Запуск легких ракет водяным поршнем

[telekast]

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

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

[ExDi]

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.

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

[telekast]

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.

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".

[Вернер П.]

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.

А максимальная скорость точно будет на срезе а не где-нибудь "на полпути" ?

[oby1]

нужно использовать жидкость в которой скорость гидроудара выше первой космической, что бы прошить атмосферу и компенсировать гравитационные потери.

[ExDi]

А 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

[cross-track]

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

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)

[cross-track]

Так 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".

[telekast]

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

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

[telekast]

Кстати, топикстартер не запостил последний абзац из оригинала новости. Он подтверждает некоторые догадки-предложения форумчан(и мои в т.ч.):

"...
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."

[cross-track]

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

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.

[cross-track]

Кстати, топикстартер не запостил последний абзац из оригинала новости. Он подтверждает некоторые догадки-предложения форумчан(и мои в т.ч.):

"...
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

[ZOOR]

Без 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

[cross-track]

Без 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?

[telekast]

Без 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.

[C-300-2]

А 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.

[cross-track]

Без 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)

[cross-track]

А 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.

[telekast]

Без 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.

[ExDi]

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