Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

a_centaurus> В качестве комментария: для отбора тепла также применяются эффекты фазовых переходов. ...Ты как бы задался целью сделать всё возможное чтобы твоё изделие вышло с минимумом коэффициента надёжности. Чем меньше процесов одновременно происходит, тем выше КПД.


Последний мой пост, чисто информативный. Просто изучаю насколько возможно процесс... информация показалась интересной вот и выложил. А по охлаждению сопла в моем варианте я уже прислушался к мнению общественности и сделал стальное сопло. Двигатель готов на сегодня, просто фотки не выложил пока. Сейчас вот еду топливные шашки заливать.
Охлаждаемое сопло тоже будет испытано, но спешить не буду.

Serge77> А уж охлаждать завесой закиси азота, которая разлагается с выделением тепла - НАВЕРНО не получится ;^))

Это да. Не получится.
Купил я много книжек умных, Добровольского М.Б. (Жидкостные ракетные двигатели), Волкова с Ягодниковым (Исследование и стендовая отработка ракетных двигателей на твердом топливе), Моисеева, Тарасова, Колмыкова и Филимонова (Технология производства жидкостных ракетных двигателей). Сижу, изучаю по ночам. Радует, что проделанная работа, конструкция, способы изготовления и схемы процессов, вполне соответствуют написаному. Пока все правильно, хотя и делалось интуитивно. Что касается охлаждаемого сопла - технология изготовления вполне рабочая. Что касается результата - наверно если бы это был ЖРД, то охлаждая топливом результат бы был положительным. Для ГРД на N2O - не выйдет напрямую охлаждать. А вот с кислородом жидким - поглядим в будущем.

FRC> Ну не достичь хороших, весомых результатов без соответствующей работы...

Антон! Почему ты всё время и везде пишешь о каких-то результатах? Тем более о весомых... Пока "весомым" является только "железо", которое ты собираешь в кучу.

Когда-то в прошлой жизни к нам в отдел прикладной оптики (ОКБ ИКИ АН СССР) пришёл новый конструктор. С большим опытом в тракторостроении. Так его и не удалось переучить на стандарты научного космического приборостроения. Он всё проектировал из стали с 3х резервом. Помучился немного и перевёлся на завод. Ну это к слову.

Достоверным результатом в двигателестроении является график тяги vs. время. До-то- го о результате (положительном) лучше помалкивать. Собственно, главным алгоритмом для дизайна является предварительный габаритный расчёт. Он у тебя как-то не прослеживается. Поскольку, например, на центробежной форсунке сильно падает давление. Как ты это учёл??? Это вместе с тем, что общая длина магистрали между баком и камерой и так велика. Обычно для круглого инжектора при минимальной длине пути между баком и инжектором принимается падение давления (drop of pressure) в 100 psi. Для форсунки твоего типа будут все 150-200 пси. Какой у неё эффективный диаметр, отнесённой к простой форсунке? То есть эффективным будет давление в прекамере около 500 пси. Не маловато будет? Вопрос, кстати риторический. Слишком много неизвестных в твоей конструкции, чтобы на него ответить. А ты ведь ещё собираешься "охлаждать" сопло тем же потоком окислителя. То есть падение давления ещё увеличится.
Термин "охлаждать" я не зря написал в кавычках, после того как посмотрел конструкцию на фото. В лучшем случае охлаждать ты будешь внешний контур соплового блока. С внутреннего слоя критики тепло отбираться не будет в силу механической границы между двумя материалами с неважным (бронза) и плохим коэф. теплопроводности. На этом стыке возникнет радиационный барьер в силу высокого "epsilon" стали. Весь узел нужно делать хотя бы из меди, согласно стандартам.
Шашку, как я понимаю ты собрался делать из эпокси с наполнителем из FeO и KNO3. То есть схема "трибрид". Тогда и вовсе рабочий процесс не может быть просчитан. Твёрдый слабый окислитель только ухудшает характеристики выхлопа, увеличивая мол. массу продуктов и уменьшая характеристическую скорость. Для такого случая трудно определить thrust coefficient.
Следующий вопрос по подаче окислителя в прекамеру. Как ты собираешься открывать клапан на баллоне от paint ball? Дистанционно, или рукой, после заправки? И навинчивания на бак? Опасного здесь ничего нет, просто я тебе советую сначала испытать твой пироклапан в полной схеме двигателя на состоятельность с заправкой небольшого количества закиси.
Попробуй проанализировать написанное критически и критически же посмотреть на свою конструкцию. Скорее всего истина будет лежать где-то посредине. По крайней мере будет пища на будущее. Удачи.

