасывается за 0,6 секунды.