Парашюты для ракет

Ckona, а чего это параплан, как ты его нарисовал, будет лететь вперёд? Кто его тащит?
Ответ: не будет.
У параплана, точно так же, как и у подтянутого парашюта, передняя кромка ниже задней.

Serge77> Ckona, а чего это параплан, как ты его нарисовал, будет лететь вперёд? Кто его тащит?
Serge77> Ответ: не будет.
Serge77> У параплана, точно так же, как и у подтянутого парашюта, передняя кромка ниже задней.

Вот одна из многочисленных ссылок по аэродинамике параплана.

Я просто воспроизвел один из рисунков.
Если быть предельно точным: передняя кромка параплана выше задней, по отношению к направлению вымпельного ветра. (вектор относительно параплана)

Ну, относительно горизонта какая кромка выше - зависит от аэрод.каческтва и угла атаки.

Ckona> Если быть предельно точным: передняя кромка параплана выше задней, по отношению к направлению вымпельного ветра. (вектор относительно параплана)

Само собой. А ты нарисовал - выше относительно горизонта. В таком положении он вперёд не полетит.

Ckona> Я просто воспроизвел один из рисунков.

Не нашёл там такого.
Правильно планирование изображено здесь:

Serge77> ты нарисовал - выше относительно горизонта.
Не хватало вектора V, который приведен в твоем рисунке.
Зато теперь все прояснилось.

Xan>> Можешь это сделать сам?
Ckona> Сапоги нужно одевать на свежую голову!

Пришлось тщательно все проверять, так как выводы не совсем совпали с простейшими "бытовыми" представлениями.

Описание моделей.

«Кирпич» - куб со стороной 10 см, массой 3 кГ, при падении не вращается.
«Гипсокартон» - диск диаметром 10 см, толщиной 12 мм, массой 120 г, случайная ориентация при падении с равномерной плотностью вероятности угловой ориентации.
«Парашют» - сферический сегмент с хордой 0,5 м, высотой 0,2 м, массой 400 г, при падении сохраняется горизонтальная ориентация хорды.

Движение «моделей» определяется численным методом исходя из действия сил:
в вертикальном направлении – силы тяжести и силы аэродинамического сопротивления,
в горизонтальном направлении – аэродинамической силы.

Коэфф.аэродинамич. сопротивления для «кирпича» принят 1,04 (куб), для «гипсокартона» 0,43 (сфера), для «парашюта» - 0,3 в горизонт.направлении и 1,2 в вертикальном.


На графиках представлены результаты расчетов:
за 1 минуту от сброса "модели" с нулевой начальной скоростью относительно земли,
при горизонтальной скорости ветра 10 м/с по всей высоте падения,
при неизменной плотности атмосферы.

Самый информативный вывод из расчетов – очень медленный процесс выравнивания скоростей ветра и падающего предмета. Объясняется это огромным различием в силе тяжести (к чему мы привыкли, оценивая вертикальные скорости) и силе от бокового ветра (намного меньшей силы тяжести, и вдобавок уменьшающейся по мере разгона объекта вбок).
Поэтому по вертикали объекты разгоняются быстро (парашют за 1 с до 5 м/с, кирпич за 12 секунд до 80 м/с), а по горизонтали – гораздо медленнее. Фактически, только парашют за 1 минуту успевает разогнаться до скорости ветра, а на разгон до 70 процентов скорости ветра – за 9 секунд.

Во всяком случае, за три-пять секунд "наши" парашюты явно не разгонятся до скорости ветра.

Ckona>> Сапоги нужно одевать на свежую голову!
Не совсем точное сравнение, Ckona. Не "парашют", а "парашют с ракетой". Ибо тело оперённой ракеты, будучи аэродинамическим обьектом, само взаимодействует с атмосферными потоками. То есть парашют + тело ракеты = равнодействующая всех моментов сил, действующих на эту систему. Поэтому один случай - аэродинамическое торможение входящей в плотные слои головки спасаемого приборного отсека высотной геодезической ракеты , другой - снижение раскрывшимся парашютом достигшей апогея в плотных слоях нижней атмосферы любительской баллистической ракеты с оперением.

Ckona> «Парашют» - сферический сегмент с хордой 0,5 м, высотой 0,2 м, массой 400 г, при падении сохраняется горизонтальная ориентация хорды.

Неправильные модели приводят к неправильным выводам. Парашют НЕ сохраняет горизонтальную ориентацию, он наклоняется в сторону ветра так, что линия груз-парашют вытягивается вдоль суммы векторов вертикальной и горизонтальной скоростей воздуха относительно парашюта. В начальный момент времени парашют ляжет почти горизонтально и черпнёт ветер так, что разгонится за секунду.

