[image]

Многоступенчатые водяные ракеты из пластиковых бутылок

Все выше, и выше, и выше... !
 
1 2 3 4 5 6 7 14

Ckona

опытный
★☆
Успешные запуски двух- и трехступенчатых водяных ракет дают основание для разделения темы.

Отчет по запуску на трех ступенях.

Простейшие и одноступенчатые запуски остаются в "обыкновенной" теме,
здесь обсуждаем изделия с разделением отработанных двигателей.
   
Это сообщение редактировалось 06.11.2012 в 15:26

Ckona

опытный
★☆
Gematogen> Можно попробовать "поиграться" с количеством воды. Самому интересно.

Возможно, я тороплюсь - но выкладываю свои еще не совсем четкие соображения по распределению масс в двухступенчатых водяных ракетах.

Существует установившаяся скорость свободного падения ракеты (в атмосфере), превышать которую нежелательно - резко растет сопротивление. (ВНИМАНИЕ! ЧЕТКИХ ГРАНИЦ НЕТ!!)
Эта цифра при калибре 80 мм скромная - в пределах 30...45 м/с (до 200 км/час). Частный выход - калибр 40 мм из бутылок 0,5 литра, тогда цифра составит уже 400 км/час.

В "классической" космонавтике расчет/доказательство количества ступеней опирается на соотношение масс конструкции ракеты и расходного топлива, на основании которого, с учетом потерь, рассчитывается максимальная достижимая скорость или число ступеней для достижения заданной (космической) скорости.

Наши реалии, с давлением 5-7 атмосфер, ограничиваются скоростью истечения 30...35 м/с.
Рекордным УИ "на бутылках" будет 4,0 с, если только не "вылезать" на давления 15...30 атмосфер.

В свое время Игорь Попов обозначил коэффициент массового совершенства двигательного отсека. Реальная цифра: 5. Оболочка из нескольких бутылок в 5 раз легче, чем расходная масса.

"Играясь" на коромысле "масса ГЧ с ПН" - "т.н. максимальная скорость", приходим к выводу: одноступенчатая "классика" калибром 80 мм вполне самостоятельно может достигнуть и превзойти эту самую "максимальную" и летать до высот 100...140 м.

Достижение бОльших высот может идти двумя путями:
- разгонять ГЧ как можно быстрее, максимально легкими ступенями, неважно какого количества и массы - а там пусть расталкивает воздух, как сможет. Здесь критерием является условие отрыва аппарата от стартового стола. Соотношение масс не имеет значения.
- поднимать ГЧ со второй(третьей) ступенью как можно выше, и потом отделять и включать разгонную ступень по достижению "оптимальной" скорости. Здесь, кроме условия отрыва от стартового стола, нужно определять и оптимизировать расходную массу первой ступени.

Мои субъективные симпатии довлеют ко второй схеме.
Для обоснований нужны объективные расчеты.
   

Serge77

модератор

Ckona> Существует установившаяся скорость свободного падения ракеты (в атмосфере), превышать которую нежелательно - резко растет сопротивление.

Называется терминальной.
Ниже её гравитационные потери выше аэродинамических, выше - наоборот.
Оптимальный разгон - как можно быстрее разогнаться до терминальной, потом её поддерживать, сколько хватит двигателя. Это для одноступенчатой. Для многоступенчатой не знаю, но наверно близко к этому.
   3.0.193.0.19
+
-
edit
 

Serge77

модератор

Я думаю, в первое сообщение нужно дать ссылки на уже состоявшиеся полёты, особенно на трёхступенчатый!))
   3.0.193.0.19

Ckona

опытный
★☆
Serge77> Оптимальный разгон - как можно быстрее разогнаться до терминальной, потом её поддерживать, сколько хватит двигателя.

Хм... это вода на мельницу бустерной схемы с 7-мм соплом.
   
