Текущее время: Чт май 24, 2018 2:30 am

Часовой пояс: UTC + 4 часа




 Страница 1 из 7 [ Сообщений: 92 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 7  След.
Автор Сообщение
 Заголовок сообщения: Концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 7:39 am 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 6:07 pm
Сообщения: 521
Предлагаю вниманию концептуальный дизайн водяной ракеты с резервуаром повышенного давления для наддува рабочего тела. Поскольку полёт ракеты определяется запасённым импульсом, сделана попытка найти решение для увеличения Isp водно-ракетного двигателя повышением давления запасённого газа в резервуаре наддува. Подобное схемное решение не ново. Например, на австралийском сайте описаны ракеты, изготовленные из композитных материалов, позволяющие достигать высот 200-250 м. Цель настоящей разработки была достичь необходимого давления (15-20 Атм) оставаясь в стандарте "простых ПЕТ бутылок" и доступных домашних технологий. Этим, в общем-то были заданы габаритные параметры и компоновочная схема планера ракеты. Было бы интересно в этих габаритах посчитать тяговооружённость и возможный потолок подобной ракеты. Калибр её -100 мм. Обьём рефорсированного бака наддува - 0.5 л. Обьём камеры-бустера (также рефорсированной) с рабочим телом - 3.0 л. Предполагается использование ракетоплана (Shuttle) в качестве второй ступени. Заправка рабочим телом и сжатым газом производится через разгонные трубки 2 и 3. Удержание второй ступени может быть пироклампами. После окончания разгона датчик давления в баке наддува размыкает замок и открывает клапан разгонной трубки 3. Р. трубки 2 и 3 имеют различные диаметры (3<2) позволяющие регулировать сброс давления и выход рабочего тела для получения оптимальных значений импульса (It). Это позволит избежать ударной экспансии газа в камеру рабочего тела, что позволит снизить требования по рефорсированию её стенок, а также смягчить
ускорения, действующие на ракету на участке разгона, которые ухудшают аэродинамические условия для планера ракеты. Камера рабочего тела для этого также может быть составной (из нескольких рабочих обьёмов, разделённых перегородками-диафрагмами). Очень интересно было бы узнать мнение как теоретиков водно-ракетного движения, так и его практиков. Здоровая критика приветствуется. Сразу подчёркиваю, что изготовление подобной ракеты не является целью автора. Однако некоторые технологические аспекты для создания рефорсированного резервуара на основе ПЕТ бутылки намечено исследовать на макете. Компоновочная схема в масштабе 1:1 представлена на фото.


Вложения:
Advanced_WR_project_01.jpg
Advanced_WR_project_01.jpg [ 105.9 КБ | Просмотров: 7454 ]
Advanced_WR_project_001.jpg
Advanced_WR_project_001.jpg [ 28.02 КБ | Просмотров: 7454 ]
   
 
 Заголовок сообщения: Re: Advanced Water Rocket Conceptual Design
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 7:49 am 
администратор
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Чт янв 01, 1970 4:00 am
Сообщения: 128
Откуда: Новый Уренгой
Глядя на конструкцию возникла мысль: а если между Air Tank и Water Tank сообразить что-то типа редуктора, снижающего давление с 20 до 8 атм?. При этом можно не усиливать Water Tank.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Advanced Water Rocket Conceptual Design
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 8:00 am 
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Сб дек 01, 2012 10:02 am
Сообщения: 3724
Откуда: Москва
slavich77 писал(а):
Глядя на конструкцию возникла мысль: а если между Air Tank и Water Tank сообразить что-то типа редуктора, снижающего давление с 20 до 8 атм?. При этом можно не усиливать Water Tank.

Название тем следует все-таки давать на русском языке.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 10:46 am 
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Сб дек 01, 2012 10:02 am
Сообщения: 3724
Откуда: Москва
b_centaurus писал(а):
Очень интересно было бы узнать мнение как теоретиков водно-ракетного движения, так и его практиков. Здоровая критика приветствуется.
b_centaurus писал(а):
Поскольку полёт ракеты определяется запасённым импульсом, сделана попытка найти решение для увеличения Isp водно-ракетного двигателя повышением давления запасённого газа в резервуаре наддува.

