Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

Ckona> Любые трубы - потери веса и давления.
Кстати, основные потери из-за аэродинамики.
Думаю, что ракета из пятилитровой головы и шести двухлитровок в два ряда полетит лучше. Но больно уж здорова. Хотя и вполне в размерах ваших с Братом первых ступеней.
Может, дело будущего?
Ситуация усугуб** тем, что я столько пива не пью.

17:48:37
Gematogen> ... 90% потерь - за счет массы.

17:56:19
Gematogen> ... основные потери из-за аэродинамики.

Непонятно.

Потери удобно излагать в единицах скорости или (для нас еще лучше) высоты.
Например: при отсутствии потерь - 100 метров, из них вычитается 12 на аэродинамику, 7 за счет виляния ракеты, 4 метра на гравитационные потери при подъеме "топлива", итого реальная высота подъема 77 метров.

Gematogen> Но больно уж здорова.
Габариты неразъемных частей ракеты надо увязывать с багажником легкового автомобиля.

Ckona> Габариты неразъемных частей ракеты надо увязывать с багажником легкового автомобиля.
Не у всех такая проблема. Может у кого-то свое личное метро?!
"Габариты - ничто!!! Результаты - ВСЁ!!!"

Ckona> 17:48:37
Gematogen>> ... 90% потерь - за счет массы.
Ckona> 17:56:19
Gematogen>> ... основные потери из-за аэродинамики.
Ckona> Непонятно.
Я имел в виду, что без заморочек с тремя нижними баками можно сделать ракету такого объема более совершенной формы. Она дотянется почти до сотни. Точно - не помню.
Ракета предложенной компоновки с массой 50 г на литр объема плюс гипотетический БРЭО массой 220 г и соплом без трубки должна подняться на 76,9 метров.
Если добавить толстую трубу массой 100 г, то высота упадет до 70,3 метра. Если убрать 100 г перевеса из-за трубы, то высота будет 76,2 метра.
Все цифры - по памяти.
Вот и получается, что на перевес приходится около 6 метров, а на потерю давления - 0,7 метров.
Но переходя от классической схемы к предложенной мы потеряли порядка 20 метров.

Oleg_svv> видео получились эффектными.

Неплохо летает ! Интересно !
Добавить бы еще одну секцию...
"На глазок" - многовато воды, раза в полтора меньше надо, чтобы был более легкий разгон. Хотя вполне возможно, что именно неплоские перья стабилизатора дают кривую траекторию.

PopovIgor> Фактор излома
Продолжение вяканья

PopovIgor>> Фактор излома
PopovIgor> Продолжение вяканья
Ну, ваще! Целая диссертация.
По поводу момента инерции - он считается несколько сложнее, к сожалению. Тем более, что реально имеется изменение массы и смещение ЦМ. Именно это останавливает меня от интеграции расчета в файл.
По поводу угла - вряд ли нам нужен угол разрушения. Да и кто согласится готовое изделие ломать?
Нужно (опять - же только если мы хотим произвести расчеты) оценить зависимость угла отклонения от приложенной нагрузки. Тогда можно будет рассчитать поведение ракеты и ее траекторию (с погрешностью) после старта с каким-либо заданным начальным углом излома.
Т.е. применительно к практическим пускам необходимо связать предельный угол излома, при котором отклонения траектории не превышают заданных, со средствами контроля этого угла.
Если принять аргумент "чем меньше - тем лучше", то считать вообще ничего не надо.

При изначальном нахождении ЦМ на оси вектора тяги все хозяйство должно ровно лететь даже при шарнирном соединении ступеней. Осталось всего - ничего. Добиться соблюдения начальных условий.

Gematogen> По поводу угла - вряд ли нам нужен угол разрушения. Да и кто согласится готовое изделие ломать?

Я бы согласился. Лучше на стенде, чем в полёте...

