Парашюты для ракет

a_centaurus> Более быстрый, но мягкий "захват" набегающего потока

Вот мягкость захвата для такой схемы пожалуй наиблолее интересное её свойство. Ленточные части наверняка не сразу включаются в работу при большой скорости торможения. Получается сначала срабатывает неразрезанная часть, затем подключаются ленты. Демпфируется рывок.

RocKI> Вот мягкость захвата для такой схемы пожалуй наиблолее интересное её свойство...

Не только это является положительным свойством. Посмотри на видео, как он захватывает поток, наполняется и при этом остаётся в достаточно уравновешенном состоянии. Это при скорости ветра до 20-25 м/с. Есть надувные парашюты такой формы.
Подготовил выборку из разных источников, в основном - модельных. Кроме "Ключ на старт", "Ракетное моделирование", есть достаточно глубоко проработанный материал DARK.
Из них можно выделить, что основным критерием эффективности п. является значение "аэродинамического сопротивления" - Q. В уравнение входит коэффициент аэродинамического сопротивления Cх p, зависящий напрямую от геометрии купола, плотность воздуха - rho, и площадь купола парашюта - Sp. Это площадь купола, а не миделя. Поэтому, тот же квадратный, крестовый и ленточный (Ribbon) п. выигрывают у простого дискового (не говоря об эллиптическом) на дозвуковых скоростях, поскольку эффективная лощадь "псевдосферичного" купола, получаемая за счёт некоторого сминания краёв у дискового будет меньше чем у вышеуказанных.
Кроме этого можно предположить (это вытекает из аэродинамики), что ленточный (гибридный, ленточно-дисковый П_Ц) парашют увеличивает сопротивление потоку (особенно на больших скоростях) за счёт усиленного турбулентного эффекта, получаемого при "продувании" прорезанной части купола воздушным потоком. За счёт увеличения скорости потока в щели, над куполом создаётся зона пониженного давления и турбулентности. Это рабочая гипотеза, которую нужно изучить. По крайней мере в интерферометрических исследованиях парашютных потоков такие картины наблюдались.

Ckona> По сравнению с конструкцией Центауруса я сэкономил на стропах - их восемь, а не шестнадцать.

Посмотри в документе, который я выложил, как зависит коэффициент торможения от количества строп и их длины. Да и устойчивость спуска также зависит от их количества. Мне кажется, что это не та часть технологии, на которой нужно "экономить"

Может я и кажусь вам "ползучим эмпириком", но все мои разработки (в том числе и выходящие за рамки ЭР) я прежде всего просчитываю, проверяю на моделях и симуляторах, затем строю прототип для "физической настройки". И только потом, после получения подтверждения о положительном эффекте выбранного решения, разрабатываю инженерную модель. Также было в случае этого парашюта. Сначала был клееный купол из майларовой плёнки (See Photo). Когда швы склеивались скотчем и купол был полной аналогией эллиптическому. Потом я увлёкся крестовыми парашютами и построил модель крестового парашюта провёрнутого на 45º вокруг центральной оси относительно себя самого...

a_centaurus>...модель крестового парашюта провёрнутого на 45º вокруг центральной оси относительно себя самого...
Не понял, восьми лепестковый, что ли?

a_centaurus>>...модель крестового парашюта провёрнутого на 45º вокруг центральной оси относительно себя самого...
Атмосфера> Не понял, восьми лепестковый, что ли?
4+4=8 Eureka!!! Na foto:

a_centaurus> Подготовил выборку из разных источников

Спасибо, хороший материал, концентрированный.
К сожалению, там нет ничего по поводу моего вопроса:

что эффективнее - парашют из плоского круглого куска материи или из такого же куска, но с разрезами.

Serge77> что эффективнее - парашют из плоского круглого куска материи или из такого же куска, но с разрезами.
Може би отговора е тук: Парашюты для ракет [Xan#04.02.11 09:10]
Xan: "Если отношение сопротивления к площади исходного куска ткани, то круглый на первом месте."

