Многоступенчатые ракеты

mihail66> Изначально давление через что и куда закачивается?
Все!
Наконец-то разобрался, за оригинальность 5+!
Устройство сложное, а по факту избавляет лишь от электронных компонентов.
Применив его, вряд ли получится укоротить отсек ССР.
В любом случае спасибо, получил удовольствие от головоломства.

EG54> Но данная схема открыла еще один эффект. Вакуум-эффект. Когда пневмопатрон отсреливался, то в емкости 2 сперва было повышенное давление по сравнению с емкостью 1, а потом резко возникало разряжение и поршень высасывало следом за патроном. Ограничил ход поршня-высасывало внутренности обратного клапана. Можно запрячь и этот вакуум-эффект.
EG54>

А вот на это я думаю ответ прост.
Перед отстреливанием в емкости 2 и емкости 1 давления одинаковые.
После отстреливания в емкости 1 давление больше, чем в емкости 2.
Оно и выталкивает поршень вместе с потрохами.

mihail66> Я все равно понять не могу.

Так наверное будет понятнее Облако Mail.Ru

Для парашютного выброса добавляю еще один обратный клапан- таймер на воздухе, обо вода как замедлитель в пассиве улетит в верх и свою задачу не выполнит. Вода только для разделения ступеней. Обычный обратный клапан с затвором. В затвор насквозь вставлена игла диаметром 1.5 мм. При закачке снизу воздух приподнимает затвор и беспрепятственно проникает в нужную емкость. Давление перестало поступать. Затвор закрылся. В полости двигателя атмосферное давление. Воздух из нижней емкости устремится вниз и вынужден будет проталкиваться через эту маленькую иглу. Что естественно задержит опускание цилиндра на некоторое время. Время задержки зависит от диаметра иглы и объема нижней емкости. Подобрав их производим выброс в апогее.

EG54> В затвор насквозь вставлена игла диаметром 1.5 мм.

Извините, игла 0.15 мм

EG54> Так наверное будет понятнее Облако Mail.Ru
Красивые "мультики", дающие представление о процессе.
Ровно то, что сложилось в моем понимании.
Для пневмо-ракет самое "ОНО!".
Но совместить это устройство с одноразовым РДТТ, как-то "не ТО"?!
Я нашел более простой способ минимизации.
Решил убрать отсек ССР у первой ступени, и разместиться в "моторном" отсеке.
Совместить выброс парашюта и "пинок" для разделения на одном пирозаряде.
Из конструкции исчезли инерционный датчик, таймер, пирозаряд и батарейка с выключателем.
Удалось убрать лишних 180мм фюза, пока на бумаге.
Правда племянник настаивает на пуске в том варианте, какой есть, мотивируя тем, что прежняя система работает и переделывать не надо. Для ближнего пуска возможно я с ним соглашусь.
Сейчас настраиваем электронику под расчетные параметры.
Решили не загоняться с мощными двигателями, полетим на 3/4 от проектных.
Задача, электронику привязанную к сценарию испытать.

Sandro>> Я вообще-то, писал про выдёргивание чеки, а не парашута.
mihail66> Пусть так, но чека подразумевает какое-то пироустройство?

С чего бы? Тележная чека тоже подразумевает пироустройство?
Чека — это просто элемент, фиксирующий какой-то механизм. Что он сделает после освобождения от чеки — зависит от конструкции. Может, развалится. Может, что-то полезное совершит.

Sandro>> Почему же? Н К-36М парашут вытягивается за ленту, как раз из предварительно отстреленного заголовника, который одновременно парашутный контейнер.
Sandro>> Но там из-за этого пришлось заморачиваться с разрывным звеном.
mihail66> Если веревку (проволоку) подлиннее, и как-то эту веревку вовремя оборвать, то что-то должно получиться.

Можно и без разрывного звена, на трении. В К-36М всё работает так: уходит парашутный контейнер в месте с парашутом, вытягиваются стропы, после натяжения строп выдёргивается купол за стропы, после того, как купол разложился из гармошки и предельно натянут, рвётся разрывное звено, контейнер улетает, парашут раскрывается.
Полагаю, схема в упрощённом варианте имеет смысл.

mihail66> Нужно лишь, что-бы это было очень просто.
mihail66> Шевелю извилинами.