Запасается не импульс, а потенциальная энергия сжатого воздуха, измеряемая в Дж и определяющаяся произведением объема на давление Р*V.
Импульс системы (корпус ракеты - РТ) равен 0. О каком запасенном импульсе идет речь? Чему этот "запасенный импульс" равен и в чем измеряется?


b_centaurus писал(а):
Например, на австралийском сайте описаны ракеты, изготовленные из композитных материалов, позволяющие достигать высот 200-250 м. Цель настоящей разработки была достичь необходимого давления (15-20 Атм) оставаясь в стандарте "простых ПЕТ бутылок" и доступных домашних технологий. Этим, в общем-то были заданы габаритные параметры и компоновочная схема планера ракеты. Было бы интересно в этих габаритах посчитать тяговооружённость и возможный потолок подобной ракеты. Калибр её -100 мм. Обьём рефорсированного бака наддува - 0.5 л. Обьём камеры-бустера (также рефорсированной) с рабочим телом - 3.0 л.

Июль 2012, 377 м, 28 атм, композитный кокон.
b_centaurus писал(а):
Однако некоторые технологические аспекты для создания рефорсированного резервуара на основе ПЕТ бутылки намечено исследовать на макете. Компоновочная схема в масштабе 1:1 представлена на фото.

Что такое удержание прироклампами?

С какой целью резко уменьшен объем бака (Air Tank)?
В объеме 0,5 л с давлением 20 атм можно запасти 1013,25 кДж.
Применив стандартную не армированную бутылку (2лхф103), не выходящую за пределы заданного диаметра 100 мм, можно запасти при 7 атм - 1418,6 кДж.
И к чему тогда городить огород с рефорсированным баком наддува 0,5 л? В чем выгода?

Далее, чему равно давление над зеркалом воды в нижнем Wаter Tank? Тоже 20 атм?
Тогда его нужно точно так же укреплять.

Далее. Как показали мы со Сконой, коэффициент оптимальной заправки водяной ракеты НЕ зависит от давления, а лишь от массы Мо и объема Vо.
Если по предложению Славич77 установить редуктор между воздушным и водяным баками, с целью сохранения постоянного давления 7 атм в водяном танке до полного истечения воды, то никакой редуктор не справится с таким расходом. Если это редуктор прямого действия (дросселирование), то при нагнетании и выдержке перед стартом давления в обоих танках будут равны. Значит нужен редуктор непрямого действия (с обр. связью), который не обеспечит нужного расхода, сложен и увеличит массу. А эффекта от повышения среднего давления над зеркалом воды не будет, скорее всего он будет отрицательным.

Короче, надо армировать всю связку (воздушный и водяной танки) с максимальным сохранения объемов в пределах разумных габаритов модели.
Что, в конце-концом, вырождается в композитный кокон австралийцев, мет. трубу Rlan, армирование бутылок стекловолоконным скотчем, углетканнью и т.д.


b_centaurus писал(а):
Предполагается использование ракетоплана (Shuttle) в качестве второй ступени.

А вот это уже крайне интересно!!!
Надо открыть новую тему. Сам не открываю - не подобрал минимум тех. информации, но на видео (США) управляемое снижение при планировании отбалансированной модели выглядит очень эффектно!
Нужно всего-то: максимум двухканальный передатчик, приемник и пара рулевых машинок на элероны, БП.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 2:18 pm 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 3:01 pm
Сообщения: 205
b_centaurus писал(а):
Предлагаю вниманию концептуальный дизайн водяной ракеты с резервуаром повышенного давления для наддува рабочего тела.


Ого !

1)
Поверхностный анализ дизайна сразу направляет в наземное стартовое оборудование.

Поскольку автор идеи общается на русском языке, скорее всего, только на этом форуме,
позволю себе использовать несколько другую терминологию.

Имеется три объема: вторая ступень, бак наддува, расходный бак.
В расходном баке и во второй ступени давления могут быть одинаковыми и эти объемы могут сообщаться.
В баке наддува давление "высокое". Очевидно, его заряжание выполняется через трубку 2,
а заряжание расходного бака со второй ступенью - через трубку 1.

Как сконструировать наземный узел, чтобы по двум соосным трубкам подавать разное давление ?

2)
По концептуальному чертежу (эскизный проект) - вследствие несущих поверхностей ("крыльев") второй ступени
нет уверенности в аэродинамической устойчивости. Вопрос решается расчетами и продувками на крыше при сильном ветре.

3)
MSTR писал(а):
В чем выгода?