Serge77> В начальный момент времени парашют ляжет почти горизонтально и черпнёт ветер так, что разгонится за секунду.
1) горизонтально не ляжет. На 45 градусов - готов согласиться.
2) за секунду не разгонится даже при такой "модели". Боковая площадь модели выбрана 0,25 от площади купола.
3) две-три секунды, никак не одна.

Ckona> 2) за секунду не разгонится даже при такой "модели". Боковая площадь модели выбрана 0,25 от площади купола.

Да, 0.25, но Сх выбран всего 0.3. А для наклонённого парашюта он будет совсем не такой.

Ckona> 3) две-три секунды, никак не одна.

Ну это уже гораздо ближе к правде, чем "Фактически, только парашют за 1 минуту успевает разогнаться до скорости ветра".

Костян1979> Выходит что , снос будет больший о той системы спасения при равной скорости снижения , которая быстрей наберет скорость ветра?

Да, именно так.

Костян1979> Я не силен в физики , просто хочу разобраться .
Костян1979> Выходит что , снос будет больший о той системы спасения при равной скорости снижения , которая быстрей наберет скорость ветра?

Не бери дурного в голову.
Обсуждаются вещи второго порядка, и их влияние на снос при прочих равных обычно невелико.
Проще действовать по принципу - обеспечь максимально возможную скорость снижения. С учетом безопасности и прочности конструкции.
Как пример - полет твоей ракеты или "Востока" на Гагаринских стартах.
Они обе, как стабильные (с запасом) ракеты пошли против ветра.
В апогее открыли парашют (попытались) двигаясь против ветра. Если бы это произошло удачно, то после некоторого переходного процесса (порядка секунд) их бы скорость стала равна скорости ветра и их бы сносило. Чем больше бы был парашют, тем быстрее закончился переходный процесс и дольше бы они спускались, соответственно дальше бы их снесло.
Для маленького парашюта снос мог оказаться примерно равным дрейфу ракеты против ветра.
Если бы на "Востоке"парашют был бы раза в 2 раза меньше(линейно), то, скорее всего, его бы не оторвало, и ракета приземлилась в зону старта.

Костян1979>> Выходит что , снос будет больший о той системы спасения при равной скорости снижения , которая быстрей наберет скорость ветра?
Serge77> Да, именно так.

Только надо уточнить, что если скорости снижения равны, то и скорость ветра будет набираться одинаково.

Xan> Только надо уточнить, что если скорости снижения равны, то и скорость ветра будет набираться одинаково.
Почему? Если форма поперечного среза разная. значит и набор скорости будет отличаться , пускай не в разы но все таки. Это же опыт с кирпичом и гипсокартоном доказал это.

Xan>> Только надо уточнить, что если скорости снижения равны, то и скорость ветра будет набираться одинаково.
Костян1979> Почему? Если форма поперечного среза разная. значит и набор скорости будет отличаться , пускай не в разы но все таки. Это же опыт с кирпичом и гипсокартоном доказал это.

Ну ты внимательно читай: "если скорости снижения равны".
Привяжи к кирпичу такой парашют, чтоб в установившемся режиме скорость снижения была одинаковая с картонкой.
И тогда с ветром они будут взаимодействовать одинаково.

Зависимость от "форма поперечного среза разная" сводится к коэффициенту сопротивления.
Сила сопротивления:

F = Cx * rho * v²

Ускорение:

a = F / m = (Cx / m) * rho * v²

Вот это Cx/m полностью определяет поведение объекта.
Может быть лёгкий с маленьким сопротивлением, или тяжёлый с большим.
Может быть кусок свинца с парашютом или картонная коробка без парашюта.
Если у них отношение Cx/m одинаковое, то и поведение будет одинаковым.

Xan> Только надо уточнить, что если скорости снижения равны, то и скорость ветра будет набираться одинаково.

Не будут.

Xan> И тогда с ветром они будут взаимодействовать одинаково.

Почему?

Xan> F = Cx * rho * v²

А куда девалась площадь сопротивления???

Xan> Ускорение:
Xan> a = F / m = (Cx / m) * rho * v²
Xan> Вот это Cx/m полностью определяет поведение объекта.

У одного и того же тела в разных направлениях Cx разный бывает, а масса неизменна. Тогда при условии непостоянства угла атаки во времени это условие вообще никогда не выполнится даже для одного и того же тела.