Ну вот один из вариантов я описал выше.

Sandro> Ну вот один из вариантов я описал выше.
Вот и чешу плешь над тем, как контейнер с парашютом выкинуть, если вторая ступень чеку выдернула (контейнер можно не отбрасывать).
Между тем, несколько иная конструкция нарисовалась.

mihail66> Вот и чешу плешь над тем, как контейнер с парашютом выкинуть, если вторая ступень чеку выдернула (контейнер можно не отбрасывать).

Эээ... я же прямо написал? Пусть вторая ступень сама и вытаскивает контейнер. А после его отделения и выхода купола — расчековка и полная свобода

mihail66> Между тем, несколько иная конструкция нарисовалась.

?

Sandro> Эээ... я же прямо написал? Пусть вторая ступень сама и вытаскивает контейнер. А после его отделения и выхода купола — расчековка и полная свобода
Не сможет она вытащить контейнер. Между второй ступенью и контейнером пирозаряд, который разделяет ступени.

mihail66>> Между тем, несколько иная конструкция нарисовалась.
Sandro> ?
Изложил "на пальцах" аккурат над твоим постом.
Теперь пирозаряд под контейнером.
Завершенного эскиза нет, а предварительный вариант выглядит примерно так.

mihail66> Изложил "на пальцах" .

Не мог бы изложить общую задачу, что за чем, почему. Иначе решение частной задачи без увязки с общей, часто приводит чуть не туда. Да и легче понимать ход мыслей автора.

EG54> Не мог бы изложить общую задачу, ....

"Общая задача" это принцип работы изображенного узла?,
или последовательность событий при разделении в целом?

Sandro>> Эээ... я же прямо написал? Пусть вторая ступень сама и вытаскивает контейнер. А после его отделения и выхода купола — расчековка и полная свобода
mihail66> Не сможет она вытащить контейнер. Между второй ступенью и контейнером пирозаряд, который разделяет ступени.

Да почему же? Пирозаряд выгорел, и всё. Чем может помешать пустой корпус?

mihail66> mihail66>> Между тем, несколько иная конструкция нарисовалась.
mihail66> Изложил "на пальцах" аккурат над твоим постом.
mihail66> Теперь пирозаряд под контейнером.

Стрёмно. Я имею в виду стропы, точнее общий фал парашутной системы, если я правильно понял эскиз. Зачем так?
Можно обмотать снаружи корпуса вышибного заряда, например. Через вкладыш, снижающий трение, чтоб не закусило. Хоть тальковым порошком засыпать, и это не шутка.

PS: Вот это красное у тебя — это уплотнительные кольца, или дистанционные? Если уплотнительные, то они нафиг не нужны, ты же не собираешься полгода давление держать?

Sandro> Да почему же? Пирозаряд выгорел, и всё. Чем может помешать пустой корпус?
Тем, что его надо тащить, а я не хочу тормозить вторую ступень.
Sandro> Стрёмно. Я имею в виду стропы, точнее общий фал парашутной системы, если я правильно понял эскиз. Зачем так?
Не обращай внимания на стропы/фал. Целью картинки было показать взаиморасположение элементов.
Sandro> Можно обмотать снаружи корпуса вышибного заряда, например. Через вкладыш, снижающий трение, чтоб не закусило. Хоть тальковым порошком засыпать, и это не шутка.
Не понимаю зачем.
Sandro> PS: Вот это красное у тебя — это уплотнительные кольца, или дистанционные? Если уплотнительные, то они нафиг не нужны, ты же не собираешься полгода давление держать?
То что красное на поршне, так мы для себя обозначили что поршень со скользящей посадкой (делается домоткой малярным скотчем и смазкой, при следующем пуске заменяется на новый скотч). Нет там давления, поршень вылетит за пределы фуза. Фал не горит. Провода к пирозаряду имеют разъемные соединения, и разомкнутся при отделении ступени, и при натяжении фала.

Sandro>> Да почему же? Пирозаряд выгорел, и всё. Чем может помешать пустой корпус?
mihail66> Тем, что его надо тащить, а я не хочу тормозить вторую ступень.

