Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

...
Gematogen> А еще мне кажется, не стоит стоять около заряженной ракеты. Тем более, что она клееная.
...

У меня всего взорвалось 3 ракеты, а они были не клееные, да и при давлении не более 7атм. Причем, две в метре от меня, без воды, да еще в гараже! Во всех случаях ударная волна распространялась вертикально, по цепной реакции взрывались все сцепленные бутылки, разрушалось дно. Даже испугаться не успевал, но если на пути волны окажется рука, серьезной травмы не избежать!
Ну, а большая рванула на старте, а раньше летала!

Gematogen> Посмотрел видео. Прикольно.
Gematogen> Меня настораживает задержка между сдергиванием чеки и стартом.

Ну, в данном конкретном случае, все объясняется довольно просто и очень хорошо, что ты обратил на это внимание. Как ни странно, мои аварийные запуски можно зачесть как эксперименты по оценке сил заклинивания в сопрягаемых парах!!! Ckona говорил о том, что по этому видео можно сделать полезные выводы, это один из них.

Все, что улетело на видео, стартовало с малым давлением. После запуска слышен свист - это открыт баллон, продолжая нагнетать воздух. Все старты были либо с внутренней разгонной трубкой ф10 либо без нее. Ось Z стартового стола строго вертикальна, легко проверяется в двух плоскостях обычным реечным уровнем. А вот уже отклонение оси ракеты от оси стартовой гардены приводит к подклиниванию. И чем оно (отклонение) больше, тем больше это подклинивание - штуцера в гардене, штуцера на разгонной трубке, а люфты здесь и там обязательны и неизбежны. Вот они и выбираются. Причем, чем меньше диаметры, тем больше клинит. (При использовании внешних направляющих такого не бывает. См. вывод в конце.)

Схема старта с разгонной трубкой. Р= 3 атм, трубка ф 10, станд. штуцер ф16.

Подъем проходит в два этапа и клинит в двух местах (см. выше)
1. Выталкивание штуцера из гардены. Сила выталкивания 6 кгс минус 2 кг веса ракеты, а клинит в двух местах.
2. Подъем на разгонной трубке. Сила выталкивания - 2,4 кгс минус 2 кг веса ракеты, хотя продолжает клинить уже в одном месте.

Без трубки при том же давлении сила выталкивания штуцера ф16 из гардены - 6 кгс минус 2 кг веса ракеты.

Дальнейшее поднятие давления (или просто покачав ракету или дав ей пинка, что тоже самое ) приводит к старту.

Простейший пример. Наполним водой 1,5 л бутылку. Сунем в горлышко вертикально палец. Попробуем поднять - не получается. Наклоним немного палец - запросто поднимаем. Здесь то же самое.

Вывод
Смазка внутренней направляющей и гардены - дело нужное и полезное, но!
Используем мы разгонную трубку (а это выгодно) или нет, желательно все же на стартовом столе иметь три внешних центрирующих направляющих, типа как у Славича. При больших давлениях всё, конечно, улетит и без них, но при их отсутствии значительно уменьшается эффект от применения разгонной трубки.

Gematogen>> Посмотрел видео. Прикольно.
Заглянул в другие темы. Народ потихоньку "собачится" (РДТТ), все про борщ да навоз, самоисчерпание да пальцезагибание
Надеюсь, у нас все иначе. И людей много новых интересных прибавилось, и теория отработана, и многие технические вопросы обсуждены, так что дело за практикой - и стартовые ускорители, и многоступенчатые, а рубеж даже в 150 м еще не покорен, не говоря уже про двести

PopovIgor> Вывод
Во ! Уже пошли ростки практического опыта.

Ты не упомянул о двух нюансах.
Чтобы сопло не заклинивало на разгонной трубке, достаточно держаться за трубку в ДВУХ точках.
Разнесенных хотя бы на 1/4 длины разгонной трубки. Безо всяких внешнийх направляющих.
Если используется пеногенератор, то эти две точки - внизу сопло, вверху втулка.
Если его нет - надо вклеивать центрирующую проставку. Скоро таковая будет испытана.

Второе.
Незачем подгонять диаметр разгонной трубки под диаметр сопла. В кольцевой зазор под давлением подается вода - и все отлично все смазывается. Солидол тоже нужен, он уменьшает трение покоя.

Ckona> Если его нет - надо вклеивать центрирующую проставку. Скоро таковая будет испытана.
Согласен. Но ведь эта проставка будет действовать наверное как максимум до половины длины разгонной трубки? А дальше вторая половина пути - только нижняя точка (штуцер)? Ну четверть.

