Многоступенчатые водяные ракеты из пластиковых бутылок

Развивая мысль о "приставлении такой ракеты, как надо":
вторая ступень должна быть с пеногенератором.
Юбка крепления пеногенератора обеспечивается "верхними" зацепами, по два на каждый бустер.
Нижние зацепы бустеров - за корневые части перьев стабилизатора.
Итого каждому бустеру: две точки крепления вверху, одна внизу - всего три (понятно зачем).
Далее.
Вынос нижней точки крепления в сторону, по перу стабилизатора, приближает направление тяги бустера к центру масс.
При наличии внешних направляющих и трех бустеров, их разгонные трубки теряют смысл - тяги с лихвой хватит для быстрого разгона.

Кстати, у 21-мм сопла достаточно тяги для разгона сразу ТРЕХ легких 400-граммовых ракет. Вот тут и пригодится разгонная трубка ! И так еще никто в мире не делал.

Ckona> Вообще, не следует забывать: если сопел больше одного, у них будет разная тяга.
Предполагается, что вес бустеров одинаков - бутылки одни и те же, малое количество воды (по 50 мл), нагнетание бустеров от одной линии с выдержкой после закрытия линии для уравнивания давлений и отсутствие на каждом бустере обратных клапанов, во избежании разных сопротивлений на них - перед ними на стартовом столе гидрозатворы из гнутой трубки с равными коленами.
Ckona> Если перекосу тяги не противодействует значительный момент инерции - никто никуда не летит.
Ckona> Многобустерный разгон - для длинных вторых ступеней.
Угу.
Все же мне не лишне было углубиться в тему разворота при перекосе тяги?

Ckona> Кстати, у 21-мм сопла достаточно тяги для разгона сразу ТРЕХ легких 400-граммовых ракет. Вот тут и пригодится разгонная трубка ! И так еще никто в мире не делал.

Вот это да!!!!!! Класс!
Один мощный бустер по центру, вокруг него несколько маленьких, которые разгоняются и взлетает одновременно!

PopovIgor> малое количество воды (по 50 мл)

Честно говоря, не хочется бороться с выравниванием объема заправок, давлений и (при наличии трубок) с неравными утечками в кольцевой зазор.
Как это практически обеспечить - заправляя по 50 мл в три замкнутых бустера ? (в себя заправляй ! - говорит внутренний голос)
Потому я "танцую" вокруг одного-единственного сопла.

PopovIgor>> малое количество воды (по 50 мл)
Ckona> Честно говоря, не хочется бороться с выравниванием объема заправок, давлений и (при наличии трубок) с неравными утечками в кольцевой зазор.
Ckona> Как это практически обеспечить - заправляя по 50 мл в три замкнутых бустера ? (в себя заправляй ! - говорит внутренний голос)
Ckona> Потому я "танцую" вокруг одного-единственного сопла.

В себя - это хорошо, но лучше по сто
Вектор общей тяги симметричных бустеров будет стремиться совпасть с осью ракеты (с ЦМ).
И, все-таки, Алехандро, у нас с Вами не самые плохие головы?! (С). Бр. Струг.

Ckona> Как это практически обеспечить - заправляя по 50 мл в три замкнутых бустера ?

Я предполагал заливать в каждый бустер равное количество воды, затем, наклонив стол горизонтально (у меня это можно), вставлять бустеры на направляющие (там о-ринги). Ставим все вертикально, часть воды при этом уйдет в колена гидрозатворов, но уйдет в равном объеме.

PopovIgor> Как рассчитать максимальные усилия на крючках в динамике с учетом реактивной тяги ракеты ?

