Ещё раз о «пистоне»

Статья В. Минакова «Секреты нового «пистона», размещённая в «Моделисте-конструкторе» № 12 за 1994 год, позвала живой интерес у раКетомоделистов. В ней в первый раз в дешёвой популярной форме излагались изготовления и основные принципы разработки газодинамической стартовой установки (ГДУ).Сейчас мы уже можем предложить вниманию ранетомоделистов обобщенные данные исследований стартов с ГДУ спортсменов из Челябинской области.

В материале приведены расчеты динамики разгона моделей ракет массой 230—290 г с двигателями неспециализированным импульсом от 20 до 40 Н — с. Авторы в первый раз исследуют влияние параметров ГДУ на скорость схода модели с установки. А практическая сокровище данного материала в том, что результаты объемистых расчетов даются в эргономичном для применения виде.

К числу главных параметров, воздействующих на старт моделей ракет с газодинамической установки (ГДУ), относятся стартовая масса модели, его характеристики и тип двигателя, трубы и аэродинамическое сопротивление модели ГДУ, диаметр поршня ГДУ, начальный задонный (ресиверный) количество, протяженность разгонного участка, масса трубы ГДУ, сила трения и степень обтюрации в совокупности «поршень — труба» ГДУ.

Неноторые из перечисленных параметров смогут быть «заморожены» в границах настоящих номинальных значений, что разрешает значительно сократить множественный перебор вариантов при численном ответе многопараметричеснкой задачи динамики старта.

К числу «замороженных» параметров мы относим массу подвижной части ГДУ (50 г), силу трения между трубой и поршнем ГДУ (0,5 Н) и степень обтюрации между трубой и поршнем ГДУ (96 процентов).

Расчетная схема конструкции ГДУ приведена на рисунке 1. При выборе ее предполагалось, что упрочнение трения в паре «двигатель — втулка трубы» близко к нулю (свободная посадка), а отверстия в нижней части трубы снабжают вольный дренаж воздуха, что исключает рост давления в буферной полости и происхождение соответствующей тормозящей силы.

Расчет выполнен при следующих данных: стартовая масса модели 230, 260 и 290 г, аэродинамическоесопротивление модели эквивалентно оперенному телу вращения длиной 800 мм и диаметром 80 мм, двигатель — МРД-20 либо МРД-40 при номинальных температуре градусов и расходных 20 характеристиках С, диаметр поршня Дл = 23,5 мм, протяженность разгонного пути Lmax = 700 мм, начальный задонный (ресиверный) количество Wо = 7,0 нуб.см. На рисунне 2 приведена расчетная кривая для разных значений стартовой массы модели.

Рис. 1. Расчетная схема конструкции ГДУ.

Рис. 2. Кривая зависимости скорости схода модели от длины разгонного пути.

Рис. 3. Зависимость внутреннего избыточного давления от длины разгонного участка.

Рис. 4. Оптимальная схема распределения толщины стены по длине трубы с учетом настоящего избыточного давления в ходе разгона модели.

Рис. 5.Зависимость суммарной силы от текущего времени старта для разных значений диаметра поршня и ресивериого количества.

Рис. 6. Схема трубы ГДУ с рессиверной камерой.

Рис. 7. Зависимость большой силы в посадке «двигатель — втулка» от диаметра поршня и ресиверного количества.

Рис. 9. Зависимость оптимального количества ресиверной камеры Wр от диаметра поршня для модели массой 260 г при длине разгонного участка 700 мм.

Определяющим параметром для толщины стенни трубы есть величина внутреннего избыточного давления газов, истекающих из ранетного двигателя в полость трубы.

Расчетная зависимость трансформации внутреннего избыточного давления в трубе в ходе разгона применительно к модели массой 260 г приведена на рисунке 3.

Что касается разработке изготовления, то для увеличения долговечности стартовой установни и уменьшения количества сменных труб возможно советовать сделать усиление стеклопластиновой трубы подмоткой дополнительных одного-двух слоев стенлотнани толщиной 0,06 — 0,1 мм.

Цикл эксплуатации аналогичного изделия возрастает в неснольно раз при малом понижении скорости схода модели с ГДУ. Для ответственных соревнований и рекордных полётов лучше изготовить оболочку трубы с переменным сечением стенни в соответствии с рисунном 4.

Среди неприятностей, определяющих эксплуатационную надежность ГДУ, направляться выделить обеспечение заданного упрочнения посадки между втулкой трубы и двигателем.

Ответ данной неприятности разрешает исключить преждевременное «выпрыгивание» ранеты из втулки при запуске двигателя. При старте модели это усилиедолжно незначительно быть больше по величине модуль большой силы, появляющейся в паре «модель — труба ГДУ». Действующую в зоне втулки и посадки двигателя силу возможно выяснить по зависимости:

На рисунке 5 в графическом виде приведены результаты расчета силы Р для разных диаметров поршня ГДУ и начальноресиверных количеств по времени разгона. Увидим, что при диаметре поршня 23,5 мм и начальном ресиверном количестве Wo = 7 куб.см большая сила, действующая на совокупность «модель — труба ГДУ», не превышает 10 Н, и исходя из этого упрочнение посадки двигателя во втулку трубы возможно маленьким, к примеру 15—20 Н.

На рисунке 6 приведена схема трубы ГДУ с ресиверной камерой.

Ее количество Wp определяется диаметрами Dp, Dп и длиной Lр. Площадь дренажных отверстий обязана подбираться с учетом обеспечения свободного перетекания газов из задонного количества в ресивер и обратно. С целью оптимизации предлагаемой схемы ГДУ выполнены расчеты динамини старта для разных значений диаметра поршня.

Результаты представлены в графическом виде на картинках 7, 8, 9. Из этих графиков направляться, что при отсутствии особой ресиверной камеры оптимальный диаметр поршня должен быть равен 23,5 мм. Наряду с этим на длине разгонного участка пути Lр = 700 мм достигается скорость модели 19,5 м/с. Введение же особой ресиверной камеры количеством 80 — 90 куб. см и уменьшение диаметра поршня до оптимального значения Dn = 20,5 мм разрешат расширить скорость схода модели до 23,5 м/с.

При разработке ГДУ и выборе типа двигателя нужно учитывать, что значительное влияние на динамику старта модели оказывает расходная черта двигателя. Для рекордных полётов и ответственных соревнований требуется создать особый двигатель с особенной расходной чёртом.

В. ИСАЕВ, М. ПОТУПЧИК, А. СЕМЕНОВ, г. М и а с с Челябинской обл.

Случайные записи:

• Литье из пластмассы
• Путь к «востоку»

Если ты ещё, милый мой… (На случай важных переговоров)

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Трубы резонансные

  В издании уже рассказывалось о методике подбора параметров резонансных труб («Моделист-конструктор» № 9 за 1995 г.) для высокофорсированных двигателей….

• S1b — две рекордные ступени

  На соревнованиях Пятого европейского первенства миниатюрная ракетомодель класса S1B мастера спорта СССР Ю. Солдатова принесла собственному конструктору…

• Гонки… без трассы

  СТЕНД ДЛЯ Опробования АВТОМОДЕЛЕЙ. При отладке автомоделей громадную помощь конструктору может оказать испытательный стенд (рис 1). Его выстроили члены…

• Глиссер-компромисс, или резервы традиционной схемы

  Какой быть новой модели? Таковой вопрос с неумолимым постоянством появляется перед каждым спортсменом, маститым и совсем юным, сразу же по окончании…