Это сообщение редактировалось 06.11.2012 в 15:23
+
-
edit
 

PopovIgor

опытный

Serge77>> Оптимальный разгон - как можно быстрее разогнаться до терминальной, потом её поддерживать, сколько хватит двигателя.
Ckona> Хм... это вода на мельницу бустерной схемы с 7-мм соплом.
Можно ли считать многоступенчатой схему с боковыми стартовыми пневмоускорителями с малым количеством воды в них (исключительно для более надежной герметизации) ? Разгоняется одноступенчатая ракета.
   22.0.1229.9422.0.1229.94

Ckona

опытный
★☆
PopovIgor> Можно ли считать многоступенчатой схему с боковыми стартовыми пневмоускорителями с малым количеством воды в них (исключительно для более надежной герметизации) ? Разгоняется одноступенчатая ракета.

Вряд ли. Это не реактивный разгон. Вместо таких пневмоускорителей может использоваться подходящая пружина.
   
UA Костян1979 #06.11.2012 16:37  @Ckona#06.11.2012 16:22
+
-
edit
 

Костян1979

опытный

Ckona> Вряд ли. Это не реактивный разгон.
Это как не реактивный? Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струей расширяющихся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией. ;-) )))))
   
UA Ckona #06.11.2012 16:45  @Костян1979#06.11.2012 16:37
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
Костян1979> Это как не реактивный? Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струей расширяющихся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией.

В рассматриваемой схеме предварительный разгон - за счет пневматического выталкивания бутылки, одетой на трубу.
   
RU SashaPro #06.11.2012 16:53  @Костян1979#06.11.2012 16:37
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

Ckona>> Вряд ли. Это не реактивный разгон.
Костян1979> Это как не реактивный? Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струей расширяющихся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией. ;-) )))))

Сила реакции опоры есть при взаимодействии двух тел, значит разгон реактивный. Остальное уже не важно.
   16.016.0
+
-
edit
 

PopovIgor

опытный

Костян1979>> Это как не реактивный? Реактивная тяга — сила, возникающая в результате взаимодействия двигательной установки с истекающей из сопла струей расширяющихся жидкости или газа, обладающих кинетической энергией.
Ckona> В рассматриваемой схеме предварительный разгон - за счет пневматического выталкивания бутылки, одетой на трубу.
Из программы Гематогена скорость связки
0-17 м/с - пневмовыталкивание
17-31м/с - реактивная тяга (сначала дэцл воды, затем воздух)
31 м/с - разделение (Н=1,1 м. Труба ускорителей - 0,34 м).
В принципе все-равно, просто хотелось уточнить.
Расчетная высота - 232 м при Мо2=0,55 кг.
Уст. ск. св. пад. при ф90 мм - 58,3 м/с.
Максимальная расчетная скорость - 69,7 м/с.
   22.0.1229.9422.0.1229.94
+
-
edit
 

Ckona

опытный
★☆
SashaPro> Сила реакции опоры есть при взаимодействии двух тел, значит разгон реактивный. Остальное уже не важно.

Ты хочешь сказать, что если, прыгая через забор, ты потерял ботинок - то ты есть двухступенчатая ракета ?

Нет уж, тяга должна быть при расходе жидкой массы, предварительно помещенной в отделяемый агрегат !
(собака гонится за прыгающим, и происходит расход жидкой массы...)
   

Ckona

опытный
★☆
PopovIgor> 17-31м/с - реактивная тяга (сначала дэцл воды, затем воздух)
Капля воды и воздух дают такую прибавку скорости ?
Что-то не верится... но если так - разгон реактивный, ракета двухступенчатая.
   
RU PopovIgor #06.11.2012 17:25  @SashaMaks#06.11.2012 16:53
+
-
edit
 

PopovIgor

опытный

Ckona>>> Вряд ли. Это не реактивный разгон.

SashaPro> Сила реакции опоры есть при взаимодействии двух тел, значит разгон реактивный. Остальное уже не важно.

