Многоступенчатые водяные ракеты из пластиковых бутылок

PopovIgor>> Но где в полете в нужный момент взять эту открывалку?
Ckona> Тяга бустеров должна превышать усилие вытыкивания затычки. Для 7-мм сопла это 2-3 кГс.

Как вариант.
В качестве "затычки" основного двигателя можно использовать разделитель Брат-2. Отбор давления к нему - гибким шлангом от одного из боковых бустеров.

Красиво, но
обостряются проблемы с удержанием, нагнетанием, одновременным стартом, разнотягом и перекосом вектора тяги.

PopovIgor> Красиво, но обостряются проблемы...
А зачем городить огород?
Это просто конвертация бустеров в традиционную двухступку, конструкция которой отработана как минимум двумя участниками.
В чем прелесть-то?
Это первая ступень Ckona, только сопло не по центру, а по краям. И у австралийцев это тоже было.

И ты получаешь все достоинства и недостатки двухтупки.

PopovIgor>> Красиво, но обостряются проблемы...
Gematogen> А зачем городить огород?

Да нет. Просто Брат-2 захотел взлетать на боковых, а основной уже потом включать, а не одновременно, как у всех.

Никак не остановлюсь ни на каком варианте бокового крепления.
И основное опасение не в перекосе вектора тяги, не в разнотяге, а в возможном не одновременном отрыве бустеров из-за неодинакового трения в о-рингах ф20.

Возможно такое? На одном больше смазки, на другом меньше.

Как-бы придумать так, чтобы ранее стартовавшие бустеры одновременно подтягивали бы за собой отстающего?
Если делать в тупую на боковых крючках, то вдруг два уйдут, а третий замешкается?
Один метр направляющих связка проходит за 0,035 сек!
Третий, конечно, тоже оторвется со стола, 30 кгс - не шутка, но возможно уже один и без зацепления.
Вот, что меня смущает.
А может и ничего страшного?
Надо сделать следующее.
Допустим, что третий вообще не оторвался.
Первый и второй разогнали вторую ступень в объятиях ее направляющих.
По оценке в бустерах к этому моменту остается порядка 3-4 атм.
Оценить силу тяги. Эксцентриситет осей знаем. Считаем момент силы разворачивающий ракету. Считать изменение ЦМ и значение текущего момента инерции научились.
Исходя из времени остаточного воздействия (прим. еще 0,03 сек), оценить угол разворота.
Или якорить.

Вероятно поэтому, Алексей и нацелился только на один боковой, вектор тяги которого нацелен на ЦМ второй ступени. Но двигатель второй ступени включается одновременно с бустером и ЦМ тут же уползет.

Gematogen> Есть инфа, может пригодится.
Gematogen> Алексей, м.б. ее нужно поместить в библиотеку на твой сайт.

Возможно, пригодится и это. Все называют это О-рингами.
"Кольца резиновые уплотнительные круглого сечения для гидравлических и пневматических устройств. Конструкция и размеры" ГОСТ 9833-73

PopovIgor> Оценить силу тяги.
Ты сомневаешься, что пара бустеров сковырнет ракету с траектории?
PopovIgor> Вероятно поэтому, Алексей и нацелился только на один боковой, вектор тяги которого нацелен на ЦМ второй ступени.
Невыполнимо. Ракета будет разгоняться боком - воду размажет по стенке. И сила сопротивления воздуха (положение ЦД) будет играть роль.

PopovIgor> Никак не остановлюсь ни на каком варианте бокового крепления.
Предлагаю конструкцию к обсуждению.
Общий смысл:
- в качестве направляющей используем 8 мм алюминиевую трубку 1 - 2 метра (Леруа)
- в качестве кольца - медный водопроводный тройник d10 мм
- соединение с бутылкой - деталь из двустороннего фольгированного стеклотекстолита.
Отвод тройника надпиливаем поперек и плющим. Соединение со стеклотекстолитом - пайка.

Основные вопросы:
- каково должно быть поперечное сечение стеклотекстолита при нагрузке по оси бутылки 30 кг, если разрушающее напряжение при изгибе не менее 280 Мпа?
- какая система удержания? Похоже, хомуты нужно менять на захваты. Мне кажется, Брат-2 такую использует.
- уточнить диаметры медной фурнитуры.
- удержит - ли пайка это хозяйство?
- каковы потери при переходе с двухлитровых бустеров на полторашки?