Очень просто!
Согласно выше записанным формулам Обыкновенные водяные ракеты из пластиковых бутылок для первого тела (второй ступени) сила инерции:
Fин1 = Fp1 – Fтр1;
для второго тела (бустера) сила инерции:
Fин2 = Fp2 – Fтр2;
максимальные усилия на крючках в динамике с учетом реактивной тяги ракеты (второй ступени) будут:
F = Fин2 – Fин1;
или
F = Fp2 – Fp1 + Fтр1 – Fтр2.
Усилие на один крючок при условии равномерного распределения нагрузки между крючками:
Fi = F / i.
Здесь сила инерции бустера равна сумме всех его составляющих (сумма отдельных реактивных бутылок ускорителей):
Fин2 = Сумма(Fинi)
Тоже для сил тяги и трения бустера:
Fт2 = Сумма(Fтi)
Fтр2 = Сумма(Fтрi)

А не будет ли полезно закручивать ракету? Это нивелирует влияние перекоса сопел и разнотяга.
Сделать на первой ступени маленькие боковые сопла или в основное сопло поставить завихритель.

PopovIgor>> Как рассчитать максимальные усилия на крючках в динамике с учетом реактивной тяги ракеты ?
SashaPro> Очень просто!

SashaPro> F = Fp2 – Fp1 + Fтр1 – Fтр2.
SashaPro> Усилие на один крючок при условии равномерного распределения нагрузки между крючками:
SashaPro> Fi = F / i.
SashaPro> Здесь сила инерции бустера равна сумме всех его составляющих (сумма отдельных реактивных бутылок ускорителей):

Вот спасибо.

Давай уточним обозначения.
Fp - сила реактивной тяги бустеров (второй ступени)
Fт - сумма силы тяжести и силы сопротивления воздуха бустера (второй ступени)
F - сумма усилий на крючках - сила толкающая систему двух тел (бустер + вторая ступень) вверх

Тогда условием отделения бустера от второй ступени будет когда
F Fp2 во много раз быстрее, чем сила тяги второй ступени.
На форуме мелькало утверждение, что бустер отцепляется, когда сила сопротивления на него больше силы тяги бустера, "сдувается" воздухом.
Это в корне не верно.
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.

Вывод второй.
Если в период активной работы бустера уменьшать Fp2, а сделать это можно применив для второй ступени внутреннюю направляющую, своеобразную "затычку", то тогда (Fp2 будет равно P*S2, а не 2*P*S2, как на реактивной тяге) в итоге при движении на длину этой направляющей сила F увеличится на эту добавку PS2. А мы помним, что действие пневмобустеров интенсивно, но очень короткое, как по времени, так и по расстоянию.
Это будет особенно эффективно при длинных вторых ступенях.

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

Serge77> А не будет ли полезно закручивать ракету? Это нивелирует влияние перекоса сопел и разнотяга.
Действие бустеров кратковременно, 1,5 - 2 м по высоте от старта, и подобная закрутка на дальнейшем активном участке второй ступени, боковыми соплами или отклонением перьев, будет уже, наверное, только мешать?

Была, правда, еще одна мысль, в самом начале - делать возможно длиннее внешние направляющие для второй ступени, а бустеры принудительно останавливать тросиком в момент выхода второй ступени из этих направляющих.
Но как-то не пошло дальше, как-то этот "якорь" не вписался

PopovIgor> Действие бустеров кратковременно, 1,5 - 2 м по высоте от старта, и подобная закрутка на дальнейшем активном участке второй ступени, боковыми соплами или отклонением перьев, будет уже, наверное, только мешать?

Проще применить нормальные внешние направляющие.

Кстати, как ты в двухлитровую бутылку запихнул метровую внутреннюю направляющую?

И почему такая маленькая заправка ракеты? Или это - все, что осталось после того, как вы с Алексеем приняли по соточке?

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?"

У меня появилась идея (ПМСМ - гениальная )!
Мне представляется основной проблемой - изгибающий момент на этих крючках. Он сминает бутылку.
Предлагаю надевать бустер с кольцом на внешнюю направляющую, а сверху - на ту же направляющую - ракету. Бустер работает до схода с направляющей.
При нормальных направляющих некоторое рассогласование тяги не приведет к сильному перекосу.
И бустер достаточно крепить в одной точке - шайбой за фланец горла. Если хочется добавить конструкции совершенства, то можно сделать сверху дополнительное крепление. Оно не будет воспринимать усилий - только обеспечивать вертикальность.
К ракете тоже можно за фланец, только снизу. Тогда нужно продумать систему удержания.