Чем? Рывок съест максимум 1..2 м/с, это не скорость вообще, меньше процента. Я же не предлагаю контейнер тащить с собой всю дорогу. Ртпустил парашут, сам отстегнулся и ушёл.

Sandro>> Можно обмотать снаружи корпуса вышибного заряда, например. Через вкладыш, снижающий трение, чтоб не закусило. Хоть тальковым порошком засыпать, и это не шутка.
mihail66> Не понимаю зачем.

Поршень перекашивает ВСЕГДА. Это даже не механика, это геометрия. И всегда осевая нагрузка на поршень вызывает поперечную. С ней борются, само собой, см. крейцкопфную систему как экстремальный случай, но иметь надо в виду.

mihail66> То что красное на поршне, так мы для себя обозначили что поршень со скользящей посадкой (делается домоткой малярным скотчем, при следующем пуске заменяется на новый).

А не склеит? Я бы всё же думал в сторону ФУМ, или что-то в этом роде. Ну или реально засыпки тальком. Или крахмалом, например.

Sandro> Чем? Рывок съест максимум 1..2 м/с, это не скорость вообще...
А еще может изменить траекторию полета "второй". Я просто экспериментирую, и пытаюсь дать максимум свободы второй ступени.

Sandro> Поршень перекашивает ВСЕГДА. Это даже не механика, это геометрия.
Если поршень не превращать в таблетку, все нормально работает (перекоса ни разу не было).

Sandro> А не склеит? ...
Смазка "Литол" в помощь, и защищает от продуктов горения.

EG54> Не мог бы изложить общую задачу, что за чем, почему. Иначе решение частной задачи без увязки с общей, часто приводит чуть не туда. Да и легче понимать ход мыслей автора.
Вот для понимания идеи, краткое описание.
Имеем аналоговый акселерометр GY-61 и альтиметр CF-030.
И с их помощью пытаемся управлять разделением многоступенчатой (сегодня двухступенчатой) ракеты, подразумевая, что мы летим максимально вертикально.
Для этого используем два компаратора с фильтрами (можно один), пару D-триггеров, два ключа.
И задействуем два таймера от CF-030, они будут разрешать работать триггерам и исключать ложные срабатывания, которых не мало (при сходе с направляющей трясет, и при срабатывании пирозаряда зашкаливает).
Задача 1.
Осуществить сброс первой ступени, придав максимальный импульс «второй», т.е. на максимуме скорости.
Максимальная скорость возникнет в момент, когда потух первый двигатель. Но на активацию пирозаряда, разделяющего ступени, требуется время и использовать для этого инерционный датчик не годится. Поэтому работаем от акселерометра. Поскольку график тяги РДТТ имеет форму «холма», то момент максимального ускорения наступает раньше максимальной скорости.
Экспериментально или интуитивно по данным от акселерометра выбираем момент срабатывания пирозаряда еще при работающем двигателе первой ступени.
Разделяемся на максимальной скорости и освобождаемся от балласта (первая ступень).
Продолжаем подниматься в свободном полете.
Задача 2.
Включить двигатель второй ступени на оптимальной скорости (для максимального апогея).
Снова возвращаемся к акселерометру. Пока ракета находится в свободном полете акселерометр выдает нам ускорение со знаком «-» и по мере приближения к апогею приближается к «0».
Высказывалась идея, что оптимальный момент для включения тяги, это наступление терминальной скорости*, которая возникнет при торможении -1g (из показаний акселерометра).
*Полеты на симуляторе эту идею не подтвердили, но оптимальная скорость где-то рядом.
Снова принимаем к сведению, что мгновенно двигатель не раскочегарить, и активируем воспламенитель несколько раньше, например при ускорении -1,5g.
Снова разгоняемся и летим к апогею, где надеюсь CF не подведет.

Предвижу вопрос, почему бы не использовать для этой цели микроконтроллер!?
Потому, что в микроконтроллерах и программировании я ничего не понимаю!

mihail66> Завершенного эскиза нет, а предварительный вариант выглядит примерно так.