Xan> Только надо уточнить, что если скорости снижения равны, то и скорость ветра будет набираться одинаково.
Xan> Если у них отношение Cx/m одинаковое, то и поведение будет одинаковым.

Не находишь, что тут два совершенно разных вывода написаны?

Xan>> F = Cx * rho * v²
SashaMaks> А куда девалась площадь сопротивления???

Вся ушла в склероз! Мне можно!!!
Разбудили меня сегодня рано.

F = S * Cx * rho * v²

Ну и везде далее добавить площадь.

S*Cx/m

SashaMaks> У одного и того же тела в разных направлениях Cx разный бывает

Вроде, об этом уже говорили.
Рассматриваем конструкции (симметричный парашют, стриммер), которые быстро поворачиваются к потоку определённой стороной. Так что только для неё и нужно рассматривать коэффициент.

Xan>> Только надо уточнить, что если скорости снижения равны, то и скорость ветра будет набираться одинаково.
Xan>> Если у них отношение Cx/m одинаковое, то и поведение будет одинаковым.

SashaMaks> Не находишь, что тут два совершенно разных вывода написаны?

Ты про S*Cx/m?
Я не понял.

Xan> Вся ушла в склероз! Мне можно!!!

Хорошо

Xan> Рассматриваем конструкции (симметричный парашют, стриммер), которые быстро поворачиваются к потоку определённой стороной. Так что только для неё и нужно рассматривать коэффициент.

Ну вот тут стример не вписывается совсем под это допущение. И на переходном режиме он себя по разному будет вести, всё зависит от угла атаки к горизонтальному потоку ветра.

Xan> Ты про S*Cx/m?
Xan> Я не понял.

Не я про Cx/m и одинаковость проекции скорости падения на ось Y по всей видимости...
S*Cx/m - уже больше смахивает на некий коэффициент подобия.

SashaMaks> Ну вот тут стример не вписывается совсем под это допущение. И на переходном режиме он себя по разному будет вести, всё зависит от угла атаки к горизонтальному потоку ветра.

Если груз у парашюта и стриммера одинаковый, то, очевидно, размеры стриммера в длину будут гораздо больше размеров парашюта.
И если путь релаксации будет меньше длины стриммера, то поведение будет различаться.
А если наоборот, то будет одинаковым.

Но на мой взгляд, это тонкости недостойные обсуждения.

SashaMaks> S*Cx/m - уже больше смахивает на некий коэффициент подобия.

Угу. Смахивает. Все характеристики в одном числе.

Xan> Если груз у парашюта и стриммера одинаковый, то, очевидно, размеры стриммера в длину будут гораздо больше размеров парашюта.

Не, я не это имел в виду, а то, что если на стример смотреть сверху, то его можно по-разному повернуть к потоку. Очевидно два крайних варианта перпендикулярно его плоскостью к ветру и параллельно. В случае с параллельно, его сопротивление потоку резко снижается. И его длина не имеет значения в этом случае.

SashaMaks> В случае с параллельно, его сопротивление потоку резко снижается.

Ты можешь себе представить, что реальная лента из тряпки в турбулентном потоке будет строго плоской = без кручения?
И всё время ориентированной в одну сторону?
Ну, если не принимать во внимание вмешательстно потусторонних сил, а?!

У меня не получается. Видать, научного воображения нет!!!

Желающие могут попробовать взять узкую полоску бумаги, растянуть её горизонтально, чтоб её плоскость была ориентирована вертикально.
И отпустить её.
Так как сопротивление полоски вдоль плоскости очень мало, то она, не встречая сопротивление воздуха, должна камнем рухнуть вниз.
Вы попробуйте, попробуйте! Не верьте мне! Практика = критерий истины!

Xan> Ты можешь себе представить, что реальная лента из тряпки в турбулентном потоке будет строго плоской = без кручения?

А почему именно кручение? Обычно в основном у него волны бывают.
Я не сказал, что лента будет строго плоской, но сопротивление горизонтальному потоку ветра у стримера неодинаковое, и зависит от того как он к нему повёрнут, поэтом говорить здесь о симметричности неуместно.

SashaMaks> Я не сказал, что лента будет строго плоской, но сопротивление горизонтальному потоку ветра у стримера неодинаковое, и зависит от того как он к нему повёрнут, поэтом говорить здесь о симметричности неуместно.

Ну, как вариант, за счёт неустойчивости лента будет разворачиваться плоскостью поперёк к боковому потоку.

Повторюсь: это всё ловля блох.