Gematogen>> По поводу угла - вряд ли нам нужен угол разрушения. Да и кто согласится готовое изделие ломать?
SashaPro> Я бы согласился. Лучше на стенде, чем в полёте...
В некотором смысле обсуждается реальное изделие. Ломать его - жалко.
Разрушение конструкции понимается как "необратимая пластическая деформация". С точки зрения безопасности пусков она вряд-ли опаснее непрогнозируемого изменения траектории.
Поэтому нет смысла доводить до разрушения на испытаниях.
В то же время, если изгибающий момент от смещения ЦТ будет расти быстрее силы сопротивления излому, то ракета должна именно сломаться. Но это будет видно и из расчетов.

А если честно - я бы у Алексея спросил - что он хочет узнать из расчетов, а что - в результате пусков.
Может и считать ничего не нужно?

Gematogen> По поводу момента инерции - он считается несколько сложнее, к сожалению.
Я знаю, но написано - нагрузка сосредоточенная, поэтому и считается так.

Gematogen> Тем более, что реально имеется изменение массы и смещение ЦМ.
Да. М1 = (Мо1 + Мв1(t))
Зависимость dМв/dt - линейная, поэтому, чтобы быть точнее, надо брать 0,5Мв1.
С ЦМ все неизмеримо сложнее!
За время t меняется всё: угол бэтта, АВ, ОС,F,I, соответственно и угл. ускорение и угол поворота.
Короче, ползет все, что есть.
Поэтому и сделано допущение по ЦМ. Расчет оценочный, не претендующий на исключительную точность.
Тем более, что и скорость поворота тоже будет меняться.
Главное, видны зависимости изменений (взаимосвязь исходных параметров).

Обрати внимание на видео Олега. Первое.
Скорость разворота выше во второй половине ист. воды!
Gematogen> Именно это останавливает меня от интеграции расчета в файл.
Правильно останавливает. Тем более, что у каждой ракеты ЦМ меняется по своему.
Gematogen> По поводу угла - вряд ли нам нужен угол разрушения. Да и кто согласится готовое изделие ломать?
Нужен-не нужен, так он хлеба не просит?
Gematogen> Нужно (опять - же только если мы хотим произвести расчеты) оценить зависимость угла отклонения от приложенной нагрузки.

k*M₂*g - посчитаем. Но как практически приложить эту вертикальную нагрузку на реальное изделие, если плечо ЦТ2 составляет пару мм от оси?
Как вариант, городить к корпусу 2 длинный стержень и пропорционально этому уменьшать эту вертикальную нагрузку?

Gematogen> А если честно - я бы у Алексея спросил - что он хочет узнать из расчетов, а что - в результате пусков.
Gematogen> Может и считать ничего не нужно?

А я это делаю не по чьему-то заказу, а просто интересно понять и оценить, насколько, как и что влияет. Было откл. воды, теперь излом
А потом ты пойми, излом может быть изначальный. Соединение относительно жесткое. Этакя летающая кочерга. Ну, изготовил так криво. Тебе покажется, что ерунда, а ее разворачивает. Ты будешь грешить на кривое оперение, а оно оказывается - излом виноват.
Согласен?

Поэтому и предложил конструкцию жесткого стакана для соединений ступеней, становящегося свободным после сброса давления в первой ступени. Но, как-то все мимо прошли, увлекшись положением воды в полете

PopovIgor> Зависимость dМв/dt - линейная
Почему? Давление падает, скорость потери массы - тоже.
PopovIgor> Короче, ползет все, что есть.
Все формулки - понятные. Загнать в прогу и нехай ползеть. А мы будем посмотреть.

