Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

P
a_centaurus> Теперь уловил идею. Кроме всех, уже тобою проговоренных преимуществ, такая схема имеет серьёзный недостаток - динамическое сопротивление в тонкой трубе. Это считается. Есть методика в разных книгах. Могу посмотреть.
Когда продумывал эту компоновку, я уже считал потери. При Р = 7,5 атм в трубе 20*2,8 длиной 650 мм и соплом 10 мм теряется 60 701 Па (0.62 атм).

a_centaurus>>> Рабочее тело надо поместить в цилиндрический бак одинакового сечения.
Ckona>> UP !!!
a_centaurus> Ирония понятна. Тем не менее: сечение должно быть больше чем тонкая труба и меньше чем бак (на схеме). Скажем, 40 мм при диаметре общем - 80 мм.
Непонятно.

PopovIgor> Непонятно.
Ты посчитал перепад давления, но нужно знать потерю скорости потока в длинной тонкой трубе. И эта потеря не линейна. Зависит от числа R и распределения потери P по длине трубы. В прямом баке потерь нет. Весь расход осуществляется через инжектор-сопло. У тебя схема водонапорного бака с конечной целью достичь статичности в давлении на выходе. А нужен градиентный расход рабочего тела.

PopovIgor>> Непонятно.
Эту схему концентрического расположения баков я имел в виду. Наддув спиртового бака закисью через поршень (в вашем случае не нужен) .

Serge77> Тоже давно на них смотрю, всё мечтаю о бессопловике таких размеров)))
Однако!

PopovIgor> 0,6 мм. Р мах порядка 11 бар. С учетом швов (продольный, торцевые) не более 8 бар.
А у меня по другому выходит.
Программа расчёта взята здесь. RocketSite

PopovIgor> Когда продумывал эту компоновку, я уже считал потери. При Р = 7,5 атм в трубе 20*2,8 длиной 650 мм и соплом 10 мм теряется 60 701 Па (0.62 атм).
Посмотри эти материалы. Может пригодятся в расчётах.

Voldemar> А у меня по другому выходит.

Там ещё нужно учесть потери прочности для сварного шва и уточнить материал, применяемый именно для этой трубы.

SashaMaks> Там ещё нужно учесть потери прочности для сварного шва и уточнить материал, применяемый именно для этой трубы.
Угу, но очень уж разные результаты, даже если поставить коэффициент 1,5. Предел прочности из справочника, взял минимальный из предложенных, а есть и 700 МРа.

Voldemar> Угу, но очень уж разные результаты, даже если поставить коэффициент 1,5. Предел прочности из справочника, взял минимальный из предложенных, а есть и 700 МРа.

Предел прочности - это когда полный кирдык, а так нужно брать предел текучести, а то корпус потечёт.
Я бы тогда почитал, как проводили испытания образцов материала для этого справочника, наверняка есть какая-то нормативная литература, и вполне может оказаться, что там будут совсем другие условия.
И вообще, высокопрочная сталь тоже имеет до 2000МПа допускаемые напряжения, но ты её вряд ли достанешь и ещё менее вероятнее купишь...

Ckona>> UP !!!
a_centaurus> Ирония понятна.
Совершенно не ирония !
Этими двумя буквами обозначается "маневр понятен, мяч принят", это одобрительное восклицание с подтекстом "как это я сам(сразу) не сообразил".
Говоря начистоту, я совершенно не поддерживаю идею Игоря с "верхним" баком - и усложнение конструкции, и ненужный вес, и трубка длинная.
С другой стороны, подъем центра тяжести позволяет за счет стабилизатора уменьшить вес, а технология "выклеивания" позволяет внутри трубы поместить что угодно.
Сформулированный Центаурусом "цилиндрический бак одинакового сечения" снимает все противоречия и реализовывается очень просто, обеспечивая к тому же "верхнюю" заправку ракеты расходной жидкостью.