Наверное, не совсем корректно.
Под реактивным движением мы здесь понимаем движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.
Поэтому пневмовыталкивание, аналогично действию пружины (рогатки с помощью которой разгоняли древние самолетики), и, наверное, нельэя в этом смысле называть это реактивным движением.
Иное дело, что от бустеров вторую половину прироста скорости ракета приобретает от реактивного движения, поэтому и спросил.
В принципе, если на бустеры не ставить разгонную трубу, то движение будет реактивным, начиная от момента отрыва от стартового стола.
Ckona, точку поставь на этом, да и все. Считать так или иначе.
   22.0.1229.9422.0.1229.94
UA Костян1979 #06.11.2012 17:27  @Ckona#06.11.2012 16:45
+
-
edit
 

Костян1979

опытный

Ckona> В рассматриваемой схеме предварительный разгон - за счет пневматического выталкивания бутылки, одетой на трубу.
Про трубу не было сказано.
   
Это сообщение редактировалось 06.11.2012 в 17:40
+
-
edit
 

PopovIgor

опытный

PopovIgor>> 17-31м/с - реактивная тяга (сначала дэцл воды, затем воздух)
Ckona> Капля воды и воздух дают такую прибавку скорости ?
Ckona> Что-то не верится... но если так - разгон реактивный, ракета двухступенчатая.
Да вроде все исходные правильно забивал
Прикреплённые файлы:
 
   22.0.1229.9422.0.1229.94
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

SashaPro>> Сила реакции опоры есть при взаимодействии двух тел, значит разгон реактивный. Остальное уже не важно.
Ckona> Ты хочешь сказать, что если, прыгая через забор, ты потерял ботинок - то ты есть двухступенчатая ракета ?

Нет, я сказал, что когда ты прыгаешь через забор, не важно, что ты там теряешь. Важно, что ты ногами оттолкнулся от земли - это есть результат реактивного взаимодействия двух тел.
   16.016.0
UA Serge77 #06.11.2012 17:53  @SashaMaks#06.11.2012 16:53
+
-
edit
 

Serge77

модератор

SashaPro> Сила реакции опоры есть при взаимодействии двух тел, значит разгон реактивный.

А в природе есть какой-то другой разгон? Без реакции опоры?

Так обычная ходьба тоже есть реактивный разгон)))
   3.0.193.0.19

SashaPro

аксакал

PopovIgor> Наверное, не совсем корректно.
PopovIgor> Под реактивным движением мы здесь понимаем движение тела, возникающее при отделении некоторой его части с определенной скоростью относительно тела.

А у нас в КБ это понимают под реактивным движением. Ещё пример: электродвигатель консольно закреплён на валу. Если не сделать реактивной тяги, то при вращении вала под действием реактивного момента, он будет вращаться вместе с валом.

PopovIgor> Поэтому пневмовыталкивание, аналогично действию пружины (рогатки с помощью которой разгоняли древние самолетики), и, наверное, нельэя в этом смысле называть это реактивным движением.

И как же ты хочешь назвать это движение?
   16.016.0
+
-
edit
 

SashaPro

аксакал

Serge77> А в природе есть какой-то другой разгон? Без реакции опоры?
Serge77> Так обычная ходьба тоже есть реактивный разгон)))

Я в курсе.
   16.016.0

Ckona

опытный
★☆
PopovIgor> Да вроде все исходные правильно забивал

Вроде да. 8 атмосфер и 250 мл воды - это хорошо пихнет. Я думал, воды 5...15 мл.
И на 8 атм. никогда не летал.
Короче, две ступени - не одна.
   

Ckona

опытный
★☆
PopovIgor> 0-17 м/с - пневмовыталкивание
PopovIgor> 17-31м/с - реактивная тяга (сначала дэцл воды, затем воздух)
Первая строчка с моим расчетом совпадает.
Вторая не совпадает.
У меня получается, что три сопла диаметром 21 мм, с объемом 1,5 литра при каждом сопле, и по 50 мл воды, после схода с разгонных трубок добавят двухкилограммовой конструкции еще 4,5 м/с, итого будет не 31, а 21,5 м/с.
Дальше снова совпадает: конечная скорость 71 м/с и снова не совпадает: высота 190 м плюс высота разделения.

Ну, 190 метров и 235 можно списать на аэродинамику, а вот 21 и 31 м/с требуют разбирательства.

Сколько миллилитров воды подразумевает "дэцл" ?
   
