Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок

PopovIgor> Я привел название ГОСТа в котором есть отработанная методика расчета на прочность.

А почему ты думаешь, что все должны пользоваться одной методикой, смотреть одни фильмы, ходить одной дорогой...

Voldemar> А как же расчёт по пластиковой бутылке?

Какой бутылке, я пластиковых бутылок ещё не считал, нет данных на разрыв. Да тут и куда проще испытывать напрямую.

Voldemar> А это:
SashaMaks>> П.С. глянул внимательно программу Накки, в которой ты считал и там тоже предел прочности берут!

А кто автор этого сайта?

Voldemar> Важно знать, когда он порвётся, а степень ответственности каждый определяет сам, выбирая по собственному желанию коэффициент безопасности.

Этакая игра в русскую рулетку! Ты же видишь, что напряжения для сталей бывают в очень разных пределах. 20-40% или коэффициент запаса прочности 1,5 мало. Можно 10 взять. А попросту ты не знаешь сколько взять. Хотя всё это уже давно везде написано.
Допустим, ты взял свой запас 1,5 а нужно было 2. Корпус двигателя потёк, но не разорвался, и его диаметр увеличился с 100мм до 120мм. Как думаешь, что будет с топливной шашкой при этом в твоём бессопловике?

Voldemar> Тут важно помнить, что мы не на промышленном производстве, где возле сосуда под давлением находятся люди, а занимаемся тем - чем занимаемся.

И важно помнить о законе Дарвина.

PopovIgor>> Я привел название ГОСТа в котором есть отработанная методика расчета на прочность.
Voldemar> А почему ты думаешь, что все должны пользоваться одной методикой, смотреть одни фильмы, ходить одной дорогой...
... пральна! И Пифагор с Ньютоном нам не указ, чего уж там. Изобретем свою методу. Как бабахнет - там и предел. На фиг все расчеты. Баловство все это .

Ckona! После первого полета окраска твоей ракеты накроется таким же тазом и без мороза. Твое дело, но я этим переболел и теперь красоту вижу в естественном! Почему ты в заправочной станции воду вывел с нижней части емкости, ведь удобней через верх, или все дело в малом сечении горлышка в бутылке, так взял бы емкость побольше, а может, есть нюанс, поделись секретом.
Игорек! В том и дело, что на многое меняешь взгляд, когда начинаешь свои задумки реализовывать практически, а ты даже не делаешь того, что можешь сделать. Нет, я тебя понимаю, как никто другой, сам был здоров, но только вчера и, тем не менее, ты в окружении практиков, сам выбрал друзей! Понять работу ПуВРД тебе мешают собственные фантазии, а они бывают и бесклапанные, имею в виду ПуВРД, конечно!
А морозы от нас отступили. Правда сегодня ночью было -8С и шел снег, а днем пригрело, дороги сразу открылись, скоро весна!



PopovIgor> ... пральна! И Пифагор с Ньютоном нам не указ, чего уж там. Изобретем свою методу. Как бабахнет - там и предел. На фиг все расчеты. Баловство все это .

Дошло! Мо-ло-дец!!!

Брат-2> Ckona! Почему ты в заправочной станции воду вывел с нижней части емкости, ведь удобней через верх, или все дело в малом сечении горлышка в бутылке, так взял бы емкость побольше, а может, есть нюанс, поделись секретом.

Нет никакого секрета !
С горловины скручивается крышка, вставляется воронка (еще не отобрал у жены).
"Топливо" заливается в воронку, оно течет вниз, но не выливается - потому что в латунном разъеме клапан.
Потом (или заранее) латунный разъем присоединяется к ответной части, т.е. к пусковой установке.
Крышка закручивается, на верхний шланг насаживаем насос и потихоньку подаем давление.
Так как вода тяжелее воздуха, то ее вытесняет вниз, далее по шлангу в ракету.
Когда всю воду вытеснит в ракету, начнется заряжание сжатым воздухом.

Честно говоря, сути вопроса (почему ты воду вывел с нижней части емкости) не понял.
Самое "узкое" место - четыре отверстия диаметром 1,5 мм в разгонной трубке, внизу. Второе сужение - в выходном "грибке".

Да ! Оба "грибка" с выкрученными золотниками.