Сейчас вот жирный крест поставлю на этой своей системе разделения.
Выбросить парашют на скорости около 300 м/с это "кирдык"!
Хорошо, что до практического воплощения не дошло.
Возвращаемся к инерционному датчику с таймером.

mihail66> Выбросить парашют на скорости около 300 м/с это "кирдык"!

А что если у первой ступени после отработки мотора откидываются тормозные щитки? тогда первая ступень выскользнет из соединения сама собой. Они при этом, скажем открывают доступ потока к парашюту. И тогда вообще обходимся без "пирки" Кстати, эти же щитки могут составлять "объятия для второй ступени". Которые образно говоря раскрываются/рассыпаются прямо в воздухе. эти щитки могут быть элементом цилиндрической конструкции, которые удерживаются нитью (каким либо образом). При включении второго мотора нить мгновенно перегорает, и конструкция раскрывается.

mihail66> Выбросить парашют на скорости около 300 м/с это "кирдык"!

Ты вроде писал о 140 м/с для разгона первой?
Вышиб. заряд под парашютом несколько напоминает отсрел ружья от пули. Одно дело отстрелить так парашют, другое, когда добавляется масса 2-й ступени. Напрашивается заряд над парашютом. У америк-в видел модели с отстрелом парашюта через дно.Тогда и вторая получит доп. толчок , без веровочек. Один взрыв=две задачи.

CRC> А что если у первой ступени после отработки мотора откидываются тормозные щитки? тогда первая ступень выскользнет из соединения сама собой. .....

Я мозговал в этом направлении, ничего не намозговал.
Как-то не придумывается устройство для активации этих тормозных щитков.
Они должны развернуться на максимальной скорости, при этом затормозить первую ступень не затормозив "вторую".
Включение второго "мотора" для этой цели использовать нельзя, момент сброса первой ступени и момент включения двигателя разнесены во времени.
На мой взгляд, проще чем пирозаряд для расстыковки не придумаешь.

EG54> Ты вроде писал о 140 м/с для разгона первой?
Да, применительно к планируемому запуску, 145 м/с.
При установке проектного двигателя 235 м/с.
Но это, по любому не выброс парашюта в апогее.
*(Сейчас вот только глаз резануло.
Проектный "мотор" с массой топлива 1040г и ПИ-1200Нс разгоняет до скорости 235м/с.
А 3/4 этого "мотора" с массой топлива 780г имеют ПИ-825Нс и разгоняет лишь до 145м/с.
Сначала показалось ошибся, посчитал в Альтиммексе - так и есть!)

EG54> Вышиб. заряд под парашютом несколько напоминает отсрел ружья от пули. Одно дело отстрелить так парашют, другое, когда добавляется масса 2-й ступени. Напрашивается заряд над парашютом. У америк-в видел модели с отстрелом парашюта через дно.Тогда и вторая получит доп. толчок , без веровочек. Один взрыв=две задачи.
Что-то я сейчас "заблудился".
А какая разница заряд "над/под" парашютом? В любом случае это "отсрел ружья от пули".
И в любом случае "вторая получит доп. толчок".
"Напрашивается заряд над парашютом", первую ступень сбросили, а кто выбросит парашют?.
Отстрел парашюта через дно, это с отстрелом двигателя? А кто отстрелит первую ступень от "второй"?

Требуется последовательность:
1."Старт" - разогнались до максимальной скорости - сбросили "первую" (с пинком или без).
2."Первая" затормозилась - выкинули парашют.
3."Вторая" летит по инерции до требуемой скорости - включаем двигатель.

mihail66> Имеем аналоговый акселерометр GY-61 и альтиметр CF-030.
mihail66> Предвижу вопрос, почему бы не использовать для этой цели микроконтроллер!?
mihail66> Потому, что в микроконтроллерах и программировании я ничего не понимаю!

Свою идею о выпуске ПО для STM32 я не оставил, процесс идёт и весьма успешно.

Начал с самого сложного и объёмного - это BMP280 в связке с акселерометром MPU9250. Вроде всё работает и не тормозит, но это ещё находится на стадии тестирования и оптимизации. плюс надо программу на ПК переписать для удобства пользования. Наконец-то выработал единый протокол передачи данных по USB.

