Конструкция ракет XI

Ckona> RocKI, почему ты настаиваешь на том, что тов.Бар-ро-у-ман (Барыгман) получил свои формулы чисто аналитическим путем, моделируя обтекание ракеты воздухом ? У тебя есть первичные материалы его публикаций, со всеми выкладками ?
Материалы здесь http://www.apogeerockets.com/education/downloads/barrowman_report.pdf .
Чистая теория. Единственное серьезное допущение - угол атаки ~0 . Из-за этого выпадает из расчетов цилиндрический корпус.

RocKI> Чистая теория.
Убедительно. Снимаю свои предположения об эмпирическом характере формул.
Кстати, датировано 1966 г.

RocKI> Написал-таки статью по устойчивости.

Хорошая статья.
Пару замечаний.
Поскольку это статья не о личных пристрастиях, а пособие для начинающих, нужно более обоснованно определиться с запасом устойчивости. Я нигде не видел рекомендаций до 4.5. Давай найдём какие-то общепринятые данные и будем их использовать. Лично я доверяю Роксиму и его границам 1-2.5, а сам выбираю около 2. Можно к этим границам добавить, что начинающим лучше быть ближе к 2.5.

Второе - по аббревиатурам. Очень путает, что ЦДб - это не Барроуман, просто мозги плющит. Я предлагал БЦД - по Барроуману (как и по-английски BCP), ЦБП - центр боковой проекции (CLA). Предложи название для своего метода расчёта.

Serge77> Хорошая статья.
спасибо.

Serge77> Я нигде не видел рекомендаций до 4.5.... начинающим лучше быть ближе к 2.5.
4-4,5 относительно BCP, оно вылезает если брать старые рекомендации >0,5 D относительно CLA. Т.е. с учетом расстояния BCP-CLA. Я просто не хотел сильно ограничивать запас сверху. Снизу тоже, с учетом дрейфа BCP, тоже вроде меньше 2,0 нежелательно. Давай какой-нибудь компромисс найдем. Например 1,5-3,5 ?.

Serge77> Очень путает, что ЦДб - это не Барроуман, просто мозги плющит. Я предлагал БЦД - по Барроуману (как и по-английски BCP), ЦБП - центр боковой проекции (CLA). Предложи название для своего метода расчёта.
Согласен, есть такое. Но БЦД и ЦБП тоже визуально очень плохо разделяются. Я бы вообще оставил только английские варианты, они как-то легко воспринимаются. Если хочется чего-то доморощенного, надо придумать что-то очень различное. Например, ЦДБ - Барроуман и ТЦП - точка центра проекции. Предлагайте.

Serge77> Предложи название для своего метода расчёта.
Свой метод - это сильно. Но, я правда не встречал такого, хотя мысли проскакивали. Может даже кто-то уже делал. "Метод аэродинамических пропорций", может так?

RocKI> Давай какой-нибудь компромисс найдем. Например 1,5-3,5 ?.

Торг здесь неуместен ;^))
Кроме шуток, какой тут компромисс? У меня тут нет никакого мнения, кроме одного - нужно найти надёжный источник.

Serge77> Кроме шуток, какой тут компромисс?
Да, надо обосновать. Уменя есть соображения, но я их пока до конца не сформулировал. Чуть позже.
А пока есть такие предложения по названиям и аббревиатурам. Свой метод расчета ЦД буду называть "методом аэродинамической проекции". По точкам:
BCP - ЦДБ - Центр Давления по Барроуману,
CLA - ЦГП - Центр Геометрической Проекции,
CPC - ЦАП - Центр Аэродинамической Проекции.

RocKI>> Например 1,5-3,5 ?.
Serge77> Торг здесь неуместен ;^))

Диапазон 2,0-4,5 не от балды. Соображения такие. Самый тяжелый случай - наибольшее расстояние между BCP и CPC. Для предложенного максимума удлинения эмпирической ракеты L/D=25 это 3,6D. Рабочий диапазон углов атаки брем 20-25 градусов. Дрейф BCP может составить в этом диапазоне углов 20%, т.е. 0,7D. Исходим из рекомендаций RockSim по минимальному запасу 1D. 1D+0.7D=1.7D .
Для максимального запаса я брал случай очень больших углов атаки CPC плюс небольшой запас 0,5D , т.е. 3,6D +0,5D=4.1D. В результате с небольшим округлением 2,0-4,5.