SashaMaks> Этакая игра в русскую рулетку!
Частично, да. Те же пластиковые бутылки могут выдержать, а могут и ...
Повторяю ещё раз, я не говорю, что выдержит именно столько, и бездумно верить программе нельзя.
Но специфика хобби, подразумевает использование материалов, не только на 100% гарантии.
SashaMaks> Какой бутылке,
Ты сообщения только мои читаешь? PopovIgor выкладывал.

PopovIgor> Я привел название ГОСТа в котором есть отработанная методика расчета на прочность.
Посмотрел. То о чём я и говорил, там нет расчёта на разрыв. Поэтому и не используется предел прочности.

PopovIgor> На фиг все расчеты. Баловство все это
Причём тут нафиг расчёты? Разве я предлагаю бездумно использовать трубу, не считая и не проверяя? Зачем всё перекручивать?
А в пластиковой бутылке, давление запредельное использовать, не баловство? И находиться рядом при взрыве.

Как общий итог.
Если программа считает прочность на разрыв (а именно это она и считает), то естественно использован предел прочности материала. Степень безопасности каждый определят сам, что очень логично.
Если нужна 100% гарантия, ГОСТ тому в руки.
Расчет любой программы связанной с возможными проблемами, должен быть проверен на практике (для наших целей).
Не доказано, что программа считает неправильно.
Кто не хочет, может программой не пользоваться и считать по своему.
Если кто-то, не в состоянии даже представить, что ходить можно разными путями, я не виноват.

Voldemar> Если кто-то, не в состоянии даже представить, что ходить можно разными путями, я не виноват.

Voldemar, опиши пожалуйста, каким путем идешь ты.

Ckona> Voldemar, опиши пожалуйста, каким путем идешь ты.

Попробую, если не будешь становиться "в штыки", а именно захочешь понять.
Есть готовая программа, которая считает трубу на нагрузку вн. давлением.
Эта программа, считает по неизвестному нам алгоритму.
Использует в расчёте табличную величину, использование которой, не стыкуется с институтской начиткой и как следствие, вызывает непонимание.
При расчёте пластиковой бутылки, выдаёт вменяемый результат, можно даже сказать несколько заниженный по давлению.
Не доказано, что программа считает неправильно.
В данном случае обсуждаю исключительно расчёт, ибо бездумно верить программе никому не советую.
В связи с этим, пытаюсь разобраться, почему, по мнению оппонентов, программу в этом виде использовать нельзя. С учетом того, что на сайте, где была взята эта, есть ещё одна, о которой SashaPro, так-же говорил, что она использует неправильные вводные значения.
В результате общения, не были предоставлены доказательства неправильности расчета обсуждаемой программы, а скорее наоборот.
Разговоры типа, труба надуется как шарик, понятны, но не доказаны по результатам расчёта, ибо, повторюсь, неизвестен алгоритм. Ежели оный неизвестен, говорить однозначно, что программа работает неправильно, только потому, что использует нестандартные значения, считаю некорректным, хотя бы по отношению к её производителю.
В общем то, как то так.

Voldemar> Есть готовая программа, которая считает трубу на нагрузку вн. давлением.

О какой программе речь?

Voldemar> Есть готовая программа, которая считает трубу на нагрузку вн. давлением.
Voldemar> Эта программа, считает по неизвестному нам алгоритму.

Это же эксел, там все видно. Самая стандартная формула из сопромата для труб.

Serge77> О какой программе речь?



RLAN> Это же эксел, там все видно. Самая стандартная формула из сопромата для труб.
Спасибо, не знаю, как посмотреть.
Именно это и пытаюсь объяснить. Если кто-то, применил некий расчёт, а другие об этом ничего не знают, не нужно говорить, что расчёт основанный на данных не из ГОСТа, невозможен.

Voldemar> RocketSite

Этот сайт сделал timochka, давний участник форума. Человек знающий. Уверен, что он использовал обычный сопромат, а не какой-то самодельный.
Формулы увидеть просто - нужно поставить курсор на ячейку, вверху в строке будет формула.

Voldemar> Частично, да. Те же пластиковые бутылки могут выдержать, а могут и ...

Ты снова пластик сравниваешь со сталью. Может теперь и воздушных шариков начать бояться)))

Voldemar> Но специфика хобби, подразумевает использование материалов, не только на 100% гарантии.