Применительно к данной тематике именно для связки BMP280 + MPU9250 есть дилемма о том, что использовать для определения момента запуска второй ступени:

1. Просто таймер.
2. Сумматор на акселерометре MPU9250.
3. Детектор ускорения на акселерометре MPU9250.

С п.1. легко просчитаться, вдруг двигатель не отработает положенного СИ.
С п.2. проблема в зашкаливании акселерометра MPU9250 - это всего лишь 16G. Можно, конечно, расширить до 22,6G или даже до 27,7G если заморочиться с его ориентацией в пространстве. Но реально стартовые перегрузки могут быть больше.
С. п.3. алгоритм может получиться слишком сложным и даже если его получиться оптимизировать без скоростных потер в этом случае, то есть большой риск уже по неумещению в пределы памяти чипа. сейчас код занимает где-то 58кБ, а всего можно только 64кБ. Особенно если решать проблему зашкаливания с помощью ещё одного дополнительного акселерометра на большие перегрузки.

Но в принципе можно разделить всё и выполнить отдельными прошивками, но датчик апогея будет работать уже на принципе одноосевого акселерометра.

Тоже самое касается и системы управления для управляемых ракет. Она тоже будет только на отдельной прошивке. А может и вовсе для более производительных чипов на STM32...

SashaMaks> Применительно к данной тематике именно для связки BMP280 + MPU9250 есть дилемма о том, что использовать для определения момента запуска второй ступени:
SashaMaks> 1. Просто таймер.
SashaMaks> 2. Сумматор на акселерометре MPU9250.
SashaMaks> 3. Детектор ускорения на акселерометре MPU9250.
SashaMaks> С п.1. легко просчитаться, вдруг двигатель не отработает положенного СИ.

Таймер на зажигание точно никак не катит.

SashaMaks> С п.2. проблема в зашкаливании акселерометра MPU9250 - это всего лишь 16G. Можно, конечно, расширить до 22,6G или даже до 27,7G если заморочиться с его ориентацией в пространстве. Но реально стартовые перегрузки могут быть больше.

А зачем тебе нужны "зашкальные" данные с акселерометра. Просто игнорируй их и используй данные из рабочего диапазона. Принятие решения о запуске "второго мотора" находится на небольших ускорениях.

SashaMaks> С. п.3. алгоритм может получиться слишком сложным .....

А мне кажется алгоритм проще некуда, или ты ввязываешь в алгоритм еще какие-то сторонние события?

mihail66> А зачем тебе нужны "зашкальные" данные с акселерометра.

Сумматор не будет корректно работать при зашкаливании акселерометра. А он самый лучший алгоритм во всех отношениях. Он-то как раз может позволить выщипывать м/с для задания скорости срабатывания на запуск второй ступени.

SashaMaks>> С. п.3. алгоритм может получиться слишком сложным .....
mihail66> А мне кажется алгоритм проще некуда, или ты ввязываешь в алгоритм еще какие-то сторонние события?

А вот якобы простой алгоритм отслеживания сигнала с акселерометра на самом деле сложный сам по себе и, при чём наисложнейший. Например, только в одном алгоритме барометрического датчика необходимо отследить старт ракеты, апогей и заданную высоту для второго парашюта, логика уже получается навороченная. Тут придётся отслеживать старт, апогей, прохождение через ноль, прохождение минимума и прохождение на соответствие указанному значению ускорения.

Ну и конечно же ты забываешь про то, что это сигнал с датчика, а не идеальная плавная математическая зависимость.

Параллельно делать эти алгоритмы очень нагружно получается для контроллера, но может STM и с терпит, я ещё не закончил))

SashaMaks> Сумматор не будет корректно работать при зашкаливании акселерометра. А он самый лучший алгоритм во всех отношениях. ...
Так ты прекращай/начинай суммировать при прохождении к примеру отметки ±15g. Мне кажется рабочего диапазона с лихвой должно хватить.

SashaMaks> А вот якобы простой алгоритм отслеживания сигнала с акселерометра на самом деле сложный сам по себе и, при чём наисложнейший. ....
Возможно поэтому процедура программирования не укладывается в моих мозгах.
С аналоговым акселерометром "как два пальца", если не вплетать в измерения отклонения от вертикали и прочие события.