Вариант 1,5-3,5 тоже не с потолка. Нижняя граница - это те же 1,7D только округление в немного вниз (для более строгих ракет ). А вот верхняя граница это так-же рекомендация RockSim для максимума 2,5D плюс дрейф 0,7D, в сумме 3,2D. С небольшим округлением 3,5D.

Осталось решить какой критерий наиболее точен. Поскольку вариант L/D=25 это некоторая крайность, то вполне достаточно диапазона 1,5-3,5. Прдлагаю на нем и остановиться.

RocKI> Написал-таки статью по устойчивости... Свой метод расчета ЦД буду называть "методом аэродинамической проекции".
Метод "МАП" - Поздравления! Статията е хубава.

Имам идея да проведа практическо изследване в серия полети на малка ракета-модел (с двигатели РМД), по разчет "overstable". За момента нямам точен критерии за "overstable", но вероятно ще направа модел с разстояние CLA-BCP - 3~4калибъра, и ЦТ на 1 калибър пред CLA, респективно на 4~5 калибъра пред BCP.

Свръхстабилна ракета има и едно полезно свойство. При достатъчно силен вятър ракетата се отклонява в направление срещу вятъра, в последствие при приземяването вятъра донася ракетата в направление към точката на старта. ("нормалната" ракета лети вертикално, а при приземяване вятъра отнася модела далече от точката на старта). Теоретически при липса на вятър "нормален" модел и "свръхстабилен" модел би трябвало да летят еднакво - вертикално.

-VMK-> Метод "МАП" - Поздравления! Статията е хубава.
Спасибо. Редакция статьи видимо не окончательная

-VMK-> Имам идея да проведа практическо изследване в серия полети на малка ракета-модел (с двигатели РМД), по разчет "overstable".
Какую информацию можно получить в таких полетах?
-VMK-> Свръхстабилна ракета има и едно полезно свойство.
Лучше наверно самому задавать траекторию, чем доверять это избыточной устойчивости.

-VMK->> Имам идея да проведа практическо изследване в серия полети на малка ракета-модел (с двигатели РМД), по разчет "overstable".
RocKI> Какую информацию можно получить в таких полетах?

Яснота за понятието: "свръхстабилност".

Въпроси свързани с това изследване:
- При какви условия ракетата се счита за "overstable" ?
- Какво е реалното поведение в полет на ракета - "overstable" по RockSim относно BCP и "stable" относно CLA (по критерии за стабилност от книжките)?

По моему, критерия за стабилност от книжките не е много неправилен и не довежда до съществени отклонения в треакторията на полета (с подобни модели са постигнати рекорди през миналия век) - смятам да проверя това на практика в съвременни условия, без да взимам под внимание моята практика от 80-те години на миналия век с малки ракетни модели по FAI конструирани по мотода на В.С.Рожков...

-VMK-> - Какво е реалното поведение в полет на ракета - "overstable" по RockSim относно BCP и "stable" относно CLA (по критерии за стабилност от книжките)?
Думаю разницы ты не заметишь, особенно при такой классной погоде в Кюстандил

-VMK-> По моему, критерия за стабилност от книжките не е много неправилен и не довежда до съществени отклонения в треакторията на полета
В книжках выбран "беспроигрышный вариант" завышенной стабильности. По принципу лучше overstable, чем unstable. Но мы легких путей не ищем!

Serge77> Как думаете, будет работать?

По этому поводу я много думал.
Разберем процесс по косточкам.
Движение ракеты вверх:
До старта - лопасти удерживаются специальными упорами в стартовой установке.
При работе двигателя - инерционными силами.
После разгона - аэродинамическими силами.

Вопросики:
- сколько весят лопасти, какие усилия (при разгоне) прилагаются к шарнирам и к точкам крепления этих шарниров на корпус ракеты ?
- как соотносятся аэродинамическая сила, удерживающая лопасти вдоль корпуса и сила лобового сопротивления самой ракеты ? другими словами - какой потерей высоты придется заплатить за противодействие резинкам, разворачивающим лопасти ?

Апогей:
Лопасти расходятся под действием пружинок-резинок, если аэродинамическое прижатие не может им противодействовать. Таким образом, система спасения приводится в действие по событию: уменьшение скорости до определенного значения.
Ракета может лететь вертикально, а может и под углом, сохраняя скорость.
- при каком угле(скорости) лопасти не раскроются ?

