Форум Новости Космонавтики

Тематические разделы => Средства выведения и другие технические вопросы => Тема начата: Raul от 17.04.2021 08:20:32

Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Raul от 17.04.2021 08:20:32
Цитата: undefinedhttps://nauka.tass.ru/nauka/10912213 (https://nauka.tass.ru/nauka/10912213)

ТАСС, 16 марта. Российские ученые разработали технологию, которая может сократить экологический ущерб от запуска космических ракет за счет использования гидростатического напора воды. Об этом пишет пресс-служба Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ).

"Ученые создали математическую модель установки для подводного запуска космических ракет. Этот способ поможет зондировать Землю без вреда для экологии. Двигатели ракеты будут включаться на безопасном расстоянии от ее поверхности. Подробные расчеты исследователи предоставили впервые", – пишет пресс-служба.

В основе технологии лежит метод "холодного" запуска ракеты за счет давления столба воды на расположенный в шахте пусковой поршень, куда устанавливается ракета. В отличие от традиционных способов, благодаря этому в воду не попадают токсичные химические соединения и не происходит акустического загрязнения окружающей среды. При этом запуск в воде позволит сделать пусковые установки компактнее и увеличить массу полезной нагрузки самой ракеты, считают авторы.

"Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 метра. <...> Ракета набирает скорость практически в момент выхода из шахты за 2,1 секунды. По мнению ученых, модель может стать частью проекта дистанционного зондирования Земли из космоса", – добавили в пресс-службе.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 17.04.2021 09:06:42
:o :o :o
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Водитель от 17.04.2021 09:26:27
Ха, наркомания.

Румыны уже давно в железе проверяют куда более здоровое и реалистичное применение водянных (паровых) бустеров.

Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 17.04.2021 10:03:59
Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32"Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 метра. <...> Ракета набирает скорость практически в момент выхода из шахты за 2,1 секунды. По мнению ученых, модель может стать частью проекта дистанционного зондирования Земли из космоса", - добавили в пресс-службе.
Похоже на ракето-торпеду Шквал, запускаемую вертикально)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Верный Союзник с Окинавы от 17.04.2021 14:39:22
Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32
Цитата: undefinedhttps://nauka.tass.ru/nauka/10912213 (https://nauka.tass.ru/nauka/10912213)

ТАСС, 16 марта. Российские ученые разработали технологию, которая может сократить экологический ущерб от запуска космических ракет за счет использования гидростатического напора воды. Об этом пишет пресс-служба Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ).

"Ученые создали математическую модель установки для подводного запуска космических ракет. Этот способ поможет зондировать Землю без вреда для экологии. Двигатели ракеты будут включаться на безопасном расстоянии от ее поверхности. Подробные расчеты исследователи предоставили впервые", – пишет пресс-служба.

В основе технологии лежит метод "холодного" запуска ракеты за счет давления столба воды на расположенный в шахте пусковой поршень, куда устанавливается ракета. В отличие от традиционных способов, благодаря этому в воду не попадают токсичные химические соединения и не происходит акустического загрязнения окружающей среды. При этом запуск в воде позволит сделать пусковые установки компактнее и увеличить массу полезной нагрузки самой ракеты, считают авторы.

"Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 метра. <...> Ракета набирает скорость практически в момент выхода из шахты за 2,1 секунды. По мнению ученых, модель может стать частью проекта дистанционного зондирования Земли из космоса", – добавили в пресс-службе.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Бертикъ от 17.04.2021 15:06:47
Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32
Цитата: undefinedhttps://nauka.tass.ru/nauka/10912213 (https://nauka.tass.ru/nauka/10912213)
Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 метра. <...> Ракета набирает скорость практически в момент выхода из шахты за 2,1 секунды.
Эм-м-м...
А у нас есть спутники ДЗЗ, способные при пуске пережить перегрузку в 8g?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Chilik от 17.04.2021 17:23:31
Цитата: Бертикъ от 17.04.2021 15:06:47Эм-м-м...
А у нас есть спутники ДЗЗ, способные при пуске пережить перегрузку в 8g?
Если зондировать нужно только в эпицентре, то, наверное, есть.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Верный Союзник с Окинавы от 17.04.2021 18:00:11
Так ракета почти сразу до таких скоростей разгоняется. Неужели там такие энергозатраты?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 17.04.2021 20:11:57
Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32ТАСС, 16 марта. Российские ученые разработали технологию, которая может сократить экологический ущерб от запуска космических ракет за счет использования гидростатического напора воды. Об этом пишет пресс-служба Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ).
Предлагаю вынести университет за город. В Новые Ляды. 


Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32Двигатели ракеты будут включаться на безопасном расстоянии от ее поверхности.
Не, лучше на Колыму. Вернутся другими людьми. Все как один изобретут Ракету Века.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 17.04.2021 20:13:22
Цитата: Бертикъ от 17.04.2021 15:06:47
Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32
Цитата: undefinedhttps://nauka.tass.ru/nauka/10912213 (https://nauka.tass.ru/nauka/10912213)
Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 метра. <...> Ракета набирает скорость практически в момент выхода из шахты за 2,1 секунды.
Эм-м-м...
А у нас есть спутники ДЗЗ, способные при пуске пережить перегрузку в 8g?
Зато какой водяной фонтан ударит из шахты вслед за вылетевшей ракетой!
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 17.04.2021 20:22:57
Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32Ученые создали математическую модель установки для подводного запуска космических ракет.

В основе технологии лежит метод "холодного" запуска ракеты за счет давления столба воды на расположенный в шахте пусковой поршень, куда устанавливается ракета.

Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 метра.
Т.е. ракета сверху стоит на поршне, а снизу под поршень нагнетается вода, и ракета вместе с поршнем начинает резко подниматься? А двигатели включаются на какой высоте? И почему говорят, что это установка для подводного запуска космических ракет?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Raul от 17.04.2021 22:30:23
Цитата: cross-track от 17.04.2021 20:22:57
Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32Ученые создали математическую модель установки для подводного запуска космических ракет.

В основе технологии лежит метод "холодного" запуска ракеты за счет давления столба воды на расположенный в шахте пусковой поршень, куда устанавливается ракета.

Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 метра.
Т.е. ракета сверху стоит на поршне, а снизу под поршень нагнетается вода, и ракета вместе с поршнем начинает резко подниматься? А двигатели включаются на какой высоте? И почему говорят, что это установка для подводного запуска космических ракет?
Двигатели включаются после выхода ракеты из трубы.
А сама труба находится в воде, видимо, для удешевления СК, чтобы не бурить 300 метров и вообще не вести земляные работы :)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 17.04.2021 22:35:08
Цитата: Raul от 17.04.2021 22:30:23А сама труба находится в воде, видимо, для удешевления СК, чтобы не бурить 300 метров и вообще не вести земляные работы (https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/Smileys/fugue/smiley.png)
И полезной нагрузке надо выдержать не только перегрузку 6 же но и удар об воду со скоростью 150 м/с. Говорят на такой скорости всё равно об что удариться - что о воду что о бетонную стену.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 17.04.2021 22:38:00
Цитата: Raul от 17.04.2021 22:30:23Двигатели включаются после выхода ракеты из трубы.
А сама труба находится в воде, видимо, для удешевления СК, чтобы не бурить 300 метров и вообще не вести земляные работы (https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/Smileys/fugue/smiley.png)
Там написано:

Цитата: undefinedРоссийские ученые разработали технологию, которая может сократить экологический ущерб от запуска космических ракет за счет использования гидростатического напора воды. Об этом пишет пресс-служба Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ).

"Ученые создали математическую модель установки для подводного запуска космических ракет. Этот способ поможет зондировать Землю без вреда для экологии. Двигатели ракеты будут включаться на безопасном расстоянии от ее поверхности.
Насколько я понимаю, чтобы уменьшить экологический ущерб, двигатели ракеты нужно включить как можно выше?

А труба будет не заполнена водой перед пуском? Трубу внизу не раздавит?
И как опускать ракету в трубу вниз на 300 метров?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 17.04.2021 22:39:26
Я думаю вот о чём. А чем они туда будут нагнетать воду? И вот что я думаю. Если просто поставить в воде вертикально 300-метровую трубу то давление окружающей воды на её нижний конец будет 30 атмосфер. То есть если из трубы откачать воду, вставить туда ракету а потом открыть нижний торец трубы то вода сама собой под давлением 30 атмосфер толканёт ракету вверх. 
 Интересно: они запатентовали этот способ получения ускоряющей силы?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 17.04.2021 22:40:22
Осталось только выяснить что проще - возиться с этой трубой или чуть увеличить первую ступень?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 17.04.2021 22:59:20
Цитата: Старый от 17.04.2021 22:39:26Я думаю вот о чём. А чем они туда будут нагнетать воду? И вот что я думаю. Если просто поставить в воде вертикально 300-метровую трубу то давление окружающей воды на её нижний конец будет 30 атмосфер. То есть если из трубы откачать воду, вставить туда ракету а потом открыть нижний торец трубы то вода сама собой под давлением 30 атмосфер толканёт ракету вверх.
 Интересно: они запатентовали этот способ получения ускоряющей силы?
Только что-то мне кажется, что выше уровня моря ракета не поднимется)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 17.04.2021 23:14:10
Цитата: cross-track от 17.04.2021 22:59:20Только что-то мне кажется, что выше уровня моря ракета не поднимется)
Поднимется. Проведи эксперимент в ванной взяв трубку и заткнув её нижний конец пальцем.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 17.04.2021 23:20:33
Цитата: Raul от 17.04.2021 22:30:23
Цитата: cross-track от 17.04.2021 20:22:57
Цитата: Raul от 17.04.2021 08:20:32Ученые создали математическую модель установки для подводного запуска космических ракет.

В основе технологии лежит метод "холодного" запуска ракеты за счет давления столба воды на расположенный в шахте пусковой поршень, куда устанавливается ракета.

Ученые определили, при каких условиях ракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду. Такими параметрами стали глубина шахты 300 м и диаметр 1,4 метра.
Т.е. ракета сверху стоит на поршне, а снизу под поршень нагнетается вода, и ракета вместе с поршнем начинает резко подниматься? А двигатели включаются на какой высоте? И почему говорят, что это установка для подводного запуска космических ракет?
Двигатели включаются после выхода ракеты из трубы.
А сама труба находится в воде, видимо, для удешевления СК, чтобы не бурить 300 метров и вообще не вести земляные работы :)
Ну да, а для запуска нужно просто открыть "кран" в самом низу трубы открыв доступ забортной воды в подпоршневое пространство. Вода поршень и выдавит наверх. "Бесплатно", заьсчет работы гравитации. После запуска ставим на поршень следующую ракету, закрываем кингстоны и откачиваем воду за борт насосом. Можно на основе буровой платформы такую фишку замутить. ;D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Водитель от 18.04.2021 00:49:23
Вышка в глубокой части водоёма, стабилизированная (нужна буровая платформа), труба 300 метров, с поршнем, и чтобы не раздавило. И всё ради 150 м/с скорости пуска РН диаметром < 1,4 м (Электрон). 

