Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

PopovIgor>> И это пока только статика. Добавь сюда инерцию при начале движения!
Gematogen> Ничего не добавится.
Ну, ну. Привяжи к утюгу нитку и медленно подними. Нить цела.
Второй раз резко дерни. Нитка оборвется.
Здесь то же самое
На всякий случай Ft=mV У тебя все данные есть: время, скорость, масса (2 кг), три крючка. Посчитай?
С другой стороны. Ты считал перегрузка 51g. Умн. на 2 кг и делим на три крючка. = 34 кг.
По импульсу. 23*2/0,035 = 1314 Н или 44,7 кг на крючок

PopovIgor> Если бутылки ускорителей расположенных вокруг ракеты связать в единое целое, то никакой фал и не нужен.
Упомянутый тобой перекос тяги это не изменит.
PopovIgor> Ускорительный блок и ракета кинематически развязаны.
Совсем? Ускоритель улетает а ракета остается?
Чем передается тяга ускорителей на ракету?
PopovIgor> Как только ракета сходит со своей внутренней направляющей, начинается истечение РТ и она резво отрывается от единого блока ускорителей, который к тому времени уже потерял свою тягу.
Резвость ее невелика, так как удельная тяга ускорителей существенно выше из-за большего сопла и меньшей массы.
Ускорители отвалятся при прекращении пневмовыхлопа от сопротивления воздуха. Процесс начнется на высоте примерно 1,5 метра при давлении старта 6 атм. Ракете добавим около 3 метров высоты.
PopovIgor> На сколько?
Все можно посчитать в моем файле.
PopovIgor> И нет никаких перекосов тяги.
И куда они делись? в чем ты видишь отличие?
PopovIgor> В какой момент ракета оторвется от блока ускорителей?
Это зависит от давлений старта, наличия или отсутствия внутренней направляющей у ракеты, Сх разгонного блока и силы трения между блоком ускорителей и ракетой.
Начнется процесс на высоте 1,5 метра, а вот где закончится - вопрос. Но это не принципиально.
PopovIgor> Очевидно, в момент когда ее собственная тяга будет больше, чем ее подталкивают снизу.
PopovIgor> Вот здесь и нужен расчет по определению тяги на пневмовыхлопе ускорителя. Сам я, к сожалению, этого сделать не могу
Можешь. В моем файле предусмотрен расчет первой ступени с несколькими соплами. Ты можешь получить не только тягу, но и значение ускорения в каждый момент. При равенстве ускорений наступают условия для начала отставания ускорителей.
Только придется считать в допущении, что двигатели ракеты включаются в момент отстыковки. Но учитывая, что ракета стартует по внутренней направляющей и потери РТ/давления невелики, это не даст сильной погрешности.
Если будешь считать в моем файле, то момент отставания наступает когда до и после момента расстыковки ускорение (столбец "О") одинаковое. Сам момент расстыковки смотришь в столбце "А" и подбором давления отстыковки (ячейка "К3") добиваешься равенства ускорений. В строке расстыковки видишь время, высоту, скорость и прочую лабуду.
Я делал вариант файла с возможностью одновременного включения двигателей обеих ступеней. Это как раз обсуждаемый вариант старта. Но получается довольно громоздко, а так как файлом никто не пользуется, то и смысла я в этом не вижу.
Даже ты им не пользуешься, хотя в нем рассчитывается 95% твоих вопросов из раздела "когда..., при каком..., на какой высоте (скорости)..., на сколько..."

PS: прикинул точнее - отставание ускорителей начнется на высоте 1,3 метра при избыточном давлении в них 0,6 атм.

Gematogen> PS: прикинул точнее - отставание ускорителей начнется на высоте 1,3 метра при избыточном давлении в них 0,6 атм.
Все очень хорошо складывается.