Это сразу улавливается обладателями практического летного опыта.
Предложенная Центаурусом схема позволяет РЕЗКО уменьшить габариты первой ступени, в том числе мидель.
Подчеркиваю - не на десятки процентов, а в 2-3 раза.

Что касается соотношений объемов - следует считать и корректировать.
Уплотнения: все легко переносится на стартовое оборудование,
это не идеологический, а чисто конструкторский вопрос.

В качестве редуктора должно быть использовано простое отверстие.
Его диаметр рассчитывается по скорости истечения рабочего тела.

По факту предавленного Центаурусом предложения вынужден буду форсировать ввод в эксплуатацию
б/у компрессора АК-150, который лежит у меня просто так.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 2:23 pm 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 3:01 pm
Сообщения: 205
MSTR писал(а):
Что такое удержание прироклампами?


Pyroclamp (Пироболт)

По мере выклеивания нового "топливного бака" выкладываю фото здесь
Эти же приемы могут пригодиться для изготовления по варианту Центауруса.
По моему скромному мнению, кроме монтажной пены понадобится обматывание бака наддува стеклонитью на эпоксидке,
а может быть, и вклеиваемая вставка в горловину.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 3:29 pm 
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Сб дек 01, 2012 10:02 am
Сообщения: 3724
Откуда: Москва
ckona писал(а):

Имеется три объема: вторая ступень, бак наддува, расходный бак.
В расходном баке и во второй ступени давления могут быть одинаковыми и эти объемы могут сообщаться.
В баке наддува давление "высокое". Очевидно, его заряжание выполняется через трубку 2,
а заряжание расходного бака со второй ступенью - через трубку 1.

MSTR писал(а):
В чем выгода?

ckona писал(а):
Это сразу улавливается обладателями практического летного опыта.
Предложенная Центаурусом схема позволяет РЕЗКО уменьшить габариты первой ступени, в том числе мидель.
Подчеркиваю - не на десятки процентов, а в 2-3 раза.
Что касается соотношений объемов - следует считать и корректировать.
Уплотнения: все легко переносится на стартовое оборудование,
это не идеологический, а чисто конструкторский вопрос.

В качестве редуктора должно быть использовано простое отверстие.
Его диаметр рассчитывается по скорости истечения рабочего тела.

Противоречие.
В баке наддува давление - высокое, в расходном баке после дросселя - низкое. Этим низким давлением и выбрасывается вода, с низкой скоростью. И чем тогда выгода?
Только в повышении СРЕДНЕГО давления в расходного баке при истечении воды. Т.е. в нижеследующем примере давление упадет не с 8 до 6, а с 8 до 7,8 (зависит от P*V бака наддува). И дальнейшее истечение остатков воздуха, но в основном через маленькое дроссельное отверстие, при чем сначала в уже пустой расходный бак, а затем через его сопло. И посчитай диаметр дросселя, чтобы с 20 редуцировать до 8. Глубоко сомневаюсь , что через него какая-либо трубка пролезет.
О миделе.
Прикинул ракету 4л - 1л вода - 0,43 кг Мо - сопло 20.
Р=8 атм.
С миделем от ф 103 мм
Скорость после воды - 37,4 м/с - сопротивление - 3 Н.
С миделем от 7 бутылок (6 воздушных вокруг центрального расходного) - увеличен в 2,65 раза (корень из 7).
Скорость после воды - 36,8 м/с, хотя сопротивление - 17,7 Н, в 6 раз больше.
Мидель не столь существеннен на активном участке, когда имеется значительная тяга. Ведь мы говорим о первой разгонной ступени.
Он важен на инерциальном участке для крайней ступени.

Полезность редуцирования вызывает крайнее сомнение.

Отказ же от него вызывает такое же усиление расходного бака, что и бака наддува.
Поэтому и спросил в чем выгода?
Все в итоге выродится в австралийский монокок и трубу Рлана.
Вот тогда эффект будет,. Когда вода и воздух выбрасываются именно ВЫСОКИМ давлением, но тут уже чисто конструкторские вопросы, требования к материалам.
ckona писал(а):
Что касается соотношений объемов - следует считать и корректировать.
Уплотнения: все легко переносится на стартовое оборудование,
это не идеологический, а чисто конструкторский вопрос.

Поэтому вопрос все-таки сначала идеологический - по предложенной концепции, нежели чем конструкторский.