FRC>> Ну не достичь хороших, весомых результатов без соответствующей работы...
a_centaurus> Антон! Почему ты всё время и везде пишешь о каких-то результатах? Тем более о весомых... Пока "весомым" является только "железо", которое ты собираешь в кучу.
Александр. В силу каких-то причин ты не потрудился понять суть написанного мной предложения. Я не преподношу собранное, как ты выразился, железо, в качестве результата и не страдаю манией ложного величия. Фраза выражала мое мнение, думаю правильное, что не потрудившись, не получишь нужный результат (на который я расчитываю).

a_centaurus> Поскольку, например, на центробежной форсунке сильно падает давление. Как ты это учёл???
Я это заметил, что, в общем-то не сложно чисто визуальными и тактильным "методами". Не имея возможности рассчитать результат я руководствуюсь практикой других людей, которые такие форсунки использовали.
Давление в баке - около 700-720psi. Давление в КС - 350-400psi. 500psi - вполне подходит, но надо замерять, что бы быть уверенным. Ты же не замерял, да?

a_centaurus> ...А ты ведь ещё собираешься "охлаждать" сопло тем же потоком окислителя. То есть падение давления ещё увеличится...
Я, кажется написал, что на первых испытаниях будет стальное сопло. По поводу охлаждения надо еще проработать схему и явно не с N2o. Хотелось, но оказалось не так просто с ЗА.

a_centaurus> ...Весь узел нужно делать хотя бы из меди, согласно стандартам...
А что, бронза не используется? Не раз читал, что использовалась точно, правда конкретные двигатели не назывались. А медь чаще, правда. А лучше УУМ.

a_centaurus> Шашку, как я понимаю ты собрался делать из эпокси с наполнителем из FeO и KNO3.
Не правильно. Просто эпоксидка. Стартовую - как ты рекомендовал.

a_centaurus> Следующий вопрос по подаче окислителя в прекамеру. Как ты собираешься открывать клапан на баллоне от paint ball? Дистанционно, или рукой, после заправки?

Шаровый кран (высокого давления) с приводом. В качестве привода используется шуруповерт (естественно разобранный) с дистанцированными реверсом и кнопкой on/off. Как раз после написания этого ответа еду в OBI его покупать.

a_centaurus> Попробуй проанализировать написанное критически и критически же посмотреть на свою конструкцию. Скорее всего истина будет лежать где-то посредине. По крайней мере будет пища на будущее. Удачи.
Спасибо. Просто каждый из нас (ФОРУМЧАН) погрушен в свой проект, у каждого свой образовательный и интеллектуальный уровень, свои представления о том как надо что-то делать. "Высшая техническа школа" - учит как правильно, а "выскочки" не всегда так могут, ибо если делать ВСЕ "КАК НАДО", то для начала надо получить высшее профильное образование.

