Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

Gematogen> Я до сих пор в шоке от двенадцатиметровой добавке при старте по метровому штырю Ж=0)
А эти скорости 44,9 и 42 - это на воде или после воздуха?

Gematogen>> Я до сих пор в шоке от двенадцатиметровой добавке при старте по метровому штырю Ж=0)
PopovIgor> А эти скорости 44,9 и 42 - это на воде или после воздуха?
Это максимально достигнутые показатели.
Обычно ускорение становится отрицательным при падении избыточного давления ло примерно 0,6 атм. Т.е. в конце пневмовыхлопа.

Gematogen> Это максимально достигнутые показатели.
Gematogen> Обычно ускорение становится отрицательным при падении избыточного давления ло примерно 0,6 атм. Т.е. в конце пневмовыхлопа.
А какой прирост скорости после воды на воздухе?
Для 6 л и 6 атм - (314 +200) - это "оптимальный вес для нее для высоты?
______________________________________________________________________________________
И вообще в общем виде.

Допустим хочу сделать ракету 10 л. Имею голову 200 г. Имею возможность поднять давление Р в ущерб весу (добавка на упрочнение).
Как с помощью твоей программы определить "оптимальный" вес Мо и оптимальную заправку, чтобы было на что ориентироваться? Подбором? Или сама может искать?
Или этот вес значительно меньше наших конструктивных и технологических возможностей и надо просто тупо максимально облегчаться? Прошу без намеков на последнее слово

PS
Я тебе бросил в почту описание.

Gematogen> Я до сих пор в шоке от двенадцатиметровой добавке при старте по метровому штырю Ж=0)
Еще полтора-два метра можно добавить, если компрессор не выключается в момент старта.

Существует еще одна никем не реализованная схема быстрого стартового разгона, ее "красиво" будет реализовывать на 7-мм сопле при 5...6-литровом двигательном отсеке.
Ракета разгоняется 21,5-мм разгонной трубкой от "ускорителя" из трехлитровой бутылки.
Если правильно организовать "крючки", то прицепленный сбоку клееный "ускоритель" - почти без воды (50 мл для смазки), на крепкой разгонной трубке, быстро разгонит ракету до 15 м/с и отвалится, как только упадет тяга - а ракета пойдет на 7-мм сопле.
Главный "пупик": удерживать и освобождать надо за 21,5 мм горловину и за 7-мм сопло одновременно, плюс разгерметизация 7-мм сопла должна быть "затянутой" - для компенсации фактической "неодновременности".
Аналоги такой схемы летают на трех стартовых ускорителях, что сильно усложняет конструкцию пусковой и стартовые процедуры.

Ckona> Существует еще одна никем не реализованная схема быстрого стартового разгона,
Эскиз в студию. На словах понятно но не очень. Объем боковых ускорителей соединен с центральным?

PopovIgor> А какой прирост скорости после воды на воздухе?
У меня исправленного файла под рукой нет.
Но ты можешь прикинуть по тому, который у тебя есть. Только без разгонной трубки.
PopovIgor> Для 6 л и 6 атм - (314 +200) - это "оптимальный вес для нее для высоты?
Нет. Это заданный вес БРЭО, удельный вес ракеты, давление, сопло, объем ракеты. После этого проведена оптимизация загрузки водой для максимальной высоты.

PopovIgor> Как с помощью твоей программы определить "оптимальный" вес Мо и оптимальную заправку, чтобы было на что ориентироваться? Подбором? Или сама может искать?
Пока - подбором. Может быть я набросаю макрос. Там все просто должно быть.
Задаешь в файле "не расстыковывать" - будет считать одноступенчатую ракету. Задаешь известные параметры. Балласт второй ступени минимальный (0 - нельзя).
Подбираешь количество воды под максимальную высоту.
После этого увеличиваешь балласт второй ступени пока высота не начнет снижаться.
Получится оптимальное соотношение воды и балласта (полезной нагрузки) для данной ракеты при данном давлении. Если БРЭО тяжелее оптимальной нагрузки, ставишь вместо балласта фактическую массу - высота упадет.
PopovIgor> Или этот вес значительно меньше наших конструктивных и технологических возможностей и надо просто тупо максимально облегчаться?
Он примерно адекватен нашим технологическим возможностям по конструктиву ракеты, поэтому надо максимально облегчаться, чтобы БРЭО вписывался в весовые ограничения. А также для лучшей развесовки.
Хотя "на пальцах" мне кажется, что масса ракеты растет быстрее сопротивления воздуха, поэтому ракета все меньше нуждается в балласте. Тогда БРЭО по-любому отрицательно влияет на экстремальные показатели. Но там есть резервы по облегчению.