Последний раз редактировалось MSTR Сб дек 29, 2012 4:08 pm, всего редактировалось 2 раз(а).

   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 3:40 pm 
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Ср дек 05, 2012 7:01 pm
Сообщения: 773
Интересная идея.
В принципе в калибр 100 войдет и литровый бак наддува.
Опыт показывает, что пена в узких герметичных объемах крайне плохо застывает. Это уменьшает прочность и увеличивает массу.
Также она будет стремиться выпереть внутрь бак наддува. Т.е. запенивать надо под давлением.
Если я правильно ухватил суть, то пена внутри внешнего корпуса должна сопротивляться раздутию бака наддува. По данным австралийцев ПЭТ бутылка увеличивается в диаметре на 3 - 5 %%, дальше - необратимые деформации. Давление при этом достигает 11 - 12 атм. Т.е. пена должна держать давление 6 - 15 кг/кв см. Выглядит сомнительно. Скорее всего таким способом бак наддува не уберечь от разрушения.
Может быть я не понял суть идеи и используемые материалы.
Водяной бак - клееный. ЕМНИП в реальной практике используются бутылки калибра 80 - 90 и давление около 5,5 атм. По крайней мере Алексей озвучивал именно такие параметры. Может быть Александр наддувает сильнее... Но в принципе от клееного бака можно перейти и к составному.
Тогда, как уже отмечалось, необходимо обеспечить отсутствие перетока давления из бака наддува в основной до старта. А после старта регулировать переток диаметром отверстия. Не считал, но предполагаю, что калибр отверстия не превысит 3 мм, что создает определенные вопросы со стартовой трубкой.

Пока явных преимуществ конструкции перед традиционными не просматривается. Мы увеличиваем давление воздуха в 2 - 3 раза, но снижаем запасаемый объем в 2 - 4 раза. При этом добавляется масса и технологическая сложность.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 7:17 pm 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 6:07 pm
Сообщения: 521
Для того кто сделал замену английского текста в названии топика: перевод получился подстрочным и не отражает смысл ни английского, ни русского... "Advanced", не обязательно "усовершенствованный", или "передовой". В технике так говорят, когда хотят подчеркнуть некую альтернативность имеющимся традиционным схемным решениям. Я предложил такую конструкцию, чтобы вызвать "огонь на себя" и простимулировать ваши собственные творческие запасы. Мне в данной схеме интересна конструкция бака наддува на основе PET бутылки.
Есть идея сделать рефорсирование этой бутылки тканевым композитным материалом на основе техники "patch work" вместо традиционной бобинной технологии. Не буду забегать вперёд и когда дойду до этого, покажу в деталях.
То есть, этот бак, конечно рефорсированный, до возможности держать указанное давление. И пена только часть размерно-прочностной цепочки. Полимеризация пены в закрытых обьёмах изучена (охлаждаемые и термостабилизированные газовые кюветы) и есть технические решения, позволяющие её отверждать. Полулитровая бутылка выбрана из-за размеров. На таком диаметре проще добится необходимой прочности при минимальной толщине рефорсирования. Не буду вступать в спор со знатоками по поводу терминов общей физики. Ракета в общем обладает импульсом движения, запасённом в топливе. И основным критерием эффективности внутренней баллистики ракетной системы является Isp. Путей его увеличения немного. В случае водной ракеты, использующей жидкое рабочее тело и кинетическую энергию газа под давлением это четыре параметра: давление, масса р.т., скорость истечения двухфазной смеси и КОЭФФИЦИЕНТ ТЯГИ. О котором вы часто забываете в своих расчётах. В данной конструкции есть возможность оптимизировать все 4 параметра. Как? Давайте подумаем вместе. Повторяю, критика должна быть продуктивной. В предложенной конструкции есть вполне живые куски, которые в ваших ракетах пока не встречались. На мой взгляд, её можно довести до рабочего прототипа с известным положительным сальдо.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Сб дек 29, 2012 10:00 pm 
Аватара пользователя

Зарегистрирован: Сб дек 01, 2012 10:02 am
Сообщения: 3724
Откуда: Москва
b_centaurus писал(а):
Не буду вступать в спор со знатоками по поводу терминов общей физики. Ракета в общем обладает импульсом движения, запасённом в топливе.

