Конструкция ракет XI

RocKI> Во-вторых, в данной конструкции многое зависит от конкретики: размер ступеньки, разница диаметров и т.п.

Ну, миллиметр по радиусу, например.
И толщина стенок трубки этот же миллиметр.
Просто ограничитель движения трубки вдоль оси.

RocKI> При неправильном исполнении вообще возможен клин при расстыковке.

Я писал же, что при любых движениях без клина.
По теореме Пифагора при длине 1/10 диаметра надо припуск 0.005 диаметра.
Или небольшую коничность вместо цилиндричности.

RocKI> И в-третьих, лично мне идея цанги не очень. Разрезы в корпусе, нитки и т.п.

А что лучше?

RocKI> И потом, для расстыковки недостаточно ослабить контакт, нужна какая-то принудиловка.

Предполагается, что сразу после ослабления включается двигатель.

Можно, конечно, сделать туго и соединять сразу с хорошим натягом.
А при запуске движка давление разъединит ступени.
Но в момент разъединения получится что-то вроде пинка под зад с силой, равной силе натяга.

Если, например, сила 50 килограммов, а ракета 5 килограммов, то ускорение получится 10 Ж.
Если ракета на такое ускорение рассчитана, то всё равно нехорошо, так как фронты у импульса силы будут резкие, как бы чего не зарезонировало и не отвалилось.
Хотя это всё можно дома на столе многократно проверить.

ЗЫ
Что-то мне казалось, что надо прочность соединения ступеней делать кил на 100...200.
Поэтому и подумал про цангу с нитками.
Надо уточнить, какие нагрузки могут быть и аккуратнее посчитать.
Возможно, можно будет обойтись примитивным плотным вставлением.

del

Xan> Надо уточнить, какие нагрузки могут быть и аккуратнее посчитать.
Xan> Возможно, можно будет обойтись примитивным плотным вставлением.

Я не вижу, за счет чего могут возникнуть нагрузки на рассоединение. Разве что от вибраций. Так это легко погасить какой-нибудь кольцевой резинкой. Кстати, хорошая мысль - две встречных канавки и резиновое кольцо типа о-ринг. Нагрузку можно пронормировать размерами канавок и кольца. От тряски убережет, а при расстыковке особенно упираться не будет.

RocKI> Я не вижу, за счет чего могут возникнуть нагрузки на рассоединение.
От ненулевого угла атаки. Возникает момент на раскрытие стыка.

RocKI> Я не вижу, за счет чего могут возникнуть нагрузки на рассоединение.

А я вот вижу:


И более того собираюсь именно их использовать.

RocKI> Я не вижу, за счет чего могут возникнуть нагрузки на рассоединение.

Летит ракета прямо и вдруг попадает в слой воздуха с ветром.
Струйные течения типичные имеют скорость около 70 м/с, до ста.
(Высотное струйное течение — Википедия)
Переход там довольно резкий.
Вот и получится косая обдувка и момент на излом.
Они, конечно, не часто оказываются над головой, но и не редко.
Пилоты коммерческих рейсов с удовольствием ими пользуются — ко мне гость из Европы однажды прилетел меньше, чем за пять часов, вместо шести.

RocKI> Нагрузку можно пронормировать размерами канавок и кольца.

Резинка меняет упругость и силу с температурой.
Да и пластмассы всякие тоже.
Если лететь высоко и быстро, то температуру надо учитывать. И в плюс и в минус.
На сверхзвуке внешняя трубка может разогреться и расшириться. И отвалиться.

Xan> Переход там довольно резкий.
Xan> Вот и получится косая обдувка и момент на излом.

Момент на излом это все же не продольная нагрузка. Он компенсируется длинной стыковочной части.
И вот еще. Первая ступень это, фактически, просто мотор. Когда мотор работает, нагрузка строго противоположная разъединению. А когда мотор отработал, так он и ненужен, пусть отделяется когда хочет.

Xan> Резинка меняет упругость и силу с температурой.

Согласен. Но решение можно и без резинки найти. Вопрос, надо ли?
И еще одно соображение. Цанга хороша, когда надо полностью устранить ерзанье. А в данном случае это не обязательно. Простая управляемая защелка, и все дела.