Хм, и вот это вот всё

Цитироватьпозволит сделать пусковые установки компактнее


 компактнее чем это?
(https://img.novosti-kosmonavtiki.ru/38312.jpg)

для того чтобы

Цитироватьракета может развивать максимальную скорость в 155,8 метра в секунду
поднять ракету на 1 км



Вообще такое "учёным" вслух произносить стыдно, не то что официально объявлять.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: pkl от 18.04.2021 00:53:46
Сколько будет весить корпус такой ракеты, чтобы выдержать перегрузки?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: nonconvex от 18.04.2021 03:17:44
Цитата: Старый от 17.04.2021 23:14:10
Цитата: cross-track от 17.04.2021 22:59:20Только что-то мне кажется, что выше уровня моря ракета не поднимется)
Поднимется. Проведи эксперимент в ванной взяв трубку и заткнув её нижний конец пальцем.
А потом пробежка нагишом по городу с воплями "Эврика".
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 18.04.2021 07:49:12
Цитата: pkl от 18.04.2021 00:53:46Сколько будет весить корпус такой ракеты, чтобы выдержать перегрузки?
Начинается... :( 

;D ;D ;D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 18.04.2021 07:51:44
Цитата: Водитель от 18.04.2021 00:49:23Хм, и вот это вот всё

Цитата: undefinedпозволит сделать пусковые установки компактнее
300-метровая труба - куда компактнее то... 

;D ;D ;D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 18.04.2021 07:56:03
Многим изобретателям не даёт покоя печальный факт что набирая первые сотни метров в секунду скорости ракета нещадно жрёт топливо практически впустую. Чего только не наизобретали несчастные изобретатели чтобы избавить ракету от этого печального факта... :(
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 18.04.2021 10:15:00
Цитата: cross-track от 17.04.2021 22:59:20
Цитата: Старый от 17.04.2021 22:39:26Я думаю вот о чём. А чем они туда будут нагнетать воду? И вот что я думаю. Если просто поставить в воде вертикально 300-метровую трубу то давление окружающей воды на её нижний конец будет 30 атмосфер. То есть если из трубы откачать воду, вставить туда ракету а потом открыть нижний торец трубы то вода сама собой под давлением 30 атмосфер толканёт ракету вверх.
 Интересно: они запатентовали этот способ получения ускоряющей силы?
Только что-то мне кажется, что выше уровня моря ракета не поднимется)
Утро вечера мудренее - ракета поднимется выше уровня моря!)

Сделал прикидки. Для вертикальной 300-метровой трубы, когда на нижнем конце будет 30 атмосферы, получил максимально возможную скорость 55 м/с. Скорость 155 м/с (как в статье) никак не получается.
Может, кто-то возьмется проверить?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 18.04.2021 10:27:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Сделал прикидки. Для вертикальной 300-метровой трубы, когда на нижнем конце будет 30 атмосферы, получил максимально возможную скорость 55 м/с. Скорость 155 м/с (как в статье) никак не получается.
Может, кто-то возьмется проверить?
Интересно: какую скорость будет иметь на срезе трубы просто вода, без ракеты.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Водитель от 18.04.2021 10:36:35
А если из трубу предварительно отвакуумировать....

Пришла идея - построить трубу в 15 км, и отвакуумировать. Стартовать сразу на высотных соплах. Надо запотентовать!
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 18.04.2021 11:13:57
Цитата: Водитель от 18.04.2021 10:36:35А если из трубу предварительно отвакуумировать....
Если верхняя крышка вовремя не откроется - смеху будет до слёз. А потом фонтан воды!
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Плейшнер от 18.04.2021 11:19:53
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Утро вечера мудренее - ракета поднимется выше уровня моря!)

Сделал прикидки. Для вертикальной 300-метровой трубы, когда на нижнем конце будет 30 атмосферы, получил максимально возможную скорость 55 м/с. Скорость 155 м/с (как в статье) никак не получается.
Может, кто-то возьмется проверить?
Была бы сила да рычаг с точкой опоры. А скорость будет!

 
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Raul от 18.04.2021 12:38:34
Цитата: Старый от 18.04.2021 10:27:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Сделал прикидки. Для вертикальной 300-метровой трубы, когда на нижнем конце будет 30 атмосферы, получил максимально возможную скорость 55 м/с. Скорость 155 м/с (как в статье) никак не получается.
Может, кто-то возьмется проверить?
Интересно: какую скорость будет иметь на срезе трубы просто вода, без ракеты.
Очевидно, что если поставить трубу на Камчатке, то она еще и с паром будет :)

Из баньки - в космос!
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 18.04.2021 14:41:59
Цитата: Старый от 18.04.2021 10:27:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Сделал прикидки. Для вертикальной 300-метровой трубы, когда на нижнем конце будет 30 атмосферы, получил максимально возможную скорость 55 м/с. Скорость 155 м/с (как в статье) никак не получается.
Может, кто-то возьмется проверить?
Интересно: какую скорость будет иметь на срезе трубы просто вода, без ракеты.
Именно это я и вычислял. С ракетой (грузом на поршне) скорость будет еще меньше.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 18.04.2021 14:44:11
Цитата: Водитель от 18.04.2021 10:36:35А если из трубу предварительно отвакуумировать....

Пришла идея - построить трубу в 15 км, и отвакуумировать. Стартовать сразу на высотных соплах. Надо запотентовать!
Вакуум в трубе скорость сильно не увеличит. Ведь вакуум не может дать спад давления в трубе больше, чем на 1 атмосферу.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Юрий Темников от 18.04.2021 20:33:05
Цитата: cross-track от 18.04.2021 14:41:59
Цитата: Старый от 18.04.2021 10:27:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Сделал прикидки. Для вертикальной 300-метровой трубы, когда на нижнем конце будет 30 атмосферы, получил максимально возможную скорость 55 м/с. Скорость 155 м/с (как в статье) никак не получается.
Может, кто-то возьмется проверить?
Интересно: какую скорость будет иметь на срезе трубы просто вода, без ракеты.
Именно это я и вычислял. С ракетой (грузом на поршне) скорость будет еще меньше.
Давным давно в "ТМ"осуждался ИМХО более просто вариант пневматический .Там точно 500 м\сек получалось.
Цитата: cross-track от 18.04.2021 14:44:11
Цитата: Водитель от 18.04.2021 10:36:35А если из трубу предварительно отвакуумировать....

Пришла идея - построить трубу в 15 км, и отвакуумировать. Стартовать сразу на высотных соплах. Надо запотентовать!
Вакуум в трубе скорость сильно не увеличит. Ведь вакуум не может дать спад давления в трубе больше, чем на 1 атмосферу.
Измельчал народ!"новая стратегия космонавтики".От100 до300 км  длина трубы Скорость на вылете до 4,5 км сек. заполнен водородом или метаном.И.....ТРД.ЖРД на старте да и во время движения создаст газовую"пробку которую будет гнать до вылета.Разве только что почти горизонтальный старт на магнитной подвеске.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 18.04.2021 21:12:28
Цитата: Юрий   Темников от 18.04.2021 20:33:05
Цитата: cross-track от 18.04.2021 14:41:59
Цитата: Старый от 18.04.2021 10:27:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Сделал прикидки. Для вертикальной 300-метровой трубы, когда на нижнем конце будет 30 атмосферы, получил максимально возможную скорость 55 м/с. Скорость 155 м/с (как в статье) никак не получается.
Может, кто-то возьмется проверить?
Интересно: какую скорость будет иметь на срезе трубы просто вода, без ракеты.
Именно это я и вычислял. С ракетой (грузом на поршне) скорость будет еще меньше.
Давным давно в "ТМ"осуждался ИМХО более просто вариант пневматический .Там точно 500 м\сек получалось.
И коим образом, если если скорость расширения/волны давления равна местной скорости звука? Или там воздух нужно было греть, так, чтобы на срезе трубы его температура, с учетом ее падения в процессе расширения была градусов 400С? Тогда это просто пушка. И проще - пороховая. Ну, или в разогретый, сжатый воздух под поршнем впрыснуть топливо. Такой дизель-копер наоборот. ;D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 18.04.2021 21:41:50
Значит остаётся одно - нагнетать воду в трубу насосом... :(
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 18.04.2021 22:14:35
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*r*g*int(h*dh,0,H)=S*r*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*r*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
Да, абсолютно! С точностью до двоек (я вначале потерял одну двойку, и получил "популярное" решение V=sqrt(2*g*H), но потом выудил ошибку). Вначале решал более сложными путями, пока не понял, что закон сохранения энергии, правильно записанный, даст решение в одну строчку.

Странно, что такая интересная задачка нигде не встречается (я, по крайней мере, не видел). Можно ее переформулировать разными способами (например, оценить максимальную высоту капель, если трубка не выходит за уровень воды, и т.д.). Это пример того, как дурацкая постановка задачи может привести к интересным результатам :D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 18.04.2021 22:19:12
Цитата: Старый от 18.04.2021 21:41:50Значит остаётся одно - нагнетать воду в трубу насосом... :(
Тогда нахрена опускать трубу в воду? Сделать 300-метровый водяной миномет-мортиру, и пулять ракеты куда угодно!
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 18.04.2021 22:35:17
Цитата: cross-track от 18.04.2021 22:19:12Тогда нахрена опускать трубу в воду?
Чтоб не упала...
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 18.04.2021 23:19:06
Цитата: Старый от 18.04.2021 22:35:17
Цитата: cross-track от 18.04.2021 22:19:12Тогда нахрена опускать трубу в воду?
Чтоб не упала...
А закопать?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: opinion от 18.04.2021 23:25:22
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
А если труба будет сверху сужаться?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 18.04.2021 23:37:18
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22А если труба будет сверху сужаться?
тогда - навскидку - как кумулятивный эффект, в нулевом приближении сколько угодно..
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 00:38:28
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
А если труба будет сверху сужаться?
А поршень изменяемой площади? ;D
Не, я такой вариант могу конечно предложить. 8)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 00:51:27
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
А если труба будет сверху сужаться?
По видимому, в любом случае - будет ли труба сверху сужаться или расширяться, - скорость у поверхности будет меньше, чем для цилиндра, т.е. меньше, чем V=sqrt(g*H)~54.2 m/s.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 00:54:52
Цитата: telekast от 19.04.2021 00:38:28
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
А если труба будет сверху сужаться?
А поршень изменяемой площади? ;D
Не, я такой вариант могу конечно предложить. 8)
Поршень можно убрать, и наблюдать за скоростью поднимающейся жидкости после разрыва мембраны снизу.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Владимир Шпирько от 19.04.2021 01:11:50
Цитата: telekast от 19.04.2021 00:38:28
Цитата: undefinedА если труба будет сверху сужаться?
А поршень изменяемой площади? (https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/Smileys/fugue/grin.png)
Не, я такой вариант могу конечно предложить.
В.Г.Грабин делал противотанковые орудия с нарезным! коническим стволом (76/57мм) и обжимаемым пояском снаряда.... получилось, но! сложно и дорого.... в серию не пошли...


Так может отказаться от воды? и заменить её пороховыми газами!  Минометный старт, а чтобы ускорения были не большими - длинный ствол и много маленьких зарядов расположенных  в наклонных каморах по всей длине ствола.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 01:40:11
Цитата: cross-track от 19.04.2021 00:54:52
Цитата: telekast от 19.04.2021 00:38:28
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
А если труба будет сверху сужаться?
А поршень изменяемой площади? ;D
Не, я такой вариант могу конечно предложить. 8)
Поршень можно убрать, и наблюдать за скоростью поднимающейся жидкости после разрыва мембраны снизу.
Вода попадет в сопла, двигатели и пр. Их придется защищать как-то. К тому же сама ракета имеет фиксированный диаметр, в нижней, стартовой точке между ней и стволом будет зазорв который и устремится вода. Не пойдёт. :)
Можно, конечно, забацать истирающийся поршень, скажем с уплотнительнымиткольцами из графита, или еще чего-нить такого, но...
Во как надо поршень делать, по принципу сухарей слесарного воротка.  Ствол, в данном случае, четырехгранный(вообще может быть минимум три сухаря, максимум сколько хочешь). Над и/или под центральной "дыркой"(в которй "моргает" цвет) дополнительная пластина/ны для герметичности. На вращающуюся гипоциклоиду не обращайте внимания, это моя давнишняя идея диафрагменной поршневой машины(ДПМ), в которой по мере рабочего хода площадь поршней меняется.
Должна быть анимированная гифка
DPM_001.gif
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 01:44:47
Цитата: Владимир   Шпирько от 19.04.2021 01:11:50
Цитата: telekast от 19.04.2021 00:38:28
Цитата: undefinedА если труба будет сверху сужаться?
А поршень изменяемой площади? (https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/Smileys/fugue/grin.png)
Не, я такой вариант могу конечно предложить.
В.Г.Грабин делал противотанковые орудия с нарезным! коническим стволом (76/57мм) и обжимаемым пояском снаряда.... получилось, но! сложно и дорого.... в серию не пошли...


