Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

Non-conformist> Сколько может весить ССР для ракеты с массой в апогее в районе 2,6 кг? Парашют один, пиротехническая экстракция.
Парашют диаметром 0,8...1 метр, вес со стропами 70...100 г.
Электроника с электропитанием - ориентировочно 20...30 г.
Пиротехнический узел, включая силовые оболочки - 40 г (это лично моя экспертная оценка, могу ошибаться - никогда не делал).
Итого: от 130 г до 170 г. Вряд ли превысит 0,2 кГ, может быть впишется в 120 г.

Параметры спуска:
Парашют диаметром 0,8 м.: скорость установившаяся 8 м/с, усилие рывка на скорости 20 м/с - 20 кГс.
Парашют диаметром 1,0 м: скорость установившаяся 6 м/с, усилие рывка на скорости 20 м/с - 26 кГс.

Ckona> Парашют диаметром 1,0 м: скорость установившаяся 6 м/с, усилие рывка на скорости 20 м/с - 26 кГс.
Большое спасибо! Скорость будет в районе нуля. А скольких метров потери высоты будет стоить раскрытие такого парашюта при его экстракции вертикально вверх?

Non-conformist> Скорость будет в районе нуля.
На нулевой и околонулевой скорости парашюты не раскрываются.
Сразу раскрываются всякие рычажные тормозилки.

Non-conformist> А скольких метров потери высоты будет стоить раскрытие такого парашюта при его экстракции вертикально вверх?
По опыту парашютирования грузов 1...1,5 кГ, от срабатывания до полного открытия купола теряется в среднем 30 метров. За счет специальной укладки иногда удается сократить до 20...25 м.
Парашют сначала разматывается и вытягивается со стропами и фалом, потом набегающий поток достаточно долго ищет щелочку и, отыскав, надувает купол не быстрее чем "со скоростью набегания".
Я склонен считать, что "в наших делах" гарантия нормального торможения парашютом - 40...45 метров.

А что практически представляет собой скорость снижения 6 м/с? Деформируется ли корпус из нескольких пластиковых бутылок в момент приземления с такой скоростью? Бывают ли другие поломки при ударе о землю с такой скоростью (срывается со своих мест БРЭО, отламываются стабилизаторы, и тому подобное)?

Non-conformist> А что практически представляет собой скорость снижения 6 м/с? Деформируется ли корпус из нескольких пластиковых бутылок в момент приземления с такой скоростью? Бывают ли другие поломки при ударе о землю с такой скоростью (срывается со своих мест БРЭО, отламываются стабилизаторы, и тому подобное)?

На 6 м/с вообще ничего не повреждается. Абсолютно.
Излом бутылкопланера - начиная с 20 м/с, даже, наверное, с 25 м/с. Самим бутылкам по фигу, сминаются без разгерметизации.

Электроника "без соплей" спокойно выдерживает удар об землю на скорости 10 м/с, при которой уже сминается верхушка обтекателя.

Самые поганые последствия - от эффекта "пресса" - когда "верхнее" в момент удара давит на остановившееся "нижнее".

Большое спасибо.

Ckona>> собрал модернизированный узел разделения, все готово к наземным испытаниям на отстрел привязанной бутылочки

Ну и агрегат....
Зачем так много бутылок?
Это 1я ступень?
Можешь по подробнее оней рассказать?

Oleg_svv> Ну и агрегат....
Oleg_svv> Зачем так много бутылок?
Oleg_svv> Можешь по подробнее оней рассказать?

Этот агрегат уже летал, сейчас этап конструкторской доводки.
Открытое название - "Пеликан".

Ckona> PelikanLaunch23-09_11.mpg - YouTube
Красота!
Монстр к тому же и летает!;))

Интересно, хоть наверное и не раз уже обсуждалось, какие высоты по ступеням набираются?
Второе. Два "пшика"; первый - это водичка выдувается из объёмных камер первой ступени, потом в них образуется разрежение (когда ещё не вся вода вышла?), засасывается воздух из вне, и, потом, второй раз выплёвывается наружу? Типа переколебания получается...так?

нет не то, что-то сложновато придумал...;)))

mansy> Интересно, хоть наверное и не раз уже обсуждалось, какие высоты по ступеням набираются?

Грубо оценивая, на одноступенчатой взлетаем на 100 метров, на двухступенчатой - на 200 метров.
Перейдя со стартового давления 5 атмосфер на 8 атмосфер и вылизывая вес, на двух ступенях получим 350 метров.
Пока что мы находимся на этапе "8К71 образца 1957 г", хотя у БРАТа-2 есть результаты, похожие на "Н-1, запуск 1".

mansy> Второе. Два "пшика"; первый - это водичка выдувается из объёмных камер первой ступени,
из одной центральной камеры (отсек расходной массы, "топливный" отсек)

mansy> потом в них образуется разрежение (когда ещё не вся вода вышла?), засасывается воздух из вне, и, потом, второй раз выплёвывается наружу? Типа переколебания получается...так?

