[image]

Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

 
1 10 11 12 13 14 225
UA Ckona #24.09.2009 23:22  @a_centaurus#23.09.2009 22:26
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
a_centaurus> Ну и не брезговать работать пальцами.

Вот уж спасибо! По-детски простой прием - и совсем другое качество.
Я его слегка изменил - пальцы густо намыливаю и высушиваю.

a_centaurus> Надеюсь, что ты при наклейке стаб. наливаешь воду в бутылку, чтобы придать ей форму.
Накачиваю воздухом.

Не за горами статические испытания стабилизаторов на отрыв со стороны "проставки", при разгонных перегрузках.
   
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
SashaPro> Я построил 3D модель по картинке.
SashaPro> http://sashapro.rocketworkshop.net/014.gif
SashaPro> http://sashapro.rocketworkshop.net/015.gif

SashaPro !

Благодарю тебя за 3D-модель водяной ракеты "КРЯКВА-2".
Очень приятно, когда кто-то со стороны так внимательно анализирует мои технические игрушки.

В украинском языке есть пословица: "Ото шо крiзь себе пропустив, те й твоє".
Это значит - пока досконально не разобрался, не поймешь.

Так как, в отличие от тебя, я не владею современными программами для расчета ракет, то в твоих материалах мне не все понятно.

Картинка с номером 14 - это расчеты координат ЦТ и момента инерции.
Более того - неплохо совпадает с моими собственными оценками (см.ниже).

15-я картинка, надо полагать, связана с расчетом ЦБС и отображает обтекание ракеты на скорости 5 м/с.
Зеленым цветом обозначена система координат. С чем она связана - с ЦТ или ЦБС ?
В верхнем правом углу - табличка. Что это за цифры ?
Позволяет ли твоя программа определять восстанавливающий аэродинамический момент при разных углах "тангажа" ?

Теперь о полезных практических результатах.
Задача - оценить возможность разгона "Кряквы" без аэродинамической стабилизации.
Для этого используем исходные данные:
Ракета имитируется палкой с почти равномерно распределенной массой 1 кГ (половина воды вылилось).
ЦТ находится на высоте 500 мм от сопла.
Единственным источником возмущений является перекос сопла на 1 градус.
Тяга - 35 Ньютон (притворяемся, что она постоянная) в течение 1 секунды.

Считаем:
поворачивающий момент: М = (35Н) х (0,035рад) х (500мм) = 0,3 Н*М
момент инерции J=0,15 кГ*(М**2) (несколько больше, чем у палки с ЦТ на середине)
Угловое ускорение во время работы двигателя
(dW/dt) = М/J = 0,3/0,15 = 2 радиана в секунду за 1 секунду.

Построим таблицу:
Время->угол поворота
0,2 с 2 градуса
0,4 с 10 градусов
0,6 с 20 градусов
0,8 с 36 градусов
1,0 с 56 градусов

Таким образом, даже при полном отсутствии аэродинамической стабилизации,
ракета "Кряква-2" на этапе разгона не сможет развернуться параллельно земле (90 градусов).
На самом деле, угол отклонения будет гораздо меньше 56 градусов - по мере разгона "включается" аэродинамич.стабилизация.

SashaPro, теперь давай сравним с твоими расчетами (только я не буду писать 6...9 знаков).
Высота центра тяжести: 440 мм при оценке 500 мм.
Момент инерции: 0,17 кГ*(М**2) при оценке 0,15 кГ*(М**2).

Как видим, точный компьютерный расчет - в сторону уменьшения угла разворота (плечо меньше, инерция больше).

Последний шаг в расчетах - оценить величину аэродинамических сил и уточнить максимальный угол поворота ракеты за время разгона. (хотя бы сопоставить с возмущающим моментом).

И тут я сколько ни пялился в картинку с номером 15 - ничего не усмотрел.
В этом мой тебе главный вопрос.
Еще раз - спасибо за моделирование.