Ckona> Второе.
Ckona> Незачем подгонять диаметр разгонной трубки под диаметр сопла. В кольцевой зазор под давлением подается вода - и все отлично все смазывается.
Сейчас зазор 0,1 мм на сторону. Хотелось использовать максимум эффекта выталкивания (ф10) при стандартном штуцере - расточен до 10,2 мм - это уже предел, дальше рвется под о-рингом. Стержень ф9 не нашел. Ставить ф8? Да и жесткость снижается. Поэтому, как мне кажется, крепкие внешние раздвигаемые по радиусу хорошее добавление.

Задвоилось...

Брат-2> ...в реальном полете на результаты полета будут влиять еще штук 20 «но»!
Именно поэтому одноступенчатая ракета предпочтительнее - там на порядок меньше этих самых "но".
Брат-2> К примеру, погрешность высотомера, то есть «но» абсолютно не связанное с самой ракетой.
Для одного и того же высотомера это скорее всего систематическая погрешность и ее можно учесть.
Брат-2> Или, что может дать примерная оценка баллистической траектории?
В теоретической модели мы имеем траекторию в виде параболы деформированной силой сопротивления воздуха. Если все отклоняющие факторы действуют на ракету постоянно, то большинство этих воздействий приводят к такому же эффекту как наклон пусковой для идеально сделанной ракеты. Так как нас интересует не учет этих факторов, а сравнение достигнутой высоты и расчетной (а при хороших данных и сравнение графика высота/время), то отклонение точки падения нужно для корректировки модели. Вводится начальный угол наклона, который меняет траекторию увеличивая отклонение точки посадки и уменьшая апогей.
Таким образом отклонение является мерой неидеальности запуска.
Брат-2> ...теоретическая модель полета нужна, она должна быть ориентиром, примером, в конце концом мечтой!
Именно! Но некорректная модель не может являться мечтой. А для проверки нужно сравнение с натурными экспериментами.
Ведь известный закон гласит: "Если практика не подтверждает теории, то тем хуже теории".
Брат-2> ...лучше расчеты привести к приемлемому виду для профана...
Если имеется в виду возможность использования человеком имеющим начальный опыт работы в Excel, то они именно в таком виде.
Собственно там все просто, только громоздко.
Но есть один блок - он учитывает снижение скорости звука (ограничение для скорости истечения воздуха в пневмофазе) при резком охлаждении вызванном расширением сжатого воздуха, который сделан с рядом смелых допущений. Вот он-то и вызывает некоторые сомнения.
Брат-2> ...и очень желательно для возможности расчета параметров полета многоступенчатых ракет.
Я выкладывал версию, которая считает именно двухступенчатые ракеты. А с небольшими извращениями (поэтапный расчет для каждой ступени при предположении, что все последующие ступени являются нагрузкой определенной массы) - любые n-ступенчатые.
Также она позволяет оптимизировать объем заправляемой воды для заданной ракеты при заданном давлении для максимизации высоты. Но вот тут как раз и нужно быть уверенным в ее корректной работе.
Брат-2> Лично меня мало интересуют одноступенчатые старты...
Догадаться было нетрудно.

PopovIgor> Согласен. Но ведь эта проставка будет действовать наверное как максимум до половины длины разгонной трубки?
Ckona дело говорит. Эффективность этого решения растет с ростом базы разнесения двух втулок. При этом сокращается время длина работы. Обычный компромисс.
Просто за это время ракета должна увеличить вертикальную стабильность за счет инерции.
PopovIgor> Сейчас зазор 0,1 мм на сторону. Хотелось использовать максимум эффекта выталкивания (ф10) при стандартном штуцере - расточен до 10,2 мм - это уже предел, дальше рвется под о-рингом.
Тут есть два момента: эффективность внутренней направляющей резко (квадратичная зависимость) снижается при снижении диаметра стержня. КПД (неэффективная потеря воды) при этом тоже снижается, но это не так критично.
Именно поэтому наиболее выгодно использовать такие направляющие (даже короткие) при старте на полной дырке. Но это усложняет пусковую.
По поводу зазора - можно рассчитать зависимость скорости при сходе с направляющей и потери воды при движении по направляющей при разных зазорах. Есть предположение, что при малых зазорах незначительное увеличение зазора практически не скажется на эффективности, но существенно снизит риск заклинивания.

Брат-2> Даже испугаться не успевал, но если на пути волны окажется рука, серьезной травмы не избежать!
А если глаза?
Я думаю, что основной поражающий фактор - осколки пластика а не ударная волна.
Ударная волна опасна для ушей при неблагоприятном стечении обстоятельств.