PopovIgor> Ну, ну. Привяжи к утюгу нитку и медленно подними. Нить цела.
PopovIgor> Второй раз резко дерни. Нитка оборвется.
Если мы будем кидаться утюгами (туда, откуда камни в огород прилетают) - тогда да, порвется.
PopovIgor> Здесь то же самое
Нет, здесь уместна другая аналогия.
Утюг с порвавшейся ниткой ставим на тележку. Тележку затормаживаем и подпираем ее пружиной. Контролируем силу реакции в точке воздействия пружины на тележку. Возрастет ли сила, когда мы растормозим тележку?
PopovIgor> На всякий случай Ft=mV У тебя все данные есть: время, скорость, масса (2 кг), три крючка. Посчитай?
Ужо все посчитано. Просто количество вопросов по предмету бесконечно - на них трудно заранее ответить.
Возьми файл 2stup5.xls и забей следующие начальные условия (см. картинку, желтые поля заполни, поля в красном кружке не трогай, переключатель отмеченный стрелкой в том же положении). Это твоя ракета с тремя ускорителями.
И играйся с давлениями/соплами/стержнями/заправкой сколько душе угодно.
PopovIgor> С другой стороны. Ты считал перегрузка 51g.
Это перегрузка в момент схода с направляющих при расходовании 30 г воды. В реальности она будет сильно сглажена. В момент старта перегрузка 29,4g. При стартовой массе ракеты 1,9 кг и массе ускорителей с водой 0,25 кг сила взаимодействия будет равна (1,9-,25)*29,4=48,5 кгс. Сила выталкивания равна 3*3,63*6=65 кгс.

Gematogen> Возьми файл 2stup5.xls ...
Пардон, я выкладывал только 3 версию. Что менял - не помню, поэтому лови лучше пятую.
Не забудь протянуть диапазон вычислений строк так на 1500
И в ячейках результатов (выделены в рамке) все диапазоны в формулах надо также увеличить до 1500 строки, а то значения автоматически подтягиваться не будут.

PS: В файле бонус - забиты начальные данные для твоей ракеты.

Gematogen> PS: В файле бонус - забиты начальные данные для твоей ракеты.
Михаил! Просто нет слов!!! Вот это труд. Класс. А ты сад да сад, забудь.
Дж. Бруно вон вообще сожгли, а на эти выпады вообще внимания не обращай. Кто-то детали паяет - очень нужное дело, кто-то расчеты делает, третий в сопромате шарит, а вместе делают общее дело. Просто они... как бы сказать, не поняли еще, наверное Ты программу, свой труд, выложил в общий доступ, казалось пользуйтесь, проверьте на практике. Но куда там!

Давление я понял по ступеням одно, не меняется?
8 атм - 183 м, скорректировать потом реальные массы.
Хорошо бы добавить в выходные данные полный импульс, а также столбец силы тяги.
И немного не понял с углом наклона, для чего он введен и именно с таким значением.

И тем не менее это прорывная технология. А если учесть Сашин опыт по двухступенчатым, то все вместе - это качественный скачок. Я бы на их месте не ярлычки развешивал, а, вникнув, что-либо дельное по возможности бы внес. Я за год так до конца и не усек, для чего форум то? Только лишь показывать народу свои достижения, как оно у него полетело али нет, или все-таки коллективный ум единомышленников? Тезис: сделай, покажи да докажи, неправильный.

PopovIgor> Михаил! Просто нет слов!!! Вот это труд. Класс. А ты сад да сад, забудь.
....
Игорек! Вместо подтверждений моего определения лучше добавь товарищу положительной репутации! И я добавлю, как только объясните, как открыть файл. Excel не открывает.
Ты, как будто, просил моей помощи. Не люблю помогать, кому делать нечего, но я бы поступил примерно так. 6 бутылок по 2,5л по отдельности на боковые крючки, В качестве направляющих отрезки пластиковой трубы, но они не должны иметь жесткого крепления. Уплотнение Михеева. Тогда каждая бутылка может немного перемещаться, при сохранении герметичности и легкости схода. Удерживать, безусловно, за центральную бутылку, возможно и гарден удержит, но лучше выполнить захват непосредственно за горлышко. Заправлять водой дозировано по объему и строго индивидуально! Воздуховод лучше общий. Бутылки имеют одинаковые сопла, существенного перекоса тяги не должен возникнуть, активный участок скоротечен, а общий момент ракеты достаточно большой, пойдет нормально. Конечно, не привязывать, взлетят не высоко, да и не стеклянные! Далее все в руках возможностей!