Serge77> К сожалению, там нет ничего по поводу моего вопроса:
Serge77> что эффективнее - парашют из плоского круглого куска материи или из такого же куска, но с разрезами.

Давайте вместе поищем ответ. Вот моя версия. Cd крестового парашюта - 0.5 -0.7; Cd дискового парашюта - 0.4 - 0.6; Cd ленточного (ribbon) парашюта - 0.5 - 0.75; Cd эллипсоидного парашюта - 0.6 - 0.8 (данные усреднённые из многих источников). Определим, что это для куполов, выкроенных из одинакового куска материи... Но, дальше начинаются дополнения и уточнения. Обычно добавляют, что такое разделение начинается с площади купола 2 м2 . На малых значениях чисел Рейнольдса аэродинамическое торможение разной геометрии обьектов усредняется. Очевидно, что применение того или иного по геометрии парашюта, также увязано со скоростью обьекта в момент раскрытия. Дисковый парашют, для увеличения Cd требует некоторой искуственной "сферизации" купола, которая достигается вытяжкой заготовки на болванке (обычная техника, применяемая в ракетомоделизме). Есть зависимость площади миделя от количества строп (не менее 12-16). И при всех ухищрениях, дисковый купол все равно плохо наполняется, "играет" по курсу снижения, занимает немало места при укладке... Я использовал дисковый, крестовый и ленточный парашют для микрогибридных ракет одной и той же массы 350-370 г. И последний показал наилучшие эксплуатационные качества. Из всех перечисленных он занимает меньше всего места. Например контейнер в ракете DAGA всего 20 мм диаметром. И л.п. легко в нём помещается и без проблем выстреливается. Хоть крестовый и меньше весит, но зато л. мягче в раскрытии и стабильнее на траектории спуска из-за купольного отверстия.
Скорее всего он также менее подвержен сносу при наличии бокового ветра. Прежде всего из-за щелевой структуры. Например, эллиптический парашют уносил ракету при боковом ветре чуть ли не на километр.
Тем не менее, многое зависит от размера ракеты, её массы, высоты подьёма, задачи по спуску и т.д. А также умений, навыков и возможностей экспериментатора. Поэтому напрашивается вывод, что тип парашюта выбирай как обувь. По размеру, дороге и погоде... Наверное однозначно доказать преимущество какого-то типа п. не удасться. Да и не нужно. Пусть себе уживаются. Когда-нибудь статистика даст ответ. Однако уже то хорошо, что появляются различные конструкции парашютов. Это как на рынке: есть предложение, быть спросу.
В этой ссылке обзор Лингарда по с/з парашютам. Там можно найти сравнительные характеристики по типам.
Вообще у этого автора много интересных публикаций. Рекомендую посмотреть.

Serge77> что эффективнее - парашют из плоского круглого куска материи или из такого же куска, но с разрезами.

Не озадачиваясь составом "эффективности", ответ частично (!) приведен на первой странице из ценнейшей подборки Центауруса:
Для плоских куполов, образующихся из <плоского> диска за счет некоторой вытяжки материала в центре купола и деформации его в месте приклеивания строп, Сх~1,4. Для куполов, имеющих форму полусферы (собранных из оживальных секторов), Сх~1,6.
О продуваемых разрезах здесь ни слова - во время публикации книги до разрезных парашютов еще "не дошли".

Таким образом, если из парашюта "выжимать все", его надо кроить и сшивать.
Второй вывод: если разрезы способствуют формированию полусферы, это хорошо.

a_centaurus, Ckona, спасибо за рассуждения, я с ними согласен, но ответа на мой вопрос всё равно нет.

Ckona> Для плоских куполов, образующихся из <плоского> диска за счет некоторой вытяжки материала в центре купола и деформации его в месте приклеивания строп, Сх~1,4.

a_centaurus> Сd дискового парашюта - 0.4 - 0.6

Я не понял, Сх и Сd - это разные величины?

a_centaurus>> Сd дискового парашюта - 0.4 - 0.6
Serge77> Сх и Сd - это разные величины?