PopovIgor> Хотелось использовать максимум эффекта выталкивания...
Игорь, забей на эффект выталкивания в данном случае.
У тебя великолепная ракета. Не порти себе удовольствие ненадежными и малоэффективными решениями.
Я получил для твоей ракеты расчетную высоту 101,5 м для сопла 20 мм (думал, что у тебя стержень - двадцатка).
Для твоего сопла 10,2 мм высота получается 96,4.
Если пускать на стандартной гардене 9 мм, то получим 93,1 м.
(объем воды - разный для разных сопел).
Если в последних случаях добавить направляющие длиной 1 метр и диаметром 10 и 8 мм соответственно, то высота будет 109,3 и 99,1 м.
Если ты при пуске наклонишь ракету на старте на 8 градусов (многовато) в первом случае и на 3 градуса во втором, то это приведет к потере выигрыша полученного за счет направляющей.
Поверь, разница в удовольствии от запуска на 95 и на 105 метров невелика. Зато надежность (и соответственно удовольствие при запуске) существенно вырастет.
Мне кажется, что стоит пока отказаться от внутренней направляющей в пользу достаточно длинной внешней.
Но помни, что я в основном теоретик, так как запускал только простые ракеты.

Gematogen> По поводу зазора - можно рассчитать зависимость...
Кольцевая щель работает как реактивное сопло.
С тягой, вдвое превышающей силу давления на площадь.
С зазором разгон быстрее, ценой потерь рабочего тела.
Компромисс исключает заклинивание. По крайней мере, при параметрах: сопло 9, трубка 8.
Чтобы трубка не ломалась, используйте толстостенную.

Далее. Если разгон нормальный, с укорением, после освобождения верхнего "удержания" никакого заклинивания не будет вследствие инерции поступательного движения - ракета уже набрала скорость.

С моей точки зрения, отсутствие разгонной трубки и использование внешних направляющих представляет для водяных ракет интерес в двух случаях:
- с "академической" точки зрения - полеты только на рективной тяге (типа соревнования и т.п.)
- при сильном ветре (который опрокидывает ракету вместе с худосочной пусовой установкой).

Gematogen> Ckona дело говорит. Эффективность этого решения растет с ростом базы разнесения двух втулок. При этом сокращается время длина работы. Обычный компромисс.
Да я и не спорю.
Но разве нельзя использовать максимум по ф для разгонной трубки, а заклинивание устранить внешними подстраиваемыми под любой ф корпуса, и не делая внутренней проставки ?

Хм.
А вот по конструированию, так внешние направляющие изготовить гораздо проще, чем хорошую и "правильную" разгонную трубку.

Ckona> С зазором разгон быстрее, ценой потерь рабочего тела.
Путем дискуссии мы установили, что достоинство внутренней направляющей именно в приобретении начальной скорости с минимальной (в идеале - нулевой) потерей рабочего тела.
Увеличивая кольцевой зазор мы смещаем акцент от выталкивания по соплу к реактивному движению, т.е. снижаем эффективность с точки зрения макимума высоты. Предельный случай роста кольцевого зазора - отсутствие направляющей.
Другое дело, что на начальном этапе положительные факторы (снижение вероятности заклинивания и снижение потерь на трение) растут быстрее, чем отрицательные (потеря воды при движении по направляющей).

Ckona> С моей точки зрения, отсутствие разгонной трубки и использование внешних направляющих представляет для водяных ракет интерес в двух случаях:
Ckona> - с "академической" точки зрения - полеты только на рективной тяге (типа соревнования и т.п.)
Ckona> - при сильном ветре (который опрокидывает ракету вместе с худосочной пусовой установкой).
Меня отсутствие разгонной трубки прельщает еще тем, что технологически все получается проще. И ракета и пусковая. Хотя, в моей пусковой (внешняя направляющая) есть возможность использования внутри гардены трубки, которая будет выполнять только функцию поршня для эффекта выталкивания. Просто моя основная проблема на данный момент не достижение высоты, а безопасный спуск оттуда

Ckona> Хм.
Ckona> А вот по конструированию, так внешние направляющие изготовить гораздо проще, чем хорошую и "правильную" разгонную трубку.
Об чем и речь!
Я когда прикидывал схему с двумя боковыми стартовыми ускорителями, то предусматривал обязательную установку трех внешних направляющих, потому что там возможность заклинивания резко возрастает.
Пояснение к тому, что на рис. некорректно названо прижимной втулкой. Это втулка накручивается на резьбу горлышка и жестко поджимает планку подталкивателя (голубым), а дальше внутренний ф 20 под о-ринги установленные на кольцевых проточках направляющей ускорителя. Удержание трех единиц (два ускорителя + ракета) обычное стандартное и только одно. По центру. Силовые замыкания (ускоритель-ракета) кинематически развязаны.