P.S. 45-граммовый гуманизатор навинчивается на носовой обтекатель.
P.P.S. Приятно видеть, как изменилась конфигурация стабилизаторов на твоей ракете !
   
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

Ckona> Благодарю тебя за 3D-модель водяной ракеты "КРЯКВА-2".

Спасибо.
У тебя будущая ракета будет двухступенчатой, а в ней сложнее будет со стабилизацией. Стабилизаторы, как на Крякве, думаю, уже не потянут…

Ckona> Так как, в отличие от тебя, я не владею современными программами для расчета ракет, то в твоих материалах мне не все понятно.

Не так уж и сложно освоить подобную программу. По 3D моделированию она одна из самых лучших среди инженерных программ. На мой взгляд, самая удобная для 3D моделирования. Каждый инструмент имеет динамическую справку с подробной инструкцией на русском языке и анимированными картинками. Освоить её совсем не сложно. По сравнению с RockSim по 3D моделированию даже сравнивать нет смысла. Solid Works универсальная программа, в ней можно сделать любой трёхмерный объект.
В ней есть три типа файлов: деталь, сборка и чертёж. Сборка состоит из файлов деталей, каждой детали задаётся материал, в котором строго определена его плотность. Как в файле детали, так и в сборке можно легко в любой момент времени узнать информацию о массовых характеристиках полученной 3D модели, простым нажатием на один инструмент…

Ckona> Картинка с номером 14 - это расчеты координат ЦТ и момента инерции.
Ckona> Более того - неплохо совпадает с моими собственными оценками (см.ниже).

Да, они самые. Первая для случая на момент старта, вторая на момент схода с направляющей и третья – пустая ракета с израсходованным топливом. В них координата Y отложена вверх по главной оси ракеты.

Ckona> 15-я картинка, надо полагать, связана с расчетом ЦБС и отображает обтекание ракеты на скорости 5 м/с.

Точно. Только я не понял, что такое ЦБС? ЦД?

Ckona> Зеленым цветом обозначена система координат. С чем она связана - с ЦТ или ЦБС ?

Она связана с ЦД, момент относительно оси Z в этой точки почти равен 0.

Ckona> В верхнем правом углу - табличка. Что это за цифры ?

Это табличка (см. рисунки) от инструмента расчёта интегральных параметров по поверхности. Модель ракеты вся закрашена синим цветом – означает, что выбраны все её поверхности. После нажатия кнопки Evaluate на первой вкладке, во второй вкладке заполняется эта табличка рассчитанными значениями. Она с прокруткой и поэтому не видно первой колонки с названием величин. Я отметил на рисунке две основные – это сила сопротивления и момент, разложенные по трём осям. Синим цветом выделена именно строка со значениями моментов относительно зелёной системы координат. В данном случае считается, что 3D модель закреплена неподвижно в этой точке и это силы и моменты реакции опоры.

Ckona> Позволяет ли твоя программа определять восстанавливающий аэродинамический момент при разных углах "тангажа" ?
В ней в этом плане нет никаких ограничений, как развернёшь, так и обдует.

Ckona> Построим таблицу:
Ckona> Время->угол поворота
Ckona> 0,2 с 2 градуса
Ckona> 0,4 с 10 градусов
Ckona> 0,6 с 20 градусов
Ckona> 0,8 с 36 градусов
Ckona> 1,0 с 56 градусов

Это довольно плохой случай. Сила тяги может с довольно большой частотой менять своё направление и, тогда будет сама себя компенсировать. А вот закон этого изменения не известен даже примерно.
Пока можно оценить только по перегрузкам в соотношении с возникающим моментом.
Чем больше стартовая перегрузка и меньше момент силы тяги, тем меньше вероятность ракете завалиться на бок при сходе с направляющих. Каких-то чётких пределов тоже пока не знаю.

Ckona> Последний шаг в расчетах - оценить величину аэродинамических сил и уточнить максимальный угол поворота ракеты за время разгона. (хотя бы сопоставить с возмущающим моментом).