Ckona> Ракета разгоняется 21,5-мм ... а пойдет на 7-мм сопле.
У Игоря есть изящная идея на эту тему. Может быть он ее реализует и нам потом продемонстрирует.

bambr-pz> Эскиз в студию.
Разгонная трубка красного цвета.
Еще надо, чтоб тяга разгонщика проходила через центр тяжести ракеты.

PopovIgor> Допустим хочу сделать ракету 10 л. Имею голову 200 г. Имею возможность поднять давление Р в ущерб весу (добавка на упрочнение).
Я скорее всего смогу завтра прикинуть.
Давай параметры ракеты и БРЭО:
- диаметр ракеты
- диаметр сопла
- масса БРЭО
- объем нетто (двухлитровая бутылка имеет объем 2,09 л)
- размер стабилизаторов во фронтальной проекции (вид с ребра сверху), их кол-во (дай, угадаю... три?)
- пары масса конструкции/рабочее давление.

Только мне казалось, что у тебя десятки готовой нет? Хочешь составную пульнуть? Или двухступенчатую? Или это расчет проекта?

Gematogen> Давай параметры ракеты и БРЭО
V=10 л, Р=8 атм, D=110 мм, d=15 мм, М БРЭО = 220 г (ф90 мм). Ориентировочная масса двиг. = 650 - 700 г. Внутренняя напр. ф15*1000.
Три пера -
размах -150
корневая хорда - 200
концевая - 120
стреловидность - 130
F суммарн. - 720 см²
Gematogen> Хочешь составную пульнуть? Или это расчет проекта?
Расчет. Для начала хочу посмотреть стоит ли этим заниматься (бОльшими диаметрами)?
Или остаться в рамках клееных ф80-90 мм, на которых легче поднять давление и сними же - двухступенчатую (максимум). Какие соотношения? L max = 2000 мм в т.ч. ГЧ - 250 мм. Узел стыковки - 90 мм (h) - М ус = 60 г.

PopovIgor> Или остаться в рамках клееных ф80-90 мм, на которых легче поднять давление и сними же - двухступенчатую (максимум). Какие соотношения? L max = 2000 мм в т.ч. ГЧ - 250 мм. Узел стыковки - 90 мм (h) - М ус = 60 г.
Для двухступенчатой ф90 мм получаются прикидочные параметры:
Суммарный объем двигателя - 9,4 л - Мо = 560 г (двиг. с упрочнением) + 220 г (БРЭО) + 60 г (УС) = 840 г.
Р=10атм. d1 = 15 мм, d2 = 9 мм.
В каком соотношении выгоднее разделить этот объем на два объема (КПДО двигателя - 60 г/л)?

PopovIgor> V=10 л, Р=8 атм, D=110 мм, d=15 мм, М БРЭО = 220 г (ф90 мм). Ориентировочная масса двиг. = 650 - 700 г. Внутренняя напр. ф15*1000.
При массе ракеты 700 г расчетный максимум 151,2 м при объеме воды 2,50 л, скорость при сходе с направляющей 8,1 м/с.
При массе ракеты 650 г расчетный максимум 155,7 м при объеме воды 2,50 л, скорость при сходе с направляющей 8,2 м/с.

Gematogen> При массе ракеты 650 г расчетный максимум 155,7 м при объеме воды 2,50 л, скорость при сходе с направляющей 8,2 м/с.
Понял. Вес БРЭО учтен?
А как по второму варианту? Смогешь? Желательно сравниться и определиться.