RocKI> Момент на излом это все же не продольная нагрузка.

С продольной нагрузкой всё просто, о ней речи нет.
Интересны именно моменты.

RocKI> Момент на излом это все же не продольная нагрузка. Он компенсируется длинной стыковочной части.

Нет.
1.
Слишком дорого (по весу конструкции) делать длинный цилиндр.
2.
Если трубка свободно надета на не очень длинный цилиндр, то в ней возникают дополнительные напряжения (надо делать прочнее).
И чем короче цилиндр, тем напряжения больше.
Но если взять очень короткий цилиндр, а трубку к нему приклеить или прижать намертво, то напряжения будут гораздо меньше.

RocKI> И вот еще. Первая ступень это, фактически, просто мотор. Когда мотор работает, нагрузка строго противоположная разъединению. А когда мотор отработал, так он и ненужен, пусть отделяется когда хочет.

У меня "первых" ступеней несколько и паузы между включениями.
Надо чтоб только лишнее отделялось!

Тут ещё аэродинамическая устойчивость капает.
В проекте есть и управление вектором тяги, и руление аэродинамическими рулями.
Чтоб ракетой было легко управлять, у неё должна быть почти нулевая устойчивость — слишком устойчивой надо слишком большие рули.
Поэтому устойчивость надо поддерживать около нуля.
При работающем двигателе запас управления больше (и вектор, и рули), чем при выключенном (только рули) — поэтому при работающем допустима небольшая неустойчивость.
А когда топливо кончилось, центр тяжести смещается вперёд и ракета становится устойчивой.
Но это, если отработавшую ступень не выбрасывать.
Как только ступень с её стабилизаторами отстрелишь, ракета снова станет неустойчивой и надо включать двигатель, чтоб выруливать.
Поэтому хочется отделать по желанию, а не когда попало.

Xan> Поэтому хочется отделать по желанию, а не когда попало.

Отделение на максимальной скорости приводит к получению больших высот, и со стабилизацией это не связано, точнее если нет желания связывать, то можно и не связывать, а сделать как хочется или как надо.

Xan> Но если взять очень короткий цилиндр, а трубку к нему приклеить или прижать намертво, то напряжения будут гораздо меньше.

Значит системы на трении тебе вообще не подходят. Предупреждать надо.
Это сильно усложняет задачу. На фоне таких требований цанга с ниточкой тоже выглядит не очень серьезно.

Xan> Поэтому хочется отделать по желанию, а не когда попало.

Увы, простых решений не вижу.
Могу предложить не внешнюю, а внутреннюю цангу с распорным кольцом или диском. Диск выдавливается или сжигается мотором второй ступени. А чтоб рывков не было, можно предусмотреть перепускные окна.

RocKI> Увы, простых решений не вижу.

Что о блокировки с маленькой сервомотора?

С резьбовым валом на сервомотора - он может заблокировать оба степени, а также потом может вытолкнуть вторую степень? Если там есть еще 3 или 4 направляющие параллельно к сервомотора - это будет достаточно стабильная конструкция и не так сложная.

pinko> Что о блокировки с маленькой сервомотора?

Ты меня спрашиваешь? Это Xan должен решать.
Я так понимаю, что идет поиск простого решения. А все эти сервы, пироболты, электрозамки и т.п. вроде как считаются слишком сложным или громоздким.

RocKI> Ты меня спрашиваешь? Это Xan должен решать.

Я просто думаю и предлагаю варианты .

Еще проще - если соединение между ступенями из нитроцеллюлозы то легко можно выгораяет и если есть свободный направляющие параллельно на ось ракету, то первая степень будет выпадать без нарушения траекторию.

Xan>> Но если взять очень короткий цилиндр, а трубку к нему приклеить или прижать намертво, то напряжения будут гораздо меньше.
RocKI> Значит системы на трении тебе вообще не подходят. Предупреждать надо.

"Прижать намертво" — это именно про трение.
Если нитку намотать с натяжением 100 кГ, то сила трения будет около 200 кГ.