Ckona>>> UP !!!
a_centaurus>> Ирония понятна.
Ckona> Совершенно не ирония !
Ох уж эти сокращения. Это как у Швейка: "нам на вас, вам на нас". Когда разобрались, оказалось:" нечего сердиться". Ну хорошо, что ты понял и оценил. Собственно, это немцы придумали (Vasserfal) ещё в войну, а я только подобрал и компиллировал для своего дизайна. В принципе, можно было бы о конусе подумать, но сложно реализовать.
Тогда уже приложу и эту схему. наверное ты помнишь, как мы с тобой её вынашивали для водной ракеты и я довёл её до испытаний. Успешных. Может пришла пора к ней снова обернуться. ПАД наверху бака рабочего тела. А вокруг что? Эмульсию?
Или в такой схеме не нужен лишний обьём вокруг.

Voldemar> А у меня по другому выходит.
Я брал 160 для обычной стали. Говорить об истинно допустимом давлении бессмысленно, не зная марку стали. Я сейчас подгоню материал с 1120 МПа, но что с того?
Voldemar> Программа расчёта взята здесь. RocketSite
А вот за это спасибо. Не знаю как она считает, но не цилиндр определяет в сосуде прочность. Есть еще днища, есть отверстия, соединения и т.д.

Ckona> Говоря начистоту, я совершенно не поддерживаю идею Игоря с "верхним" баком - и усложнение конструкции, и ненужный вес, и трубка длинная.
Ckona> С другой стороны, подъем центра тяжести позволяет за счет стабилизатора уменьшить вес, а технология "выклеивания" позволяет внутри трубы поместить что угодно.
Ckona> Сформулированный Центаурусом "цилиндрический бак одинакового сечения" снимает все противоречия и реализовывается очень просто, обеспечивая к тому же "верхнюю" заправку ракеты расходной жидкостью.
Ну и что? Я сейчас увеличил ф трубы "доставляющую" воду из верхнего бака к соплу. ПП ф28*1,5. Вес - 1,12 г/п.см. Сопло 10 мм, а именно оно определяет расход. При Р=1,5 МПа потери на длине 600 мм составят 0,018 МПа. Заправка сверху. По моему мы говорим об одном и том же, но разных языках.
Кто не хочет считать по формулам, для того есть программка для подставления своих данных.
Специально для А-с. Не "R", а "Re".

Ckona>>>> UP !!!
a_centaurus> a_centaurus>> Ирония понятна.
Вы мне лучше подскажите, уважаемые Ckona и а_сentaurus, какой момент на фазе полета при истечении остаточного сжатого воздуха (фаза испускания духа) следует считать началом фазы инерционного полета? Обсчитывая "Тень", на графике видно, что ускорение становится отрицательным не по окончании полного истечения воздуха, а раньше. В данном случае при Р=1,7 атм. В этой точке скорость наибольшая. Однако, на отрезке от этого максимума до момента полного истечения воздуха продолжает действовать постоянно уменьшающаяся сила тяги истекающего воздуха и ракета продолжает подниматься на некоторую высоту. Так где он этот момент времени начала инерционной фазы полета?

PopovIgor>> Непонятно.
a_centaurus> Ты посчитал перепад давления, но нужно знать потерю скорости потока в длинной тонкой трубе. И эта потеря не линейна. Зависит от числа R и распределения потери P по длине трубы. В прямом баке потерь нет. Весь расход осуществляется через инжектор-сопло. У тебя схема водонапорного бака с конечной целью достичь статичности в давлении на выходе. А нужен градиентный расход рабочего тела.
Расход через сопло определяется давлением перед ним и равен начальному давлению минус потери в центральной трубе, которые в свою очередь зависят от ф, длины, шероховатости и скорости потока в трубе, то бишь от фактического расхода через сопло с этим сниженным давлением). Причем все эти параметры меняются в динамике. Я понимаю твою мысль относительно 40 мм. Ты усредняешь. В принципе мы решаем задачу нахождения оптимального соотношения ф корпуса, давления, дополнительно привносимых весов, расхода, смещения ЦТ и т.д. Принципиально выглядит так:
1.Первое крайнее положение. Отсутствие топливного бака - вся вода внизу- нет дополнительного веса -ЦТ на максимальном расстоянии от верхней точки двигателя. Можно, конечно, пойти по этому пути, как австралийцы с тенью. Да, у них ракета статически неустойчива на старте, но эта неустойчивость сохраняется в течении сотых долей секунды. Нормально? Да. Эффектно? Кому как. В зависимости от того, кто какие цели преследует. Плавный наблюдаемый подъем или стрельба из ружья вверх
2. И второе крайнее положение. Вся вода в верхней части двигателя - соответственно возникает дополнительная конструкция подачи воды к соплу с ее дополнительным весом, наличие бака для воды, потерями по давлению и соответственно расходу через сопло - но минимальное расстояние ЦТ от верха двигателя.
Задача - найти оптимальную компоновку в зависимости от того, что мы хотим видеть. Повышение коэффициента устойчивости с неизбежными потерями энергетики или повышение энергетики со снижением устойчивости с неизбежными дополнительными устройствами для снижения ЦД, что свою очередь тоже ведет к снижению энергетики.
Только и всего. В технике никогда не бывает по другому. Выигрывая в одном, теряешь в другом.

PopovIgor>> Непонятно.
a_centaurus> Ты посчитал перепад давления, но нужно знать потерю скорости потока в длинной тонкой трубе. И эта потеря не линейна. Зависит от числа R и распределения потери P по длине трубы. В прямом баке потерь нет.
По большому счету определять значение потери скорости абсолютно не нужно, достаточно знать потерю давления. Это вызывает снижение расхода т.е. скорости потока, соответственно те же потери и т.д.
Параметры расходов у нас таковы, что до ламинарного потока все равно не дойдет.
a_centaurus> Весь расход осуществляется через инжектор-сопло.
Сам же себе противоречишь. ф трубы >> ф сопла. Поток не разрывается. Расход через сопло определяется давлением перед ним. Т.е. начальное минус потери в трубе, зависящие от того расхода через сопло. Обратная связь.

SashaMaks> Предел прочности - это когда полный кирдык, а так нужно брать предел текучести, а то корпус потечёт.
Ну почему же нельзя использовать предел? Взять предельно допустимые значения, уменьшить на 20-40%, никаких проблем не вижу.
Справочник возьми любой, подставь свои значения...

PopovIgor> Я брал 160 для обычной стали. Говорить об истинно допустимом давлении бессмысленно, не зная марку стали. Я сейчас подгоню материал с 1120 МПа, но что с того?
Так ведь говорил про нержавейку, зачем делать расчёт для обычной стали?
Естественно, мы точно не знаем марку стали, но приблизительный, более - менее точный расчёт сделать можно.

PopovIgor> ... но не цилиндр определяет в сосуде прочность. Есть еще днища, есть отверстия, соединения и т.д.
Ещё раз угу. Усиление краёв стеклотканью, заглушки, болты, масса будет увеличиваться, но если труба из качественного материала, то можно получить двигатель с объёмом в 10 литров, под давление 3-4 МРа.
Но держать давление в большом диаметре, сложнее.
Повторюсь, это так, мало ли, попалось под руку, сказал.

Voldemar> Так ведь говорил про нержавейку, зачем делать расчёт для обычной стали?
Voldemar> Естественно, мы точно не знаем марку стали, но приблизительный, более - менее точный расчёт сделать можно.
- везде указаны пределы прочности при растяжении, МПа
03Х18Н11 - 130 МПа
Самые распространенные н/стали - повсеместно в пищевой пром -ти - трубопроводы, сварные апп-ты и сосуды и т.д. - аналог AISI 304 - ГОСТ 14249-73
15Х5М - 146 МПа
12Х18Н10Т - 160
08Х22Н6Т - 233
Специальные жаропрочные высоколегированные стали
20Х23Н18М2Т - 539 МПа - горячекатанные листы после закалки 1050⁰ - применение - камеры сгорания в топках (котельные)
Можно подобрать марки и с более высокими параметрами, а что толку? Поэтому и ставил 160.
А что касается "обычных" сталей, то там разброс еще выше. Средне- и высокоуглеродистые стали прочнее обычной нержавейки.