И не надо. Ну не запасается в топливе никакой "импульс движения", лишь потенциальная энергия.
Полный импульс системы: корпус ракеты - топливо (воздух, вода, далее только воздух) на старте равен нулю. Таковым и остается при движении. Импульс тела на старте составляющего сиcтему - mV, скорость равна нулю, импульс тела (топлива) соответственно тоже ноль. Давай лучше говорить о запасе потенциальной энергии, накопленной в сжатом газе, топливе с последующим химическом превращении и т.д.
b_centaurus писал(а):
И основным критерием эффективности внутренней баллистики ракетной системы является Isp. Путей его увеличения немного. В случае водной ракеты, использующей жидкое рабочее тело и кинетическую энергию газа под давлением это четыре параметра: давление, масса р.т., скорость истечения двухфазной смеси и КОЭФФИЦИЕНТ ТЯГИ. О котором вы часто забываете в своих расчётах. В данной конструкции есть возможность оптимизировать все 4 параметра. Как? Давайте подумаем вместе. Повторяю, критика должна быть продуктивной. В предложенной конструкции есть вполне живые куски, которые в ваших ракетах пока не встречались. На мой взгляд, её можно довести до рабочего прототипа с известным положительным сальдо.

Что подразумевается под коэфф. тяги? Отношение тяги к миделю, тяги к массовому расходу (удельная тяга), импульса силы тяги к массовому расходу (удельный импульс), коэфф. тяги в уравнении весового баланса? Мы так всех запутаем :oops: Если последнее, то каким образом? И куда его воткнуть? Тяга = 2РS. Соответственно, коэфф. тяги в уравнении баланса = Мдв/ 2РS. S - свободно (применительно к стандартным бутылкам) варьируется от диаметра сопла в пределах от 0 до 21,74. В "обычных ракетах" он примерно равен от 0,012 до 0,04 (Феодосьев "Основы техники ракетного полета", М.,1979). Видно, что случае водяных все иначе.
Кстати, в теме "Оптимальный диаметр сопла" интуитивно, а затем расчетами, определено, что для крайней ступени выгоден уменьшенный диаметр до 3-3,5 мм, т.е коэфф. тяги равен примерно 0,015 (Мо=0,1 кг Р=7 атм), что близко к нижнему пределу коридора. Однако, чем он меньше (до известных пределов,конечно) тем лучше.

Давай определимся сначала с общей концепцией, а потом займемся конструктивными вопросами (застывание пены в закрытом объеме мне тоже интересно, пробовал, открывал отверстия, получилась фигня).
Что мы хотим видеть: высоконапорный бак наддува и расходный бак низкого давления?
Или общую емкость высокого давления?
Ответь, пожалуйста, на эти два вопроса, а потом будем двигаться дальше.
А то получаются разночтения: автор идею вбросил, остальные по-своему откомментировали, а в итоге непонятно.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Вс дек 30, 2012 7:21 am 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 6:07 pm
Сообщения: 521
Пока нет времени (хотим сдать "обьект" к Новому Году) отвечать на вопросы, которые успели набросать, кратко изложу своё видение этой ракеты. Не стал этого делать сразу, жалая сначала узнать степень интереса к подобной теме. Итак, 2-x ступенчатая водная ракета с резервуаром наддува высокого давления, камерой рабочего тела среднего давления и относительно высоким аэродинамическим совершенством (L/D =10). В качестве 2 ступени предложен ракетоплан с крылом dubble delta, эффективным как на этапе разгона, так и при планировании с точки апогея. Пропорции обьёмов выбраны не случайно. 0.5 литровый обьём бака наддува соединён с 0.5 л расширительной прекамерой в расходном баке, имеющем общий обьём 2.5 л. При этом 2 л занимает несжимаемое рабочее тело.
Продолжение следует (поздно уже). NULL


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Вс дек 30, 2012 6:36 pm 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 6:07 pm
Сообщения: 521
b_centaurus писал(а):
Пропорции обьёмов выбраны не случайно. 0.5 литровый обьём бака наддува соединён с 0.5 л расширительной прекамерой в расходном баке, имеющем общий обьём 2.5 л. При этом 2 л занимает несжимаемое рабочее тело.