Достоинства:
- ракета и бустеры механически "развязвны"
- при неравномерном старте не возникает сильный перекос, отстающий бустер догоняет по направляющей (создавая ударную нагрузку )
- верхний узел не испытывает вертикальных нагрузок
- усилие на бутылки передается через фланец на горле - самую крепкую часть ракеты.

Недостатки:
- усилие сосредоточено на единственном узле крепления, что предъявляет повышенные требования к его прочности (может его ребрами усилить?
- требуется адаптированный механизм удержания.
- используется три направляющих - нужна их параллельность.
- бустер не работает после направляющей (меня это не сильно волнует)
- не проработана конструкция с точки зрения материалов и технологии.
- высокая масса.

PopovIgor>> Оценить силу тяги.
Gematogen> Ты сомневаешься, что пара бустеров сковырнет ракету с траектории?
Я засадил в твою прогу значения силы тяги.
У тебя же в программе двигатель второй ступени условно включается после разделения?
Значит считаем по максимуму.
Считаю приведенную в качестве примера связку, но не с тремя, а с двумя.
Направляющих нет никаких.
Время до разделения - 0,054 с. Средняя сила тяги на бустерах 410Н.
Расстояние между осями 90 мм.
Следовательно средний момент силы поворачивающий ракету равен всего 410*0,09= 36,8 Н*м.
Осталось посчитать Jх и определить угол разворота.
Но сюда еще надо добавить момент от силы сопротивления воздуха ибо скорость на момент разделения уже 37 м/с.
В проге указано 5,5 Н. Это только на два бустера?
Сразу после разделения 2,2Н. А это наверное только на саму ракету?
Поворачивающий момент идет только от ракеты. От бустеров пофигу.
Это еще всего 0,2Н*м..

Итого 40 Н*м за 0,054 сек.

По-моему это такая ерунда!!!

А если на длинной второй ступени есть внешн. направляющие, то вообще заморачиваться не надо.
Никакого разворота не будет. Это не вода.

PopovIgor>> Давай уточним обозначения.
PopovIgor>> Fp - сила реактивной тяги бустеров (второй ступени)

Да.

PopovIgor>> Fт - сумма силы тяжести и силы сопротивления воздуха бустера (второй ступени)

Да, можно и так записать.

PopovIgor>> F - сумма усилий на крючках - сила толкающая систему двух тел (бустер + вторая ступень) вверх

Вернее так:
F - сумма усилий на крючках – сила толкающая/тянущая вторую ступень. Знак силы будет определять тип напряжений в конструкции крючков сжатие/растяжение.

PopovIgor>> Тогда условием отделения бустера от второй ступени будет когда
PopovIgor>> F

Да.

PopovIgor>> Fp2

То, что бустер должен раньше закончить свою работу или одновременно со второй ступенью – это верно. Но вот из формулы этого не видно. А, вообще, сложно сказать. Тут нужно исследовать уравнение, так как в нём несколько разных величин…

PopovIgor>> На форуме мелькало утверждение, что бустер отцепляется, когда сила сопротивления на него больше силы тяги бустера, "сдувается" воздухом.
PopovIgor>> Это в корне не верно.

Он сдуется вне зависимости от его тяги. Как только тяга станет меньше, чем нужно, чтобы тащить вторую ступень, его сдует. При этом ещё важно, чтобы трение на бустере было больше трения на второй ступени.

PopovIgor>> Ведь, если лететь в безвоздушном пространстве, разделение все-равно произойдет. Или, например, взять связку - "один бустер- одна вт. ступень", а мидели у них одинаковые. Значит и силы сопротивления тоже равны.

В безвоздушном пространстве разделение может произойти только, если вторая ступень будет работать дольше первой.

PopovIgor>> С усилиями на крючках теперь прояснилось, теперь вопрос: - "Как их надежно и просто закрепить на "дышащем" корпусе бустера (вт. ступени) с учетом значительных нагрузок?"

Резиноподобным клеем. Он легко сможет выдержать деформации поверхности корпуса пластика, не потеряв адгезии к нему. Но и клеить им лучше всего на шершавую обезжиренную поверхность, тогда точно не отодрать будет.

SashaPro> Резиноподобным клеем.
Саша, читай "одноступенчатый" раздел.
Несмотря на сильнейшее зашумление маниловскими пустопорожними рассуждениями (типа "бутылочная ракета в безвоздушном пространстве"),
там указаны технологии и марки клеев, которыми склеивают ПЭТ в реально летающих изделиях.