Лучший двигатель прогресса – практический опыт! Казалось, провел примитивное испытание, но стали очевидными ряд проблем.
Выполнил следующие изменения:
- увеличил диаметр колеса механизма включения высотомера, был недостаточный ход фала;
- изменил конструкцию собачек сцепления фала парашюта и фала головного обтекателя;
- устранил еще ряд мелких замечаний, но в целом все работает.
Конструкция собачки общеизвестная, но готовых найти не смог, изготовил по возможности. Взял отрезок велосипедной спицы со стороны резьбы. На резьбу накрутил развернутую головку. Согнул как на чертеже. Конечно, лучше иметь резьбу и на втором конце, но спица достаточно толстая, головка находит на конец достаточно глубоко, а спица согнута по малому диаметру, поэтому усилие на разгибание достаточно большое.
Верхний светодиод датчика освещался лампочкой накаливания. Для срабатывания системы нижний освещал светодиодным фонариком. Не все белые светодиоды совпадают по спектру с синими светодиодами, но именно мой, на одном большом светодиоде совпадает. Попытался снять фильм про работу своего стола. Увы, с налета получился лишь фильм сомнительного содержания. Понял, что это настоящее искусство, надо специально писать текст и сценарий!

Брат-2> Игорек! Вместо подтверждений моего определения лучше добавь товарищу положительной репутации! И я добавлю, как только объясните, как открыть файл. Excel не открывает.
Файл сделан в новой версии Excel. Расширение .xlsx
Пересохранил в формате старой версии. Расширение .xls
Краткая инструкция:
1 - полный файл большой и сюда его залить нельзя. Поэтому он обрезан после 30 строки. Для использования необходимо 30 строку протянуть дальше. Для легких ракет примерно до 800 строки, для тяжелых - примерно до 1500 - 1900 строки. После этого необходимо поправить в формулах ячеек J14:K17 дальнюю границу диапазона - заменить число 30 на номер строки до которой протянули формулы. После этого файл готов к использованию.
2 - Можно вести расчет как одноступенчатой, так и двухступенчатой ракеты. При числе ступеней больше двух придется считать поэтапно, принимая все старшие ступени как балласт. При этом в строке 22 можно задавать начальные значения высоты и скорости. По умолчанию - 0
3 - Расчет ведется поэтапно. Шаг временной шкалы задан в ячейке С22. Такой подход дает погрешность. Т.е. функция не гладкая. Для уменьшения погрешности в некоторых случаях (например перед сходом с внутренней направляющей) шаг временной шкалы автоматически уменьшается в 10 раз.
4 - Параметры ракеты задаются в столбце Е для первой ступени, в столбце F - для второй. Если считаем одноступенчатую ракету, то в сером поле выбираем пункт "Не разделять ступени". При этом вторая ступень должна иметь ненулевую массу (ставим в балласт 2 ступени хотя бы 1 грамм, или лучше массу отсека БРЭО).
5 - В сером поле задаются режимы работы блока разделения. Реально все работают в режиме "Расцепление по давлению", "Пуск второй ступени без задержки". Давление расцепления задается в ячейке К3.
6 - В параметрах ракеты сечения ракеты, боковых частей и стабилизаторов используются для расчета сопротивления, поэтому для первой ступени без центральной части задается также сечение ракеты. Хотя при низких скоростях это не столь существенно. ИМХО наиболее реальный Сх для обтекателя из конической части бутылки равен 0,4. (Если будут хорошие данные по пускам, попробую его уточнить)
7 - ВАЖНО! Я не стал ставить на лист защиту от изменений. Можно изменить любую ячейку. При этом можно "убить" формулы. Наиболее вероятные к повреждению ячейки я выделил голубым. Их лучше не трогать.
8 - Есть расчет полета в случае наклонного старта. Начальный угол наклона задается в ячейке S8 (в градусах, отклонение от нормали). Вычисления скрыты. Их можно открыть нажав на плюс над столбцом S. Основной результат расчета - отклонение точки падения (без учета парашюта) от места старта - содержится в ячейке J17. Если у кого-то тормозит комп, то столбцы S:AS можно просто удалить.

Файл громоздкий. Я очень старался не допускать ошибок, но они могут быть. Найдете - сообщите.