PopovIgor>> Какие соотношения? L max = 2000 мм в т.ч. ГЧ - 250 мм. Узел стыковки - 90 мм (h) - М ус = 60 г.
PopovIgor> Для двухступенчатой ф90 мм получаются прикидочные параметры:
PopovIgor> Суммарный объем двигателя - 9,4 л - Мо = 560 г (двиг. с упрочнением) + 220 г (БРЭО) + 60 г (УС) = 840 г.
PopovIgor> Р=10атм. d1 = 15 мм, d2 = 9 мм.
PopovIgor> В каком соотношении выгоднее разделить этот объем на два объема (КПДО двигателя - 60 г/л)?
При заданных условиях объем выгоднее всего делить пополам. Это при условии, что конструктив ступеней аналогичен, меняется только длина.
В первую ступень заливаем 2,00 л воды, во вторую - 0,88 л.
Оптимальное давление разделения 1,3 атм.
При сходе с направляющей скорость 8,4 м/с.
Разделение происходит на высоте 9,5 м при скорости 30,1 м/с.
Максимальное ускорение первой ступени - при сходе с направляющей - 69,2 м/с/с.
Вторая ступень достигает максимального ускорения 134,4 м/с/с в конце водной тяги на высоте 25,4 м. Скорость растет до высоты 46,9 м и достигает 73,4 м/с (264 км/ч!).
Воздух полностью выходит на высоте 124 м. Скорость к тому времени падает ниже 50 м/с.
Красивый баллистический полет...
Через 6,45 с после старта достигаем апогея на высоте 208,2 м.
Если не сработала система спасения, то встреча с землей произойдет через 13,9 с после старта на скорости 44,0 м/с (158,4 км/ч).

Кстати, без стабилизаторов на второй ступени максимальная расчетная высота 234,1 м. Необходимо оптимизировать стабилизаторы по размеру. На второй ступени тяжелая голова и достаточная длина. Предлагаю задаться запасом устойчивости 1,5 - 2 калибра и исходя из этого определить размер стабилизаторов. При прочих равный лучше длинные узкие стабилизаторы, чем широкие и короткие той же площади.

Если стартуем без внутренней направляющей, то максимальная высота 191,8 м - со стабилизаторами второй ступени и 215,9 - без стабилизаторов.

Изменение стабилизаторов может повлиять на соотношение объемов и масс. Я не проверял - слишком трудоемко.

PopovIgor> Понял. Вес БРЭО учтен?
Учтен.
Кстати, если ее наддуть до 10 атм, то высота 185,7 м. А вот если еще и диаметр снизить до 90 мм, тогда 206,2 м.

Между прочим, отклонение направления старта на 1 градус от нормали вызовет удаление точки приземления для одноступенчатой ракеты на 2,1 м, для двухступенчатой - 11,5 м.
При перекосе на 10 градусов - 21,3 и 110,8 м соответственно.

Наибольшая дальность достигается при старте двухступенчатой ракеты с отклонением 40 градусов. Она улетит на 304 м с апогеем 43,8 м.
Одноступенчатая летит на 307 м с апогеем 84,06 при отклонении 33 градуса.

Так что аварийный пуск может привести к неожиданным последствиям.

Класс! Спасибо Михаил. На это и сориентируемся. Позапускаю то, что сделано. отработаю пусковую. Затем испытаю узел стыковки. А там дальше, если все пойдет нормально можно и вплотную заняться двухступенчатой по твоим расчетам. 1,3 атм думаю уже так и задан конструктивно (с учетом неизбежных задержек - описание прочитал?).

PopovIgor> описание прочитал?
Прочитал, задержки не учитывал.
Отклонение любого значимого параметра в любую сторону приведет к снижению высоты.
Это касается давления расцепления, массы воды, наклона при старте (или ветра при большой степени устойчивости ракеты).

Gematogen> Кстати, если ее наддуть до 10 атм, то высота 185,7 м. А вот если еще и диаметр снизить до 90 мм, тогда 206,2 м.
Объемы с ф110 мм не испытывал, чтобы работать на 10 атм надо упрочнение повышать. Расталкивающее усилие при ф110 - 950 кгс !! При ф90 - 635 кгс. А работать на пределе, сидеть и гадать бабахнет или нет, не наш метод . Минимум вес увеличится в два - три раза. При 10 л он будет в районе 850 - 900 г, да плюс еще БРЭО. Повышенный вес все съест. Нет уж, если и повышать давление, то только на ф90 и ниже. Напомню, австралийская Shadow - ф70 мм при Р=25 атм - расталкивающее усилие 962 кгс. При ф90 мм и 10 атм можно уложиться по двигателю в районе 700-720 г. Длина ракеты в целом будет 1900-2000 мм, что более-менее еще приемлемо. Да и соотношение D/L - 1:21 - тоже нормально.

