Теория и моделирование водяных ракет.

Ckona> ...Разобрался в оценке прироста скорости водяных ракет на этапе воздушной тяги.

Те же выкладки, в виде картинки:

Ckona> Здесь публикуются сообщения по теоретическим вопросам:
Ckona> физические законы и модели, формулы,
Ckona> как можно рассчитать тот или иной параметр, размер, предельно допустимые значения,
Ckona> высоту и траекторию полета водяных ракет.
...
Алексей! Молодец! Ну вот, даже в теории практики впереди!
Очень правильно любую тему начинать с коротких правил-пожеланий. На мой взгляд, к напутствиям необходимо добавить: «Обсуждение возможных концептуальных, конструктивных и технологических решений не связанных с практической разработкой реальной ракеты».

Ckona>> ...Разобрался в оценке прироста скорости водяных ракет на этапе воздушной тяги.
Ckona> Те же выкладки, в виде картинки:

Добиваю новую версию своей универсальной программы, которая уже имеет возможность выполнять полноценный расчёт по топливу, как я и планировал. На очереди расчёт двигателей. В том числе хотелось бы примкнуть и водяные ракеты. Потом всё это пойдёт в трёхмерную модель, где можно будет считать "кривые" полёты в том числе и для многоступенчатых ракет.
Насколько точны эти формулы? И насколько они совпадают с реальными результатами?

SashaPro> Насколько точны эти формулы? И насколько они совпадают с реальными результатами?

Точность изложенных формул можно установить теоретически - вычисляя ошибки из-за перечисленных допущений, а можно и практически - проводя "чистые" (корректные) эксперименты.

Я надеюсь, что погрешность самих формул не превышает 10 процентов.

Время выпускания воздуха из 5-литровой ракеты через 9-мм сопло (не помню точно, порядка 1/2 секунды) - соответствует с погрешностью менее 20 процентов (время грубо мерялось по звуку на видео, давление было известно только стартовое).

Суммарный импульс мерялся баллистическим маятником и опубликован в этой таблице.

Здесь время измерялось по скоростному видео с погрешностью 0,2...1%, а давление манометром класса 2,5.
В пределах таблицы расчетное время выпускания воздуха на 8...12 процентов меньше измеренного, измеренный суммарный импульс меньше "теоретического" на 6 процентов.
Поскольку "кишки" электромагнитного клапана тоже как-то препятствовали выпусканию воздуха через 3-мм сопло, принял решение о приемлемой для практики погрешности указанной модели.

SashaPro> Добиваю новую версию своей универсальной программы...
Увы, мне абсолютно неинтересны программы, при которых нет качественного и подробного описания модели, на которой построена "считалка".
Или если такая модель недоступна.

По модели "пшиканья" я "копал" литературу и читал ее до тех пор, пока не разобрался до уровня "могу объяснить сам". Без специального образования на это ушло полгода. :-((

Ckona> Я надеюсь, что погрешность самих формул не превышает 10 процентов.
Ckona> В пределах таблицы расчетное время выпускания воздуха на 8...12 процентов меньше измеренного, измеренный суммарный импульс меньше "теоретического" на 6 процентов.

Это годится.

Ckona> Увы, мне абсолютно неинтересны программы, при которых нет качественного и подробного описания модели, на которой построена "считалка".
Ckona> Или если такая модель недоступна.

К PropeLant, а точнее к его исходнику PROPEP у меня есть качественное описание, подобно тому, что ты написал. Но оно на английском и там долго придётся разбираться очень, так как много всего.
Для своих программ я просто не успеваю этого сделать, а их недоступность была обусловлена недостаточной степенью готовности для работы с пользователем. Программа в Excele автоматически получает полный набор функционала для жизни в операционной среде. Голый Exe-файл не имеет такой возможности. А чтобы только адаптировать возможность применения языка или справки приходится потрудиться гораздо больше, чем просто наваять несколько формул для движка самой считалки.
Собственно я этого ожидал, поэтому могу предложить интерактивную разработку. Ты будешь даже видеть, как работает код программы, не говоря уж возможности дотошной проверки результатов расчета… Вот только найду нормальный скринграбер…

Ckona> Здесь публикуются сообщения по теоретическим вопросам:

Брат-2> Михаил сделал вывод, что многоступенчатая ракета не выигрывает перед одноступенчатой одинакового объема! Сомнительный вывод, надо попытаться осмыслить ситуацию!

Скорее всего, вывод ошибочный. (прочитать, откуда он получился, не могу - что-то с авторизацией)

1. Известна формула Циолковского о движении тел с отбрасыванием массы.
По этой формуле, ракета достигает скорости
V = [УИ,м/с]*Ln{(Мп+Мк+Мт)/(Мп+Мк)},
где УИ - скорость отбрасывания расходной массы Мт, Мп - масса полезной нагрузки, Мт - расходная масса, Мк - масса оболочки (топливного отсека).

2. Используя показатель массового совершенства k=(расходная масса Мт)/(масса оболочки Мк),
формулу Циолковского переписывают в виде дроби для вычисления массы топлива Мт, необходимого для разгона полезной нагрузки Мп до скорости V.
В знаменателе дроби получается выражение, которое может быть положительным (разогнать можно), нулевым (надо бесконечно много расходной массы) или отрицательным (не получится разогнать Мп до скорости V).

3. Знаменатель дроби переписывают так, чтобы увидеть максимально возможную скорость разгона, в зависимости от удельного импульса и показателя массового совершенства:

V

---

теория вся--------------------------

Варьируя УИ в пределах 35...40 м/с и k в пределах 2...3 (последнее означает 300 г топливного отсека на литр воды),
получаем предел высот для одноступенчатых бутылочных ракет 90...160 метров.
(считать по равенству кинетической и потенциальной энергий)

Однако, если на высоту 90...160 метров забросить полезную нагрузку Мп в виде второй ступени и там ее отстрелить, то она сможет подняться еще на 90...160 метров.

Поэтому многоступенчатые схемы водяных ракет потенциально должны летать выше одноступенчатых.
Если грамотно сделаны - легкие, летят вверх, мало тормозят об воздух и т.д.

Ckona> 3. Знаменатель дроби переписывают так, чтобы увидеть максимально возможную скорость разгона, в зависимости от удельного импульса и показателя массового совершенства:
Ckona> [b]V

Я вот тоже и так и этак, но одноступенчатая по параметрам аналогичная 3х ступенчатой не хочет подниматься до 170м, в чем нюанс понять не могу, до Циолковского не дорос! Ранее, когда прикидывал апогей трехступенчатой тоже терял полсотни метров, но потом дошло, полученную скорость учитывал, а достигнутую высоту до отделения нет.