А вот на ускорители внешние напр-е не следует устанавливать потому что:
во-первых, технически сложно "запараллелить" все три оси Z ускорителей и ракеты, соблюдая при этом заданный эксцентриситет,
а, во-вторых, сила выталкивания на ускорителе значительная. При ф20 и 7 атм составит 22 кгс и на больших диаметрах (ф20) сила заклинивания резко снижается.
А вот тонкая внутренняя направляющая ракеты работает как "затычка" рабочего тела на этапе схода с направляющих ускорителей, а внешними направляющими убираем там все клинья.

Эффект (идея Ckona, я лишь прикинул возможную схему) от применения двух боковых ускорителей L=1000 мм поразительный, стартовая скорость для ракеты ~ 2 кг и Р = 7 атм по прикидочным расчетам порядка 25-27 м/с!

PopovIgor> Но разве нельзя использовать максимум по ф для разгонной трубки, а заклинивание устранить внешними подстраиваемыми под любой ф корпуса, и не делая внутренней проставки ?
Для придания некоей базы нашей дискуссии рассчитал влияние зазора между трубкой и соплом на некоторые параметры.
Зазор менял за счет увеличения сопла, что не совсем корректно, но ближе к жизни.
Считал для трубки длиной 1 метр и диаметром 10 мм.
На графике приведены изменения в относительных величинах. Против ожидания все зависимости оказались линейными.

PopovIgor> Эффект (идея Ckona, я лишь прикинул возможную схему) от применения двух боковых ускорителей L=1000 мм поразительный, стартовая скорость для ракеты ~ 2 кг и Р = 7 атм по прикидочным расчетам порядка 25-27 м/с!
Я считаю, что идея Ckona по ускорителям с водой только для смазки на полной дырке является прорывной в деле роста апогея.
Вот только изначально рассматривались максимально простые ускорители, в которые метровая трубка не влезет. Но эффект все-равно превосходный.
Только требуемая сила удержания на стартовом столе - великовата.

PopovIgor> Но разве нельзя использовать максимум по ф для разгонной трубки, а заклинивание устранить внешними подстраиваемыми под любой ф корпуса, и не делая внутренней проставки ?

Сделай хорошую внешнюю направляющую, а в гардену просто воткни алюминиевую трубку 8 мм из леруа. Крепи ее не жестко (шарнирно). Или вообще не крепи.
При старте перекос устранится за счет подвижности трубки, а на функцию выталкивания влияния это не окажет.

Gematogen> На графике приведены изменения в относительных величинах. Против ожидания все зависимости оказались линейными.
По оси абцисс зазор в мм на сторону?

Gematogen> Только требуемая сила удержания на стартовом столе - великовата.
При Р=7 атм около 50 кГс! Выдержат ли гарденовские захваты (хотя есть хороший металлический с шариками!) и не порвется ли штуцер?

PopovIgor> По оси абцисс зазор в мм на сторону?
Нет, это полный зазор (разница между диаметрами).

PopovIgor> При Р=7 атм около 50 кГс! Выдержат ли гарденовские захваты (хотя есть хороший металлический с шариками!) и не порвется ли штуцер?
Плюс преднатяг для стартовых "затычек" ускорителей.

Gematogen> Плюс преднатяг для стартовых "затычек" ускорителей.
Никаких преднатягов на ускорителях нет. Уплотнение скользящее, по о-рингам установленным в кольцевых проточках направляющих.

Gematogen> Нет, это полный зазор (разница между диаметрами).
Угу. Следовательно, имея штуцер ф10 и трубку ф8 недоберем около 5% высоты, как если бы зазора не было?

PopovIgor> Угу. Следовательно, имея штуцер ф10 и трубку ф8 недоберем около 5% высоты, как если бы зазора не было?
Я тебе сегодня уже прикидывал конкретно твою ракету.

Мой вывод - хорошая внешняя направляющая, стандартная гардена и свободная трубка 8 мм в качестве стартового поршня. Или вообще без трубки.

Если твой снаряд уйдет даже на 80 метров и штатно сработают системы старта и спасения - получишь неописуемое удовольствие. А уж потом будешь гемориться с наворотами и бороться за метры высоты.