Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

avmich> И второй вопрос - для бутылок на 5-7 атм воды часто заливают примерно треть объёма; имеет ли смысл заливать больше воды при более высоком давлении, чтобы улетало выше?

Под оптимальной заправкой понимается соотношение РТ (воды) и полного объема двигателя, когда одна и та же ракета той же массой Мо и тем же Р поднимается на наибольшую высоту (имеет наибольшую скорость).

Оптимальная заправка не зависит от давления.
И зависит от полного объема и массы Мо. Имеется ввиду, что используется одна и та же жидкость.
Чем больше обьем, тем меньше коэф. заправки. Например, для V=3 л - к=~0,3, а для V=9 л - к уже равен прим. 0,2.

И в самом деле, заполнив ракету большим количеством воды, мы получим одинаковую начальную скорость истечения, но меньшую конечную, правда увеличится время истечения. Однако, с ростом стартовой массы увеличится и влияние силы тяготения. Увеличив давление и количество воды, мы будет тратить эту дополнительную потенциальную энергию на подъем дополнительной массы той же воды. Поднимем давление и заполним ракету водой почти полностью, и она может вообще не оторваться от стола.

Если наоборот не долить, то средняя скорость истечения возрастет, но уменьшится время.

Из этих двух зол и находят золотую середину. Примерно как здесь.

avmich> имеет ли смысл заливать больше воды при более высоком давлении, чтобы улетало выше?
Нет. Не имеет.
Но имеет смысл работать над самой конструкцией двигателя, чтобы поднять это давление.
Как, например, ракета Rlan'a - 78 атм - металл или Shadow австралийцев - 25 атм - стекловолоконный кокон, или попытки усиления корпуса ПЭТ армированным скотчем - до 14 атм. и т.д.

Но это уже не для широкого круга любителей.

PopovIgor> Как, например, ракета Rlan'a - 78 атм - металл или Shadow австралийцев - 25 атм - стекловолоконный кокон...
Это отказ от чистоты стиля, попрание основ - а потому - ересь!

PopovIgor>> Как, например, ракета Rlan'a - 78 атм - металл или Shadow австралийцев - 25 атм - стекловолоконный кокон...
Gematogen> Это отказ от чистоты стиля, попрание основ - а потому - ересь!
Точно. Их под суд инквизиции и на костер

avmich> Есть пара вопросов на эту тему, несколько теоретических.
avmich> Допустим, имеется бутылка, которая выдерживает не 5-7 атм, а, скажем, 100 атм. Если такую бутылку заполнить воздухом под давлением, и долить воды - с какой скоростью вода будет вылетать при открывании пробки?
142,36 м/с
Потребуется 168 граммов воздуха.
При этом стандартная двухлитровая ракета поднимется не на 68,8 м (как при 7 атм), а на 174,7 м.
Максимальная перегрузка - 1012g. Температура внутри бутылки снизится с 20 до - 195 градусов.
avmich> И второй вопрос - для бутылок на 5-7 атм воды часто заливают примерно треть объёма; имеет ли смысл заливать больше воды при более высоком давлении, чтобы улетало выше?
Игорь ужо ответил.

Если будете запускать такую ракету, не забудьте надеть очки и беруши.
Если давление поднять до 105 атм, то в конце процесса из ракеты должна выпасть капелька жидкого азота.
Если будете и дальше повышать давление, то следите за тем, чтобы требуемая скорость фронта воздуха (граница раздела с водой) не превышала скорости звука при данной температуре (при -195 градусов она составляет 177,1 м/с).
Не забудьте заснять процесс, поместив камеру в бронированный ящик с пуленепробиваемым стеклом.
Удачи

Михаил, зайди лучше в многоступенчатые, зарылись с расчетом бустеров.

PopovIgor> Михаил, зайди лучше в многоступенчатые, зарылись с расчетом бустеров.
Это куда? Кидай ссылку.

Gematogen> При этом стандартная двухлитровая ракета поднимется не на 68,8 м (как при 7 атм), а на 174,7 м.
Gematogen> Максимальная перегрузка - 1012g. Температура внутри бутылки снизится с 20 до - 195 градусов.
А я так думаю, что до 175 м и не долетит. При такой температуре станет необычайно хрупкой да остаточным давлением и разорвет ее на фиг

PopovIgor>> Михаил, зайди лучше в многоступенчатые, зарылись с расчетом бустеров.
Gematogen> Это куда? Кидай ссылку.
Сюда
Ckona открыл новую подтему по многоступенчатым водяным.

Gematogen> Удачи
Реально высокие давления держат баллоны для сжатых газов.
Есть такой баллончик - на 300 атм рабочего давления... Массой 64 кг.
Короче, апогей при диаметре сопла 24 мм (там конусная резьба - придется делать вставку) составит примерно 372 метра.
Но это без БРЭО и стабилизаторов.
Правда, опрессовывают эти баллоны давлением в 450 атм.
Если не очковать, то высота составит 609 метров.
При таких параметрах жидким станет не только азот, но и кислород. А если запускать не при 20 градусах цельсия, а при 15, то азот замерзнет. Его можно будет просто высыпать.

Усилие удержания чуток превышает две тонны. При использовании удержания хомутами рекомендуется использовать хомуты сечением 8,9х2 мм в количестве не менее 38 штук. Потребуется фланец диаметром не менее 108 мм.
Внимание! Начальная скорость истечения жидкости 300 м/с. Рекомендую усилить стартовый стол.
Не забудте надеть очки (и тяжелый костюм сапера).

PopovIgor> А я так думаю, что до 175 м и не долетит. При такой температуре станет необычайно хрупкой да остаточным давлением и разорвет ее на фиг
Мы считаем процесс адиабатическим.
Скорее бутыль поплавится от трения об воздух.
Кстати, забыл сказать, мы чуток превысим скорость звука (в два раза). При этом принципиально иначе происходит обтекание - прога на это не рассчитана.
Но при длительном движении на скорости звука (немного до) обшивка нагревается примерно на 110 градусов. Зависимость от скорости - квадратичная.
Так что имеем риск расплавления бутылки и риск расплющивание головной части о фронт ударной волны.

Gematogen> Скорее бутыль поплавится от трения об воздух.
Gematogen> Кстати, забыл сказать, мы чуток превысим скорость звука (в два раза). При этом принципиально иначе происходит обтекание - прога на это не рассчитана.
Gematogen> Но при длительном движении на скорости звука (немного до) обшивка нагревается примерно на 110 градусов. Зависимость от скорости - квадратичная.
Gematogen> Так что имеем риск расплавления бутылки и риск расплющивание головной части о фронт ударной волны.
. Аналогично замерзающему штуцеру (редуктору, недаром его делают с электроподогревом) баллона угл. газа, охладится район сопла. А трения о воздух там мало, разрежение.
Короче, пар из ушей, а ж... мёрзнет

avmich> Хм...
Даже не 100 м/с, а 140 м/с будет скорость истечения воды под давлением 100 атмосфер.

Оптимальная заправка водой - это максимум работы при расширении сжатого воздуха, приходящейся на единицу взлетающего веса, [Дж/кГ]. Отсюда считают и строят графики.

Поскольку плотность воздуха, сжатого до 100 атм., всего лишь в 8 раз меньше плотности воды, при таком давлении вода добавляет не подавляющую часть скорости, можно летать и без воды.

Практически вытеснять жидкость для полетов выгодно до давлений порядка 35...40 атмосфер.

Ckona> 100 атмосфер.
Основной проблемой при переходе на повышенное давление считается: откуда его взять ?
Якобы 12-16 атмосфер можно получить от одноступенчатого компрессора из бытового холодильника.
У меня лежит б/у К-150, но руки не доходят.
Пока пользуюсь строительным, который подкрутил до 8,6 атм, а сжатый воздух вожу на полигон в 50-литровом пропановом баллоне (и то никак в синий цвет не перекрашу).

Ckona> Основной проблемой при переходе на повышенное давление считается: откуда его взять ?
Нанес удар по семейному бюджету и купил 10-ти литровый баллон сж. азота - 150 атм.
Единовременно - 3000 руб., это если покупать. Можно списанный с работы.
Вес пустого - 13 кг.
Хватит в среднем на 40 запусков - по 5л*7 атм.
Следующая заправка всего 200 руб.

Ckona> Пока пользуюсь строительным, который подкрутил до 8,6 атм, а сжатый воздух вожу на полигон в 50-литровом пропановом баллоне (и то никак в синий цвет не перекрашу).

Почему в синий? На кислороде летаешь? Тогда гардену лучше не смазывай.

PopovIgor> ...купил 10-ти литровый баллон сж. азота - 150 атм.
Во что готовы отдельные перфекционисты превратить простенькое в общем-то хобби?!

Я файл на азот переделывать не буду. Константы вынесены - сам ковыряй!

Gematogen> Почему в синий? На кислороде летаешь?
А в какой цвет должны быть покрашены баллоны со сжатым воздухом ?
получается, в черный, как и с углекислотлотой:

Оставлять пропановый баллон красным нельзя - дурость множится всеохватно.

Ckona> Оставлять пропановый баллон красным нельзя - дурость множится всеохватно.

Ну, типа того.

Gematogen> Ну, типа того.
Особенно порадовал фосген...
Как такую ракету классифицировать?

Gematogen> Во что готовы отдельные перфекционисты превратить простенькое в общем-то хобби?!
Вообще-то я хотел углекислотный, газ тяжелее, пл.СО₂ - 1,97, но были заморочки с регулятором давления. Все, что попадались, были с макс. раб. давлением до 0,7 МПа. Если помнишь, свои бутылки я взрывал при 14 атм.

И что я буду делать на неделе на даче, когда машина в Москве? Покупать компрессор, переделывать питание на 220 в и сколько это по деньгам? А то и покупать дизель-генератор , чтобы отойти на 50 м в поле? А тут в тележку положил и топай. А в итоге и проще, и дешевле, и мобильнее, и давлением при необходимости не ограничен, например, при испытаниях на предельные параметры.

И откуда ты всякие буржуйские слова знаешь?

Ckona>> Основной проблемой при переходе на повышенное давление считается: откуда его взять ?
PopovIgor> Нанес удар по семейному бюджету и купил 10-ти литровый баллон сж. азота - 150 атм.
PopovIgor> Единовременно - 3000 руб., это если покупать. Можно списанный с работы.
PopovIgor> Вес пустого - 13 кг.
PopovIgor> Хватит в среднем на 40 запусков - по 5л*7 атм.
PopovIgor> Следующая заправка всего 200 руб.

Бывают баллоны...

Примерно 8 л, на 300 атм, вес 5,2 кг. Чуть больше 700 баксов...

И компрессоры к ним...

Медленно качает, конечно... 300 атм. Около 600 долларов.

PopovIgor> Оптимальная заправка не зависит от давления.

Игорь, можно пояснить формулу

U = (1-k)*k*V/[(Mo+k*V)*Sqrt(1-0.5k)]

? Что здесь что и откуда она берётся?

Ckona> Поскольку плотность воздуха, сжатого до 100 атм., всего лишь в 8 раз меньше плотности воды, при таком давлении вода добавляет не подавляющую часть скорости, можно летать и без воды.

Это, конечно, имеет смысл, но вода всё же позволяет увеличить массовое совершенство. Если считать критерием качества ракеты её характеристическую скорость, то вода вроде может помочь? Или вода снижает УИ больше, чем увеличивает m_нач/m_кон?

avmich> можно пояснить формулу
Подробное описание опубликовано здесь, см. сообщение от Чт Июн 19, 2008

avmich> Или вода снижает УИ больше, чем увеличивает m_нач/m_кон?
Вода под давлением 100 атмосфер имеет УИ=14, сжатый воздух - УИ=60...70.
Какое-то количество воды добавит суммарный импульс, но относительно не так уж и много, если сравнивать с "низкими" давлениями.