После старта, когда разгонная трубка 2 (меньшего диаметра, для дросселирования выброса газа в расширительную камеру) откроет перепускной вентиль бака наддува, сжатый воздух заполнит обьём над р.т. и давление выровняется (станет примерно 10.5 Атм без учёта показателя адиабаты). Процесс подьёма ракеты по разгонной трубке 1 будет продолжаться до момента открытия сопла, когда включится реактивная тяга и ракета начнёт полёт. Не вдаваясь в детали расширительного процесса газа и поведения жидкости (воронка) в расходной камере, отметим, что перед окончанием однофазного истечения (вода) давление в камере (2.5 +0.5 = 3л) составит 3.5 Атм. Это в 2 раза выше (1.7 Атм), чем остаточное давление в баке наддува 1 л @ 6 Атм + такая же расходная камера 2.5 л. Хорошо это или не очень? При прочих равных условиях (диаметр сопла) именно в таком сценарии вырастет коэффициент тяги, который зависит от давления в камере и термодинамических (фазовых в этом случае) свойств рабочего тела. А р.т. в этом случае будет уже смесью пузырьковой, аэрозольной и газовой фазы. То есть, возрастёт скорость истечения продукта и вырастет общий Isp. Априори, до 7 с. Добавлю, что коэффициент тяги простого сопла (насадок Вентури) с жидкой фазой истекающего продукта не поднимается выше 1 и при малых давлениях вообще становится в пределах 0.6-0.8. Отметим, что для большинства бипропеллентов в ЖРД с соплом Лаваля thrust coefficient имеет значение 1.4-1.6 для уровня моря (внешнее давление - 1 Атм). И только в вакууме, и для сопел с колокольной формой достигает значений выше 2.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Усовершенствованный концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Вс дек 30, 2012 7:27 pm 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 3:01 pm
Сообщения: 205
b_centaurus писал(а):
Отметим, что для большинства бипропеллентов в ЖРД с соплом Лаваля thrust coefficient имеет значение 1.4-1.6 для уровня моря

Теперь понятно - этот коэффициент определяет увеличение тяги за счет расширения и ускорения газообразных продуктов после прохождения критического сечения.
Естественно, для жидкого рабочего тела этот коэффициент не имеет смысла.
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Немного повозившись с расчетами, пришел к таким ориентировочным цифрам.

Вторая ступень весит 600 г., первая ступень - 500 г.
Объем наружного(расходного) бака первой ступени - 6 литров.
Внутри находится усиленный бак наддува объемом 2 литра и 3 литра воды.
Наружный диаметр расходного бака - 110 мм, бак наддува - 90 мм.
Высота расходного бака - 550 мм, высота бака надува 250 мм.
Стартовое давление наддува - 28 атмосфер, начальное расходное давление - 5,5 атмосфер.
Водяное сопло имеет диаметр 21,5 мм.

В момент старта открывается отверстие наддува диаметром 2,7 мм. (на самом деле сложнее, но опустим для простоты изложения)
Диаметр отверстия определяет скорость наддува, обеспечивается баланс поступления воздуха и расхода воды,
рабочее давление поддерживается в пределах 5...6 атмосфер.
Ускорение при разгоне на водяной тяге составит от 10G до 18G.
По завершении водяной фазы остаточное давление в баке наддува составит 12...17 атмосфер.
Отверстие наддува имеет профиль Лаваля, на протяжении еще 1,5 секунды будет ощутимая воздушная тяга.

Если вторая ступень не отделится, высота апогея составит 110...130 метров.

