Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

PopovIgor> Считал одноступенчатую ракету (6 л - 8 атм - ф90 - ф10/ф8х1000 - Мо=0,5кг), определял оптимальный вес. В районе максимума высоты получается пила. Почему? Это правильно? Функция по идее должна быть гладкой.
Посчитал "оптимальную заправку" по-своему. Как здесь.
Получилась удивительная вещь. Наши результаты совпали до мл!
В программе - 1450 мл, но я брал шаг 50 мл.
У меня - 1475 мл.

Gematogen> Нашел ссылку. Если эту конструкцию творчески переосмыслить?
Нет спора, конструкция хорошая.
Но у меня уже сделана. Основа - плита из текстолита 400х500х17. Сверли и устанавливай, что хочешь.

PopovIgor> Получилась удивительная вещь. Наши результаты совпали до мл!
Это не может не радовать.
На самом деле файл во многом основан на формулах, которые я взял у тебя

Ckona> Один литр - это для 4,5...5-литровой ракеты.
Ckona> Трехлитровой надо 0,6...0,7, если она весит менее 400 г.
0,825 л для 3 л/400 г.

PopovIgor>> Получилась удивительная вещь. Наши результаты совпали до мл!
Gematogen> Это не может не радовать.
Gematogen> На самом деле файл во многом основан на формулах, которые я взял у тебя
Формула по ссылке выше не выражает ничего. Лишь ее экстремум указывает оптимальный коэффициент заправки. В твоей же программе все наглядно и видны результаты.

Gematogen>> На самом деле файл во многом основан на формулах, которые я взял у тебя
Да они всем известны: тяга на воде да сопротивление среды.
Иное дело - правильно их применить.

Ckona> Статическая неустойчивость оказалась по сравнению с моментом инерции пустой первой ступени настолько сильной, что к моменту разделения ступеней ракета развернулась на угол более чем 90 градусов.
Ckona> Ну и, конечно, веселый ролик.
Алексей, я наконец-то смог посмотреть твой ролик!
Он просто замечательный!
Подумалась мне одна мысль:
Изначально ракета всегда находится в состоянии неустойчивости.
Допустим, что любая ракета неидеальна и полет проходит не в идеальных условиях, поэтому на ракету всегда действует отклоняющая сила.
Пока ракета нестабильна, возмущающей силе противостоит только момент инерции.
Это значит, что при прочих равных (при одинаковой кривизне ракеты) ровнее полетит ракета у которой быстрее наступит состояние устойчивости. У одноступенчатой ракеты процесс перехода от неустойчивого состояния к устойчивому происходит примерно в момент, когда масса воды равна массе балласта (БРЭО). Для двухступенчатой ракеты все несколько сложнее, но мне кажется, что момент перехода к стабильности - тот-же.
Поэтому (на первый взгляд) чем быстрее наступит момент окончания работы двигателя, тем меньше времени на ракету будет действовать отклоняющая сила. То-есть нам необходимо уменьшать именно время работы двигателя. Для двухступенчатой ракеты это время с момента схода с направляющих (пока они фиксируют в двух точках) до момента окончания воды во второй ступени.
Основной вывод - использование вместо первой ступени бустеров твоей конструкции существенно уменьшит время неустойчивости и должно привести к более ровному полету.
Касательно одноступенчатых ракет - все не так однозначно. Так как при сокращении времени работы двигателя растет объем истекающей в единицу времени воды, что усиливает влияние погрешностей изготовления сопла и растет скорость, что квадратично усиливает влияние погрешностей изготовления ракеты.

В общем - нужно поточнее изучить явление.
Кстати, получается, что хорошая направляющая существенно снижает время неустойчивости.

Ckona>> составляю отчет.

Ролик - отпад. Показалось, что есть отклонение вектора тяги. Если это правда, то аэр. стабилизация вряд ли поможет.

RocKI> Ролик - отпад. Показалось, что есть отклонение вектора тяги. Если это правда, то аэр. стабилизация вряд ли поможет.
Мне кажется, что наиболее сложное место - узел стыковки. Трудно сделать его достаточно жестким. Слишком большое плечо. Ракета просто слегка "складывается".

PopovIgor> Удержание за выступ.
PopovIgor> Стойка под открытое горло и гарденовский штуцер.
PopovIgor> Кольцо 016-020-25 ГОСТ 9833-73
Что за труба ф33? Или это точим из капролона?

bambr-pz> Игорь, Есть предложение в ф12 нарезать резьбу для ввинчивания в нее направляющих и под открытое отверстие ПЭТ и под штуцер Гардена.
Тогда уж логичнее нарезать под восьмерку?

Gematogen> Слишком большое плечо. Ракета просто слегка "складывается".

Провел оценку смещения ЦТ заправленной ракеты при отклонении оси ракеты на старте от вертикали.
Имеем изначально отцентрованную ракету . Вес ракеты складывается из веса воды Мв и веса пустой ракеты Мо (корпус +БРЭО). При вертикальной установке на стартовой площадке ЦТ совпадает с осью ракеты. Сила тяги также совпадает с осью ракеты.
При отклонении ракеты на старте от вертикали на угол а из-за смещения воды ЦТ ракеты не совпадает с осью ракеты на величину е.