При этом нужно четко разделить - расчет динамики угла излома - это одно, а расчет поворота связки при динамически изменяющемся угле излома - другое.
PopovIgor> Скорость разворота выше во второй половине ист. воды!
Ну да - ускорение растет, плечо силы растет, а момент инерции падает.
PopovIgor> Правильно останавливает. Тем более, что у каждой ракеты ЦМ меняется по своему.
Я планировал разбить ракету на n частей с известными геометрическими параметрами. Получим набор элементарных тел - цилиндров, конусов и сегментов. Часть из размеров меняется. Тогда расчет - дело техники. Просто для повышения точности нужно увеличивать число частей. Трудоемко.
Кстати, по этим же данным замечательно считается ЦД как ЦТ плоской фигуры.
Сразу видны все параметры устойчивости (динамически меняющиеся).
PopovIgor> Нужен-не нужен, так он хлеба не просит?
Опаньки! Мне казалось, что получить его можно только экспериментально.
Производство у нас - штучное. Каждое изделие уникально. Как только ты получишь усилие разрушения - так сразу потеряешь предмет приложения полученных знаний.
Ты готов сломать свою ракету?
PopovIgor> А потом ты пойми, излом может быть изначальный.
Об этом и речь. Но тут действует подход - чем ровнее тем лучше.

Следующий вопрос - можно ли наклоном стабилизаторов компенсировать кривизну ракеты?

PopovIgor>> Зависимость dМв/dt - линейная
Gematogen> Почему? Давление падает, скорость потери массы - тоже.
ХЗ Отчепурил твою прогу, сделал график уменьшения массы воды - наклонная прямая

Gematogen> Все формулки - понятные. Загнать в прогу и нехай ползеть. А мы будем посмотреть.
Gematogen> Кстати, по этим же данным замечательно считается ЦД как ЦТ плоской фигуры.
Ну что, интересно?
Gematogen> Следующий вопрос - можно ли наклоном стабилизаторов компенсировать кривизну ракеты?
2ХЗ.

Gematogen> При этом нужно четко разделить - расчет динамики угла излома - это одно, а расчет поворота связки при динамически изменяющемся угле излома - другое.
А вот это навряд ли.
Сопротивления при упругой деформации соединения всегда будут разные у каждой ракеты, у каждой конструкции узла. Строго индивидуальные. А посему и динамика угла излома будет совершенно разной, и сам окончательный угол от одинаковой нагрузки будет разный.
Поэтому и в расчетах сделано допущение о неизменности угла излома, определяемого экспериментально от максимальной вертикальной расчетной нагрузки K*M₂*g

Gematogen> Кстати, по этим же данным замечательно считается ЦД как ЦТ плоской фигуры.
RocKI уже дал народу прогу по этому поводу.

PopovIgor> Сопротивления при упругой деформации соединения всегда будут разные у каждой ракеты, у каждой конструкции узла. Строго индивидуальные. А посему и динамика угла излома будет совершенно разной, и сам окончательный угол от одинаковой нагрузки будет разный.
Естественно. Но что тебя удивляет? Весь смак в том, что ты считаешь не ракету вообще, а именно свою. И отвечаешь на свои вопросы.
Хотя я подозреваю, что это мало кому интересно (имею в виду изломы - повороты).
Зато уж кому интересно - делает серию замеров угла излома под нагрузкой, смотрим на закономерность и прикидываем функциональную зависимость.
Дальше - описание ракеты загоняем в прогу.
Вуаля - расчет на тему что, где, когда. При заданном начальном угле.
Интересно?
Геморно конечно...
PopovIgor> Поэтому и в расчетах сделано допущение о неизменности угла излома, определяемого экспериментально от максимальной вертикальной расчетной нагрузки K*M₂*g
Кстати, как без точных расчетов ответить - сломается или погнется?
Gematogen>> Кстати, по этим же данным замечательно считается ЦД как ЦТ плоской фигуры.
PopovIgor> RocKI уже дал народу прогу по этому поводу.
Ну да. Как посчитать, например, ракету с кольцевым стабилизатором? А между тем коэффициент устойчивости легко регулируется простым смещением стабилизатора.
Он сделал красивую и удобную прогу под стандартную форму ракеты с простым корпусом и перьевыми стабилизаторами.
Как прикинуть на ней двухступку Алексея? Или мою кривенькую ракету?