PopovIgor> Дж. Бруно вон вообще сожгли...
Надеюсь, до этого не дойдет. В крайнем случае придется отречься от этой ереси.
PopovIgor> Давление я понял по ступеням одно, не меняется?
Параметры задаются раздельно и независимо для каждой ступени.
PopovIgor> 8 атм - 183 м, скорректировать потом реальные массы.
Для получения точных результатов желательно задавать точные данные.
Наиболее подходящее применение файла - оптимизация параметров пуска ракеты. Например, количество воды или вес балласта для легких ракет без БРЭО. Также можно понять чувствительность в случае недолива/перелива. Второе важное применение - предварительная оценка планирующихся изменений и сравнение ожидаемого эффекта с ожидаемым геморроем.
PopovIgor> Хорошо бы добавить в выходные данные полный импульс, а также столбец силы тяги.
Насчет тяги ужо думал. Согласен.
PopovIgor> И немного не понял с углом наклона, для чего он введен и именно с таким значением.
Значение подобрано так, чтобы компенсировать прибавку от запуска по метровой внутренней направляющей на 10 мм сопле.
PopovIgor> И тем не менее это прорывная технология.
Это просто большой файл. И надо убедиться в корректности вычислений.

Я пока опираюсь на него. Скажу прямо - ряд идей после обсчета был отброшен без попытки реализации. Сэкономил время и нервы.
Например, недавно обсуждалась тема неудовлетворительного баланса ракеты из-за тяжелых стабилизаторов и упрочнения. Нарисовалось два варианта - облегчить хвост снизив давление или добавить балласт в "голову". Здесь все можно прикинуть за 5 минут и не гробить впустую воскресенье.

Gematogen>> Происходит разгон ускорителя по внутренней направляющей за счет "силы выталкивания".
PopovIgor> А на пневмовыхлопе меньше? А на воде, пусть частично? Придется точить направляющие ф21,5*300-350
Имея под рукой такой матаппарат Gematogen, стало все проще. Прикидывал и так и сяк, наибольший эффект получается при выталкивании по максимально возможной длине ускорителя с минимумом воды. И технически вроде все решаемо, и стартовая скорость всего с тремя уск-ми (8 атм)под 34 м/с для ракеты (7 атм) в 2 кг.

PopovIgor> наибольший эффект получается при выталкивании по максимально возможной длине ускорителя с минимумом воды.
Соверщенно очевидный результат, получается умозрительно безо всяких численных моделей.
Разгонный стержень с насаженной бутылкой - это пружина, которая после срабатывания она остается на земле.
Чем длиннее пружина, тем больше эффект.

А теперь выдаю еще одну "бульку".
Известно, что водореактивная тяга вдвое превосходит силу давления на площадь сопла.
Например, для 7-мм сопла сила давления составит 2 кГс, а сила тяги 4 кГс.
Поэтому 700-граммовая ракета, заправленная 2 литрами, "с такого сопла не соскочит", а на реактивной тяге будет разгоняться вверх, сперва потихоньку, а потом все энергичнее.

Таким образом, при разгоне такой ракеты нет необходимости удерживать ее "на сопле", достаточно единственного механизма для удержания стартового ускорителя, "направленного" в центр масс.
Эти две ступени также развязаны и по давлению, и по заправке.

Предложение не претендует на достижение рекордов по высоте.

Ckona> Поэтому 700-граммовая ракета, заправленная 2 литрами, "с такого сопла не соскочит", а на реактивной тяге будет разгоняться вверх, сперва потихоньку, а потом все энергичнее.
Внутренняя направляющая - затычка, которая уменьшает реактивную тягу. Вода будет вытекать в кольцевой зазор, пока снижающаяся из-за потери давления реактивная тяга в кольцевом зазоре в совокупности со снижающейся силой выталкивания не превысят снижающуюся силу тяжести.
Заданные условия подразумевают начальное избыточное давление 5,2 атм.
Забиваем данные в файл...
Диаметр внутренней направляющей выберем 6 мм.
Наблюдаем, как вытекает лишняя вода. За 10,77 сек вытечет 1,52 литра, давление снизится до 3 атм и ракета начнет движение вверх.
Только вот к чему это?
На реактивной тяге на высоте 1 метр скорость будет меньше 3 м/с. Боюсь, направление полета в этом случае не угадать.