Gematogen>> А вот если еще и диаметр снизить до 90 мм, тогда 206,2 м.
Для достижения "рекордных" высот мне представляется надо использовать ф70 с наибольшим объемом, который ограничен длиной (это будет в районе 6,5 - 6,6 л), с повышением давления по предложенной технологии (в районе 15 атм рабочего). А вот, чтобы понять какое оно будет предельное, надо проводить испытания.

Прикинь, если время будет. Мо прим. 500-550 г + БРЭО.

Gematogen> Кстати, без стабилизаторов на второй ступени максимальная расчетная высота 234,1 м. Необходимо оптимизировать стабилизаторы по размеру.
Твоя пустаявторая ступень в сборе с БРЭО имеет центр тяжести на расстоянии около 428 мм от носа, а центр давления - на расстоянии 540 мм от носа. Коэффициент устойчивости 1,24 калибра!
Выбираем стабилизаторы с удлинением 3 (длина в 3 раза больше ширины) в количестве 3 штук.
Тогда довести коэффициент устойчивости до 1,5 калибра можно стабилизаторами размером 32х95 мм, а до 2 калибров - 57х172 мм.
У заряженной второй ступени центр тяжести на отметке около 790 мм. Запас устойчивости -2,8 без стабилизаторов, -2,5 с маленькими стабилизаторами, -2,0 - с большими.
Коэффициент устойчивости становится равен 0 при остатке воды в объеме: 105 мл, 135 мл и 200 мл соответственно. Это происходит через 0,315 с, 0,304 с и 0,274 с после запуска второй ступени.

Чтобы довести ракету до нулевой устойчивости в заправленном состоянии нужны стабилизаторы размером примерно 150х450 мм. И с этим барахлом мы попытаемся взлететь... Кстати, массой стабилизаторов я пренебрег, что допустимо для маленьких стабилизаторов, но для этих - нет.

Я заканчиваю. Заменив твои стабилизаторы на стабилизаторы 57х172 ты (теоретически) увеличишь максимальную высоту с 208,2 м до 223,5 м.

Если ты планируешь пробные пуски, то предлагаю сравнить два типа стабилизаторов. Т.к. устойчивость может оказаться важнее сопротивления воздуха.

PopovIgor> Прикинь, если время будет. Мо прим. 500-550 г + БРЭО.
Что прикинуть-то? Теоретический максимум для 70 мм х 15 атм?

PopovIgor>> Прикинь, если время будет. Мо прим. 500-550 г + БРЭО.
Gematogen> Что прикинуть-то? Теоретический максимум для 70 мм х 15 атм?
Получаем на полной дырке при старте по внутренней направляющей длиной 1 метр при заправке 2089 мл воды высоту 237,6 м с твоим стабилизатором, 255,3 м с уменьшенным стабилизатором и 267,9 - совсем без стабилизатора.

Кстати, тольщина стабилизатора тоже существенно влияет.

Так что максимум в районе 240 - 260 метров.

Мне кажется, что двухтупка 90 сильно безопаснее, а летит почти также высоко.
По крайней мере стабилизатор уменьшить проще, чем поднять давление.

Для двухступенчатой ракеты уменьшение стабилизатора дает прирост высоты как при повышении давления до 11,4 атм.

Ckona> Еще надо, чтоб тяга разгонщика проходила через центр тяжести ракеты.
ТОгда разгонные балоны ставим с обеих сторон и получим уравновешанную систему.

bambr-pz> разгонные балоны ставим с обеих сторон и получим уравновешанную систему.
Да, но лишь при условии равной тяги, начального давления, равного трения по разгонным трубкам и одновременного прекращения тяги.
Конечно, с двумя разгонщиками смотрится "кузявее" - но это усложняет пусковую и добавляет "крючков". Потому я (бы! если бы...!) пробовал с одним разгонщиком, "правильно" перекосив и сместив его.
Кстати, "правильное" название этого баллона - стартовый ускоритель.