Похоже, что разные.
Различают движение парашюта с силой торможения, пропорциональной квадрату скорости умноженному на плотность среды (тут явно "наш" коэфф. Сх) и движение с силой торможения, пропорциональной скорости, умноженной на вязкость среды (читал подборку Центауруса - впервые столкнулся).

Тут поле непаханое для путаницы: в "подборке" наш привычный Сх обозначается как Сd, а значения, приведенные Центаурусом, могут относиться как ко второму "вязкому случаю", так и к сверхзвуковым скоростям. И "пошла жара в хату".

Serge77> Я не понял, Сх и Сd - это разные величины?

В формуле для расчёта силы трения есть коэффициент 1/2 вот в нём и разница. Кто-то берёт саму величину коэффициента сопротивления Cx без учёта 1/2, а кто-то учитывает, тогда формула упрощается: Cd=Cx/2, а несогласованность в выборе этих коэффициентов путает.

П.с. Я не очень понимаю зачем так важно отделять 1/2. Что это даёт? Площадь, скорость, плотность, а всё остальное в коэффициент сопротивления запихнуть?
Cx - коэффициент сопротивления, тогда Cd - ?

SashaPro> коэффициент 1/2 вот в нём и разница.
Конечно !! Это самое очевидное объяснение.

SashaPro> Cx - коэффициент сопротивления, тогда Cd - ?

Coefficient of Drag : Cd . На русский переводится как Сх.

Да, разные величины. Буду пользоваться более привычным для меня Drag Coefficient Cd - Коэффициент ЛОБОВОГО сопротивления. Похоже, что я нашёл (для себя) обяснение в разнице характеристик прежде всего сплошного (solid) и разрезного (slotted), к которым относятся дискутируемые здесь формы ракетных парашютов. Прекрасно поданный материал в этой ссылке (Steve Lingard & Vance Behr. Парашюты: Определения, Номенклатура, Типы и Применение)

http://www.mrc.uidaho.edu/~atkinson/IPPW-3/...

Настоятельно рекомендую ознакомиться. Резко повышает уровень необходимых знаний в нашем прикладном парашютном вопросе. По крайней мере, в том обьёме времени, которое можно СЕБЕ ПОЗВОЛИТь для занятий этим достаточно узкоспециальном сектором прикладной аэродинамики.

На трёх таблицах, которые я оттуда вытащил, приводятся достаточно редкие данные по всем основным параметрам существующих и применяемых парашютов (aerodynamical decelerators). Первыми номерами идут простой дисковый (flat circular) и простой разрезной (flat ribbon) парашюты. Оба они отнесены к категории -"obsolete", то есть вышедшие из употребления. Ну это у них в высших лигах (Planet exploration). Мы с вами их используем и будем использовать. Так вот главным является тот факт, чо Cd flat circular = 0.75-0.8 a Cd flat ribbon (fist - "кулак") = 0.45-0.5...