Успешное срабатывание, авторотация:
- как правильно рассчитать площадь лопастей ? можно ли объединить в одно целое лопасти авторотации и лопасти стабилизатора ?

Считаю неправильным удержание лопастей слегка разведенными при старте.
Считаю неправильным рассчитывать на разворот ракеты хвостом вперед за счет небольшого смещения ЦД.
Разворот лопастей должен происходить на полный угол за счет упругих элементов.

Мое личное мнение:
система спасения с шарнирными лопастями может применяться для спасения первых ступеней ракет, когда дополнительная масса конструкции не является решающим обстоятельством (по сравнению с массой второй ступени), а использование парашюта проблематично.

Да, система неоптимальная, будет лишнее торможение, да и срабатывание придётся настраивать на не очень маленькую скорость, чтобы в случае не очень вертикального полёта лопасти всё же раскрылись. Но задача системы, как я её вижу для себя, не в оптимальности, а в максимальной простоте при достаточной надёжности (пусть не самой высокой). Мне нужна простейшая ракета для испытания двигателей. Максимально простейшая, но не одноразовая.

Ckona> - сколько весят лопасти, какие усилия (при разгоне) прилагаются к шарнирам и к точкам крепления этих шарниров на корпус ракеты ?

Шарниры - металлические петли, выдержат.

Ckona> - как соотносятся аэродинамическая сила, удерживающая лопасти вдоль корпуса и сила лобового сопротивления самой ракеты ? другими словами - какой потерей высоты придется заплатить за противодействие резинкам, разворачивающим лопасти ?

Да, будет потеря, для меня это не очень важно.

Ckona> - как правильно рассчитать площадь лопастей ?

Вот это и я хотел спросить.

Ckona> можно ли объединить в одно целое лопасти авторотации и лопасти стабилизатора ?

Можно, если стабилизаторы будут не перпендикулярны корпусу ракеты, а расположены по касательной. Но здесь тоже потери - при одной площади такое расположение уменьшает эффективность стабилизаторов. Или при одной эффективности получаем большую массу.

Ckona> Считаю неправильным удержание лопастей слегка разведенными при старте.

А как правильно?
Слегка - это примерно на половину, до 45 градусов. Хотя это конечно вопрос. Хочется, чтобы меньше тормозили, но и чтобы всё-таки раскрылись, когда надо.

Ckona> Считаю неправильным рассчитывать на разворот ракеты хвостом вперед за счет небольшого смещения ЦД.

Почему же небольшого. Если лопасти раскроются до 45 градусов, то ЦД сместится сильно. Правда неясно насколько точно.

ИМХО, в данном случае попытка все упростить приводит к усложнению. Сделать ССР, которая сама сработает в апогее без электроники и пирки - мечта всех ракетомоделистов. Я тоже ломал над этим голову - голову почти поломал, а ССР не придумал. Мои пиротехнические ССР сложны и дороги в изготовлении (около 80-90 грн.), зато в эксплуатации - проще некуда. Самое главное - ракету можно полностью подготовить дома и в поле неожиданностей - минимум. Недавно я прикинул, что парафин, удерживающий чеку в системах Центауруса, можно замелить термоклеем для увеличения времени срабатывания. Сейчас надо выловить Костяна, чтобы с пищалкой закончить и найти шток для ССР. И можно стартовать на новой ракете.

Подскажите какие минусы у такой системы активации пиропатрона: когда при взлете ракеты некая пластина небольшого размера прижимается к корпусу за счет аэродинамического сопротивления, а в апогее пластина эта отклоняется естественно и активирует пиропатрон. Наверно обсуждалось это на форуме или нет, как вариант были реализации и успешные испытания?

Serge77> Мне нужна простейшая ракета для испытания двигателей.

Так бы сразу и сказал.
Тогда потери высоты нас не беспокоят.
Также нас не интересует - как полетит ракета после окончания работы двигателя.
Поэтому основной удерживающей силой для лопастей будет инерционная.
А пружинки на шарнирах должны развивать момент, на 20-30 процентов превышающий гравитационный момент, для каждой лопасти.

45 градусов - это 70 процентов от штатного аэродинамического тормозного усилия.
Чтобы оставалось 10 процентов, разворот лопастей должен составлять 6 градусов.
Потому я за стартовые ограничители "снизу", и против резинок "сверху".

Есть вопрос, в котором я "плаваю". Авторотация - добавляет ли она "аэродинамическую силу" по сравнению с парашютирующим спуском ? Если да, то мы экономим на площади и массе лопастей.