Момент стабилизации зависит от скорости. Для получения объективной картины нужно строить 3-х мерный график, Где момент стабилизации будет зависеть от скорости и угла атаки. Для одной из своих схем будущей ракеты вот уже сижу потихоньку считаю. Что получиться в итоге самому интересно, особенно при переходе на сверхзвук.

Для Кряквы посчитаю.

Ckona> И тут я сколько ни пялился в картинку с номером 15 - ничего не усмотрел.

Для этого мне нужно будет сделать привязку системы координат с ЦТ ракеты, а он не постоянный.

Ckona> P.S. 45-граммовый гуманизатор навинчивается на носовой обтекатель.

Добавлю.

Ckona> P.P.S. Приятно видеть, как изменилась конфигурация стабилизаторов на твоей ракете !

Не факт, что это конечный вариант. Уже просёк, что при таких стабилизаторах сильно увеличивается поперечное сечение. Но всё равно спасибо, поживем, увидим.
Прикреплённые файлы:
001.gif (скачать) [67 кБ]
 
002.gif (скачать) [71 кБ]
 
 
   7.07.0

Ckona

опытный
★☆
Cтатические испытания стабилизаторов на отрыв при разгонных перегрузках.

Видео, 3 мБ

Вывод: не отрывается, можно делать упоры (первую ступень).

Примечания:
1. Испытания в положении "соплом вверх".
2. Указана точка приложения нагрузки со стороны упора от первой ступени.
3. Бутылка надутая до давления 4 атмосферы.
   
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Ckona> Cтатические испытания стабилизаторов на отрыв при разгонных перегрузках.
Ckona! У меня два вопроса: если смысл ставить стабилизатор на первую ступень? И будет ли он установлен у тебя.
Начал обдумывать свой узел разъединения двухступенчатой ракеты, к сожалению, идти по твоему пути у меня ума не хватит. Купил штатный шланговый разъем, как у тебя, разобрал, но штатное уплотнение достаточно плотно, а главное туго входит на свое место, естественно относительно туго и выходит, или так должно и быть? Может, необходима смазка?
   
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
Брат-2> Ckona! У меня два вопроса: если смысл ставить стабилизатор на первую ступень? И будет ли он установлен у тебя.
Брат-2> но штатное уплотнение достаточно плотно, а главное туго входит на свое место, естественно относительно туго и выходит, или так должно и быть? Может, необходима смазка?

В чем причина тугого хода ? Обычно заедает кольцевое уплотнение, так и должно быть.

Приемная часть, куда вставляется "сопло", имеет сначала цилиндрическую внутреннюю поверхность, куда свободно входит и пластмасса, и уплотнение, потом - конусное сужение до диаметра "под резиновое кольцо", обеспечивающего герметичность.
Выглядит так: сначала всовывается легко, потом надо приложить усилие, в конце усилия - щелчок, защелки зафиксировали "сопло".
Обычно усилие извлечения при смазке водой - порядка 1-2 кГс.

Поскольку ты лихо пережигаешь леску, ею логично удерживать подпружиненный цилиндрический "затвор".

Что касается стабилизаторов на первую ступень - до этого дело еще не дошло. Я мучаюсь, никак не могу окончательно выбрать компоновку бутылок первой ступени.
На первых порах логично использовать пять бутылок по 2,5 литра. Одна - с водой, остальные со сжатым воздухом. Выстраивать эти бутылки одну за другой - ракета будет чересчур высокой. Логично объединять четыре вокруг центральной. Тогда, изготовив "периметр" этого сооружения, получаем кольцевой стабилизатор.
Но этот вариант не даст возможность последующего наращивания. С этой точки зрения лучше в центре использовать две бутылки, а окружать их (сразу или потом) тремя или шестью. Но это принципиально другой вариант.
Четкость пока в одном - связываться с пакетной компоновкой и с несколькими соплами не буду. Самое симметричное сопло - заводское горлышко бутылки.
Думаю, что стабилизаторы все-таки нужны. Ни разу не видел двухступенчатые ракеты (зенитные) без стабилизаторов первой ступени.
   