Так может отказаться от воды? и заменить её пороховыми газами!  Минометный старт, а чтобы ускорения были не большими - длинный ствол и много маленьких зарядов расположенных  в наклонных каморах по всей длине ствола.
Дык, весь/основной смысл этой вундервафли - экологичность. Чтобы в воду почву и т.д. не попадали продукты сгорания РД. Чтобы выкинуть ракету повыше, а движки уже там включались, на высоте.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 02:39:54
Цитата: cross-track от 19.04.2021 00:51:27
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
А если труба будет сверху сужаться?
По видимому, в любом случае - будет ли труба сверху сужаться или расширяться, - скорость у поверхности будет меньше, чем для цилиндра, т.е. меньше, чем V=sqrt(g*H)~54.2 m/s.
Почему? С изменением площади сечения по закону постоянства расхода и по уравнению Бернулли должна меняться скорость потока. Сечение сужается - скорость растет. Меня вот больше кавитация беспокоит. Будет аццкий бабах на выходе.
Кстати, варьируя сечение трубы по длине/высоте можно поиграться ускорением/перегрузкой. Но опять же, помня о кавитации.
ИМХУ
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 07:38:41
Цитата: telekast от 19.04.2021 02:39:54
Цитата: cross-track от 19.04.2021 00:51:27
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
А если труба будет сверху сужаться?
По видимому, в любом случае - будет ли труба сверху сужаться или расширяться, - скорость у поверхности будет меньше, чем для цилиндра, т.е. меньше, чем V=sqrt(g*H)~54.2 m/s.
Почему? С изменением площади сечения по закону постоянства расхода и по уравнению Бернулли должна меняться скорость потока. Сечение сужается - скорость растет.
Я вчера сообразил, что это можно доказать в самом общем виде. Доказательство элементарно; правда, я его только в уме сделал). Если заинтересует, могу перенести на бумагу :D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 10:34:07
Цитата: cross-track от 19.04.2021 07:38:41
Цитата: telekast от 19.04.2021 02:39:54
Цитата: cross-track от 19.04.2021 00:51:27
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22
Цитата: DiZed от 18.04.2021 21:38:25
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Может, кто-то возьмется проверить?
да, у меня получилось аналогично
- потенциальная энергия опускаемого вниз поршня = S*ro*g*int(h*dh,0,H)=S*ro*g*H^2/2
- кинетическая энергия разогнанного столба воды m*V^2/2=S*H*ro*V^2/2
итого V=sqrt(g*H)~54.2 m/s
А если труба будет сверху сужаться?
По видимому, в любом случае - будет ли труба сверху сужаться или расширяться, - скорость у поверхности будет меньше, чем для цилиндра, т.е. меньше, чем V=sqrt(g*H)~54.2 m/s.
Почему? С изменением площади сечения по закону постоянства расхода и по уравнению Бернулли должна меняться скорость потока. Сечение сужается - скорость растет.
Я вчера сообразил, что это можно доказать в самом общем виде. Доказательство элементарно; правда, я его только в уме сделал). Если заинтересует, могу перенести на бумагу :D
Так, на бумаге оказалось не так гладко, опять с двойкой проблемы). 
Ограничение на скорость есть, но не такое сильное:

В любом случае, будет ли труба сверху сужаться или расширяться, - скорость у поверхности будет меньше, чем скорость, полученная для цилиндра, умноженная на корень из 2, т.е. глубины 300м скорость будет меньше, чем sqrt(2*g*H)~76.7 m/s.

(https://d.radikal.ru/d13/2104/96/84fd112b48d5.png)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 12:38:21
Спасибо за доказуху. Вроде все логично. :)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 19.04.2021 12:40:47
Цитата: cross-track от 18.04.2021 23:19:06
Цитата: Старый от 18.04.2021 22:35:17
Цитата: cross-track от 18.04.2021 22:19:12Тогда нахрена опускать трубу в воду?
Чтоб не упала...
А закопать?
В воду наверно легче. Хотя для Рогозина наверно лучше закопать и залить бетоном.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Старый от 19.04.2021 12:41:51
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22А если труба будет сверху сужаться?
Это нужен какойто поршень изменяемого диаметра...
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 13:02:57
Цитата: Старый от 19.04.2021 12:41:51
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22А если труба будет сверху сужаться?
Это нужен какойто поршень изменяемого диаметра...
В любом случае овчинка не стоит выделки. Максимальная скорость (без насосов) не может превысить 77 м/с, что ровно вдвое меньше заявленной в статье скорости 155 м/с. Чтобы получить 155 м/с, нужны насосы, и давление в придонной части трубы должно быть ощутимо больше 30 атмосфер.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 13:29:10
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:02:57
Цитата: Старый от 19.04.2021 12:41:51
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22А если труба будет сверху сужаться?
Это нужен какойто поршень изменяемого диаметра...
В любом случае овчинка не стоит выделки. Максимальная скорость (без насосов) не может превысить 77 м/с, что ровно вдвое меньше заявленной в статье скорости 155 м/с. Чтобы получить 155 м/с, нужны насосы, и давление в придонной части трубы должно быть ощутимо больше 30 атмосфер.
Что-то закралось у меня очередное сомнение. Массы то у поршня и столба воды существенно разные! Ваши выкладки верны лишь для случая когда поршень весит столько же, сколько и вода его выталкивающая.
ИМХУ
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:02:57
Цитата: Старый от 19.04.2021 12:41:51
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22А если труба будет сверху сужаться?
Это нужен какойто поршень изменяемого диаметра...
В любом случае овчинка не стоит выделки. Максимальная скорость (без насосов) не может превысить 77 м/с, что ровно вдвое меньше заявленной в статье скорости 155 м/с. Чтобы получить 155 м/с, нужны насосы, и давление в придонной части трубы должно быть ощутимо больше 30 атмосфер.
Что-то закралось у меня очередное сомнение. Массы то у поршня и столба воды существенно разные! Ваши выкладки верны лишь для случая когда поршень весит столько же, сколько и вода его выталкивающая.
ИМХУ
Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:02:57
Цитата: Старый от 19.04.2021 12:41:51
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22А если труба будет сверху сужаться?
Это нужен какойто поршень изменяемого диаметра...
В любом случае овчинка не стоит выделки. Максимальная скорость (без насосов) не может превысить 77 м/с, что ровно вдвое меньше заявленной в статье скорости 155 м/с. Чтобы получить 155 м/с, нужны насосы, и давление в придонной части трубы должно быть ощутимо больше 30 атмосфер.
Что-то закралось у меня очередное сомнение. Массы то у поршня и столба воды существенно разные! Ваши выкладки верны лишь для случая когда поршень весит столько же, сколько и вода его выталкивающая.
ИМХУ
Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 14:13:40
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:02:57
Цитата: Старый от 19.04.2021 12:41:51
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22А если труба будет сверху сужаться?
Это нужен какойто поршень изменяемого диаметра...
В любом случае овчинка не стоит выделки. Максимальная скорость (без насосов) не может превысить 77 м/с, что ровно вдвое меньше заявленной в статье скорости 155 м/с. Чтобы получить 155 м/с, нужны насосы, и давление в придонной части трубы должно быть ощутимо больше 30 атмосфер.
Что-то закралось у меня очередное сомнение. Массы то у поршня и столба воды существенно разные! Ваши выкладки верны лишь для случая когда поршень весит столько же, сколько и вода его выталкивающая.
ИМХУ
Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Если хотите так выводить - то можно, но вместо mgh нужно брать mgh/2 )
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 14:36:51
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:13:40
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:02:57
Цитата: Старый от 19.04.2021 12:41:51
Цитата: opinion от 18.04.2021 23:25:22А если труба будет сверху сужаться?
Это нужен какойто поршень изменяемого диаметра...
В любом случае овчинка не стоит выделки. Максимальная скорость (без насосов) не может превысить 77 м/с, что ровно вдвое меньше заявленной в статье скорости 155 м/с. Чтобы получить 155 м/с, нужны насосы, и давление в придонной части трубы должно быть ощутимо больше 30 атмосфер.
Что-то закралось у меня очередное сомнение. Массы то у поршня и столба воды существенно разные! Ваши выкладки верны лишь для случая когда поршень весит столько же, сколько и вода его выталкивающая.
ИМХУ
Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Если хотите так выводить - то можно, но вместо mgh нужно брать mgh/2 )
Почему? Есть потенциальная энергия и она переходит в кинетическую. Простое равенство. Откуда уполовинение потенции взялось? Это настораживает. ;D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 14:42:29
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:36:51
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:13:40
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Если хотите так выводить - то можно, но вместо mgh нужно брать mgh/2 )
Почему? Есть потенциальная энергия и она переходит в кинетическую. Простое равенство. Откуда уполовинение потенции взялось? Это настораживает. ;D
А что в вашей формуле подразумевается под массой m? Это же ведь не точечное тело, верно? И на какой глубине находится это "тело"?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 14:47:56
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:42:29
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:36:51
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:13:40
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Если хотите так выводить - то можно, но вместо mgh нужно брать mgh/2 )
Почему? Есть потенциальная энергия и она переходит в кинетическую. Простое равенство. Откуда уполовинение потенции взялось? Это настораживает. ;D
А что в вашей формуле подразумевается под массой m? Это же ведь не точечное тело, верно? И на какой глубине находится это "тело"?
Масса водяного столба. Она одинакова в обоих частях равенства. Так что если Вы хотите делить ее в одной части, то придется ее же делить и во второй. ;D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 14:53:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:47:56
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:42:29
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:36:51
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:13:40
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Если хотите так выводить - то можно, но вместо mgh нужно брать mgh/2 )
Почему? Есть потенциальная энергия и она переходит в кинетическую. Простое равенство. Откуда уполовинение потенции взялось? Это настораживает. ;D
А что в вашей формуле подразумевается под массой m? Это же ведь не точечное тело, верно? И на какой глубине находится это "тело"?
Масса водяного столба. Она одинакова в обоих частях равенства. Так что если Вы хотите делить ее в одной части, то придется ее же делить и во второй. ;D
Масса то одинакова в обоих частях равенства, но в кин.энергии безразлично, где масса находится, а в потенциальной энергии - важно. А ЦМ этого водяного столба - на половине высоты. Оттуда и двойка.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 19.04.2021 14:59:48
если я правильно понял, в ыражении для кинетической энергии потока воды в трубе произвольной формы V вынесена за знак интеграла; опять же насколько я понимаю - так нельзя, поскольку скорость в разных сечениях разная, нужно брать V(h) и "честно" интегрировать все произведение, что делает невозможным сокращение "массовых" интегралов
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 15:06:22
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:53:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:47:56
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:42:29
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:36:51
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:13:40
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Если хотите так выводить - то можно, но вместо mgh нужно брать mgh/2 )
Почему? Есть потенциальная энергия и она переходит в кинетическую. Простое равенство. Откуда уполовинение потенции взялось? Это настораживает. ;D
А что в вашей формуле подразумевается под массой m? Это же ведь не точечное тело, верно? И на какой глубине находится это "тело"?
Масса водяного столба. Она одинакова в обоих частях равенства. Так что если Вы хотите делить ее в одной части, то придется ее же делить и во второй. ;D
Масса то одинакова в обоих частях равенства, но в кин.энергии безразлично, где масса находится, а в потенциальной энергии - важно. А ЦМ этого водяного столба - на половине высоты. Оттуда и двойка.
При опускании/подгятии/перемещении водяного столба его центр масс перемещается ровно на то же расстояние, что и его верхняя граница. Т.е. на h.  Уполовиневание некорректно.
ИМХУ
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 15:15:11
Цитата: telekast от 19.04.2021 15:06:22
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:53:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:47:56
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:42:29
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:36:51
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:13:40
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Если хотите так выводить - то можно, но вместо mgh нужно брать mgh/2 )
Почему? Есть потенциальная энергия и она переходит в кинетическую. Простое равенство. Откуда уполовинение потенции взялось? Это настораживает. ;D
А что в вашей формуле подразумевается под массой m? Это же ведь не точечное тело, верно? И на какой глубине находится это "тело"?
Масса водяного столба. Она одинакова в обоих частях равенства. Так что если Вы хотите делить ее в одной части, то придется ее же делить и во второй. ;D
Масса то одинакова в обоих частях равенства, но в кин.энергии безразлично, где масса находится, а в потенциальной энергии - важно. А ЦМ этого водяного столба - на половине высоты. Оттуда и двойка.
При опускании/подгятии/перемещении водяного столба его центр масс перемещается ровно на то же расстояние, что и его верхняя граница. Т.е. на h.  Уполовиневание некорректно.
ИМХУ
Нет, в трубе находится масса m только при полном заполнении трубы. Если поршень находится у дна, то труба вообще пустая, и где в этот момент находится ЦМ водяного столба?