F_трения = 2 * pi * k * F_натяжения

RocKI> Диск выдавливается или сжигается
pinko> Еще проще - если соединение между ступенями из нитроцеллюлозы то легко можно выгораяет

Про быстро сгорающее крепление:
Надо, чтоб оно:
1. Быстро сгорало, за доли секунды. Оно должно быть тонким и поджигать его надо по всей поверхности сразу.
2. В вакууме очень многие горючки гаснут или вообще не загораются.

Герметичный воспламенитель, который даёт готовый пучок пламени (для пережигания тонких ниток) — вещь более реальная.

Xan> "Прижать намертво" — это именно про трение.

Трение и "намертво" даже звучит как-то диссонансом. Намертво - это болты, замки, защелки. Даже твоя цанга зачем-то имеет ступеньку, не для трения же.


Xan> 1. Быстро сгорало, за доли секунды. Оно должно быть тонким и поджигать его надо по всей поверхности сразу.

Тезис не очевидный. Важно чтобы момент окончания процесса сгорания совпал с моментом включения движка второй ступени. Не просто, конечно.

Xan> 2. В вакууме очень многие горючки гаснут или вообще не загораются.

Всегда можно использовать факел мотора 2-й ступени.

Xan> Герметичный воспламенитель, который даёт готовый пучок пламени (для пережигания тонких ниток) — вещь более реальная.

Я вижу ты для себя все уже решил.

RocKI> Трение и "намертво" даже звучит как-то диссонансом.

"Намертво" — значит без проскальзывания в процессе эксплуатации, сила трения всегда больше любых сил.

RocKI> Даже твоя цанга зачем-то имеет ступеньку, не для трения же.

Ступенька — только ограничитель при сборке.
Вставил до ограничителя, а потом зажал.
Если сила трения больше тяги двигателя, всё будет держаться только на трении.
Если меньше — тогда при работе трубка будет в ступеньку упираться.

RocKI> Всегда можно использовать факел мотора 2-й ступени.

У меня около сопла предполагается нежная электроника. Как бы её не поджарить!

RocKI> Я вижу ты для себя все уже решил.

Своё решение ближе к телу!!!
Но его надо обязательно "испытывать на прочность", с разных сторон.
И оно вполне может "треснуть".

Картинка:

1. Цилиндр со ступенькой, цанга;
2. Не совсем цилиндр, а немножко кривой, чтоб трубка снималась и при наклоне тоже;
3. Нитки зажимают цангу.

Xan> сила трения всегда больше любых сил.

Это, видимо, какое-то казуистическое утверждение, провоцирующее на спор. Это не ко мне, у тебя есть более подходящие оппоненты.

Xan>> сила трения всегда больше любых сил.
RocKI> Это, видимо, какое-то казуистическое утверждение, провоцирующее на спор. Это не ко мне, у тебя есть более подходящие оппоненты.

А ты и продолжай ваш "междусобойчик".
Было бы неплохо, чтобы ещё специалист по избавлению местного общества от пыли в глазах тут появился и навёл соответствующий порядок... Порядок ведь превыше всего! И у вас достаточно для этого специалистов и без меня.

RocKI> Это, видимо, какое-то казуистическое утверждение

"сила трения всегда больше любых сил" — это условие, НЕ результат.

"Если ты винтик в устройстве туго закрутил, то при нормальной эксплуатации не случится сил, которые его выкрутят."
Это условие конструкции устройства, которое само не развалится.

Это вид снизу

состыковано, расстыковка газами рдтт верхней ступени, газоприёмный стакан на первой ступени демпфирует если расстыковка по "горячей" схеме. Если на "холодную", то всё немного усложняется, но тоже возможно. Так на "тандемах" сделано, там места для стакана нет.

одноразовый вариант, верхний конус клеится неразъёмо на мотор.

Ещё один вариант стыковочного конуса, но суть та же ...

Xan> Если нитку намотать с натяжением 100 кГ, то сила трения будет около 200 кГ.
Xan> F_трения = 2 * pi * k * F_натяжения
А если цилиндр будет из тефлона?
Кстати, вот то, на что реально нитка будет давить должно быть жестким.

Xan> Герметичный воспламенитель, который даёт готовый пучок пламени (для пережигания тонких ниток) — вещь более реальная.
Вместо ниток леска + нихром, без пиротехники.

Очевидно есть много вариантов, без эксперимента - только голосование