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Ckona> Обычно усилие извлечения при смазке водой - порядка 1-2 кГс.
Да, все так и есть.
Ckona> Поскольку ты лихо пережигаешь леску, ею логично удерживать подпружиненный цилиндрический "затвор".
Нормально, когда убедили меня в том, что лучше не использовать электронику, теперь предлагаешь мне это обратно. Нет, я лучше как ты, но немного иным способом, пока только идеи, но у меня из инструмента есть только паяльник!
Ckona> На первых порах логично использовать пять бутылок по 2,5 литра. тремя или шестью. Но это принципиально другой вариант.
А, что первая ступень из одной 2.5 литровой бутылки не потянет?
Ckona> Думаю, что стабилизаторы все-таки нужны. Ни разу не видел двухступенчатые ракеты (зенитные) без стабилизаторов первой ступени.
Да, но у них с центровкой все нормально, а нам только на момент инерции и можно уповать.
   
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
Брат-2> А, что первая ступень из одной 2.5 литровой бутылки не потянет?
Потянет. С большим запасом по тяге. Но время работы такой ступени при сопле 21,5 мм будет 0,15...0,2 секунды. Неинтересно. Хочется растянуть время работы первой ступени хотя бы до 0,5 с.

Тут опять смычка теории с практикой.
В моем, пусть примитивном, понимании - удельный импульс есть время, в течение которого двигатель развивает тягу, равную весу отбрасываемой массы.
Вот реальный пример измерения уд.импульса - всего 3,6 с. То есть рассчитывать на время водоракетной тяги более полутора-двух секунд - нереально. А для выталкивания 2,5 литров воды с расходом 5 литров в секунду надо еще не менее 7 литров сжатого воздуха.
   

Ckona

опытный
★☆
Ckona> ...окончательно выбрать компоновку бутылок первой ступени.

За основу взята возможность поэтапных модификаций ракеты без переделывания ранее изготовленных узлов. Последовательность такова:
механизм разделения ступеней - стыковочный узел ("проставка") - воздушный коллектор для трех дополнительных 2,5-литровых бутылок - для шести - для двенадцати(совсем далекая перспектива, на рисунках не показано).
Во втором и третьем вариантах используются кольцевые стабилизаторы, в свое время подсказанные мне Центаурусом.
Габаритная высота ракеты "Пеликан" получается 2250 мм.
Прикреплённые файлы:
 
   
AR a_centaurus #28.09.2009 21:02  @Ckona#28.09.2009 19:18
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Ckona> Габаритная высота ракеты "Пеликан" получается 2250 мм.

Впечатляет. Эдакий "Saturn-5 Bottle".
Посмотри в книге на болгарском (Mitropolski, pg. 100, выложенной VMK) описание гидравлической ракеты прошлых лет. Есть несколько интересных решений.
   3.5.33.5.3

Serge77

модератор

Ckona> Во втором и третьем вариантах используются кольцевые стабилизаторы

А ты расчитывал, какие нужны стабилизаторы? Может быть достаточно просто самих боковых бутылок?
   3.03.0

Ckona

опытный
★☆
Serge77> А ты расчитывал, какие нужны стабилизаторы? Может быть достаточно просто самих боковых бутылок?
Не рассчитывал. Интуитивно - стабилизаторы нужны.
Разбираюсь потихоньку со статьей Robert Galejs "What Barrowman Left Out", на которую ты дал ссылку в "конструкциях ракет".
   

Serge77

модератор

Осваивай Роксим, там можно нарисовать ракету практически любой конфигурации и посчитать ЦД.
   3.03.0
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Ckona> За основу взята возможность поэтапных модификаций ракеты ...
А я все гадал, кто же сбил пассажирский самолет над Черным морем, военные утверждали, что С-200 не могла, вот через сколько времени открывается тайна! :D
   
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
Брат-2> ... открывается тайна!