Чтобы не было этих сложностей. я проводил вычисления не с потенциальной энергией, а с выполняемой над столбом работой внешних сил, или над работой гидростатических сил при подъеме поршня (по величине это одинаковая работа). Для этого умножается сила на элементарное перемещение, а затем эти элементарные кусочки работы складываются (интегрируются). Сила вычисляется элементарно, она изменяется линейно с высотой, так что никаких проблем не возникает.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 19.04.2021 15:21:59
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:15:11Сила вычисляется элементарно, она изменяется линейно с высотой, так что никаких проблем не возникает.
вообще-то линейно с высотой изменяется давление, а сила - это произведение оного на площадь сечения
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 15:25:15
Цитата: DiZed от 19.04.2021 15:21:59
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:15:11Сила вычисляется элементарно, она изменяется линейно с высотой, так что никаких проблем не возникает.
вообще-то линейно с высотой изменяется давление, а сила - это произведение оного на площадь сечения
Для цилиндра что давление, что сила - это одно и то же с точки зрения зависимости от глубины, а для произвольного профиля - конечно, вы правы.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 19.04.2021 15:31:24
главную на мой взгляд проблему я выше обозначил -  в выражении для кинетической энергии при произвольной форме должно быть не V а V(h), что сильно все меняет и усложняет
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 15:32:00
Цитата: DiZed от 19.04.2021 14:59:48если я правильно понял, в ыражении для кинетической энергии потока воды в трубе произвольной формы V вынесена за знак интеграла; опять же насколько я понимаю - так нельзя, поскольку скорость в разных сечениях разная, нужно брать V(h) и "честно" интегрировать все произведение, что делает невозможным сокращение "массовых" интегралов
Думаю, что сделано правильно. Кин.энергия вычисляется только в момент полного заполнения трубки, и скорость в этот момент одинакова по всему сечению. Эта кин.энергия возникает только по одной причине - за счет совершения работы гидростатическими силами Так что все ОК, имхо.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 15:32:50
Цитата: DiZed от 19.04.2021 15:31:24главную на мой взгляд проблему я выше обозначил -  в выражении для кинетической энергии при произвольной форме должно быть не V а V(h), что сильно все меняет и усложняет
Да, я только что увидел, и ответил.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 19.04.2021 15:33:55
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:32:00скорость в этот момент одинакова по всему сечению.
ну как же она может быть одинакова по всем сечениям, если эти сечения (их площади) разные. жидкость несжимаема и непрерывна, в узких местах скорость с очевидностью выше. просто возьмите частный случай двух сопряженных трубок разного диаметра..
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 15:36:54
Цитата: DiZed от 19.04.2021 15:33:55
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:32:00скорость в этот момент одинакова по всему сечению.
ну как же она может быть одинакова по всем сечениям, если эти сечения (их площади) разные. жидкость несжимаема и непрерывна, в узких местах скорость с очевидностью выше. просто возьмите частный случай двух сопряженных трубок разного диаметра..
Действительно! Я на скорость не очень смотрел, больше думал над силами. Так что нужно переделать. Подключайтесь! :D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 19.04.2021 15:41:55
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:36:54Так что нужно переделать. Подключайтесь!
там вряд ли получится общее аналитического решение, произведение под знаком интеграла - неприятная вещь ; ). можно поиграть с частным случаеим конуса - и то наверное лучше численно. мне занятно, да, но щаз занят, и так уж совесть гложет ; )
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 15:44:11
Интуитивно кажется, что таки будет справедливо мое первое предположение :D :

Цитата: undefinedПо видимому, в любом случае - будет ли труба сверху сужаться или расширяться, - скорость у поверхности будет меньше, чем для цилиндра, т.е. меньше, чем V=sqrt(g*H)~54.2 m/s.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 15:46:55
Цитата: DiZed от 19.04.2021 15:41:55
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:36:54Так что нужно переделать. Подключайтесь!
там вряд ли получится общее аналитического решение, произведение под знаком интеграла - неприятная вещь ; ). можно поиграть с частным случаеим конуса - и то наверное лучше численно. мне занятно, да, но щаз занят, и так уж совесть гложет ; )
Я тоже как раз должен переключиться на довольно срочную задачу, но если вечером найду время - поиграюсь.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 19.04.2021 15:49:45
а я вот прям так и вижу, как система из тооолстой трубы, заканчивающейся тоооненькой трубкой, выплевывает кумулятивно каплю прям на орбиту ; ) в "верхний" момент "толстый" столб тормозится почти до 0, и обязан передать всю свою кинетическую энергию вот этому тоооненькому потоку.  ну конечно придется делать тооолстый торец, чтобы выдержал гидравлический удар - но вполне же себе частный случай
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 16:13:13
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:15:11
Цитата: telekast от 19.04.2021 15:06:22
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:53:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:47:56
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:42:29
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:36:51
Цитата: cross-track от 19.04.2021 14:13:40
Цитата: telekast от 19.04.2021 14:02:25
Цитата: cross-track от 19.04.2021 13:38:02
Цитата: telekast от 19.04.2021 13:29:10Я вообще не учитывал массу поршня; в моих расчетах поршень невесомый, а ракеты на поршне нет)
Тогда нужно выводить из равенства потенциальной и кинетической энергий столба воды.
mv^2/2 = mgh;
v = sqrt(2gh);
76,7 м/сек
Если хотите так выводить - то можно, но вместо mgh нужно брать mgh/2 )
Почему? Есть потенциальная энергия и она переходит в кинетическую. Простое равенство. Откуда уполовинение потенции взялось? Это настораживает. ;D
А что в вашей формуле подразумевается под массой m? Это же ведь не точечное тело, верно? И на какой глубине находится это "тело"?
Масса водяного столба. Она одинакова в обоих частях равенства. Так что если Вы хотите делить ее в одной части, то придется ее же делить и во второй. ;D
Масса то одинакова в обоих частях равенства, но в кин.энергии безразлично, где масса находится, а в потенциальной энергии - важно. А ЦМ этого водяного столба - на половине высоты. Оттуда и двойка.
При опускании/подгятии/перемещении водяного столба его центр масс перемещается ровно на то же расстояние, что и его верхняя граница. Т.е. на h.  Уполовиневание некорректно.
ИМХУ
Нет, в трубе находится масса m только при полном заполнении трубы. Если поршень находится у дна, то труба вообще пустая, и где в этот момент находится ЦМ водяного столба?

Чтобы не было этих сложностей. я проводил вычисления не с потенциальной энергией, а с выполняемой над столбом работой внешних сил, или над работой гидростатических сил при подъеме поршня (по величине это одинаковая работа). Для этого умножается сила на элементарное перемещение, а затем эти элементарные кусочки работы складываются (интегрируются). Сила вычисляется элементарно, она изменяется линейно с высотой, так что никаких проблем не возникает.
Совпадение моего результата в Вашим не настораживает? ;)
Для нашего случая водяной столб возникает из второго сообщающегося сосуда бесконечного объёма, но с такой же высотой. Поскольку отношение объёмов трубы и сосуда бесконечно мало, то изменением высоты столба жидкости в сосуде можно пренебречь, объём жидкости в трубе свести к материальной точке массой m которая совершает подъём со дна трубы к ее обрезу/вершине на высоту h. Как-то так.
ИМХУ
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 16:21:14
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:44:11Интуитивно кажется, что таки будет справедливо мое первое предположение :D :

Цитата: undefinedПо видимому, в любом случае - будет ли труба сверху сужаться или расширяться, - скорость у поверхности будет меньше, чем для цилиндра, т.е. меньше, чем V=sqrt(g*H)~54.2 m/s.
Бернулли не согласен! ;D