...
Gematogen> Если принять аргумент "чем меньше - тем лучше", то считать вообще ничего не надо.
...

Да, написали много, и даже в вылитой воде удалось разглядеть ребенка!
Безусловно, расчеты на прочность важны, особенно когда на улице холодно, но тем, кто строит, они зачем? К сожалению, у нас любительское, специфическое ракетостроение, когда мы полностью ограничены возможностью. При постройке своей ракеты, возникают приемлемые технические решения, которые обуславливают как прочность, так и вес.

Oleg_svv> Ракета хоть и летит вверх, но все же уходит в сторону.
Но в основном все-же вверх!
А можно крупно сфотографировать конструкцию сопла?

Брат-2> При постройке своей ракеты, возникают приемлемые технические решения, которые обуславливают как прочность, так и вес.
Кто же спорит?
Просто частенько возникают альтернативные решения.
Как ты делаешь выбор?

Gematogen> Как посчитать, например, ракету с кольцевым стабилизатором?
Любой аэродинамический стабилизатор - это поверхность имеющая конкретную обтекаемую площадь. С некоторыми оговорками, достаточно пересчитать эту площадь на обычные стабилизаторы типа крыло и прикинуть в проге.

Gematogen> Как прикинуть на ней двухступку Алексея? Или мою кривенькую ракету?
Для двухступенчатой схемы есть свой вариант программы. Со сложными формами конечно не все так очевидно, однако... Бустер у Алексея - это комбинация тел вращения, имеющая свою площадь, нет не боковую, а площадь обтекателей. Именно они, опять-таки с некоторыми оговорками, будут устанавливать положение ЦД. Для моделирования этого процесса, вполне можно заменить бустер цилиндрическим телом, имеющим конический переход на вторую ступень. Площадь конического перехода должна соответствовать суммарной площади обтекателей бустера. Программа учитывает влияние переходного участка на ЦД.

PopovIgor>> RocKI уже дал народу прогу по этому поводу.
Gematogen> Он сделал красивую и удобную прогу под стандартную форму ракеты с простым корпусом и перьевыми стабилизаторами.

Смотри, я уже прикинул. Это программа SolidWorks 2012 умеет мгновенно с высокой точностью рассчитывать ЦМ. Непосредственно ЦД она не вычисляет, это делает Flow - её подгружаемый модуль, плюс несложный дорасчёт координаты ЦД по двум моментам полученных относительно двух вспомогательных систем координат в отчётах.

Собственно, данная модель сделана на глазок, но глазок у меня, как у художника-инженера, точный. Диаметры бутылок соответствуют, мелкие детали сделаны примерно-ориентировочно по общему масштабу с картинок. Но ЦМ пока определён при условии, что вся форма ракеты представляет из себя сплошное тело одинаковой плотности. ЦД вычислялся достаточно точно численным методом. Угол наклона 10 градусов. Скорость воздушного потока 50м/с.

SashaPro> Смотри, я уже прикинул.

SashaPro>> Нижняя бутылка почему-то не учитывается?
Ckona> Ее некорректно учитывать - при малых углах атаки она в аэродинамической тени.

Очень интересно было бы почитать первоисточник про "аэродинамическую тень" и сопутствующие ей свойства. Что-то мне подсказывает, что корректность/некорректность, в данном случае, есть чьё-то местное ИМХО.

Убрал я из расчёта нижнюю часть бутылки той же модели с теми же исходными данными. ЦД съехал вниз на 65мм с 913мм до 851мм.

П.С. В этой модели глобальная система координат является началом отсчёта и с ней совпадает вспомогательная система координат №2. Все значения по X, Y, Z идут от неё.

Теперь ЦД ближе к тому месту, что ты указал для ЦБС, но бутылку надо учитывать полностью.