Нет. Физика выбрасывания воды из бутылки такова, что сжатый воздух прорывается сквозь воронку раньше, чем выйдут последние 3% воды, размазанные по стенке.
Эта остаточная вода "пульверизируется" последней избыточной атмосферой: второй пшик означает завершение воздушного импульса первой ступени.

Если кому интересно - начальный этап этого "Пеликана" отражен в этом ролике.

Ckona> Water Rocket Booster.mpg - YouTube
Красиво!
Спасибо за ответ!

Ckona> Грубо оценивая, на одноступенчатой взлетаем на 100 метров, на двухступенчатой - на 200 метров.

Ну, Алексей немного пошутил, на сайте у австралийцев есть хороший калькулятор, можешь поиграться. С его помощью можно, при определенной сноровке, рассчитать и высоту подъема многоступенчатой ракеты. При наших давлениях (до 8 атм.) и возможных габаритах и с 3-мя ступенями взять 200м весьма затруднительно. Сейчас закончу строительство нового носового отсека, а он у меня будет со спускаемым на отдельном парашюте кораблем и можно полетать. Надо сказать погода у нас просто райская. Тихо, тепло, ясно, особенный свежий воздух, летать не перелетать!

Брат-2> При наших давлениях (до 8 атм.) и возможных габаритах и с 3-мя ступенями взять 200м весьма затруднительно.
Хороший повод опубликовать расчеты высоты по проекту "Пеликан" !

Брат-2> Сейчас закончу строительство нового носового отсека, а он у меня будет со спускаемым на отдельном парашюте кораблем и можно полетать.
Ждем с нетерпением, ... как Политбюро 45 лет назад.

Брат-2> При наших давлениях (до 8 атм.) и возможных габаритах и с 3-мя ступенями взять 200м весьма затруднительно.

Расчеты показывают, что это реально.

Первая ступень сухой массой 1,1 кГ имеет объем 20 литров, из них 5 литров занято водой. Аэродинамическое сечение 330 мм, коэффициент аэрод.сопротивления 0,5 (много).
Сопло - горлышко бутылки, диаметр 21,5 мм.

Вторая ступень объемом 6 литров, сухая масса 550 граммов, заправка - 1,1 литра.
Аэродинамика: сечение 80 мм, коэффициент 0,3 (неплохо).
Сопло - 9мм.

Стартовое давление 6 Ати. (избыточных атмосфер)

Разгонная трубка длинная: 700 мм, протыкает насквозь весь топливный бак.

Первая ступень вместе со второй разгонится до скорости более 30 м/с, но с учетом несовершенства механизма разделения ступеней будем считать, что разделение произойдет на скорости 25 м/с. Высота составит 28...35 метров.

Вторая ступень после разделения добавит еще 45...50 м/с, итого до 75 м/с.
С такой скоростью ракета взлетит еще на 170...180 метров от точки разделения.
Итого: 200+-15 метров.

Можно поднимать давление до 7 или 8 Ати и спокойно возить видеокамеру с высотомером.
Если все отработано и надежно.

Ckona> Итого: 200+-15 метров.
Ckona> Если все отработано и надежно.

При таком хорошем Сх второй ступени у меня получилась максимальная высота 211 метров.
К сожалению у меня нет возможности посмотреть видео, поэтому не имею представления о конструкции стабилизаторов. Принял схему - три стабилизатора толщиной 5 мм с длиной фронтальной проекции 150 мм.
При этом в конце водяной фазы первой ступени скорость составляет 27,7 м/с, а высота - 7,9 м. Поэтому разделение сделал не при 25, а при 30 м/с (избыточное давление 1 ступени 2,3 атм), высота составила 9,5 м. На этом этапе аэродинамика нам по барабану.
Вторая ступень достигла максимальной скорости 63 м/с на высоте 56 м. Апогей - 211 м.
Если Сх принять 0,4, то апогей составит 193 м.
Отклонение от вертикали при запуске на 5 градусов влечет снижение апогея до 198 м.

Так что теоретически 200 м на двух ступенях вполне возможно, так как у нас еще есть резерв по давлению.

.....
Gematogen> Так что теоретически 200 м на двух ступенях вполне возможно, так как у нас еще есть резерв по давлению.

.....
Дай Бог, чтобы правы были Вы! Пересчитывать нет ни времени, ни желания, постараюсь преодолеть 150м, а там видно будет. Наконец закончил высотомер, сам себя загнал в угол, но все нормально. Свою камеру угробил, поэтому полеты будут без бортового видео.