Oleg_svv> Ну в общем запустил я ракету
Мои поздравляю!))
Изделие оторвалось от земли...смотрится вполне неплохо, только малость тяжеловата показалась.
Электроника.
Говорю ж, 3,7 вольта надо придерживаться, там батарейка весит 3 грамма (300 мA/ч, 1S 35C называется). Серву надо миниатюрную стандартную с резинкой использовать, без всякого рода сложных механизмов разъединения.
Скорее всего не сработал механизм выброса парашюта. Схема отработала, а механизм заело...(предположение)

...
Oleg_svv> Понять не могу, что произошло с электроникой?!!(датчик апогея)
...

По видео создается впечатление, что высота подъема не более 50м, а это для 8л. ракеты маловато. Возможно, что для выброса парашюта элементарно не хватило высоты, которую ракета потеряла, в том числе из-за падения на хвост. Кроме того Ваши парашютные системы относительно инерционные, вот и грохнулся.
У нас погода стоит отменная, прошел дождь, но по-прежнему тепло, впрочем, утром уже бывает +11°С. Завтра планирую тоже немного полетать! Планы скромные. Хочу запустить 3-х литровую ракету, то есть свою 3-ю ступень с соплом 9мм и 23мм. Также подготовил свой самый малый 2,5л ускоритель, который использовался как 2-я ступень.
На ракете будет высотомер, поэтому основная задача проверить расчеты Gematogen и работоспособность электроники. Еще в двухступенчатом варианте выброшу корабль с отдельным парашютом, но без космонавта. То есть планирую четыре старта, но что получится, посмотрим. На ускорителе самый первый изготовленный узел стыковки, которому уже 1.5года. Проверил, немного модернизировал, работает хорошо, задержки на расстыковку нет.

Oleg_svv> Ну в общем запустил я ракету
Стартовала хорошо, можно поздравить. Судя по всему пусковая оправдала себя.
Oleg_svv> Могу сказать, что ракета была тяжелелая.
По ощущениям, ракета с БРЭО весит около 1,2 кг, а воды не больше 2 литров. Сопло - девятка.
Еще мне показалось, что при старте ракета деформировалась в месте соединения нижней емкости с верхней, что вызвало наклон траектории.
Высота - порядка 30 метров.
Oleg_svv> Понять не могу, что произошло с электроникой?!!(датчик апогея)
Может быть просто высоты не хватило? Или после посадки было видно, что механизм не сработал?

Oleg_svv> Ну в общем запустил я ракету

С почином !
Очень эффектный запуск.

Прошу обратить внимание - от апогея до втыкания менее трех секунд. Скорее 2,5 с.
Следовательно, высота - не более 45 метров, скорее 30 метров.
Из этих 2,5 секунд фактически только одну (чуть больше) ракета летит носом вниз.
Этого времени недостаточно для срабатывания ССР, выброса, разматывания и наполнения парашюта.

Олегу, кроме веса, следует опубликовать калибр и вертикальный габарит ракеты, а также стартовое давление и объем заправки.
Что-то мне сдается, что стартовое давление было менее 5 атмосфер, а воды залито чересчур много.
(если манометр встроен в компрессор, он показывает то давление, которым сжатый воздух проталкивается через шланг сквозь воду. В самой ракете может быть в полтора раза меньше, надо прекратить подачу воздуха и тогда снимать показания)

Но все равно - пОлку водоракетчиков прибыло ! Поздравляю !
Ракета аэродинамически устойчива, пусковая сработала отлично, запуск зрелищный - из видео можно делать рекламную раскадровку.

-

Ckona> -

Движок форума (или что там еще) не хочет прикреплять кадр из видео Oleg_svv.

File: /var/www/bors/bors-airbase/other/punbb-modified-forum/include/attach/attach_func.php
Line: 122

PunBB reported: Unable to move file from: /tmp/phpfIWafA to /var/www/files.balancer.ru/files/forums/attaches/f7/af/f7aff285bfaa3d27daeb517d0b2eaf48.jpg

Ckona> Но все равно - пОлку водоракетчиков прибыло ! Поздравляю !