Аналогичная по мощности "классическая" первая ступень будет иметь высоту 1,4 метра и не поместится поперек легкового автомобильного багажника.
Если выходить на уровень мощности аппаратов типа "Пеликан", то применение бака наддува позволит сохранить мидель 110 мм при высоте 1,1 м.,
т.е. уже не каракатица, а по-прежнему лаконично-стройная, красивая ракета а-ля Р36.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Вс дек 30, 2012 8:43 pm 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 6:07 pm
Сообщения: 521
Очевидно, что именно в этой части работы водомётного из ракетного двигателя есть некий резерв. Наверное ckona более тонко и точнее чувствует его из своей практики применения эмульсий. Это, так сказать" начальные условия" для бустера этой ракеты. Вторая ступень мне интересна с точки зрения аналогичной схемы, разработанной мною для двухступенчатой ракеты Solaris_2S_G. Rocket glider имеет разные концепции, начиная от простого "всадника" (как в жёстком классическом варианте, так и с мягким крылом Рогалло) и заканчивая вариантом с двигателями (бустерный+маршевый). Пока делал модели планеров из картона, а сейчас давно висит на стенке мастерской структура из удочек для делтаплана. Итак, в предложенном варианте Shuttle может иметь расходную камеру (0.5 л) с наддувом до 4-5 Атм. Наполнение, наддув и старт осуществляются через расходную трубку 3, укреплённую на переднем донышке бака высокого давления. После заправки р.т. и наддува, отверстие трубки снизу закрывается пробкой-клапаном. Однако, такую заправку придётся проводить в перевёрнутом положении, до установки всей ракеты на рампу. Не знаю всех деталей, поэтому пока оставлю этот техпроцесс для дискуссии. Тот же ckona наверняка сможет дополнить или указать на ошибки. Закрытие клапана видится из инструментального отсека. Для этого нужна кинематическая связь. От простейшей нитки через сальник, накрученной на серв или другой привод, до жёсткого активатора, поднимаемого таким же образом. Понятно, что после выравнивания давлений и выбирания силы замыкания, клапан должен открыться и вторая ступень должна стартовать с ещё продолжающего движение на эмульсионной тяге бустера. Здесь много неясного и подводных камней. Желательная скорость, при которой должен открыться клапан, не должна превышать, скажем 20 м/с, чтобы не вызывать нежелательных изменений курса, оперённого крыльями снаряда. Будет ли эта скорость оптимальной для всей связки? Нужен расчёт Напомню, что минимальной скоростью, при которой малая оперённая ракета ещё не сваливается считается 12 м/с.


   
 
 Заголовок сообщения: Re: Концептуальный дизайн водяной ракеты
СообщениеДобавлено: Вс дек 30, 2012 9:15 pm 

Зарегистрирован: Пт дек 07, 2012 6:07 pm
Сообщения: 521
Удержание челнока на разгонной трубке - отдельная задача. Можно поставить пирозамки и активировать их датчиком давления или альтиметром. Можно попытаться удержать ступень на черенке или нити клапана. Во всех случаях требуется подготовить рабочий сценарий разделения. Спасение бустера можно осуществить с помощью стримера или небольшого парашюта, выдёргиваемого уходящим челноком. Ну, или каким-то другим способом, вплоть до оптического датчика. Это уже вопросы борьбы за веса.
Интересно продумать/просчитать конструкцию разгонной трубки 1/2. Первая её функция - заправка рабочим телом и сжатым воздухом челнока уже оговорена (необходимо продумать конструкцию клапана с функцией обратного замка. Пока не вдавался в детали, но знаю, что такие решения у наших практиков есть на вооружении. Было бы любопытно об этом узнать от опытных водных ракетчиков). Второй функцией является заправка р.т. расходной камеры от сифонного заправщика (как у ckona). Ракета для этого поднимается на разгонной трубке 1, до выхода трубки 2 из патрубка бака наддува. Третьей функцией будет наддув бака от компрессора высокого давления. Для этого ракета устанавливается в стартовую позицию, с введением трубки 2 в патрубок бака н. и фиксируется на стартовом столе кинематической системой старта. Бак наддувается под контролем манометра, компрессор отключается, срабатывает обратный клапан и полностью заряженная всеми видами энергоносителей ракета начинает готовиться к старту. Включение инструментов и телеметрии осуществляется до заправки бака в. давления. Все операции во время обратного отсчёта делаются дистанционно. Очевидно будут необходимы усиленные динамические клапаны, Обычная "гардена" уже не пойдёт. Относительно усиления композитным слоем бака наддува я уже писал. Касаемо камеры расходного тела возможен компромисс в виде двойной бутылочной оболочки. Видел, что ckona уже умеет её делать. Конечно, нужны испытания. Если бы я делал подобную ракету, то попробовал бы 2.5 л бутыли от столовых сифонов. У них тощина стенок около 1 мм. И допустим наддув до 3-5 Атм давления CO2. Поэтому запас, думаю у них до 10-12 кг/см2.
Другое преимущество этих бутылей - ровные стенки с хорошим полусферическим куполом и вогнутым дном.


   
 
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
 Страница 1 из 7 [ Сообщений: 92 ]  На страницу 1, 2, 3, 4, 5 ... 7  След.

Часовой пояс: UTC + 4 часа


Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 1


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Перейти:  

cron