Брат-2> Дай Бог, чтобы правы были Вы! Пересчитывать нет ни времени, ни желания, постараюсь преодолеть 150м, а там видно будет.
Учитывая то, что я практически остановился на первой ступени, а Вы яляетесь ЕМНИП держателем подтвержденного рекорда высоты в нашем сообществе, хочу попросить Вас для проверки теоретической модели полета ракеты дать подробное описание характеристик ряда запусков.
Интересуют диаметр ракеты и размеры фронтальной проекции стабилизаторов, точные объемные и массовые показатели (например важно, что объем двухлитровой бутылки 2090 кубиков), точный объем воды и давление запуска.
Также интересует оценка удаления точки приземления ракеты при баллистическом полете от точки старта. Т.е. куда примерно упала бы ракета если бы парашют не раскрылся. Надеюсь, аварийных запусков не будет.
Особенно интересуют запуски одноступенчатых ракет без внутренней направляющей (если Вы таковыми занимаетесь).
Эту просьбу адресую также всем, кто осуществляет запуски со средствами объективного контроля.

Gematogen> Также интересует оценка удаления точки приземления ракеты при баллистическом полете от точки старта. Т.е. куда примерно упала бы ракета если бы парашют не раскрылся. Надеюсь, аварийных запусков не будет.
Gematogen> Особенно интересуют запуски одноступенчатых ракет без внутренней направляющей (если Вы таковыми занимаетесь).
Gematogen> Эту просьбу адресую также всем, кто осуществляет запуски со средствами объективного контроля.
Миш, если ты видел мое видео, то ракета брякнулась в метре от старта. Запуск аварийный, без парашюта. Все как ты хотел Высота визуально 30-35м. Диам. ф90. Увидишь прим. размеры оперения.

PopovIgor> Миш, если ты видел мое видео, то ракета брякнулась в метре от старта. Запуск аварийный, без парашюта. Все как ты хотел Высота визуально 30-35м. Диам. ф90. Увидишь прим. размеры оперения.
Аварийный запуск для проверки теоретической модели не подходит.
Отклонение от точки запуска при малых скоростях ветра характеризует отклонение от нормали в силу наклона пусковой, несимметричности конструкции и несоосновти сопла, что влияет на апогей.
Я хочу сделать моделирование нескольких запусков. Если будет хорошее совпадение между фактическими и расчетными данными, то подтвердится качество модели.
Если будет незначительное стабильное относительное отклонение, то это позволит скорректировать Сх и считать модель рабочей.
Каждый узел может вносить погрешность - особенно в многоступенчатых ракетах. Там существенно выше вероятность геометрических деформаций, излома конструкции на старте, а также есть неопределенность по моменту срабатывания системы разделения ступеней.
Поэтому наиболее подходящий вариант - именно простая одноступенчатая ракета. С пониманием погрешностей измерения размеров/массы/объема/давления.

Ведь может оказаться, что модель неработоспособна.

PopovIgor> Запуск аварийный, без парашюта. Все как ты хотел Высота визуально 30-35м.

При идеальном запуске на 6 атм без внутренней направляющей расчетная высота 101 м при 20 мм сопле.
Высота 35 м соответствует давлению старта около 2,5 атм.

Отклонение в 1 метр от пусковой при посадке соответствует наклону пусковой в четверть градуса. Т.е. находится в пределах погрешности и на апогей влияния не оказывает.

PopovIgor> Миш, если ты видел мое видео...

Посмотрел видео. Прикольно.
Меня настораживает задержка между сдергиванием чеки и стартом.
А еще мне кажется, не стоит стоять около заряженной ракеты. Тем более, что она клееная.
На крайняк хотя бы очки надевай слесарные. Глазки беречь надо.
А парашют не пытался открыться или банально не хватило высоты?

....
Gematogen> Ведь может оказаться, что модель неработоспособна.

Безусловно, практические полеты могут быть хорошим тестом для проверки правильности расчетных данных. Но не мне тебе говорить, что в реальном полете на результаты полета будут влиять еще штук 20 «но»! К примеру, погрешность высотомера, то есть «но» абсолютно не связанное с самой ракетой. Или, что может дать примерная оценка баллистической траектории? Сам сообщаешь о десятке очевидных факторов влияющих на конечный результат, а ведь есть еще неочевидные, к примеру, ветер на высоте 50-100м, и.т.п. То есть, теоретическая модель полета нужна, она должна быть ориентиром, примером, в конце концом мечтой! Мне видится, что делать из программы приспособленца крайне не желательно, лучше расчеты привести к приемлемому виду для профана, и очень желательно для возможности расчета параметров полета многоступенчатых ракет.
Лично меня мало интересуют одноступенчатые старты, скучноватое занятие! Безусловно, несколько раз стартану 3-й ступенью, но это скорее для проверки оборудования.