PopovIgor> Если делать в тупую на боковых крючках, то вдруг два уйдут, а третий замешкается?
PopovIgor> Третий, конечно, тоже оторвется со стола, 30 кгс - не шутка, но возможно уже один и без зацепления.

Ключевое слово "в тупую".

Пихаемое может уйти вперед относительно одного бустера только при разгоне с ускорением, превышающем ускорение одним бустером самого себя. Такого не может быть, потому что два "вперед убегающих" бустера нагружены второй ступенью и разгоняются медленнее, сем одиночный ненагруженный бустер.

А чтобы уйти от возможного неравного трения, надо исключить разгонные трубки и сделать крючки длиннее уплотнительных втулок.

SashaPro> Резиноподобным клеем. Он легко сможет выдержать деформации поверхности корпуса пластика, не потеряв адгезии к нему. Но и клеить им лучше всего на шершавую обезжиренную поверхность, тогда точно не отодрать будет.

Эту заразу ПЭТ приладились клеить п/у герметиком. Склеенные бутылки ф90 с двумя швами шириной по 40 мм при 7 атм расталкиваются с усилием 450 кгс. Усилие сдвига при этом 2 кгс/см².
А вот усилие на крючке 26 кгс при 7 атм.
Т.е. надо иметь пластину (материал?) с закрепленным (припаянным?) на ней крючком площадью минимум 15 см² и это практически без запаса.
Бустер из цельной бутылки выдержит и 9 атм. Т.е. на крючке будет 34 кгс. с запасом 42 кгс. Пластина выходит 20 см².
В принципе, оно конечно, можно, но как-то не внушает доверия.
Глаза невольно опускаются вниз и смотрят в район горлышка. Там и резьба рядом.
Т.е. силовой крючок на уровне сопла, сверху (извиняюсь за тавтологию) верхний, удерживающий вертикаль, без нагрузки.

То же, для второй ступени с ответными трубочками.

Я формулы смотрел и вижу,что усилия в зацеплении (при отсутствии ударов) больше при удержании на старте, нежели чем в динамике. По ним и надо проверять.

Ckona> А чтобы уйти от возможного неравного трения, надо исключить разгонные трубки и сделать крючки длиннее уплотнительных втулок.
Убрав из трех бустеров трубки ф20*350, мгновенно теряется 25% высоты (скорости).

PopovIgor> трубки ф20*350
Еще бы фото бутылки с приставленной к ней линейкой - для показательного убеждения в длине трубки 350 мм.
Гораздо бОльшее влияние на разгон будет иметь случайный разброс тяги в кольцевых зазорах трех трубок. Вполне перекосит и заклинит.

PopovIgor> Убрав из трех бустеров трубки ф20*350, мгновенно теряется 25% высоты (скорости).
Разгонные трубки - основное преимущество бустеров. Поэтому они стартуют практически без воды.

PopovIgor> Глаза невольно опускаются вниз и смотрят в район горлышка.
Дык что ты скажешь по поводу предложенной мной конструкции, предусматривающей связь бустера с ракетой без крючков - через направляющие?
И сечение стеклотекстолита я не готов считать - не силен в сопромате.

Ckona> Еще бы фото бутылки с приставленной к ней линейкой - для показательного убеждения в длине трубки 350 мм.
Австралийцы ЕМНИП намерили около 36 см.

Gematogen> Австралийцы ЕМНИП намерили около 36 см.

Разве мы в Австралии ?

Ckona> Еще бы фото бутылки с приставленной к ней линейкой - для показательного убеждения в длине трубки 350 мм.
Это можно.
Ckona> Гораздо бОльшее влияние на разгон будет иметь случайный разброс тяги в кольцевых зазорах трех трубок. Вполне перекосит и заклинит.

Боковой бустер связан со второй ступенью не жестко, есть осевые и радиальные люфты.
Обрати внимание на мое последнее. Силовой крючок на уровне сопла бустера, вверху поддерживающий, без нагрузки, с радиальным зазором обеспечивающим отклонение бустера от оси до 3 град (Sin3=0,05 - это столько можно потерять вертикальной тяги).
В этом случае заклинивания вряд ли возможны.