Если есть возможность приблизиться к 100% гарантии, её нужно использовать, а не игнорировать. А возможность есть, во всех справочниках…

Voldemar> Повторяю ещё раз, я не говорю, что выдержит именно столько, и бездумно верить программе нельзя.
Voldemar> В данном случае обсуждаю исключительно расчёт, ибо бездумно верить программе никому не советую.
Voldemar> Не доказано, что программа считает неправильно.
Voldemar> В результате общения, не были предоставлены доказательства неправильности расчета обсуждаемой программы, а скорее наоборот.

Нет, расчёт правильный, но действителен только для труб с соотношением внешнего диаметра к внутреннему не более 1,2.
Речь идёт не о правильности расчёта, а неадекватности подставляемых данных в него и не учёте дополнительных важных факторов, таких как сварные швы.

Voldemar> Если программа считает прочность на разрыв (а именно это она и считает), то естественно использован предел прочности материала. Степень безопасности каждый определят сам, что очень логично.

Ничего естественного в этом нету, хотя для кого как. Ты взял предел прочности или по твоему расчёту труба работает в зоне пластических необратимых деформаций, и они не будут составлять значений 0,01мм, а могут доходить до 100мм и более при твоих габаритах.

Voldemar> Использует в расчёте табличную величину, использование которой, не стыкуется с институтской начиткой и как следствие, вызывает непонимание.

Дело не в институтской начитке, а в том, что ты, не подумав, доверился тому, что написано в программе и подставил не те значения. То, что в графе напряжений написаны именно предельные, меня не меньше твоего удивило.

Voldemar> При расчёте пластиковой бутылки, выдаёт вменяемый результат, можно даже сказать несколько заниженный по давлению.

Смотря, какой пластик. Важно знать, какие у материала остаточные деформации возникают, какая у него хрупкость и пластичность. От этого зависит, как сильно будут отличаться сигма предельная от сигмы текучести.
Важно и то, что пластик не металл и в водяных ракетах там только воздух да вода, а не куски стеклообразного топлива. Их пластиковые бутылки при нагружении рабочим давлением могут заходит и в зону пластических деформаций, необратимо при этом раздуваться и им ничего не будет, если не лопнут, так как они не на твёрдом топливе летают.

Voldemar> В связи с этим, пытаюсь разобраться, почему, по мнению оппонентов, программу в этом виде использовать нельзя. С учетом того, что на сайте, где была взята эта, есть ещё одна, о которой SashaPro, так-же говорил, что она использует неправильные вводные значения.

Я не писал, что программу использовать нельзя. Но в заблуждение она вводит, чему способствует авторитет её автора. Попробуй теперь исправить его ошибки. Ты ведь теперь всегда и везде будешь искать в справочниках предельные напряжения! И вопреки всех методик ставить те же запасы прочности но не для сигма текучести, а для сигма предельного. Плохо и то, что другие не видят и молчат, а то ещё и посоветуют использовать.
В том случае с стеклопластиком у меня получились допускаемые напряжения на разрыв 235МПа (замеренные) против указанных 130МПа, и в результате расчёта стенка для моего двигателя под тоже давление из стеклопластика получилась в два раза тоньше, а не в два раза толше. И стеклопластик занял своё почётное место по качеству выше ватмана, а не ниже него.

Voldemar> Именно это и пытаюсь объяснить. Если кто-то, применил некий расчёт, а другие об этом ничего не знают, не нужно говорить, что расчёт основанный на данных не из ГОСТа, невозможен.
Serge77> Этот сайт сделал timochka, давний участник форума. Человек знающий. Уверен, что он использовал обычный сопромат, а не какой-то самодельный.

Формула у него ГОСТ-овская использована, упрощенная, как писал выше, допустима только при соотношении диаметров до 1,2. Ф формуле написана сигма_т, а в графе предельные. В заголовке страницы с данными снова предельные, а на второй странице, тоже везде предельные. Похоже он просто когда разобрался между ними, не исправил это в своей программе.
А вот, что он сам писал по этому поводу timochka: «Ой ой ой! Не путайте "Прочность, МПа" оно-же "Предел прочности (сигма временная)" и "Предел текучести (сигма текучести)". Нам нужно брать именно второе (которое поменьше).
Ну и закладывайте запас прочности всегда! Даже самолеты (как конструкции с наименьшим запасом) имеют коэффициенты запаса не менее 1.5. А такие конструкции как лифты могут иметь коэфф запаса до 10!»