P
Gematogen> Кстати, как ты в двухлитровую бутылку запихнул метровую внутреннюю направляющую?
Gematogen> И почему такая маленькая заправка ракеты? Или это - все, что осталось после того, как вы с Алексеем приняли по соточке?
Найн! Без направляющей.
Сам удивляюсь, почему так мало? Всего 7,5%
Наверное, потому что двухступенчатая?
Если считать как одноступенчатую то с такими параметрами 2л/0,37 кг д.б. 32,5%.

PopovIgor> Была, правда, еще одна мысль, в самом начале - делать возможно длиннее внешние направляющие для второй ступени, а бустеры принудительно останавливать тросиком в момент выхода второй ступени из этих направляющих.
PopovIgor> Но как-то не пошло дальше, как-то этот "якорь" не вписался
Опять дописками занимаешься?
Про якорь - говори за себя
Мне - так эта идея очень даже нравится.

Кстати, насчет крепления буцтера в одной точке - погорячился...

PopovIgor> Найн! Без направляющей.
Почему? Направляющая нужна. Что, жалко три обрезка металлопластиковой трубы?

PopovIgor> Действие бустеров кратковременно, 1,5 - 2 м по высоте от старта

Я не имею в виду только пневмобустеры, а вообще многоступенчатые ракеты.
Думаю, трёхступенчатый полёт Брата-2 например стал бы ещё ровнее.

> и подобная закрутка на дальнейшем активном участке второй ступени, боковыми соплами или отклонением перьев, будет уже, наверное, только мешать?

Думаю, закрутка будет полезна на всём полёте.

Serge77> Думаю, закрутка будет полезна на всём полёте.
Это смотря что и чем крутить.
На водичке пока выходит, что все выкрутасы или за счет лишней массы или за счет увеличения сопротивления воздуха.

Кроме того, вы знаете, как проверяют яйцо - вареное или сырое? У нас вода в ракетах.

Вот в твердотопливных ракетах - да, лучше крутить.

Gematogen> На водичке пока выходит, что все выкрутасы или за счет лишней массы или за счет увеличения сопротивления воздуха.

Так это на любых ракетах так, ничего даром не получается. Вопрос только в том, какой метод "спрямления" полёта более выгоден.

Gematogen> Кроме того, вы знаете, как проверяют яйцо - вареное или сырое? У нас вода в ракетах.

Сильно крутить всё равно нельзя, вода на стенки уйдёт, сопло оголится, воздух выйдёт.
А вращение порядка 1-2 об/с думаю будет реально сделать и даст пользу.

Serge77> А вращение порядка 1-2 об/с думаю будет реально сделать и даст пользу.
Вращаться будет незначительная часть массы при больших потерях на трение.

Попробуйте-таки закрутить сырое яйцо...

Gematogen> Кстати, как ты в двухлитровую бутылку запихнул метровую внутреннюю направляющую?
Да запросто!
Как в анекдоте.
Два рыбака.
Первый:
-"Вчера поймал вот такого осетра"
Раздвигает руки на полтора метра.
-"И вдруг инспектор рыбнадзора!"
Второй:
-"И что? Оштрафовал?"
Первый:
-"Не успел. Я рыбу быстро в карман спрятал."

Gematogen> Мне представляется основной проблемой - изгибающий момент на этих крючках. Он сминает бутылку.

Сомнительное утверждение.
Надуй бутылку до 7 атм и встань на нее. Своим весом не промнешь, она как каменная.
Усилие на крючке параллельно оси и равно 30 кгс. Корпус - ф90 мм. Трубочка ~ ф10 мм
Посчитай какой момент и как будет сминать стенку?