То есть тормозящие качества НА МАЛЫХ СКОРОСТЯХ выше у flat circular (простого дискового). Все разрезные, ленточные (и их комбинации) (slotted or ribbon) разумно использовать на ВЫНУЖДЕННО больших скоростях РАСКРЫТИЯ купола в набегающем потоке. Поэтому, если мы просто хотим спустить с небольшой высоты небольшую ракету - достаточно простого дискового (6-гранника, также) или эллиптического парашютов.То же самое и для вытяжного парашюта. Однако для спасения, например, тяжёлого бустера двухступенчатой ракеты (как у меня в проекте), чтобы не затягивать время разделения (теряется импульс связки) лучше использовать разрезной парашют, который сможет принять на себя удар потока на высоких скоростях и мягко затормозить тяжёлый сегмент. Я уже (да и вы на видео) наблюдал сравнительно медленное и относительно долгое раскрытие такого п. на первом пуске микроракеты DAGA_2. Когда парашют наполнился в нескольких метрах от земли. Здесь лучше бы сработал, наверное, п. с большим Cd (flat or elliptic form). Однако уже во втором полёте на высоту около 80 м этот парашют сработал великолепно, опустив ракету в 15 м от старта. У него заметно небольшой снос. Также идеальным будет такой п. для задач двухэтапного спуска, когда основной парашют вводится на относительно высоких скоростях потока (15-20 м/с). Его медленное наполнение и хорошая саморегуляция в потоке ( лобовое сопротивление варьируется изменением углов лепестков относительно потока (есть в таблицах). В заключение, исходя из вышенаписанного, можно сказать, что выбор парашюта должен быть опосредован конструкцией и задачей лётного испытания. А также и бортовой авионикой (у каждого типа - своя хронограмма детектирования и команды на выброс парашюта).
За сим заканчиваю. Надеюсь, что каждый получил хотя бы новые сведения и тему для размышлений.
Как пример: RIBBON parachute открытый для торможения недавно севшего Shuttle Discovery.

SashaPro> Я не очень понимаю зачем так важно отделять 1/2.

Кинетическая энергия:

E = m * v² / 2

Плотность кинетической энергии потока:

E/V = m/V * v² / 2

m/V — это плотность = масса/объём
v и V — разные буквы.
Отсюда и в силе сопротивления появляется 1/2:

F = C * m/V * v² / 2

Cx — это для компоненты силы параллельной потоку;
Cy — это для компоненты силы перпендикулярной потоку.

Это я тебе как профессионалу сообщаю!!!

SashaPro>> Я не очень понимаю зачем так важно отделять 1/2.
Xan> Кинетическая энергия:
Xan> E = m * v² / 2
Xan> Отсюда и в силе сопротивления появляется 1/2:
Xan> Это я тебе как профессионалу сообщаю!!!

Очень смешно.
Только непонимание было не в том, от куда это взялось (это мне понятно), а в том зачем в итоге отделять двойку от коэффициента сопротивления.

Получая опытную характеристику сопротивления тела F = f(V), чтобы вычислить Cd достаточно силу сопротивления разделить на квадрат скорости потока, его плотность и площадь Миделя. А вот, чтобы получить Cx, нужно ещё разделить на 2. Если обе величины отображают одну и ту же физическую сущность, то зачем лишние переменные и лишние действия? Для оценки полного аэродинамического сопротивления ракеты здесь используют Cx или это уже не полное аэродинамическое сопротивление.

Данный вопрос у меня возник в связи с следующим. В моей новой программе для расчёта динамики вертикального полёта одноступенчатой ракеты нужно задать коэффициент аэродинамического сопротивления или вычислить его из вводимного закона F = f(V). Непонятно, что нужно задавать Cd или Cx, если они одно и тоже, то результат в вычислениях будет разный из-за 1/2. Получается, что эти величины разные, но применяют их для одного и того же. И что тогда использовать?

Parachute manual on-line. It can be interesting both to "pro", and for fans...

SashaPro> Непонятно, что нужно задавать Cd или Cx

Cx — "законная" переменная, пришедшая из серьёзной физики.
Лучше всего её и использовать всегда.
Вместе с её 1/2.

Cd — это какое-то любительское или инженерное упрощение.
Подозреваю, что "d" от слова "durak". Шутка!

Но в проге можно сделать два окошка для ввода и того, и другого.
Вводишь одно, а другое (по событию "изменение") тут же умноженное или поделённое на 2 индицируется.

Xan> Cx — это для компоненты силы параллельной потоку;
Xan> Cy — это для компоненты силы перпендикулярной потоку.