+
-
edit
 

PopovIgor

опытный

PopovIgor>> 17-31м/с - реактивная тяга (сначала дэцл воды, затем воздух)
Ckona> Первая строчка с моим расчетом совпадает.
Ckona> Вторая не совпадает.

Ckona> Дальше снова совпадает: конечная скорость 71 м/с и снова не совпадает: высота 190 м плюс высота разделения.
Ckona> Ну, 190 метров и 235 можно списать на аэродинамику, а вот 21 и 31 м/с требуют разбирательства.

Попросим Гематогена, как автора программы, проверить правильность использования его продукта :)

Исх. параметры:
Три бустера по 1,5 л общей массой 0,25 кг заполнены водой по 50 мл каждый. Р1=8 атм.
Бустеры с направляющих ф20*350 разгоняют ракету 5,9 л -сопло 9 мм - Р2=8 атм. со стартовой массой 1,57 кг (1 л воды + 0,22 кг корпус + 0,35 кг корпус).

Для обеспечения стабильности на старте и компенсации возможных неравных усилий со стороны бустеров ракета имеет три внешних направляющих по корпусу ф12-15*1000 и одну внутреннюю - ф8*950.
Внутренняя направляющая используется для уменьшения реактивной тяги самой ракеты пока она находится в связке с бустерами.

Ckona> Сколько миллилитров воды подразумевает "дэцл" ?
По 50 мл воды в каждом бустере.
   22.0.1229.9422.0.1229.94
Это сообщение редактировалось 07.11.2012 в 07:53
+
-
edit
 

PopovIgor

опытный

Ckona> Вторая не совпадает.
Ckona> У меня получается, что три сопла диаметром 21 мм, с объемом 1,5 литра при каждом сопле, и по 50 мл воды, после схода с разгонных трубок добавят двухкилограммовой конструкции еще 4,5 м/с, итого будет не 31, а 21,5 м/с.
Ckona> Дальше снова совпадает: конечная скорость 71 м/с и снова не совпадает: высота 190 м плюс высота разделения.
Ckona> Ну, 190 метров и 235 можно списать на аэродинамику, а вот 21 и 31 м/с требуют разбирательства.

Может быть у нас с тобой разный стартовый вес ракеты (второй ступени)?
У тебя 2 кг, у меня -1,57 кг?
Добавляю 0,43 кг воды.
По Гематогену в этом случае получается:
0 - 15,65(пневмовыталкивание) - 20,64(выхлоп) - 63,7 (м/с) с общей высотой 210 м (1,5 + 208,5).
Подбирая параметры, я "игрался" в программе с водой во второй ступени.

Ckona> а вот 21 и 31 м/с требуют разбирательства.

Стал разбираться и заметил странную особенность в программе.

Для полного стартового веса 1,97 кг (0,4 кг - 1 ст. + 1,57 кг - 2 ст) стартовая "цепочка" скоростей при работе первой ступени получается такой:
1). 0 - 17,5 м/с - выталкивание
2). 17,5 - 25 - разгон -"плевок" воды? в течение 0,01 сек.
3). 25 - 31,2 - выхлоп.

Если во вторую ступень добавить 0,43 л воды, увеличив полную стартовую массу до 2,4 кг, то такого "плевка" воды по п.2 в программе - нет! (См. цепочку выше).
Почему?

Прилагаю кусочек расчетов для веса 1,97 кг (0,4 + 1,57).
Прикреплённые файлы:
 
   22.0.1229.9422.0.1229.94
Это сообщение редактировалось 07.11.2012 в 07:56
+
-
edit
 

PopovIgor

опытный

PopovIgor> Если во вторую ступень добавить 0,43 л воды, увеличив полную стартовую массу до 2,4 кг, то такого "плевка" воды по п.2 в программе - нет! (См. цепочку выше).
PopovIgor> Почему?
PopovIgor> Прилагаю кусочек расчетов для веса 1,97 кг (0,4 + 1,57).

То же самое, но для полной стартовой массы 2,4 кг (0,4 + 2).
Прикреплённые файлы:
 
   22.0.1229.9422.0.1229.94
Это сообщение редактировалось 07.11.2012 в 07:57
1 2 3 4 5 6 7 14

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru