Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

Но модификация, предложенная Ckona имеет больше шансов. Поперечная вертушка будет работать (в канале-статоре) надёжнее и её проще запитать. И нелинейности из-за ускорения может быть меньше. Правда надо будет с шагом винта поработать.

a_centaurus>>> (1.2 Atm na vxode)
Serge77>> Это избыточное или абсолютное?
a_centaurus> На входе в трубку (выход в обтекатель). От лёгкого дыхания без обтекателя вращение быстрое и с инерцией.

Я спросил, что означает число 1.2 атм? Это избыточное(дифференциальное) или абсолютное давление?

Ckona> Я бы эту идею обкатывал с крыльчаткой от медицинского измерителя объема легких, ось которой сориентирована горизонтально.
Также можно раскурочить бытовой газовый счетчик. Там и крыльчатка, и редуктор, и счетчик оборотов. Давление газа в бытовой сети - 0,005 кГс/кв.см. Воображение рисует некую шкалу и стрелочку. После прохождения апогея крыльчатка(турбинка) принудительно затормаживается, а стрелочка останавливается на делении, соответствующем длине траектории до апогея.

Это давление, показываемое манометром на магистрали. Или на входе в заборник. Трубка магистрали 4 мм была прижата к заборнику - 3 мм. То есть, по-моему, избыточное. Мне кажется тут надо оперировать скоростью потока. У меня есть анемометр в лаборатории, попробую на досуге померить.Serge77> Я спросил, что означает число 1.2 атм? Это избыточное(дифференциальное) или абсолютное давление?

Ckona> Также можно раскурочить бытовой газовый счетчик.
Да, рациональное зерно здесь имеется. Если удасться откалибровать.

a_centaurus> Для водяных ракет (и не только для оных) может быть интересен вот такой "aerotimer." .... Надеюсь, что идея понятна и без эскиза.
Насколько мне понятно, то "aerotimer." – это авиационный таймер. Если я не ошибаюсь то немцы во время Второй Мировой Войны подобные крыльчатки устанавливали на авиабомбы и свои «лапотники». Толку было мало, но нервы помотали. Есть версия, что именно это и сыграло основную роль на результат той войны, ну надоели украинцам, русским, белорусам и.т.д. их вопли, вот крыльчатки и обломали. Если серьезно, то предложение понятно, но не понятно, почему не решить данную проблему электронным путем, сущий пустяк.

Немцы и на V-1 крыльчатку на нос ставили.

a_centaurus> Это давление, показываемое манометром на магистрали.

Если манометр без давления показывает 0 (как это обычно есть у всех манометров), то 1.2 атм - это избыточное давление. Судя по расчётам Ckona, такое давление может быть только при очень больших скоростях ракеты, если вообще может быть.

Ckona> Я бы эту идею обкатывал с крыльчаткой от медицинского измерителя объема легких
Спирометр ССП (Спирометр сухой портативный). Габариты 71х50х66, масса 150 г, потери давления 180 Па при потоке 50 литров в минуту. Стрелочный индикатор. Крыльчатка рассчитана на поток от 20 до 60 л/мин.

Ckona> Спирометр ССП (Спирометр сухой портативный). Габариты 71х50х66, масса 150 г, потери давления 180 Па при потоке 50 литров в минуту. Стрелочный индикатор. Крыльчатка рассчитана на поток от 20 до 60 л/мин.

Я замерил вчера цифровым анемометром скорость потока на разных давлениях в магистрали. Диаметр отверстия - 4 мм, дистанция 15 см до крыльчатки а. Так, 4 Атм дают 20 м/с, 2 Атм - 10 м/с, 1.2 Атм 3 м/с . Понятно, что внизу точность падает. Но повторяемость стабильная. Скорость от сильного выдоха 2-3 м/с. Теперь сделаю замер скорости подьёма крыльчатки вс. скорость потока.

Брат-2> Насколько мне понятно, то "aerotimer." – это авиационный таймер.

В данном случае "aero" соответствует "воздушный" Хотя в русском этот термин ассоциируется с авиацией. Брат-2: речь шла не о "крыльчатке" пугающей население, а о программно-временном устройстве, использующем набегающий поток в качестве изменяющейся в полёте силы, приводящей в движение элемент, физическое перемещение которого с определённой ответной скоростью, в некоторой точке (точках) совершает полезную работу (ПР). Такой ПР будет доставка магнита, замыкающего контакты геркона, или воздействие на чувствительный контакт реле и т.д. Кроме того крыльчатка может служить основой для создания системы простейшей телеметрии ракеты. Не всё и не всегда можно решить средствами электроники. Да и бортовые системы очень часто используют механические или иные преобразователи для получения управляющего сигнала. Спорить о целесообразности выбора такого решения так же бессмысленно, как обсуждать преимущества и недостатки ходьбы на четвереньках. Я поделился этой идеей не для того, чтобы утверждать её преимущество над имеющимися, а просто напомнить о хорошо работающем для многих применений простом преобразователе. А легко и сложно построить ту или иную систему или устройство судить не стоит. Я работаю с оптико-электронными бортовыми системами с 1975 г и знаю не хуже тебя все возможные электронные решения бортовых систем. Однако, иногда с удовольствием обращаюсь к подобным эвристическим задачам на уровне ТРИЗа. Хорошо тренирует мозги и упражняет руки.

a_centaurus> В данном случае "aero" соответствует "воздушный" ... Да и бортовые системы очень часто используют механические или иные преобразователи для получения управляющего сигнала....
Вы же знаете, что при всем уважении к Вам, мне свойственно прямо высказывать свое мнение, субъективное конечно. Если подобную крыльчатку установить действительно на нос, то работать будет, а так, через воздуховод - весьма сомнительно. Ракета на этапе разгона имеет приличную скорость, но далее скорость быстро падает, при этом крыльчатка имеет и большой момент инерции. Применять подобное устройство в таймере – нерационально, а в иных датчиках малоинформативно. С удовольствием готов узнать аргументированные доводы в пользу Вашего предложения.

a_centaurus> Теперь сделаю замер скорости подьёма крыльчатки в зависимости от скорости потока.
Можно ли дополнить эксперимент картонкой с отверстием, ограничивающим площадь потока воздуха, движущегося на крыльчатку ?
Это я из практических соображений. Насколько видно из фото, диаметр крыльчатки - 45 мм. Вряд ли воздухозаборная трубка у самодельной ракеты может иметь такой диаметр. Приемлемый диаметр, для бутылочных ракет - 20 мм.

Ckona> Это я из практических соображений. Насколько видно из фото, диаметр крыльчатки - 45 мм. Вряд ли воздухозаборная трубка у самодельной ракеты может иметь такой диаметр. Приемлемый диаметр, для бутылочных ракет - 20 мм.

Вы невнимательно читали мои сообщения. Я ведь указал геометрию воздухозаборника и угол падения воздушной струи на лопатки турбинки. Повторю, что заборник из нейлоновой трубки 3 мм вводится внутрь обтекателя (вверху) под углом к поверхности лопаток. Вращение турбинки начинается уже при скорости потока на входе 3 м/с. Открытие парашюта лучше всего производить, когда ракета ещё не перешла в сваливание (6-8 м/с)... То есть вращение турбинки с малым трением и высоким моментом инерции (из-за кольцевого магнита в моей схеме) перекрывает весь динамический диапазон возможных скоростей ракеты.

Касаемо анемометра, должен напомнить, что это измерительный прибор. И он даёт правильные показания только в положении, указанным в ИЭ. Конечно, такой эксперимент провести можно, но я его в принципе уже делал, приближая и отдаляя конец трубки магистрали от турбинки прибора. Вариации есть, но небольшие. Турбинка в туннеле сконструирована так, чтобы сглаживать небольшие отклонения в потоке.

Брат-2> субъективное конечно. , через воздуховод - весьма сомнительно.

Аргументированные доводы - против аргументированных же замечаний, Коллега.
"Весьма сомнительно" - это не аргумент. Я ведь уже сделал эксперимент, а Вы нет.
"Aerotimer" концептуальная схема.
1. Скорость небольшой ракеты от старта до инерциального участка вблизи апогея меняется от 0 примерно до 0. Время подьёма до апогея исчисляется несколькими секундами. Естественно скорость набегающего потока максимальна на участке разгона. В первом приближении она равна скорости ракеты (несколько десятков м/с). Я уже написал, что по соображениям статической устойчивости самой ракеты, надёжности выброса и заполнения парашюта, для некоторых систем спасения лучше делать выброс парашюта на скоростях около 6-8 м/с. То есть, рабочее тело для вращения турбинки (крыльчатки) всегда есть в необходимом количестве на выходе из сопла заборника. Запаса по моменту инерции у хорошо сбалансированной и нужной массы т. хватит, чтобы продолжать движение до верхней м. точки, где установлено реле.
2. Подбор пары "винт-гайка" должен обеспечивать крыльчатке, в принципе, если нет торможения (инерция, паразитные потоки внутри), поступательное движение до в.м.т. после одноразового импульсивного воздействия. То есть, мы говорим о инжекции рабочего тела и раскрутке турбины только на активном участке разгона. Далее турбинка должна вращаться (и двигаться поступательно) по ИНЕРЦИИ. Вспомним гироскопы б. ракет. Этого вращения и движения уже в рамках представленного лаб. прототипа уже хватает на путь 100 мм и время 6 -8 с. Конечно, при серьёзном отношении к созданию такого устройства, можно реализовать такую инерциальную измерительную систему в очень малых размерах и с высокой степенью надёжности.
И работать она будет, поскольку есть множество аналогов в истории. Мы здесь, повторяю, только компиллируем, а не изобретаем заново порох и велосипед.
3. Кстати, я не ставил целью убедить Вас, уважаемый Брат-2, изменить своё индивидуальное (частное) мнение по поводу данной в общем-то незначительной технической идеи. Повторяю, что это была просто эвристическая задача. Я вас уверяю, что в ракетостроении в том числе и любительском, экспериментальном, никто ещё не отменял практическую механику и аэродинамику. Одними перемещениями електронов ракету лететь не заставишь. Особенно в правильном направлении. А что касается малых ракет, то для них и вовсе priority находятся в правильном дизайне двигателя, ракеты и системы спасения. Зависимость от электроники есть, но либо слабая, либо преодолеваемая другими средствами. Вот о них мы здесь и поговорили. Я рад, что тот же ckona всегда готов откликнуться на новое. Это здоровый подход к делу. "Имей всего по два" - говорил Балтазар Грациан (и я думаю, что не только он. Он просто успел это записать и издать)

a_centaurus> Вы невнимательно читали мои сообщения. Я ведь указал геометрию воздухозаборника и угол падения воздушной струи на лопатки турбинки. Повторю, что заборник из нейлоновой трубки 3 мм вводится внутрь обтекателя (вверху) под углом к поверхности лопаток. Вращение турбинки начинается уже при скорости потока на входе 3 м/с.

Я имею возражения к приведенной цитате. По геометрии воздухозаборника и угле падения воздушной струи в разных сообщениях было указано:
> Поток вводится через заборник (кусок пластиковой трубки) под обтекатель и выводится внизу. В теории (надо подобрать угол и сечение заборника) крыльчатка поднимается по стержню в зависимости от скорости потока. ... Трубка магистрали 4 мм была прижата к заборнику - 3 мм. ... Диаметр отверстия - 4 мм, дистанция 15 см до крыльчатки: 4 Атм дают 20 м/с, 2 Атм - 10 м/с, 1.2 Атм 3 м/с.

Таким образом, никаких обоснований по выбору/расчету диаметра воздухозаборника не приводилось. (хотя я ОЧЕНЬ доверяю интуиции опытных людей)
Далее. Вращение турбинки на скорости 3 м/с начиналось при обдуве турбинки от магистрали 1,2 Атм, при УДАЛЕНИИ 4-х мм выходного сечения от турбинки на расстояние 15 см.
Под каким углом расширялся поток воздуха из 4-х мм отверстия ? Ну, допустим, под углом 10 градусов (я беру с потолка).
Тогда сечение потока, провернувшего турбинку - уже не 4 мм, а 25 мм. С этой ПЛОЩАДИ энергии потока 3 м/с было достаточно для проворота турбинки.
Теперь зайдем с другой стороны.
На скорости 60 м/с скоростной напор составляет 0,0225 атмосферы. Получить заметно (в разы) бОльшее давление, отбирая воздух трубочкой - невозможно (это мое личное мнение). Вот с таким давлением (200 мм. водяного столба) и надо пробовать раскрутить крыльчатку, а не с давлением 1,2 атмосферы, через 4-х мм отверстие.
Поэтому я считаю, что сечения заборной трубки диаметром 3 мм недостаточно.
Я полагаю, что при оцененных мной скоростных напорах надо иметь сечение диаметром не менее 20 мм.

Теперь о хорошем, это уже не возражения.
1) У крыльчатки Центауруса (для обдува микросхем) есть преимущество - ее легко заполучить в руки.
2) Скорость вращения крыльчатки прямо пропорциональна расходу потока, в котором она находится - то есть скорости потока. Есть справочник Кремлевского по расходомерам, там указано, что погрешность менее 5 % достигается (у турбинок) в диапазоне расходов(скоростей) 1:20. Вниз- трение, вверх - турбулентность. Прямое попадание в диапазон скоростей бутылочных ракет (3-60 м/с).
3) Я не уверен, что как чисто устройство для отсчета времени, турбинка имеет преимущество перед простейшим электронным таймером. Но я уверен, что турбинка - это самый простой и самый бюджетный измерительный преобразователь скорости. А количество оборотов турбинки пропорционально длине траектории. Мне нужно научить свои ракеты отличать 90 метров от 100 или 80 метров. Или 180 от 200. Возможно, турбинкой это сделать проще и дешевле, чем электронным высотомером.

....
Ckona> 1) У крыльчатки Центауруса (для обдува микросхем) есть преимущество - ее легко заполучить в руки...
Мне сложно с Вами спорить, но даже мне понятно, что подобной турбиной можно измерять скорость, но если она полностью в потоке. Если она вращается от воздуховода в 3 мм, очевидно, что давление будет недостаточным, тем более для импульсного воздействия, когда подъемный винт будет создавать значительно большее трение, чем вращение в подшипниках. Конечно, для высотомера устройство на основе турбины будет и проще и дешевле. В принципе для еды можно пользоваться не вилкой, а палочками, тоже просто, но до момента попытки использования по назначению. Думаю, что и высотомер надо создавать полуэлектронным и простым, так сказать для народа. Идеи есть, но времени нет, будем надеяться, что это временно.

Ckona> Технология отработки: изготовить габаритно-весовой макет, запускать его из катапульты

Ты же хотел, чтобы лопасти откидывались при отделении второй ступени. А как будет с катапультой?

Serge77> А как будет с катапультой?
Это проще всего.
Фиксатор откидных "щитков" - обойма с замками, немного выше сопла.
Замки открываются выдергиванием чеки. (два замка, две чеки)
В "боевых" условиях - подпружиненными рычагами, расположенными "при второй ступени".
При отработке конструкции - веревочкой с земли.
Главное, чтобы катапульта подбрасывала макет до высоты 10-15 метров.
В голове это все уже нарисовалось, сегодня нарезал штыри для макета.

Ckona> При отработке конструкции - веревочкой с земли.

О, это мысль! Для водяной ракеты возможны совершенно неожиданные решения.

А катапульту как будешь делать? Не проще ли запускать на водяной тяге?

Serge77> А катапульту как будешь делать? Не проще ли запускать на водяной тяге?
Водяная тяга - это стартовая установка, шланги, компрессор.
Для отработки механики откидных щитков проще использовать кувалду, крепкую доску и бревно или пень.
Фактически, нужно проверить прочность поворотного узла, подвижным элементом которого является длинный выносной элемент с двумя перьями стабилизатора.
И аэродинамику при спуске.
Задача ставится - так сконструировать откидные щитки, чтобы потом не переделывать их при наращивании объема стартовой ступени: 5, 12, 35 литров.

Ckona> Это проще всего.
Ckona> Фиксатор откидных "щитков" - обойма с замками, немного выше сопла.
....
При спуске второй ступени при помощи щитков будет использован режим авторотации?
В конце активной фазы работы первой ступени и в момент старта второй ступени первая будет сориентирована правильно, то есть соплом вниз. На начальной стадии падения первая ступень будет падать тоже соплом вниз, это будет происходить до момента возникновения аэродинамических моментов, подобное мной наблюдалось лично, при эксперименте. Так может лопасти автожира закрепить шарнирно около узла разделения, немного их подпружинить и все? То есть на старте их можно дополнительно удерживать при помощи стержней стартовой установки, во время разгона они будут вынуждены находиться в сложенном состоянии, ну а когда ступень начнет пятиться, вот тут лопасти и раскроются. И вообще брат поторапливайся, быть первым это твое честно заработанное право, мой эксперимент не в счет.

Ckona> Для отработки механики откидных щитков проще использовать кувалду, крепкую доску и бревно или пень.

Оригинально ;^))
Но долетит ли до пятого этажа?

Брат-2> При спуске второй ступени при помощи щитков будет использован режим авторотации?
Не уверен, что это обязательно нужно делать, я тут еще не разбирался с авторотирующим полетом-снижением, будет ли уменьшение скрости.
Брат-2> На начальной стадии падения первая ступень будет падать тоже соплом вниз, это будет происходить до момента возникновения аэродинамических моментов, подобное мной наблюдалось лично, при эксперименте.
Спасибо, а сколько пролетела вниз первая ступень до появления аэродинамического момента ?
Брат-2> Так может лопасти ... дополнительно удерживать их при помощи стержней стартовой установки, во время разгона они будут в сложенном состоянии, ну а когда ступень начнет пятиться, вот тут лопасти и раскроются.
Думал об этом, остался верен правилу: любое срабатывание - по факту инициирующего события. Хотя то, что ты предлагаешь - надежный вариант и его легко можно обкатать, не устанавливая обойму с замками.
Брат-2> И вообще брат поторапливайся, быть первым это твое честно заработанное право, мой эксперимент не в счет.
Напротив, мне очень интересно видеть твои результаты, в частности - реализацию технологии инерционного разделения ступеней. Но теоретически оптимальная по разгону система - это (грубо) 5-килограммовая первая ступень и 1,5-килограммовая вторая. При таком соотношении масс инерционное разделение уже не работает. Поэтому я и занимаюсь принудительным разделением ступеней, по событию сброса давления в первой. А спешка... гонка... ну ее, один фотик я уже раздавил, рисковать готовым штыревым узлом не стану.