Xan> Cx — "законная" переменная, пришедшая из серьёзной физики.
Xan> Лучше всего её и использовать всегда.
Използва се Cd за "Drag coefficient"
> линк: Drag coefficient - Wikipedia, the free encyclopedia

Xan> Cd — это какое-то любительское или инженерное упрощение.
Xan> Подозреваю, что "d" от слова "durak". Шутка!
Тези "дураци" (шутка!) изпозват "любительское или инженерное упрощение" Cd за "Drag coefficient" : The Drag Coefficient

Xan> Cx — "законная" переменная, пришедшая из серьёзной физики.
Xan> Лучше всего её и использовать всегда.
Xan> Вместе с её 1/2.
Xan> Cd — это какое-то любительское или инженерное упрощение.
Xan> Подозреваю, что "d" от слова "durak". Шутка!

Скорее инженерное, а потому ближе к реальности. Что касается серъёзных физиков, то тут типичный конфликт. Представители научной сферы привыкли счиать всё дотошно и сточностью до шести знаков после запятой. Шаг в сторону - расстрел. Инженеры могут считать с гораздо большим допущением и не до последней блохи. Например запас прочности в строительстве - 10, фактически ошибка на 1000%, что 1 000 000 000 раз больше, чем у физиков. Конечно этот конфлик возникает не всегда и не везде, но имеет место быть.

Xan> Но в проге можно сделать два окошка для ввода и того, и другого.
Xan> Вводишь одно, а другое (по событию "изменение") тут же умноженное или поделённое на 2 индицируется.

Видишь ли тут какая особенность. Численный инженерный расчёт у меня ведётся и для сверхзвукового диапазона скоростей, а коэффициент сопротивления там другой, да и вообще он не постоянен. Вводится он тоже не одной цифрой, а функцией от скорости. Вводить два коэффициента и писать под них кучу программного кода не очень хочеться. Неудобно, громоздко, сути не меняет, а пользователя лишний раз загрузит, что вводить.

Сейчас моя программа работает с Cd, думаю так и оставить. Аргументы типа "durak" и "серьёзная физика" звучат мало убедительно.

a_centaurus> Cd flat circular = 0.75-0.8 a Cd flat ribbon = 0.45-0.5...

Т.е. определённо можно сделать вывод, что разрезы на куполе не могут привести к уменьшению скорости спуска?

SashaPro> Сейчас моя программа работает с Cd...

По моето любителско мнение, неточността се състои в дублиране на означенията. В някои случай "Drag coefficient" се означава като Cx (или Cw, Drag coefficient - Wikipedia, the free encyclopedia ), но при разчет на парашут, с Cx може да бъде означено друго, например "opening force coefficient" (описано тук: Feasibility of Parachute Recovery Systems for Small UAVs) и др.пд...

-VMK-> но при разчет на парашут, с Cx може да бъде означено друго, например "opening force coefficient".

Интересный коэффициент. А для чего он?
На этой диаграмме показана зависимость перегрузки от времени при раскрытии парашюта?

a_centaurus>> Cd flat circular = 0.75-0.8 a Cd flat ribbon = 0.45-0.5...
Serge77> Т.е. определённо можно сделать вывод, что разрезы на куполе не могут привести к уменьшению скорости спуска?

Если цель только в уменьшении скорости СПУСКА, то да. Но ведь в ракетных экспериментах это не всегда основная цель. Как я уже написал (да это из без меня давно написано и применяется) разрезной парашют можно применять для увеличения скорости, на которой происходит ВЫБРОС И РАСКРЫТИЕ парашюта. Так что давайте оставим дисковому парашюту определённую роль в ЭР. Прекрасный п. для небольших ракет, имеющих небольшой потолок. И оставим крестовым, а также разрезным, ленточным и прочим их собственные сектора приложения. А также их приверженцам. Появилась мысль об эксперименте: есть дисковый, крестовый и гибридный (a-c design) парашюты одного размера (40 см). Попробую их оттестировать по силе торможения на ветру. Сейчас как раз у нас ветра вернулись.