Еще раз к вопросу относительно определения оптимального коэффициента заполнения водяной ракеты.
В данном анализе критерием оптимального коэффициента заполнения являлось максимальное значение скорости ракеты при истечении воды без учета сопр. воздуха.
Принятые обозначения:
k - коэффициент заполнения
Рн - начальное давление, атм
V - объем двигателя, л
Мо - масса пустой ракеты, кг
U - скорость ракеты, м/с
В расчетах условно принято Мо = 0.5 кг, коэфф. расхода сопла - 0,8, плотность воды -1.
а = 2*Рн*Sо*(1 - k)/(Мо + k*V), (м/с²)
t истечения = k*V/(0.8*So*Sqrt(2*Pн*(1 - 0.5*k))
откуда
U = 2*Pн*V*(1 - k)/[(Mo + k*V)*0.8*Sqrt(2*Pн*(1 - 0.5*k)]
В таблице 1 показаны результаты исследования зависимости U от k при V= 5 л при изменении начального давления.
Вывод:
Оптимальный коэффициент заполнения при данных параметрах V и Мо равен 26,25%
и не зависит от начального давления.
В таблице 2 - зависимость скорости от k при равном начальном давлении Рн=7 атм при изменении объема двигателя.
Вывод:
При одинаковом начальном давлении коэффициент заполнения уменьшается с увеличением объема двигателя. Значения см. в табл. 2.
Несомненно, что повышение начального давления и объема двигателя повышают энергетику ракеты, но целью данного анализа являлось определение оптимального коэффициента заполнения в зависимости от изменения этих параметров.
Имея готовый двигатель, можно определять оптимальное заполнение в соответствии с вашими параметрами (Мо, V и Рн).Не знаю насколько вам это пригодиться, но тем не менее не мог не поделиться полученными результатами .
Когда я только начинал знакомиться с темой водяных ракет, то по наивности тоже думал, почему 0,3? Залить побольше и взлетит повыше . Ан нет! И полученные результаты это наглядно доказывают .

PopovIgor> Еще раз к вопросу относительно определения оптимального коэффициента заполнения водяной ракеты.
К вышеизложенному хотелось бы добавить еще пару важных выводов. См. графики (при k - оптим.). Как видно, что эти функции нелинейны.
Кстати, хочу еще раз акцентировать внимание на том, что расчет делался для "стандартных" размеров ракеты с весом Мо = 0.5 кг. А вот увеличение веса пустой ракеты увеличивает коэффициент заполнения! Он и понятно, на мой взгляд, т.к. меняется соотношение М/Мо. В связи с этим вызывает некоторое смущение загрузка той же "Тени" Мt = 1,3 L, с пустой массой ракеты Мо = 1,37 кг и объемом 5,8 L. k = 0,23. Д.б. больше. Возможно, это связано с более длительным в связи с этим временем аэродинамической неустойчивости, что повлекло бы за собой увеличение веса стабилизаторов для ее компенсации, а значит дальнейший рост веса и т.д.? Поправьте, если не прав.

PopovIgor> См. графики (при k - оптим.). Как видно, что эти функции нелинейны.
Второй график странный.
Энергия сжатого воздуха, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна его объему.
Неважно, как используется эта энергия - для выталкивания одного или двух литров воды.
Потому нелинейность требует пояснения. Да и размерности величин на графиках полезно указывать.

Ckona> Второй график странный.
Ckona> Энергия сжатого воздуха, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна его объему.
Ckona> Неважно, как используется эта энергия - для выталкивания одного или двух литров воды.
Ckona> Потому нелинейность требует пояснения.
Я тоже сначала удивился, увидев результаты. Еще удивило, что при выводе формулы исчезло (сократилось) Sо. Я там добавил пояснения в предыдущем сообщении, хоть и нельзя это делать. И в реальности, увеличение объема влечет за собой увеличение Мо. Что до размерностей, то они указаны в начале. Тем более, что не стояло задачи точного значения скорости, например под корнем, должно быть еще 98066/1000. Важно было проследить тенденцию изменений.
Ckona> Да и размерности величин на графиках полезно
К стыду своему, никак не освою полностью новый Exel 2010, в старом было все понятно.
Еще раз повторяю! Формулы приведены лишь для определения оптимального коэффициента заполнения. Конкретные значения истинной скорости ракеты по истечению воды считаются совсем по другому!

PopovIgor>> См. графики (при k - оптим.). Как видно, что эти функции нелинейны.
Ckona> Второй график странный.
Ckona> Энергия сжатого воздуха, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна его объему.
Ckona> Неважно, как используется эта энергия - для выталкивания одного или двух литров воды.
Ckona> Потому нелинейность требует пояснения. Да и размерности величин на графиках полезно указывать.
Как раз важно, a(t) = f(F(t)/[Mo + m(t)]. Все взаимосвязано, причудливым образом.
Будем бесконечно увеличивать объем. При этом возрастает Мо + Мт, да так, что при определенном значении сия конструкция вообще не взлетит.

PopovIgor>> См. графики (при k - оптим.). Как видно, что эти функции нелинейны.
Ckona> Второй график странный.
Ckona> Энергия сжатого воздуха, при прочих равных условиях, прямо пропорциональна его объему.
Смотри внимательно формулу. Из нее следует (все прочие равные условия опустим).
U = f (k*V*(1-k)/[(Mo + k*V)*sqrt(1-0.5k)],
что при одинаковой загрузке, даже при не увеличении Мо, график этой функции имеет вот такой вид. Как ни странно, но получается так. И скорее всего, при дальнейшем увеличении объема асимптотически приблизится к какому то значению U предельн.

PopovIgor>> Еще раз к вопросу относительно определения оптимального коэффициента заполнения водяной ракеты.
PopovIgor> К вышеизложенному хотелось бы добавить еще пару важных выводов. См. графики (при k - оптим.). Как видно, что эти функции нелинейны.
На графиках следует читать не "энергетики двигателей", а зависимость скорости ракеты при истечении воды при изменениях давления при равном объеме и объема при равном давлении при равной загрузке.
Sorry.

PopovIgor>>> Еще раз к вопросу относительно определения оптимального коэффициента заполнения водяной ракеты.
Резюмируя все выше сказанное.
Предложена простая и доступная методика определения оптимального коэффициента заполнения двигателя водяной ракеты для достижения максимальной скорости в "водяной фазе".
А = (1-k)*k*V/[(Mo+k*V)*Sqrt(1-0.5k)]
В принципе, можно продифференцировать это выражение и приравняв к нулю, выразить K через V и Mo. Желающий может это сделать (сам уже все забыл), но думаю, что формула будет достаточно сложной.
Гораздо проще все сделать в Exel, забив формулу со своими значениями Mo и V двигателя, дать малые приращения k. Максимум этого выражение будет соответствовать К оптим.
К примеру, делая сейчас свой вариант ракеты, озадачился объемом внутреннего верхнего топливного бака. Недобрать жалко и перебрать - вес лишний.
Оказывается все просто. Для моих параметров V=5,74 л и Mo=0,65 кг, К опт.= 0,275 или 1,57 л.
Можно, конечно, все делать по наитию или на основании богатого опыта, но что же делать начинающим, у которых такого опыта за плечами нет?
Представляю, как Брат-2 будет скептически улыбаться, глядя на мои потуги .

PopovIgor> будет скептически улыбаться
Отнюдь.
Состояние "напряженного ожидания" практических результатов - так будет точнее.

На практике старты получаются лучше, если заправка несколько меньше оптимальной.
Недобор двух-пяти метров высоты (максимум-то пологий) с лихвой компенсируется облегченными условиями старта.

Ckona> На практике старты получаются лучше, если заправка несколько меньше оптимальной.
Ckona> Недобор двух-пяти метров высоты (максимум-то пологий) с лихвой компенсируется облегченными условиями старта.
Что скрывается за витиеватой фразой "облегченные условия старта" Ракете лететь легче? Так вообще воды не добавлять ? Простой анализ показывает лучше несколько перебрать, чем столько же недобрать воды, в плане набора высоты.

PopovIgor> Что скрывается за витиеватой фразой "облегченные условия старта" ?

Я не Витя, я Алексей.
Если ракета меньше весит, она более резво стартует.
То есть, для успешности старта лучше недоливать.

Ckona>> Недобор двух-пяти метров высоты (максимум-то пологий) с лихвой компенсируется облегченными условиями старта.
PopovIgor> Что скрывается за витиеватой фразой "облегченные условия старта" Ракете лететь легче?

В данном случае именно так: "ракете Взлетать будет легче". Недостаток рабочего тела будет компенсироваться меньшим стартовым весом ракеты. А значит и скорость разгона при сходе с направляющей будет выше и полёт пойдёт по лучшей из возможных баллистических траекторий. Theory cum Praxis. А ckona, как раз тот практик, который все твои расчёты проверил в многочисленных лётных испытаниях. Я бы доверял его мнению.