Величина этого смещения равна (при необходимости могу выложить вывод формулы)
е = Мв/(Мо + Мв) * D²tg a/(6H)
Н – высота столба воды
D – диаметр емкости с водой.
В случае если количество емкостей больше одной, то смещение е равно сумме слагаемых по каждой емкости со своими Di и Нi.
Много это или мало? Проведем оценку.
Исх. данные. Одноступенчатая, ф90, Н=200 мм, Мв=1,27 л, Мо=0,5 кг.
Угол а = 10, е = 0,86 мм
Угол а = 20, е = 1,8 мм
Угол а = 45, е =4,86 мм
Для оценки поворачивающего момента возьмем крайний случай для максимальной тяги. При 7 атм и сопле ф20 сила тяги составит 388 Н (39, 6 кгс).
Моменты будут равны соответственно
0,33 Н*м (0,034 кгс*м)
0,7 Н*м (0,071 кгс*м)
1,9 Н*м (0,2 кгс*м).
Предлагаю самим оценить силу такого воздействия .
На мой взгляд следует больше уделить внимание центровке и жесткости ракеты.

bambr-pz> Игорь, Есть предложение в ф12 нарезать резьбу для ввинчивания в нее направляющих и под открытое отверстие ПЭТ и под штуцер Гардена. Внутренний диаметр для воздуха уменшится до Ф10, но ютого будет вполне достаточно для заправки водой и воздухом.
Конечно, можно.
bambr-pz> Что за труба ф33? Или это точим из капролона?
Нет, точим сталь. Ф16 Н9 - чистовая обработка из-под развертки под о-ринг гарденовского штуцера.

Gematogen> Тогда уж логичнее нарезать под восьмерку?
Логичнее под восемь. В принципе, у меня в корпусе ниже и есть М8.

PopovIgor> Провел оценку смещения ЦТ заправленной ракеты при отклонении оси ракеты на старте от вертикали./color]
Полезная оценка !
Теперь надо учесть влияние стартового ускорения в пределах движения по стартовым направляющим.
Интуитивно представляется, что если ускорение 5G, то угол перекоса менниска и возмущающий момент уменьшатся примерно в 5 раз.

PopovIgor> Для оценки поворачивающего момента возьмем крайний случай для максимальной тяги.
PopovIgor> Предлагаю самим оценить силу такого воздействия .
Прошу обратить внимание на следующее!!!
Здесь проведена оценка дополнительного момента разворачивающего ракету, особенно в начале активного участка и на всем его протяжении. По окончании воды он пропадает. Поэтому ракета, развернувшись на воде, далее идет ровнее.
Понятное дело, что при наклонном старте, когда вектор силы тяжести не совпадает с осью ракеты, последняя полетит по дуге. Указанный эффект лишь дополнительно увеличивает это.

PopovIgor> Сила тяги также совпадает с осью ракеты.
Смелое заявление.
Я бы сказал "...должна совпадать с осью..."
PopovIgor> Величина этого смещения равна (при необходимости могу выложить вывод формулы)
PopovIgor> е = Мв/(Мо + Мв) * D²tg a/(6H)
PopovIgor> Н – высота столба воды
Я не особо углуб** в вывод, но "на глаз" сказал бы следующее:
Смещается с оси ракеты только ЦТ верхней части воды. Он обозначен треугольничком на твоем рисунке. Смещение ЦТ всей воды будет меньше в пропорции весов. Поэтому очень сомнительно нахождение в числителе массы всей воды.

Gematogen> Мне кажется, что наиболее сложное место - узел стыковки. Трудно сделать его достаточно жестким. Слишком большое плечо. Ракета просто слегка "складывается".

На приведенном фото наглядно видно, какие стыки наименее жесткие.
После усиления стыка механизма разделения ступеней и "топливного" бака дополнительным торцом, перекос был устранен.

Gematogen> Поэтому очень сомнительно нахождение в числителе массы всей воды.
Надо выложить вывод формулы?

Ckona> После усиления стыка механизма разделения ступеней и "топливного" бака дополнительным торцом, перекос был устранен.

Так выглядит усиленный "топливный бак".
Жесткий торец - раз, внутренняя направляющая втулка - два.

Gematogen> Поэтому очень сомнительно нахождение в числителе массы всей воды.

Расчет надо производить, опираясь на разность массы воды в пределах "треугольника" (понятно, о чем речь).
Вся вода ниже "треугольника" не окажет влияние на смещение центра масс.

PopovIgor> в начале активного участка и на всем его протяжении.
Неправильно.
Как только вектор разгонного ускорения появится и сложится с вектором гравитац.ускорения - менниск воды выровняется тем сильнее, чем больше стартовое ускорение. На траекторию это начнет влять только после схода со стартовых направляющих.

PopovIgor> Надо выложить вывод формулы?
Выкладывай.
У меня для скошенной части цилиндра ЦТ получился примерно на расстоянии 0,1422D от оси. Независимо от угла.
И Ckona прав - при стартовом ускорении вектор силы тяжести будет складываться с вектором противоположно направленным к ускорению (сила инерции) и равнодействующая будет приближаться к оси. Это вызовет уменьшение угла, а следовательно массы воды в скошенной части. А на смещение ЦТ влияет только эта вода.
Зависимости нелинейные, поэтому силу проявления эффекта оценить затрудняюсь.

А будет ли поверхность воды наклоняться?????????
Не ртутный ли это датчик опять??????

Ckona> На приведенном фото наглядно видно, какие стыки наименее жесткие.
Отличная иллюстрация.
Укрупненно видно, чо имеем в наличии перекос вектора тяги.
Причем при старте ракеты нагрузки распределятся иначе и узел расцепления будет нагружен гораздо сильнее стыка второй ступени с пеногенератором.
И если жесткость неразъемной части бак-пеногенератор обеспечить относительно легко, то жесткость разъемного соединения - большой вопрос.

И я в недоумении. Ckona, ты придумал бустеры. Идея потихоньку обсуждается и Игорь начинает ее воплощать.
А главные апологеты многоступенчатых конструкций - ты и Брат-2 - обходят тему бустеров стороной.
А между тем она в значительной мере решает вопрос неустойчивости ракеты в начальной фазе полетов.