ЗЫ. Чисто импирически если подходить, то опыт с ведром в котором на одной высоте имеются две дыры разного диаметра может продемонстрировать зависимость скорости от площади сечения. Из более тонкого отверстия струя бьёт дальше.
Из смутно помнящегося важны лишь площадь входа и влощадь выходса, сама труба в общем случае рассматривается как "чОрный ящик". По правилу соотношение площадей равно соотношению скоростей. Т.е. в рассматриваемом случае если площадь сечения на выходе из трубы будет вдвое меньшей чем у дна, то конечная скорость должна вырасти также вдвое.
ИМХУ
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 17:29:14
Цитата: DiZed от 19.04.2021 15:49:45а я вот прям так и вижу, как система из тооолстой трубы, заканчивающейся тоооненькой трубкой, выплевывает кумулятивно каплю прям на орбиту ; ) в "верхний" момент "толстый" столб тормозится почти до 0, и обязан передать всю свою кинетическую энергию вот этому тоооненькому потоку.  ну конечно придется делать тооолстый торец, чтобы выдержал гидравлический удар - но вполне же себе частный случай
Прямо на орбиту не получится. Скорость распространения волны давления(гидроудар) равна местной скорости звука. Для воды тыщи полторы м/сек где-то. Вот с такой скоростью и может стартовать капля.
ИМХУ
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 19.04.2021 18:46:44
Цитата: telekast от 19.04.2021 17:29:14Прямо на орбиту не получится. Скорость распространения волны давления(гидроудар) равна местной скорости звука. Для воды тыщи полторы м/сек где-то. Вот с такой скоростью и может стартовать капля.
ограничения там точно есть, но я не уверен что при ограниченной скорости распространения гидроудара давление не обеспечит формирование сверхзвукового фронта. но у меня нулевой бэкграунд в физике сплошных сред
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 19:32:07
Цитата: DiZed от 19.04.2021 18:46:44
Цитата: telekast от 19.04.2021 17:29:14Прямо на орбиту не получится. Скорость распространения волны давления(гидроудар) равна местной скорости звука. Для воды тыщи полторы м/сек где-то. Вот с такой скоростью и может стартовать капля.
ограничения там точно есть, но я не уверен что при ограниченной скорости распространения гидроудара давление не обеспечит формирование сверхзвукового фронта. но у меня нулевой бэкграунд в физике сплошных сред
В воде, а особенно природной, а не дегазированной в лаборатории, возникает еще такая бяка как кавитация. К тому же вода практически несжимаема. В этих условиях я слабо себе представляю сверхзвук в воде. Правда мой бэкграунд еще меньше Вашего. И не только в сплошных средах. Но и в других днях недели различной "сплошности". ;D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: Плейшнер от 19.04.2021 20:15:29
Цитата: cross-track от 18.04.2021 10:15:00Сделал прикидки. Для вертикальной 300-метровой трубы, когда на нижнем конце будет 30 атмосферы, получил максимально возможную скорость 55 м/с. Скорость 155 м/с (как в статье) никак не получается.
А максимальная скорость точно будет на срезе а не где-нибудь "на полпути" ?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: oby1 от 19.04.2021 20:19:16
нужно использовать жидкость в которой скорость гидроудара выше первой космической, что бы прошить атмосферу и компенсировать гравитационные потери.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 19.04.2021 20:24:36
Цитата: Плейшнер от 19.04.2021 20:15:29А максимальная скорость точно будет на срезе а не где-нибудь "на полпути"
в любой момент времени до момента выравнивания уровней на столб снизу действует сила больше его веса, и соответственно он движется с (положительным) ускорением, т.е. его скорость до упомянутого момента всегда растет
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 22:42:01
Цитата: telekast от 19.04.2021 16:13:13
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:15:11Совпадение моего результата в Вашим не настораживает? ;)Для нашего случая водяной столб возникает из второго сообщающегося сосуда бесконечного объёма, но с такой же высотой. Поскольку отношение объёмов трубы и сосуда бесконечно мало, то изменением высоты столба жидкости в сосуде можно пренебречь, объём жидкости в трубе свести к материальной точке массой m которая совершает подъём со дна трубы к ее обрезу/вершине на высоту h. Как-то так.
ИМХУ
Совпадение результатов получилось только для трубы с профилем: для цилиндрической трубы двойки под корнем нет. Замечу. что для профильной трубки мои расчеты не корректны, так что про них можно забыть)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 19.04.2021 22:45:19
Цитата: DiZed от 19.04.2021 15:41:55
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:36:54Так что нужно переделать. Подключайтесь!
там вряд ли получится общее аналитического решение, произведение под знаком интеграла - неприятная вещь ; ). можно поиграть с частным случаеим конуса - и то наверное лучше численно. мне занятно, да, но щаз занят, и так уж совесть гложет ; )
Да, немного повозился с трубкой с профилем - на "ура" ее не возьмешь, но можно отложить как интересную задачку "на будущее".
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 19.04.2021 23:05:15
Цитата: cross-track от 19.04.2021 22:42:01
Цитата: telekast от 19.04.2021 16:13:13
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:15:11Совпадение моего результата в Вашим не настораживает? ;)Для нашего случая водяной столб возникает из второго сообщающегося сосуда бесконечного объёма, но с такой же высотой. Поскольку отношение объёмов трубы и сосуда бесконечно мало, то изменением высоты столба жидкости в сосуде можно пренебречь, объём жидкости в трубе свести к материальной точке массой m которая совершает подъём со дна трубы к ее обрезу/вершине на высоту h. Как-то так.
ИМХУ
Совпадение результатов получилось только для трубы с профилем: для цилиндрической трубы двойки под корнем нет. Замечу. что для профильной трубки мои расчеты не корректны, так что про них можно забыть)
Мой "расчет" общий и от профиля трубы не зависит.
Для профильной трубы просто вводится поправочный коэффициент в виде отношения площади нижнего сечения к площади верхнего: Sd / Su. Поскольку, как я уже писал,  для конечного результата только это и важно в первом приближении. Сколько раз и как труба будет менять сечение от входа к выходу влияет лишь на кол-во потерь(преобразование давление/скорость).
ИМХУ
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 20.04.2021 01:24:22
Кстати, топикстартер не запостил последний абзац из оригинала новости. Он подтверждает некоторые догадки-предложения форумчан(и мои в т.ч.):

Цитата: undefined"...
Установка, создаваемая на основе новой технологии, включает в себя плавучую платформу, которая будет удерживать всю конструкцию на плаву, пусковую шахту и систему насосов. Она сможет работать в сочетании с различными ракетными двигателями."
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 20.04.2021 07:55:03
Цитата: telekast от 19.04.2021 23:05:15
Цитата: cross-track от 19.04.2021 22:42:01
Цитата: telekast от 19.04.2021 16:13:13
Цитата: cross-track от 19.04.2021 15:15:11Совпадение моего результата в Вашим не настораживает? ;)Для нашего случая водяной столб возникает из второго сообщающегося сосуда бесконечного объёма, но с такой же высотой. Поскольку отношение объёмов трубы и сосуда бесконечно мало, то изменением высоты столба жидкости в сосуде можно пренебречь, объём жидкости в трубе свести к материальной точке массой m которая совершает подъём со дна трубы к ее обрезу/вершине на высоту h. Как-то так.
ИМХУ
Совпадение результатов получилось только для трубы с профилем: для цилиндрической трубы двойки под корнем нет. Замечу. что для профильной трубки мои расчеты не корректны, так что про них можно забыть)
Мой "расчет" общий и от профиля трубы не зависит.
Для профильной трубы просто вводится поправочный коэффициент в виде отношения площади нижнего сечения к площади верхнего: Sd / Su. Поскольку, как я уже писал,  для конечного результата только это и важно в первом приближении. Сколько раз и как труба будет менять сечение от входа к выходу влияет лишь на кол-во потерь(преобразование давление/скорость).
ИМХУ
К сожалению, для вычисления кин.энергии жидкости в профильной трубе недостаточно знать отношение площади нижнего сечения к площади верхнего, т.к. скорость, а вместе с ней и кин.энергия меняются вдоль длины трубки из-за перемены сечения. Поэтому полная кин.энергия трубки зависит профиля трубки, и одними площадями нижнего и верхнего сечений здесь не обойтись.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 20.04.2021 07:58:07
Цитата: telekast от 20.04.2021 01:24:22Кстати, топикстартер не запостил последний абзац из оригинала новости. Он подтверждает некоторые догадки-предложения форумчан(и мои в т.ч.):

Цитата: undefined"...
Установка, создаваемая на основе новой технологии, включает в себя плавучую платформу, которая будет удерживать всю конструкцию на плаву, пусковую шахту и систему насосов. Она сможет работать в сочетании с различными ракетными двигателями."
Без насосов не обойтись, это прямо следует из вычисления максимально возможной скорости в цилиндре, опущенном на 300-метровую глубины. Так что насосы они правильно привлекают для создаваемой установки :D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: ZOOR от 20.04.2021 11:31:55
Цитата: cross-track от 20.04.2021 07:58:07Без насосов не обойтись, ...

Тут еще если учесть необходимость выталкивания столба воздуха из 300 метровой трубы (Сх который в атмосфере не работает), то надо внутреннюю баллистику считать. Как у пушки :)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 20.04.2021 11:46:02
Цитата: ZOOR от 20.04.2021 11:31:55
Цитата: cross-track от 20.04.2021 07:58:07Без насосов не обойтись, ...

Тут еще если учесть необходимость выталкивания столба воздуха из 300 метровой трубы (Сх который в атмосфере не работает), то надо внутреннюю баллистику считать. Как у пушки :)
А торможение этим столбом воздуха даст заметный эффект?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 20.04.2021 12:08:54
Цитата: cross-track от 20.04.2021 11:46:02
Цитата: ZOOR от 20.04.2021 11:31:55
Цитата: cross-track от 20.04.2021 07:58:07Без насосов не обойтись, ...

Тут еще если учесть необходимость выталкивания столба воздуха из 300 метровой трубы (Сх который в атмосфере не работает), то надо внутреннюю баллистику считать. Как у пушки :)
А торможение этим столбом воздуха даст заметный эффект?
Сила лобового сопротивления: F = Sf * po * V^2 * S / 2 Ньютон;
Мощность для её преодоления: Р = Sf * po * V^3 * S / 2 Ватт;
Sf - коэфф.сопротивления формы, для плоской пластины - 1, po - уд.плотностььсреды, для воздуха 1.24 кг/м3, V - скорость движения/набегающего потока м/сек, S - площадь поперечного сечения м2.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: C-300-2 от 20.04.2021 12:32:07
Цитата: cross-track от 20.04.2021 11:46:02А торможение этим столбом воздуха даст заметный эффект?
Тут как я понимаю ещё не только торможение от скоростного напора воздуха, но и его разгон при вытеснении. Вес 1 кубометра воздуха - 1 кг (выше telekast точнее написал). Тогда при 300 метрах имеем 300 кг разгоняемого воздуха на 1 м. кв.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 20.04.2021 12:37:07
Цитата: telekast от 20.04.2021 12:08:54
Цитата: cross-track от 20.04.2021 11:46:02
Цитата: ZOOR от 20.04.2021 11:31:55
Цитата: cross-track от 20.04.2021 07:58:07Без насосов не обойтись, ...

Тут еще если учесть необходимость выталкивания столба воздуха из 300 метровой трубы (Сх который в атмосфере не работает), то надо внутреннюю баллистику считать. Как у пушки :)
А торможение этим столбом воздуха даст заметный эффект?
Сила лобового сопротивления: F = Sf * po * V^2 * S / 2 Ньютон;
Мощность для её преодоления: Р = Sf * po * V^3 * S / 2 Ватт;
Sf - коэфф.сопротивления формы, для плоской пластины - 1, po - уд.плотностььсреды, для воздуха 1.24 кг/м3, V - скорость движения/набегающего потока м/сек, S - площадь поперечного сечения м2.
Выше ZOOR написал: "Сх который в атмосфере не работает". Насколько я понимаю, ваш коэффициент сопротивления формы и есть этот Сх который в атмосфере не работает)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 20.04.2021 12:38:22
Цитата: C-300-2 от 20.04.2021 12:32:07
Цитата: cross-track от 20.04.2021 11:46:02А торможение этим столбом воздуха даст заметный эффект?
Тут как я понимаю ещё не только торможение от скоростного напора воздуха, но и его разгон при вытеснении. Вес 1 кубометра воздуха - 1 кг (выше telekast точнее написал). Тогда при 300 метрах имеем 300 кг разгоняемого воздуха на 1 м. кв.
Да, я тоже прикидывал эту массу (меньше пол-тонны), что не должно сильно сказаться на поршневом запуске.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 20.04.2021 12:52:58
Цитата: cross-track от 20.04.2021 12:37:07
Цитата: telekast от 20.04.2021 12:08:54
Цитата: cross-track от 20.04.2021 11:46:02
Цитата: ZOOR от 20.04.2021 11:31:55
Цитата: cross-track от 20.04.2021 07:58:07Без насосов не обойтись, ...

Тут еще если учесть необходимость выталкивания столба воздуха из 300 метровой трубы (Сх который в атмосфере не работает), то надо внутреннюю баллистику считать. Как у пушки :)
А торможение этим столбом воздуха даст заметный эффект?
Сила лобового сопротивления: F = Sf * po * V^2 * S / 2 Ньютон;
Мощность для её преодоления: Р = Sf * po * V^3 * S / 2 Ватт;
Sf - коэфф.сопротивления формы, для плоской пластины - 1, po - уд.плотностььсреды, для воздуха 1.24 кг/м3, V - скорость движения/набегающего потока м/сек, S - площадь поперечного сечения м2.
Выше ZOOR написал: "Сх который в атмосфере не работает". Насколько я понимаю, ваш коэффициент сопротивления формы и есть этот Сх который в атмосфере не работает)
Сх - это нечто более общее, КМК. У крыла, скажем, он входит в формулу вычисления подьемной силы и зависит от угла атаки, например. А коэфф.формы не зависит. Хотя я аэродинамик не настоящий, книжку на свалке нашОл. Могут ошибаться. В первомьприближении можно довольствоваться уже высказанным допущением приняв вес воздушного столба и посчитав затраты на его выталкивание. В рассматриваемом случае это будет пара тонн. 573 кг.

ЗЫ. Массу воздуха поправил, сходу, по запарке, вместо диаметра взял радиус.
ЗЗЫ. А полтонны это для рассматриваемой мелкоракеты удвоенная ПН. Только в отличии от ПН она никуда не полетит. :(
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 20.04.2021 13:04:02
нууу по-моему здесь совсем не обтекание пластины, а именно движение поршня, и оценивать корректнее как работу по выдвижению из трубы столба воздуха переменной массы. и вряд ли это будет значимо по сравнению с потерями на трение/вихри потока воды в трубе
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 20.04.2021 13:18:18
Цитата: DiZed от 20.04.2021 13:04:02нууу по-моему здесь совсем не обтекание пластины, а именно движение поршня, и оценивать корректнее как работу по выдвижению из трубы столба воздуха переменной массы. и вряд ли это будет значимо по сравнению с потерями на трение/вихри потока воды в трубе
При выталкивании воздуха тоже будет в достатке и вихрей и трения. Не так конечно много, как в воде, но будут. Так что аналог разгона 50-100кг чушки от дна до верха я бы допустил. Свой процент от скорости разгона ракеты это отъест.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 20.04.2021 13:22:18
Интересно, хоть демонстрационный стенд построят? Чтобы хоть модель ракеты подбросили)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 21.04.2021 23:58:38
следите за руками ; ) - таки прикинул - что получится при движении потока по сужающейся трубе. W -объемный расход жидкости, очевидно что он в любой момент постоянен в любом сечении трубы (и пересчитывается в скорость в данном сечении делением на его площадь; в численном решении площадь верзхнего сечения для простоты единичная). ось координат направлена вверх, начало координат - у нижнего среза трубы.
(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11151;image)
график - численное решение, полученное из баланса работы давления водного столба и кинетической энергии потока в трубе; профиль определяется через коэффициент k для случая, когда сечение равномерно увеличивается сверху вниз, k=0 - труба постоянного сечения (и получаем те же 54.2, что ранее аналитически - что есть хороший знак ; ), k=10 - труба внизу вдесятеро большей площади (примерно втрое шире). видно, что в такой модели скорость на верхнем срезе действительно растет; вроде не особо сложно для данного частного случая и аналитически оценить - как именно, но лень..

в данной модели есть занятный подвох; при h=0, т.е. в первый момент заполнения трубы, получаем неопределенность вида 0/0, которая раскрывается как.. ага, sqrt(2*g*H) - т.е. максимум скорости потока в цилиндрической трубе соответствует первому моменту его движения. вообще-то при этом не учитывается, что в первый момент под действием гидродинамического давления начинает разгоняться отнюдь не бесконечно тонкий слой воды внизу трубы, но в движение вовлекаются обширная окружающая область; но в целом плейшнер более прав, чем я - экстремум может иметь место, поскольку соображение "вес столба всегда меньше гидростатического давления и поэтому ускорение всегда положительно" не корректно, если в процессе разгона столба в него все время вовлекаются новые массы прежде покоившейся воды. скорость потока в процессе подъема по трубе может падать - но общая кинетическая энергия потока растет. кстати sqrt(2*g*H) - это скорость тонкой струйки воды, которая (без потерь энергии) истекала бы из маленького отверстия в дне трубы; такой фонтанчик в идеале должен был бы взлетать до поверхности.
можно бы побаловаться и уточнить модель, учитывая вовлечение в начале движения окружающих масс воды (вплоть до всего мирового океана, там вроде должен получиться несобственный интеграл).. но чур меня ; )
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 00:21:25
ну т.е. получается, что главная фишка подобной схемы - не в скорости как таковой поднимающегося по трубе потока, но в масе движущейся воды, запасенную в которой кинетическую энергию можно при сужении сечения разменять на скорость. и таки если подобную "водяную пушку" строить как комбинацию из сужающейся части -"сопла", где разгоняется масса воды, - и следующей за ней цилиндрической части - "ствола", где размещается поршень-снаряд, то разогнать последний можно и до более высоких скоростей, нежели та что указана в сабже; вот только сделать такой разгон безударным, мягким - весьма проблематично

upd - идеализированные профили скорости в верхнем сечении потока по мере его подъема по цилиндрической трубе и трубе, десятикратно 11x по сечению расширяющейся вниз
(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11155;image)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 09:12:46
т.е. сабжевая система представляется мне состоящей из длинного сужающегося фрагмента трубы, "колокола", в котором происходит разгон водяного потока, переходящего в верхний цилиндрический "ствол", в котором находится поршень с разгоняемым объектом.
внизу "колокола" - гидравлическая задвижка, отсекающая систему от окружающей воды, и откачивающие насосы. вверху колокола, там, где он переходит в ствол - пневматическая задвижка с отводным каналом, позволяющие воздуху в процессе разгона водяного потока в трубе свободно выходить наружу, минуя ствол.
- вначале гидравлическая задвижка закрыта, пневматическая открыта, насосы откачивают систему.
- затем в ствол устанавливается поршень с ракетой
- гидравлическая задвижка открывается, поток разгоняется в "колоколе"
- в какой-то момент закрывается пневматическая задвижка, воздух, оставшийся между поверхностью потока и поршнем, служт демпфером, начинается разгон поршня с ракетой
- длина, расширение и профиль "колокола", длина "ствола", момент перекрытия пневматической задвижки оптимизируются для достижения требуемой скорости и допустимых перегрузок
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 11:41:31
Цитата: DiZed от 21.04.2021 23:58:38следите за руками ; ) - таки прикинул - что получится при движении потока по сужающейся трубе. W -объемный расход жидкости, очевидно что он в любой момент постоянен в любом сечении трубы (и пересчитывается в скорость в данном сечении делением на его площадь; в численном решении площадь верзхнего сечения для простоты единичная). ось координат направлена вверх, начало координат - у нижнего среза трубы.
(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11151;image)
график - численное решение, полученное из баланса работы давления водного столба и кинетической энергии потока в трубе; профиль определяется через коэффициент k для случая, когда сечение равномерно увеличивается сверху вниз, k=0 - труба постоянного сечения (и получаем те же 54.2, что ранее аналитически - что есть хороший знак ; ), k=10 - труба внизу вдесятеро большей площади (примерно втрое шире). видно, что в такой модели скорость на верхнем срезе действительно растет; вроде не особо сложно для данного частного случая и аналитически оценить - как именно, но лень..

в данной модели есть занятный подвох; при h=0, т.е. в первый момент заполнения трубы, получаем неопределенность вида 0/0, которая раскрывается как.. ага, sqrt(2*g*H) - т.е. максимум скорости потока соответствует первому моменту его движения. вообще-то при этом не учитывается, что в первый момент под действием гидродинамического давления начинает разгоняться отнюдь не бесконечно тонкий слой воды внизу трубы, но в движение вовлекаются обширная окружающая область; но в целом плейшнер более прав, чем я - экстремум может иметь место, поскольку соображение "вес столба всегда меньше гидростатического давления и поэтому ускорение всегда положительно" не корректно, если в процессе разгона столба в него все время вовлекаются новые массы прежде покоившейся воды. скорость потока в процессе подъема по трубе может падать - но общая кинетическая энергия потока растет. кстати sqrt(2*g*H) - это скорость тонкой струйки воды, которая (без потерь энергии) истекала бы из маленького отверстия в дне трубы; такой фонтанчик в идеале должен был бы взлетать до поверхности.
можно бы побаловаться и уточнить модель, учитывая вовлечение в начале движения окружающих масс воды (вплоть до всего мирового океана, там вроде должен получиться несобственный интеграл).. но чур меня ; )
Супер, отличная работа!

Вначале несколько вопросов.

1. Wk(k) это один и тот же индекс? Если "да", то для чего?
2. ks - это то же, что и k?
3. "k=10 - труба внизу вдесятеро большей площади" - наверное, не в 10, а в 11 раз больше?

Но это, конечно, пустяки; расчет правильный и совершенно прозрачный. Спасибо!

Хочу попросит вас проверить следующее предположение:
Потенциальная энергия столба воды

Ep = M*g*Hc,

где индексом "c" обозначен ЦМ (центр масс). Судя по виду интеграла для потенциальной энергии тела в поле сил давления, это вроде получается практически автоматически.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 11:51:50
Цитата: cross-track от 22.04.2021 11:41:311. Wk(k) это один и тот же индекс? Если "да", то для чего?
2. ks - это то же, что и k?
3. "k=10 - труба внизу вдесятеро большей площади" - наверное, не в 10, а в 11 раз больше?
1) исключительно чтобы обозначить, что в данном виде поток в верхнем сечении рассматривается как функция от коэффициента формы
2) угу, просто я в маткаде привык разделять обозначения символьных переменных и численные значения/интервалы
3) конечно

я уже заполночь игрался, и не особо причесывал..
пока я фффсе, теперь надо замаливать грех измены своей работе ; )
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 12:19:38
Цитата: DiZed от 22.04.2021 11:51:50
Цитата: cross-track от 22.04.2021 11:41:311. Wk(k) это один и тот же индекс? Если "да", то для чего?
2. ks - это то же, что и k?
3. "k=10 - труба внизу вдесятеро большей площади" - наверное, не в 10, а в 11 раз больше?
1) исключительно чтобы обозначить, что в данном виде поток в верхнем сечении рассматривается как функция от коэффициента формы
2) угу, просто я в маткаде привык разделять обозначения символьных переменных и численные значения/интервалы
3) конечно

я уже заполночь игрался, и не особо причесывал..
пока я фффсе, теперь надо замаливать грех измены своей работе ; )
Я вас очень понимаю!)

Напоследок маленькое отступление.
То, что скорость для конуса получилась больше, чем для трубы с сечением таким же, как сечение узкой части конуса, объясняется довольно просто, как мне кажется.
Если конус заполнен водой полностью, то для того, чтобы вытеснить оттуда всю воду, сверху можно закачивать воздух (получится ваш колокол). На закачку воздуха нужно затратить намного больше энергии, чем для трубы. Поэтому при обратном процессе (подъем воды до максимального заполнения) для конуса силы давления совершают большую работу, чем в с случае описанной трубы. При этом в конусе с уменьшением сечения кинетическая энергия тонкого слоя воды с данным сечением больше кинетической энергия тонкого слоя с большим сечением и с той же толщиной. Т.е. подведенная извне энергия (бОльшая для конуса, чем для трубы) в основном сосредотачивается в тонкой части конуса, поэтому не удивительно, что для сужающегося конуса скорость будет больше, чем для трубы.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 13:26:21
Цитата: DiZed от 21.04.2021 23:58:38(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11151;image)

в данной модели есть занятный подвох; при h=0, т.е. в первый момент заполнения трубы, получаем неопределенность вида 0/0, которая раскрывается как.. ага, sqrt(2*g*H) - т.е. максимум скорости потока в цилиндрической трубе соответствует первому моменту его движения. вообще-то при этом не учитывается, что в первый момент под действием гидродинамического давления начинает разгоняться отнюдь не бесконечно тонкий слой воды внизу трубы, но в движение вовлекаются обширная окружающая область; но в целом плейшнер более прав, чем я - экстремум может иметь место, поскольку соображение "вес столба всегда меньше гидростатического давления и поэтому ускорение всегда положительно" не корректно, если в процессе разгона столба в него все время вовлекаются новые массы прежде покоившейся воды. скорость потока в процессе подъема по трубе может падать - но общая кинетическая энергия потока растет. кстати sqrt(2*g*H) - это скорость тонкой струйки воды, которая (без потерь энергии) истекала бы из маленького отверстия в дне трубы; такой фонтанчик в идеале должен был бы взлетать до поверхности.
можно бы побаловаться и уточнить модель, учитывая вовлечение в начале движения окружающих масс воды (вплоть до всего мирового океана, там вроде должен получиться несобственный интеграл).. но чур меня ; )
1. как получается скорость sqrt(2*g*H) при h=0? Если устремить верхний предел интеграла к 0, то разве не получится sqrt(g*H)?

2. насчет "плейшнер более прав" не уверен). Ведь если в процессе разгона столба в него все время вовлекаются новые массы прежде покоившейся воды, то эти массы ускоряются градиентом давления в этой же области (вне трубы), и результирующая сила всегда должна быть положительной.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 13:58:01
1) - численно вроде подтверждаеться, как и моделькой с "фонтанчиком" - которая тривиальна; потенциальная энергия давления столба воды mgH полностью переходит в кинетическую mv^2/2
2) в первый момент времени гидростатическим давлением столба H разгоняет до скорости sqrt(2gH) малый элемент высотой dh, находящийся внизу трубы; в следующий момент нужно уже чуть меньшим давлением H-dh разогнать следующий вошедший в трубу такой элемент - поэтому скорость последнего окажется чуть меньше, и из-за непрерывности потока он разделит/отберет толику энергии первого; и тд, и тп..
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 14:02:30
Цитата: DiZed от 22.04.2021 13:58:011) - численно вроде подтверждаеться
Вы не можете просчитать для верхнего предела 1 м, или 1 см, или 1 мм? Какая будет скорость?
Конечно, когда у вас будет время, это не срочно.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 14:48:25
вроде так?
(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11167;image)
численно
sqrt(2gH)=76.6812
V(0.001)=76.6811
V(0.01)=76.6805
V(0.1)=76.6748
V(1)=76.6172

вообще модель в этой области в принципе некорректна, поскольку считает, что в начале бесконечно малая начальная масса разгоняется конечной гидростатической силой с с соответственно бесконечным ускорением бесконечно малое время - и неопределенность бесконечно малых разрешается в эту скорость; на саомо деле в движение сразу вовлекаются значительные массы окружающей воды, и ускорение конечно, соответственно движение начинается, как и положено, с нулевой скоростью. но когда течение приближается к стационарному - дальше все ок
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 17:31:40
Спасибо за быстрый ответ, а я вот только только вернулся к компьютеру.

Вы заменили H на x только в верхнем пределе, а в подинтегральном выражении оставили H без изменения. Видимо, это связано с тем, что вы анализируете только начало процесса, когда жидкость только устремляется в трубку, верно?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 17:37:41
именно. H в подынтегральном выражении определяет гидростатичемское давление полного внешнего столба, она у меня константа из сабжа. 300 метров; естественно если мы возьмем иное - потоки будут иные

я наверное недостаточно четко обозначил, что на двух последних графиках не моментальный снимок профиля скорости по трубе, а скорость движения верхнего фронта жидкости от выстоты столба (т.е. во времени)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 18:01:59
Цитата: DiZed от 22.04.2021 17:37:41именно. H в подынтегральном выражении определяет гидростатичемское давление полного внешнего столба, она у меня константа из сабжа. 300 метров; естественно если мы возьмем иное - потоки будут иные
Ага, понятно, спасибо! Тогда понятно, что, действительно, должна быть двойка, как в формуле вытекания жидкости из сосуда в открытое отверстие, когда никакого столба жидкости после отверстия нет.

Но не только при очень малых h скорость будет сильно отличаться от расчета по полной формуле. Это хорошо видно из вашего графика:

(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11155;image)
где для цилиндра (левый график) скорость линейно спадает с уменьшением глубины, от 76 м/с до 54 м/с. Так что особенности "начального момента" не оказывают существенного влияния на процесс движения, видимо, здесь проявляется именно рост инертности столба воды по мере роста его объема, а, значит, и массы.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 18:13:51
Цитата: cross-track от 22.04.2021 18:01:59Так что особенности "начального момента" не оказывают существенного влияния на процесс движения, видимо, здесь проявляется именно рост инертности столба воды по мере роста его объема, а, значит, и массы.
дадада, я именно это подразумевал - когда говорил, что скорость падает за счет постоянного вовлечения в движение новых прежде неподвижных масс воды - в то время, как эффективное гидростатическое давление H-h все время уменьшается. не совсем линейно, но почти... конечно, если бы мы разгоняли по всей трубе ракету сопоставимой со столбом массы- то картинка была бы иной, но и разгон прекратился бы существенно раньше
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 18:27:21
Цитата: DiZed от 22.04.2021 18:13:51
Цитата: cross-track от 22.04.2021 18:01:59Так что особенности "начального момента" не оказывают существенного влияния на процесс движения, видимо, здесь проявляется именно рост инертности столба воды по мере роста его объема, а, значит, и массы.
дадада, я именно это подразумевал - когда говорил, что скорость падает за счет постоянного вовлечения в движение новых прежде неподвижных масс воды - в то время, как эффективное гидростатическое давление H-h все время уменьшается. не совсем линейно, но почти... конечно, если бы мы разгоняли по всей трубе ракету сопоставимой со столбом массы- то картинка была бы иной, но и разгон прекратился бы существенно раньше
Консенсус!)

Я потихоньку обдумываю, нельзя ли упростить вычисление скорости, вначале для осесимметричных профилей (типа "волнистого" конуса), в связи с чем и спрашивал насчет потенциальной энергии и ЦМ. Но это задел на будущее)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 22:14:43
еще занятно; синяя и красные кривые - то же, что на последних двух графиках (скорость верхней части потока, поднимающегося  соответственно в цилиндрической трубе и колоколе). зеленая кривая - скорость потока на входе в колокол. как и следовало ожидать, сужающийся колокол разгоняет поток в верхней узкой части ценой существенного торможения на входе, в нижней широкой части  (в конце там 27.8 м/с)
(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11187;image)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 23:40:41
Цитата: DiZed от 22.04.2021 22:14:43еще занятно; синяя и красные кривые - то же, что на последних двух графиках (скорость верхней части потока, поднимающегося  соответственно в цилиндрической трубе и колоколе). зеленая кривая - скорость потока на входе в колокол. как и следовало ожидать, сужающийся колокол разгоняет поток в верхней узкой части ценой существенного торможения на входе, в нижней широкой части  (в конце там 27.8 м/с)
(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11187;image)
Не можете уточнить условия расчета? Ведь "обычно" для несжимаемой жидкости без источников и стоков поток (произведение скорости на площадь сечения) остается постоянным.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 22.04.2021 23:47:09
Цитата: cross-track от 22.04.2021 23:40:41Ведь "обычно" для несжимаемой жидкости без источников и стоков поток (произведение скорости на площадь сечения) остается постоянным.
именно так, поток в данный момент времени постоянен, для красной кривой он делится на текущее сечение верхнего фронта потока на предмет нахождения скорости в этом сечении, для зеленой - тот же поток на (постоянное) нижнее сечение. собственно, там видно - что эта кривая перестороена из красной посредством вначале умножения скорости в верхнем фронте на текущее сечение (получаем поток), а потом его делим на нижнее сечение (получаем скорость в нем). в силу постоянства нижнего сечения зеленая (и синяя) кривая отражают изменение потока во времени (но в силу разных площадей нижних сечений трубы и колокола - в разном масштабе). отношение скоростей в конечной точке для колокола как раз равно использованному для примера отношению верхнего и нижнего сечений (11)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 22.04.2021 23:57:08
Цитата: DiZed от 22.04.2021 23:47:09
Цитата: cross-track от 22.04.2021 23:40:41Ведь "обычно" для несжимаемой жидкости без источников и стоков поток (произведение скорости на площадь сечения) остается постоянным.
именно так, поток в данный момент времени постоянен, для красной кривой он делится на текущее сечение верхнего фронта потока на предмет нахождения скорости в этом сечении, для зеленой - тот же поток на (постоянное) нижнее сечение. собственно, там видно - что эта кривая перестороена из красной посредством вначале умножения скорости в верхнем фронте на текущее сечение (получаем поток), а потом его делим на нижнее сечение (получаем скорость в нем). в силу постоянства нижнего сечения зеленая (и синяя) кривая отражают изменение потока во времени (но в силу разных площадей нижних сечений трубы и колокола - в разном масштабе). отношение скоростей в конечной точке для колокола как раз равно использованному для примера отношению верхнего и нижнего сечений (11)
Но все же почему зеленая кривая не полочка? Ведь в терминах скорости этот поток должен быть постоянным, и равным входной скорости?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 23.04.2021 00:06:59
Цитата: cross-track от 22.04.2021 23:57:08Но все же почему зеленая кривая не полочка? Ведь в терминах скорости этот поток должен быть постоянным, и равным входной скорости?
но мы же вроде сошлись, что синяя кривая (скорость потока по мере подъема по цилиндрической трубе) - не полочка, а почему эта - полочка? вот я неудачно назвал это "профилем" ; ) - это не снимок профиля потока по координате в какой-то момент времени, это показывает как процесс разворачивается по мере того как фронт поднимается по трубе, х - координата верхнего фронта (т.е. ось абцисс - фактически временная шкала, правда по времени нелинейная). в первый момент скорость такая же, как в цилиндрической трубе (которая синяя линия), а потом скорость в нижнем сечении (и соответственно поток) в колоколе начниает падать еще быстрее, чем в цилиндре (но масса и за счет этого полная кинетическая энергия потока растут)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 00:23:32
Цитата: DiZed от 23.04.2021 00:06:59
Цитата: cross-track от 22.04.2021 23:57:08Но все же почему зеленая кривая не полочка? Ведь в терминах скорости этот поток должен быть постоянным, и равным входной скорости?
но мы же вроде сошлись, что синяя кривая (скорость потока по мере подъема по цилиндрической трубе) - не полочка, а почему эта - полочка? вот я неудачно назвал это "профилем" ; ) - это не снимок профиля потока по координате в какой-то момент времени, это показывает как процесс разворачивается по мере того как фронт поднимается по трубе, х - координата верхнего фронта. в первый момент скорость такая же, как в цилиндрической трубе (которая синяя линия), а потом скорость в нижнем сечении (и соответственно поток) в колоколе начниает падать еще быстрее, чем в цилиндре (но масса и за счет этого полная кинетическая энергия потока растут)
Синяя кривая не полочка, потому что на графике это скорость, а не произведение текущей скорости на текущую площадь сечения. Уточните, пожалуйста, как вы просчитывали динамику (изменение положения уровне в разные моменты времени). Вы использовали уравнения динамики жидкости, а не те формулы (с интегралами, где  верхним пределом является переменная глубина), основанные на законе сохранения энергии?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 23.04.2021 00:42:56
Цитата: cross-track от 23.04.2021 00:23:32а не те формулы (с интегралами, где  верхним пределом является переменная глубина), основанные на законе сохранения энергии?
нет, конечно же только те формулы, и синяя кривая просчитана точно так же по ним же. я привел полное содержимое маткад-файла, в котором все считалось. формула с квадратным корнем из отношения интегралов дает полный поток W (m^3/sec), делением его на интересующее нас сечение S (m^2) получаем скорость в этом сечении V (m/s) (а при выводе выражения для кинетической энергии это было проделано в обратном порядке - дабы использовать в качестве меры скорости полный поток W, который не зависит от координаты h и может быть вынесен из-под знака интеграла). красная кривая получается делением полного потока в колоколе на сечения соответствующие верхней границе потока. зеленая - делением того же потока на входное сечение колокола.
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 01:25:48
Цитата: DiZed от 23.04.2021 00:42:56
Цитата: cross-track от 23.04.2021 00:23:32а не те формулы (с интегралами, где  верхним пределом является переменная глубина), основанные на законе сохранения энергии?
нет, конечно же только те формулы, и синяя кривая просчитана точно так же по ним же. я привел полное содержимое маткад-файла, в котором все считалось. формула с квадратным корнем из отношения интегралов дает полный поток W (m^3/sec), делением его на интересующее нас сечение S (m^2) получаем скорость в этом сечении V (m/s) (а при выводе выражения для кинетической энергии это было проделано в обратном порядке - дабы использовать в качестве меры скорости полный поток W, который не зависит от координаты h и может быть вынесен из-под знака интеграла). красная кривая получается делением полного потока в колоколе на сечения соответствующие верхней границе потока. зеленая - делением того же потока на входное сечение колокола.
Возможно, мы говорим о разных вещах, поэтому я спрашиваю, чтобы эти вещи совместить.
Правильно ли я понимаю, что:

1. "красная кривая получается делением полного потока в колоколе на сечения соответствующие верхней границе потока" - при этом и полный поток и сечение относятся к переменному положению уровня столба воды; полный поток константа, а скорость  меняется за счет изменения сечения?
2. "зеленая - делением того же потока на входное сечение колокола" - в отличие от первого пункта, делится полный поток, который константа, на входное сечение. которое тоже константа, и в результате получается константа?
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 23.04.2021 01:43:36
Цитата: cross-track от 23.04.2021 01:25:48полный поток константа
полный поток константа только в данный момент времени по всем сечениям от нижнего до верхней границы потока. во времени он меняется аналогично тому, как он меняется в цилиндрической трубе, т.е. замедляется по мере продвижения потока вверх (только это замедление для колокола выражено сильнее). но по мере продвижения вверх полный поток в колоколе замедляется медленее, чем сужается труба, поэтому верхняя граница потока ускоряется. но в любом сечении, куда поток уже дошел, его скорость во времени будет уменьшаться.

т.е. зеленая кривая - это скорость потока через нижнее сечение в тот момент, когда верхнее сечение достигло координаты x

кстати у нас нет в явном виде времени в уравнениях, но косвенно оно присутствует и может быть исчислено явно через координату верхней границы потока и скорость перемещения этой границы для данной координаты

Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 02:11:33
Цитата: DiZed от 23.04.2021 01:43:36
Цитата: cross-track от 23.04.2021 01:25:48полный поток константа
полный поток константа только в данный момент времени по всем сечениям от нижнего до верхней границы потока. во времени он меняется аналогично тому, как он меняется в цилиндрической трубе, т.е. замедляется по мере продвижения потока вверх (только это замедление для колокола выражено сильнее). но по мере продвижения вверх полный поток в колоколе замедляется медленее, чем сужается труба, поэтому верхняя граница потока ускоряется. но в любом сечении, куда поток уже дошел, его скорость во времени будет уменьшаться.

т.е. зеленая кривая - это скорость потока через нижнее сечение в тот момент, когда верхнее сечение достигло координаты x

кстати у нас нет в явном виде времени в уравнениях, но косвенно оно присутствует и может быть исчислено явно через координату верхней границы потока и скорость перемещения этой границы для данной координаты
А, теперь понятно, спасибо! Полный поток вы рассматриваете по мере наполнения сосуда, причем поток через нижнее сечение (или через любое другое сечение, ниже текущего свободного уровня воды в наполняемом сосуде, верно?), когда уровень воды еще не дошел до самого верха. Теперь могу спокойно ложиться спать! :D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 10:10:29
Вот что еще подумал. У нас ведь есть все данные, чтобы посчитать время наполнения цилиндра, колокола и подобных сосудов. Хотя задача не динамическая, а кинематическая, но мгновенная (текущая) скорость известна для любого уровня воды по мере наполнения сосуда (спасибо DiZed (https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=profile;u=51734)!), поэтому чтобы найти искомое время, достаточно взять интеграл от обратной скорости по высоте. И было бы интересно увидеть график, как меняется это время заполнения сосуда по мере увеличения объема сосуда. Объем (как переменная по оси Х) лучше брать потому, что объем задает массу, а масса воды влияет на инертность. Хотя, конечно, можно не заморачиваться, и оставить по оси абсцисс высоту, ибо высота прямо определяет потенциальную энергию и косвенно кинетическую, так что это не принципиально. Если DiZed (https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=profile;u=51734) думал, что с задачей покончено, то он был не прав! :D  Ждем продолжения банкета! Заранее спасибо!)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 23.04.2021 10:44:23
я вчера (ну седня ночью, когда написал про время) это сделал, именно так, временная шкала получается интегрированием обратной скорости топа потока по иксу; но там все очень стремительно в моем примере, 3 секунды в колоколе,  меньше 5 в трубе. ну если не напутал.. и в конце стремительно растет, т.е. правда близко к режуму кумулятивной струи/гидроудара. т.е дла реального применения ускорения явно закритичные. схему нужно оптимизировать по профилю, рассчитывать пневматическое демпфирование, и видимо вводить входную диафрагму
(https://forum.novosti-kosmonavtiki.ru/index.php?action=dlattach;topic=19076.0;attach=11191;image)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 10:55:12
Цитата: DiZed от 23.04.2021 10:44:23я вчера (ну седня ночью, когда написал про время) это сделал, именно так, временная шкала получается интегрированием обратной скорости топа потока по иксу, там все очень стремительно в моем примере, 3.5 секунды в колоколе,  меньше 5 в трубе. ну если не напутал.. т.е дла реального применения ускорения закритичные
Так у вас все готово! Было бы интересно посмотреть на динамику развития событий, т.е. как объем воды меняется со временем (или как высота уровня воды меняется со временем).
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 23.04.2021 11:00:25
Цитата: cross-track от 23.04.2021 10:55:12Было бы интересно посмотреть на динамику развития событий, т.е. как объем воды меняется со временем (или как высота уровня воды меняется со временем).
а, нет, я только скорость от времени построил пока; выше добавил график. там пересчитать на что угодно вполне бесхитростно - но сегодня я занят днем интенсивно, увы ; )
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 11:11:41
Цитата: DiZed от 23.04.2021 11:00:25
Цитата: cross-track от 23.04.2021 10:55:12Было бы интересно посмотреть на динамику развития событий, т.е. как объем воды меняется со временем (или как высота уровня воды меняется со временем).
а, нет, я только скорость от времени построил пока; выше добавил график. там пересчитать на что угодно вполне бесхитростно - но сегодня я занят днем интенсивно, увы ; )
Не, это совсем не срочно, это вообще факультативно. Тем более, что и я сегодня у компа буду с перерывами)
И уточню - все же по оси ординат лучше откладывать время наполнения сосуда, а по оси абсцисс - высоту или объем (а еще лучше два отдельных графика для высоты и объема)). Ведь интересно именно то, как меняется время заполнения сосуда по мере движения уровня воды вверх.
Но если графики буду "привычными", т.е. со временм по оси абсцисс, то тоже хорошо!)
И запуск Драгона не пропустите! :D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 23.04.2021 11:13:09
Цитата: cross-track от 23.04.2021 10:10:29Объем (как переменная по оси Х) лучше брать потому, что объем задает массу, а масса воды влияет на инертность.
ну вообще-то с ростом сечения и масса, и действующая на нее гидростатическая сила растут одинаково, и от масштабирования диаметра профили скоростей зависеть не будут - если вы об этом. а с увеличением степени конусности скорость верхнего уровня всегда будет расти, и в любой ситуации колокол заполняется быстрее трубы. так что видимо тдля смягчения процесса придется увеличивать длину установки и диафрагмировать вход
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 11:22:24
Цитата: DiZed от 23.04.2021 11:13:09
Цитата: cross-track от 23.04.2021 10:10:29Объем (как переменная по оси Х) лучше брать потому, что объем задает массу, а масса воды влияет на инертность.
ну вообще-то с ростом сечения и масса, и действующая на нее гидростатическая сила растут одинаково, и от масштабирования диаметра профили скоростей зависеть не будут - если вы об этом. а с увеличением степени конусности скорость верхнего уровня всегда будет расти, и в любой ситуации колокол заполняется быстрее трубы. так что видимо тдля смягчения процесса придется увеличивать длину установки и диафрагмировать вход
Я потом оговорил, что по той причине, что меняется и кинетическая, и потенциальная энергия, можно оставить независимой переменной высоту.
А насчет технических подробностей - мы же не собираемся строить действующую установку?!) Мы рассматриваем идеализированную простую модель, а насчет практического применения (или неприменения) - пусть инженеры думают! :D
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: DiZed от 23.04.2021 11:22:35
Цитата: cross-track от 23.04.2021 11:11:41Не, это совсем не срочно, это вообще факультативно.
по крайней мере пока видимо пас ; ) - я отвратительно умею работать (совсем не умею работать) в режиме многозадачности - а у меня накопились срочные (и вообще-то не менее интересные ; ) дела по работе; я развлекался в порядке прокрастинации - но мне придется пока эти трубы выкинуть из головы, пардон ; )
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 11:24:18
Цитата: DiZed от 23.04.2021 11:22:35
Цитата: cross-track от 23.04.2021 11:11:41Не, это совсем не срочно, это вообще факультативно.
по крайней мере пока видимо пас ; ) - я отвратительно умею работать (совсем не умею работать) в режиме многозадачности - а у меня накопились срочные (и вообще-то не менее интересные ; ) дела по работе; я развлекался в порядке прокрастинации - но мне придется пока эти трубы выкинуть из головы, пардон ; )
Так вы и так сделали больше ожидаемо-возможного! Респект!
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 23.04.2021 11:34:14
Стартовое ускорение и ускорение вообще можно регулировать величиной открытия "крана" пускающего в ствол воду. А также изменяя площадь сечения ствола по высоте. Например, имея в нижнем сечении минимальную площадь, на начальном этапе, скажем, до 25% высоты расширяющуюся часть будем иметь более плавное начальное ускорение, скорость будет расти медленнее. Затем начинаем сечение уменьшать, наращивать скорость. Теоритически, только играясь сечением можно получить равноускоренное движение. Правда, если исходить из возможной конструкции поршня изменяемой площади - моей ДПМ, то разница площадей максимального и минимального сечений не может превысить  4-х(круглое сечение, диаметры различаются вдвое)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: cross-track от 23.04.2021 11:37:19
Цитата: telekast от 23.04.2021 11:34:14. Теоритически, только играясь сечением можно получить равноускоренное движение. Правда, если исходить из возможной конструкции поршня изменяемой площади - моей ДПМ, то разница площадей максимального и минимального сечений не может превысить  4-х(круглое сечение, диаметры разшичаются вдвое)
Равноускоренное движение не является таким уж необходимым, как мне думается. А насчет технического исполнения - это не ко мне!)
Название: Запуск легких ракет водяным поршнем
Отправлено: telekast от 23.04.2021 15:05:39
Цитата: cross-track от 23.04.2021 11:37:19
Цитата: telekast от 23.04.2021 11:34:14. Теоритически, только играясь сечением можно получить равноускоренное движение. Правда, если исходить из возможной конструкции поршня изменяемой площади - моей ДПМ, то разница площадей максимального и минимального сечений не может превысить  4-х(круглое сечение, диаметры разшичаются вдвое)
Равноускоренное движение не является таким уж необходимым, как мне думается. А насчет технического исполнения - это не ко мне!)
Техническое исполнение зависит от теоритическими обоснования. Расчёты диктуют техническое решение, а ее наоборот. ;)