Да в полку уже давно прибыло
На данном видео уже вторая ракета, которая была готова в начале августа.
До этого были эксперементальные модели с различными дефектами.

Высота ракеты от начала стабилизаторов, до носа - 147См.
Калибр - 10См + - 5мм
На компрессоре давление было 7,5. Воды 2,5 - 3л.
Расстояние от компрессора, до стартовой площадки 10 - 15м. (Длинна шланга. шланг спиралью)

Как измерить давление в самой ракете?


mansy> Электроника.
mansy> Говорю ж, 3,7 вольта надо придерживаться, там батарейка весит 3 грамма (300 мA/ч, 1S 35C mansy> называется). Серву надо миниатюрную стандартную с резинкой использовать, без всякого mansy> рода сложных механизмов разъединения

От 3.7в не срабатывал датчик. Питание - Крона 9в. Из сервы была вытряхнута вся электроника, свернута голова резистору(чтобы вращался на 360') и подключены + и -.
Механизм выброса парашюта стандартный, по австралийской системе.

Gematogen >
Да. Весит многовато.

Сегодня взвешу ракету, если тяжелая - то попробую облегчить. ССР сделаю заново (предыдущий, собраный из CD дисков) в дребезги))) Хочу попробовать из фанеры собрать.
Вся электроника и серво остались живы и работали даже после аварии.

Как сделаю - будет фотоотчет и позже видео запуска. Если учесть и исправить все возможные ошибки, то ракета должна полететь.

Oleg_svv> Убрал с двигателя лишний арм. скотч и поменял стабилизаторы.
Oleg_svv> Опять волнуюсь по поводу стабильности ракеты. Кто - нибудь такие использовал?
Я использовал. Это была первая попытка. Только конструкция крепления была несколько иной.
В этом сообщении на иллюстрациях видно два типа использованных мной стабилизаторов.
Перьевые стабилизаторы не обладали достаточной жесткостью. Также было сложно сделать их достаточно симметричными, ровными и находящимися строго в плоскости оси симметрии ракеты.
Частично указанные проблемы удалось решить используя пластиковый вкладыш из корпуса коробки от CD-дисков. Он хорошо держит форму и легко режется ножницами. Именно эта усовершенствованная конструкция на фото у левой ракеты.
Способ крепления не такой как у Вас. Использована конусная часть бутылки такой же формы как та, что использована для двигателя. Резьба и фланец отрезаны. На конусе узкая часть надрезана в шести местах таким образом, что образуется шесть раскрывающихся лепестков. Также имеется три продольных щели под стабилизаторы. Стабилизаторы вставлены изнутри и зафиксированы скотчем за отогнутые концы. Затем конус в сборе со стабилизаторами надевается на двигатель и лепестки защелкиваясь фиксируют его. При необходимости конус снимается без проблем. Операция отгибания и фиксации лепестков аналогична таковой при разборке гардены. При нештатной посадке или ударе о препятствие стабилизатор может отвалиться. Обычно это происходит без повреждения конструкции и он монтируется на штатное место.
Однако более удачной я считаю конструкцию кольцевого стабилизатора. На иллюстрациях она использована на двух крайних ракетах. Ракеты с такими стабилизаторами у меня получались более стабильными (отклонение в среднем меньше в три раза). Выносом стабилизатора регулируется степень стабилизации. Требуется несколько поднять гардену на пусковой.
Также рассмотрев крупные фото Вашей ракеты я убедился, что у нее недостаточная жесткость узла стыковки нижнего и верхнего баков, что я ранее предположил по видео пуска.
Я советую Вам испытать кольцевой стабилизатор с круглыми рейками 8 мм. Такие рейки продаются цельными длиной 1 метр. Более толстые рейки обычно склеены из коротких отрезков. Так вот, рейки не надо обрезать. Их надо прикрепить как к нижнему баку, так и к верхнему. В этом случае при изгибающих усилиях в стыковочном узле они будут работать на растяжение и существенно увеличат жесткость конструкции несмотря на кажущуюся хрупкость.
Скотч для армирования при давлениях 6 - 7 атм не нужен.