Voldemar>>
А вот это для стандартной ПЭТ бутылки 1,5 л.
Что вполне согласуется с практическими результами

PopovIgor> - везде указаны пределы прочности при растяжении, МПа
Да, но при чём тут пищевая нержавейка?
Вот ссылка, обрати внимание на фото, там и табличка есть.



PopovIgor> А вот это для стандартной ПЭТ бутылки 1,5 л.
Угу. Это SashaPro думает, что программа считает неправильно.

Еще раз сошлюсь на практический опыт при изготовлении водяной ракеты для Гагаринских стартов.
Диаметр 85мм, толщина стенки - где то 0,9. Нержавейка неизвестной марки. Торцы сделаны полусферическими, нарезана корона, согнута и заправлена в нержавеющие же фланцы. Сварена аргоном.
При первых гидроиспытаниях торцы приобрели красивую форму, но на 70 атм открылся микро свищ. Проварен дополнительно.
До 90 атм держит, дальше - пластическая деформация. Ее можно было измерить штангенциркулем, (на 0,3л объем увеличился), но видно и по манометру, до 90 растет, ральше плывет (давление повышаю вручную).

Для запуска использовал около 80атм.

Voldemar> Да, но при чём тут пищевая нержавейка?
Voldemar> Вот ссылка, обрати внимание на фото, там и табличка есть.
На фото - труба, красивая и блестящая.
В таблице - арматурные стержни, скорее всего предварительно напряженные после термообработки.
Марки сталей не указаны. В любой нержавейке присутствуют углерод, хром, никель + плюс до кучи титан, молибден, фосфор, марганец.
Я же говорю, подобрать можно, что угодно. А дымогарную трубу, которая сделана не пойми из чего, пойдешь покупать на рядовой рынок .

RLAN> Еще раз сошлюсь на практический опыт при изготовлении водяной ракеты для Гагаринских стартов.
Следовательно, где-то в районе 380 МПа.
А не боишься работать на пределе прочности? Долбанет, мало не покажется. Разойтись может не обязательно по шву не спеша, но и разлететься на куски. А каска, поди, только у Ckona была . Отчаянные вы ребята.

PopovIgor> А дымогарную трубу, которая сделана не пойми из чего,
Можно поинтересоваться, на каком основании, ты делаешь столь смелые выводы?
Ну вот, таки не 160.
У товарища, подобная труба на дровяной печке, которая горит 24 часа в сутки, всё холодное время года на протяжении 6 лет. И не выгорает, если это тебе о чём то говорит.

PopovIgor>> А дымогарную трубу, которая сделана не пойми из чего,
Voldemar> Можно поинтересоваться, на каком основании, ты делаешь столь смелые выводы?
Voldemar> Ну вот, таки не 160.
Voldemar> У товарища, подобная труба на дровяной печке, которая горит 24 часа в сутки, всё холодное время года на протяжении 6 лет. И не выгорает, если это тебе о чём то говорит.

Тоже удивил. Вот из-за того, что нержавейка не прогорает, у меня на даче уже лет 15 в бане труба из нержавейки (кстати, из пищевой), а также мангал и коптилка (было время, сварил на работе). Черные покупные развалились к концу второго сезона, естественно толщина была не 5 мм.
А прочностные характеристики на прогар здесь не влияют. Разные это вещи, понимаешь?
Прогар - суть локальная ускоренная коррозия по действием повышенной температуры и влаги, которая есть в тех же топочных газах. Нержавеющая сталь на то и нержавеющая, что скорость коррозии ее во много-много раз меньше, чем у черных сталей. Есть и специальные жаростойкие, жаропрочные нерж. стали, работающие на повышенных температурах, но, я думаю, тебе ни к чему вдаваться в такие подробности.