Туда пока еще не долетает.
Но поганые прогулочные вертолеты над своей дачей уже разогнал - низко летать боятся !
:D:)
Прикреплённые файлы:
 
   
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

Ckona> Потянет. С большим запасом по тяге. ...
Мне сегодня пришла мысль. Вот смотри, у тебя поршни перемещаются все же при первой разности в давлении, а вторая ступень стартует вовремя, может из-за того, что она туго выходит из своего разъема?
А, теперь смотри, что предлагаю я. Использовать твой штатный шланговый разъединитель и из него удалить пружину. Разъем установить на первую ступень, установить направляющую трубку с клапаном, и все! Далее вставляем вторую ступень, поднимаем фиксатор и, первоначально удерживая его, поднимаем давление. На этот фиксатор, скорее всего, закрепляем дополнительный груз в виде кольца. Далее производим старт, фиксатор под действием силы инерции опускается, освобождая штифты удержания второй ступени. Но вторая сразу не полетит, так как ее тоже будет стремиться удержать сила инерции, кроме того сопло туго выходит из своего места. Думаю, в принципе, это тоже, что и у тебя, но согласись гораздо проще!
В руках, как бы все сходится, но интересно твое мнение. Вот эту конструкцию даже я смогу реализовать, она явно для простого народа. Чертить некогда, думаю тебе и так все понятно. :)
   
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
Брат-2> думаю тебе и так все понятно. :)

БОЛЕЕ ЧЕМ ПОНЯТНО !!!
Ты заполнил недостающее звено.

Поясняю: идея инерционного удержания была высказана на этом форуме вот здесь. Там же у меня приведена простенькая формула, которая накладывает ограничение на соотношение масс и тяги ступеней.

Я даже выточил узел для стыковки ступеней и приступил к проработке конструкции стартовой установки. И... пришел к выводу, что лучше заняться нормальным поршневым механизмом (кстати, впервые предложенным участником Bain из Белоруссии). Получалась нелепая конструкция, с удерживанием второй ступени "по бокам от первой" какими-то дурацкими штангами. Тем более - ограничения, неоптимальное соотношение масс ступеней.

И вот - твоя блестящая мысль! Инерционное удержание ступеней плюс инерционный же сброс фиксатора второй ступени. Все делается на заводских деталях, с минимальными доработками.
Черти чертежи, тут гораздо меньше токарных работ, возможно, детали можно будет как-нибудь переправлять поездом через проводников.

Брат-2> у тебя поршни перемещаются все же при первой разности в давлении, а вторая ступень стартует вовремя, может из-за того, что она туго выходит из своего разъема?

В честь твоего открытия - рассекречиваю свое "ноу-хау". Все дело в гидротаймере, который оказался до {некультурное название диареи} простым. Последнее испытание (на видео) показано крупным планом - видна трубка диаметром 8 мм, по которой сходит вторая ступень. Сверху в трубке глухая пробка, а внизу - два боковых отверстия диаметром 1,2 мм. Через них вода постепенно продавливается и сдвигает поршни вниз. Регулировка времени срабатывания производится сменой трубки, набор которых изготовлен заранее. Разумеется, без воды оно не работает.
   
Это сообщение редактировалось 30.09.2009 в 23:46
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

Ckona> Последний шаг в расчетах - оценить величину аэродинамических сил и уточнить максимальный угол поворота ракеты за время разгона. (хотя бы сопоставить с возмущающим моментом).

Добавил в модель гумманизатор, уточнил раскадровку твоих графиков с 25 до 30кадров в сек и сделал расчёт твоей ракеты на разных скоростях под углами атаки от 0 до 90гр с шагом в 10гр. При этом расчёт привязан к времени полёту с шагом 0,1с для активного участка, так же учитывалось разное положение ЦТ ракеты, в зависимости от расхода воды, которое я принял постоянным в течении 0,6с.
Файлы отчёта о расчётах в архиве, там формат нового Excel2007.
Прикреплённые файлы:
 