Мне эти лопасти видятся объемными - что-то типа цилиндрического сегмента. Тогда будет достаточная жесткость.

Ckona> Мне эти лопасти видятся объемными - что-то типа цилиндрического сегмента. Тогда будет достаточная жесткость.

по конструкциям лопастей посмотрите статьи из журнала моделист-конструктор, я выкладывал, на тему ротора достаточно публикаций

Outstanding> Подскажите какие минусы у такой системы активации пиропатрона: когда при взлете ракеты некая пластина небольшого размера прижимается к корпусу за счет аэродинамического сопротивления, а в апогее пластина эта отклоняется естественно и активирует пиропатрон. Наверно обсуждалось это на форуме или нет, как вариант были реализации и успешные испытания?

Подробно описание на тази система има тук: Richard Nakka's Experimental Rocketry Site

-VMK-> Подробно описание на тази система има тук: Richard Nakka's Experimental Rocketry Site
-VMK-> http://www.nakka-rocketry.net/a-s_sys/a-s_rock.jpg

Да, точно у него я видел эту конструкцию
А еще кто-нибудь повторял?

Outstanding> я выкладывал, на тему ротора достаточно публикаций
Спасибо, читал, много полезного. Масса описанных моделей - от 7,5 до 23 граммов.
А у меня первая ступень выходит порядка 800 г.

Outstanding> А еще кто-нибудь повторял?

United States Patent US5549497

Ckona> Также нас не интересует - как полетит ракета после окончания работы двигателя.

В каком смысле? Вообще-то хочется, чтобы летела нормально, а не тормозилась лопастями сразу после отработки двигателя. Понятно, что какое-то торможение будет (по сравнению с обычной ракетой), но не хочется, чтобы мгновенное после окончания работы двигателя (в этом случае и лопасти поотрывает).

Ckona> А пружинки на шарнирах должны развивать момент, на 20-30 процентов превышающий гравитационный момент, для каждой лопасти.

Мне резинки сверху кажутся предпочтительными. Потому что у них есть гистерезис, т.е. при полном прижатии лопастей к корпусу поворачивающее усилие маленькое из-за очень маленького рычага, поэтому в полёте аэродинамическое торможение будет небольшим. А когда скорость уменьшится и резинка преодолеет аэродинамику, лопасти начнут подниматься, рычаг резко вырастет и подъём лопастей станет необратимым.
Пружинка ведёт себя наоборот - чем ближе лопасть к корпусу, тем сильнее отталкивает пружинка, тут будет слишком большое аэродинамическое торможение.

Ckona> Авторотация - добавляет ли она "аэродинамическую силу" по сравнению с парашютирующим спуском ?

Оказывается есть два варианта спуска. А чем они отличаются?

Ckona> Мне эти лопасти видятся объемными - что-то типа цилиндрического сегмента.

Да, конечно, это будут сегменты такой же трубы, из которой будет корпус - серая полипропиленовая калибра 50 мм. Думаю сделать две лопасти длиной почти во всю длину корпуса.

Serge77> В каком смысле? Вообще-то хочется, чтобы летела нормально, а не тормозилась лопастями сразу после отработки двигателя.

В книге "Bottle Rocket Handbook" есть описание ´Airspeed Flap Deployment System`(см. рисунок). Вполне работоспособный дизайн можно выполнить на схеме: маятник-flap (собств. идея.). В этом случае лёгкое крылышко - flap, располагается на оси маятника за бортом ракеты. Маятник (физический) подвешивается внутри фюзеляжа, грузом вниз. Вверху, над маятником находится чека, удерживающая закреп между сегментами основного фюзеляжа и парашютного отсека (лучше "разваливающегося"). При старте ракеты маятник продолжает удерживаться крылом, удерживающимся в вертикальном положении набегающим потоком. При приближении к апогею, маятник, влекомый вверх силой инерции, уже не сдерживаемой аэродинамическими силами, переворачивается и освобождает чеку. Такая схема, (применительно к герконовому ключу, замыкающему контакт пироустройства) успешно работала в нескольких независимых (реализована несколькими эксп. ракетчиками в разных странах) повторениях. Думаю, что такое устройство можно реализовать и в механическом варианте.В схеме Serge77 нужно дополнить систему удерживающей чекой. В простейшем случае, это нить, пережигаемая реактивной струёй после старта, когда ракета уже набрала скорость и тормозные щитки прижаты напором воздуха.