Прикинул разгон длинной как ты и советовал (1,3 м - 1,57 кг - вт. ст)
Ставим ее в три внешних направляющих длиной 1 м.
Разгоняем тремя бустерами по 1,5л
Пока она внутри направляющих никаких поворотов-разворотов естественно нет.
Он возможен на выходе.
Так вот на выходе имеем скорость 28,5 м/с
Бустерам же до полного падения давления (когда они еще могут хоть как-то влиять на ракету) лететь еще 1 м за 0,04 сек со средней общей тягой 100Н.
Даже если мы сосредоточим всю тягу бустеров в одном то возможный разворот ракеты составит не более 1 град. (считал)

PopovIgor>> Глаза невольно опускаются вниз и смотрят в район горлышка.
Gematogen> Дык что ты скажешь по поводу предложенной мной конструкции, предусматривающей связь бустера с ракетой без крючков - через направляющие?
Скажу, что скользить 1 м по трем направляющим - это утопия, заклинит тут же.
В случае одной, это когда бустер скользит своей трубкой и подталкивает ракету - тоже плохо.
В этом случае пластину (текстолит) изгибает момент 15н*м. Расстояние между осями 50 мм, сила выталкивания 290 Н.
Какая длина трубки? ну пусть см 5. Опора одна. Тогда ее край будет прижиматься к стержню с силой 600 Н!!!
Представляешь какое трение будет? К медь/смазка/сталь -0,18.
Это 108 Н, т.е. больше трети тяги долой. При длине 2 см -заклинит.

Главное у тебя то, что силовой "крючок" на уровне сопла бустера и там его легче закрепить (резьба рядом), а верхний пусть лишь поддерживает вертикаль, он без нагрузки. Такая схема крепления дает возможность "гулять" бустеру своим соплом на его направляющей, как падшей женщине .... на .....
Не заклинит.

PopovIgor>>> Глаза невольно опускаются вниз и смотрят в район горлышка.
Я уже предлагал примерно такую же схему, месяц с лишним назад. И вот теперь, с вашей помощью, надо было допереть до необходимости верхнего несилового поддерживающего крючка (опоры).
А на развороты-перекосы после выхода из длинных внешних направляющих - забить.

PopovIgor> Скажу, что скользить 1 м по трем направляющим - это утопия, заклинит тут же.
Бустера три - и направляющих три. Боишься "клина" - давай на двух направляющих у ракеты зазор увеличим.
PopovIgor> Представляешь какое трение будет?
Подожди, я же написал: верхняя направляющая - есть. Почему заклинит?
Я боюсь, при удержании стеклотекстолит обломит.
PopovIgor> Главное у тебя то, что силовой "крючок" на уровне сопла бустера и там его легче закрепить (резьба рядом), а верхний пусть лишь поддерживает вертикаль, он без нагрузки.
Главное - это сцепка бустера и ракеты через направляющую!
Тебя беспокоило, что бустер выйдет из зацепления с ракетой? При такой схеме - не выйдет!
При такой схеме можно и с одним бустером стартовать не направляя его в ЦТ ракеты. Алексей, я прав?

Ckona> Саша, читай "одноступенчатый" раздел.
Ckona> там указаны технологии и марки клеев, которыми склеивают ПЭТ в реально летающих изделиях.

Я бы лучше предпочёл готовую информацию. Нет у меня столько времени сейчас, чтобы заново перечитывать всю тему.
Мне будет проще, как нас учили, обратиться к нормативной литературе (ТУ, ОСТы, ГОСТы и пр.)

PopovIgor> Эту заразу ПЭТ приладились клеить п/у герметиком. Склеенные бутылки ф90 с двумя швами шириной по 40 мм при 7 атм расталкиваются с усилием 450 кгс. Усилие сдвига при этом 2 кгс/см².

Это очень мало. Я силикатный ватман склеиваю с усилием сдвига более 60кгс/см^3. Крышки днища у моих двигателей на срез держат примерно 670кгс. Площадь склеивания всего 12см^2.

PopovIgor> Бустер из цельной бутылки выдержит и 9 атм. Т.е. на крючке будет 34 кгс. с запасом 42 кгс. Пластина выходит 20 см².

Шероховка и обезжиривание поверхности должны помочь. Даже интересно стало, надо будет сейчас попробовать что-нибудь к пластику приклеить на клей TITAN…

PopovIgor> Т.е. силовой крючок на уровне сопла, сверху (извиняюсь за тавтологию) верхний, удерживающий вертикаль, без нагрузки.

Тоже хороший вариант. Снизу силовой упор, сверху направляющий зацеп.

Gematogen> При такой схеме можно и с одним бустером стартовать не направляя его в ЦТ ракеты. Алексей, я прав?
Жесткий стержень, ролики, правильный объем заправки бустера.
И все нормально улетит.