   7.07.0
RU Брат-2 #01.10.2009 22:02  @SashaMaks#01.10.2009 00:49
+
-
edit
 

Брат-2

опытный

SashaPro> Добавил в модель гумманизатор,...
SashaPro> Файлы отчёта о расчётах в архиве,..
А, если на пальцах, летать должна или нет? :)
   
AR a_centaurus #02.10.2009 01:19  @Брат-2#01.10.2009 22:02
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

SashaPro>> Добавил в модель гумманизатор,...
Переведи, пожалуйста, а то я не догоняю ваш птичий язык.
Брат-2> А, если на пальцах, летать должна или нет? :)
"Ты не мудри, ты пальцем покажи" (из анекдота про Чукчу и советско/американскую подлодку). :D
   3.5.33.5.3
UA Ckona #02.10.2009 08:19  @a_centaurus#02.10.2009 01:19
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
SashaPro>>> Добавил в модель гумманизатор,...
a_centaurus> Переведи, пожалуйста, а то я не догоняю ваш птичий язык.

Водяные ракеты - не самое серьезное хобби.
Чтобы ракета из бутылок летала хорошо, нос надо пригрузить. На ранних этапах - эмалированной кружкой, на более совершенных изделиях - подходящей гайкой.
Например, от автомобильного колеса, прикрученной к бутылочной крышке.
А она при прямом попадании может проломить череп.
Чтобы сделать последствия прямого попадания более гуманными, гайка обмазывается силиконовым герметиком. Теперь череп не проламывается.
Узел называется - гуманизатор.

a_centaurus> "Ты не мудри, ты пальцем покажи"
Ответ тоже в виде шутки, просьба сов.серьезно не воспринимать.
При попытке раскрыть изображение SashaPro появляется заумная надпись, смысл которой примерно такой:
"Интернет не может переправить изображение через границу вследствие высоких таможенных пошлин."

(исправлено после замечания от модератора)
   
Это сообщение редактировалось 02.10.2009 в 12:59

Piroman
Ignis Caelum

опытный

Ckona> Чтобы сделать последствия прямого попадания более гуманными, гайка обмазывается силиконовым герметиком. Теперь череп не проламывается.
мне тоже долго было не понятно про "гумманизатор".
правда может только у нас "гумманизатором" назывется резиновая милицейская дубинка...
   8.08.0

Serge77

модератор

спасибо
   3.03.0
Это сообщение редактировалось 02.10.2009 в 13:04

Ckona

опытный
★☆
SashaPro, ты не мог бы дать другую ссылку на результаты расчетов по "Крякве" ?
Интересно изучить, но ресурсы форума не позволяют.
   
RU SashaPro #02.10.2009 13:20  @Брат-2#01.10.2009 22:02
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

SashaPro>> Добавил в модель гумманизатор,...
SashaPro>> Файлы отчёта о расчётах в архиве,..
Брат-2> А, если на пальцах, летать должна или нет? :)

Всё очень просто, если с некоторыми допущениями...

Первые 0,2с, ракета движется по направляющей не меняя напрявления полёта, приобретает скорость движения 5м/с.
Далее принимаем отклонение силы тяги от главной оси ракеты в 1гр, и ракета наичнает поворачиваться, как видно из таблицы:

Ckona> Построим таблицу:
Ckona> Время->угол поворота
Ckona> 0,2 с 2 градуса
Ckona> 0,4 с 10 градусов
Ckona> 0,6 с 20 градусов
Ckona> 0,8 с 36 градусов
Ckona> 1,0 с 56 градусов

За следующие 0,2с она повернётся на 2гр. Всего летя уже 0,4с она достигнет скорости 14м/с. При этом ей желательно не отклониться на угол более 20гр (это график названный цифрой 14 - соответствующей скорости полёта)
Как видно - не отклоняется, 2гр < 20гр.
При дальнейшем полёте стабилизирующий момент вообще намного превзойдёт дестабилизирующий и на меньших углах атаки.

Вывод: Полетит устойчиво при угле отклонения силы тяги от главной оси ракеты на 1гр.
   7.07.0
1 10 11 12 13 14 225

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru