SPLAT – Super Pressure Low Altitude Tests (расчет аэростата с жесткой оболочкой)

Данный тест разработан для проверки устойчивости оболочки фольгированного шара к разрыву.

Предполагаемое летное оборудование:
Battery 1100mAH Li-ion 24 г.
GPS – WD-G-ZX4120 + patch antenna - 20 г.
PIC18F2680 + NTX2 + LE33 + DS1820 - 18 г.

Рассмотрим систему состоящую из шара и летной нагрузки.
Шар сделан из неупругого материала, который в процессе полета расширяется до определенного объема, ограниченного размером  оболочки шара.
Воздушный шар+полезная нагрузка будут лететь вверх, пока  система не достигнет такой же плотности, как окружающий воздух –  в этот момент он стабилизируется по высоте.
Важно понять, какое давление будет внутри шара на высоте стабилизации. Сможет ли его выдержать оболочка?

Теоретически известно, что скорость подъема шара уменьшается при приближении к высоте стабилизации.

Калькулятор давления float1b предназначен для расчета высоты стабилизации и давления внутри шара.
https://ukhas.org.uk/_media/projects:float1b.xls

Принцип работы калькулятора:
1) Вычисление суммарной плотности системы шар + полезная нагрузка.
D = M/V                      плотность = масса / объем
Объем равен объему полностью надутого шара, масса = массе полезной нагрузки + массе оболочки + масса содержащегося в нем газа.  Объем груза не учитывается в этом расчете.

2)Вычисляется модель стандартной атмосферы, чтобы найти высоту, которая имеет ту же плотность как и система "шар+полезная нагрузка."

3) Определяется атмосферное давление и температура на достигаемой высоте.

4) Определение установившегося давления внутри шара согласно модели идеального газа.
Р = k*T/ V и давление = k* температура / объем.

Испытания Шаров

Воздушные шары Qualatex.
Диаметр:  36”
Масса: 37 грамм
Объем: 100 литров
Толщина: 31 мкм
Измерительное оборудование: Манометр и датчик давления MPX5010

Цилиндрические шары были перекачены до момента взрыва на 33 %.
Полученные значения давления разрыва:

  4,7 кПа    

  5.4 кПа  

Давление шара в момент разрыва можно рассчитать как:
Ss = PR/2T                Sphere Hoop Stress = (давление * Радиус) / (2 * Толщина)
Давление цилиндра в момент разрыва можно рассчитать как:
St = PR/T                    Tube Hoop Stress =    (давление * Радиус) / Толщина      
Вычисленные по данным формулам значения разрыва оболочки:
Для шара:     13 кПа
Для цилиндра: 6.5 кПа

Измерение скорости подъема шаров:

Общая тяга (г)	Масса (г)	Тяга (г)	Скорость подъема (м/сек)
0.7	0.0	0.7	0.37
4.0	0.0	4.0	0.87
4.0	2.0	2.0	0.58
10.0	6.0	4.0	0.76
10.0	8.0	2.0	0.60
10.0	9.0	1.0	0.49
19.0	18.0	1.0	0.40
31.0	27.0	4.0	0.72
31.0	29.0	2.0	0.56
31.0	30.0	1.0	0.46

Перевод http://ukhas.org.uk/projects:splat
Лавриненков Игорь / R2AJA
Для связи mail:  lis-soft /*at*/rambler   точка   ру