Если крючок приклеить на стенку, то его скорее просто оторвет. Место приклейки работает на сдвиг.
Скотчем примотать? Из под ленты выдернет.
Хомут с припаянным крючком? Как им пустой корпус обжимать?
И скорее всего во всех перечисленных случаях после первой же нагрузки их всех потянет. И при второй сборке появятся неравномерные зазоры и бустеры по кругу не поменяешь.

...
PopovIgor> И скорее всего во всех перечисленных случаях после первой же нагрузки их всех потянет. ...

Ну, Вы, блин, даете! Идей, не перечитаешь!
Игорь! У тебя совершенно правильный ход мысли. Вы даже себе не представляете, что такое сила 23мм сопла, пусть и с затычкой в виде направляющей! Оторвет все, что можно закрепить в разумных пределах. Собственно, а что дадут Вам эти бустеры? Ну, поднимется ракета не на 80м, а на 140, думаете визуально это сильно заметно. Бустеры тут же упадут, тем более привязанные. Мороки много, а ни высоты, ни эффекта. Безусловно, последовательная схема не имеет перспективы. Мне видится, что очень интересно поработать с настоящими боковыми ускорителями, у которых сопло 14-16мм. Причем старт ракеты осуществлять, только после отработки боковых блоков. В свою очередь сама ракета может быть двухступенчатой. Вот здесь и подобие и перспектива. Сам я лично буду добивать последовательную схему, теперь и 200м кажутся не столь заоблачными.

Брат-2> Ну, Вы, блин, даете! Идей, не перечитаешь!
Брат-2> Безусловно, последовательная схема не имеет перспективы.
Брат-2> Вы даже себе не представляете, что такое сила 23мм сопла, пусть и с затычкой в виде направляющей!
А чего представлять? Около 30 кгс при 7 атм.
Брат-2> В свою очередь сама ракета может быть двухступенчатой. Вот здесь и подобие и перспектива.)
О чем и речь!
По такой схеме разгонять можно что угодно. Хоть пятиступенчатую. Возрастут требования к жесткости планера.
Но ее (схему) сначала надо отработать.
На маленьких, типа того, что я в примере дал. Ты же видишь сколько вопросов мы уже накидали.
Брат-2> Причем старт ракеты осуществлять, только после отработки боковых блоков.
Александр, идеи кидаешь не стоя нас.
День на идеи, перспективы развития сегодня урожайный
Ты читал, что Алексей предложил? Блеск!

.....
PopovIgor> День на идеи, перспективы развития сегодня урожайный
PopovIgor> Ты читал, что Алексей предложил? Блеск!

Игорь! Признаюсь честно, меня подобные идеи не очень вдохновляют, может я пессимист, а может плохой фантазер! Мне нравятся идеи, которые являются продуктом развития, то есть опираются на реальный практический результат. А так, сегодня собрались, пошумели, а завтра забыли! Вот я вчера изготовил несколько ПЭТ трубок, сейчас пойду клеить стабилизаторы, и так в соответствие со своими возможностями осваиваю технологию, и потихоньку иду к обозначенной цели, а иначе век ракеты не видать!

Брат-2> Игорь! Признаюсь честно, меня подобные идеи не очень вдохновляют, А так, сегодня собрались, пошумели, а завтра забыли!
Ну от чего же так мрачно? Эту идею, предложенную Алексеем, я продумываю с начала лета.
Были прикидки компоновки, расчеты по динамике и статике, варианты уплотнений и удержаний, системы раздельного нагнетания с обоснованием отказа от обратных клапанов, параллельно залез в тему по изучению разворотов от дестабилизирующих факторов.... и т.д.
Сегодня предложил подумать от способе (конструкции) бокового крепления.

Красивая мысль, о включении основного двигателя после отработки боковых бустеров.
Но где в полете в нужный момент взять эту открывалку?

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