Я тебя вовсе не хочу обидеть, но даю тебе представление, как написанные тобою фразы читаются со стороны. Если хочешь, чтобы тебя однозначно понимали, пиши без задних мыслей. Я искренне хочу, чтобы у тебя всё получилось. Избрал свой путь проб и ошибок, так иди по нему. Я смотрю и читаю твои посты с бóльшим пристрастием, чем кто-либо другой на этом форуме. И стараюсь критиковать твои работы с пользой для тебя. Чтобы потом хвалить и радоваться вместе с тобой. Или тебе приятнее читать общие слова, не имеющие отношения к предмету твоего труда? Я ведь продолжаю публиковать в теме ГРД результаты своих работ в основном для тебя и ещё двух-трёх человек, которым это пока интересно. Старайся читать и анализировать. Пригодится.

FRC> Не имея возможности рассчитать результат я руководствуюсь практикой других людей, которые такие форсунки использовали.

Использовали в ГРД разрабатываемой схемы???

FRC> Давление в баке - около 700-720psi. Давление в КС - 350-400psi. 500psi - вполне подходит, но надо замерять, что бы быть уверенным. Ты же не замерял, да?

Это и замерять не нужно. Закись хорошо изучена. Эмпирическое значение "ullage" выбирается ок. 650 psi. И это при 20-23ºC. При температурах ниже этих, значение давления ещё падает. При использовании центробежной форсунки давление будет ниже. Пусть не 500 но 580 psi. Но не следует забывать, что при инициировании стартовой шашки в зоне диссоциации (идущей ещё и с повышением температуры) может быть кратковременный скачок давления, ПРЕВЫШАЮЩИЙ это значение. То есть поток окислителя может быть остановлен. Со всеми вытекающими последствиями.
Твоё право - отмахнуться от моих замечаний. Принять ты их не хочешь, а опровергнуть не можешь. Но, хотя бы из чувства самосохранения прислушивайся к голосу практика.

FRC> Я, кажется написал, что на первых испытаниях будет стальное сопло. По поводу охлаждения надо еще проработать схему и явно не с N2o. Хотелось, но оказалось не так просто с ЗА.
Я смотрю на фото и пишу о том что вижу. Поэтому, если хочешь говорить на техническом языке, потрудись нарисовать хотя бы от руки сборку. Для этого вовсе не нужно заканчивать МАИ или Caltec (это к вопросу о необходимости специального образования для постройки гибридного движка).

FRC> "выскочки" не всегда так могут, ибо если делать ВСЕ "КАК НАДО", то для начала надо получить высшее профильное образование.

Совершенно не обязательно иметь высшее профильное образование, чтобы следовать общеизвестным стандартам. Как, например, вовсе не обязательно иметь даже начальное образование, чтобы быть вежливым и благодарным. А иногда беды идут от излишней "образованности". Вместо чёткого рабочего плана по созданию конструкции вперёд выходит желание "скрещивания" в одном изделии совершенно неприемлимых и необоснованных технических решений. Но не растут помидоры на яблоне. Особенно величиной в арбуз. Даже Мичурин с Лысенко не смогли. А как старались.

Ckona> FRC, а где ты берешь закись азота ?

Какую закись? Я катался в Рязань к добрым людям. больше не ездил, т.к. прожигов, фактически, не было

a_centaurus> Но не растут помидоры на яблоне. Особенно величиной в арбуз. Даже Мичурин с Лысенко не смогли. А как старались.
Я внимательно читаю твои замечания, критику и советы. Так же внимательно слежу за твоей темой. И благодарен тебе за все, что ты пишешь. Правда.
Поскольку я очень болею за свой проект, то моя реакция на любую критику из разряда "и то не так и это не правильно, а это лучше переделать", если даже она правильная, напоминает первоначальную реакцию матери на любую критику его ребенка со стороны не родного отца. То есть бывает, часто, неправильной.
Например, до последнего я не принимал критику в отношении схемы с охлаждением сопла с помощью ЗА. Но собрав максимум информации (из высказанных мнений), я решил отказаться от этого пути на первое время, хоть сопло и было изготовлено.
А чертежи и правда надо бы уже привести в порядок и выложить.

По поводу обратного скачка давления в прекамере - долго обдумывал этот вопрос на самом деле. Во-первых, все же давление на входе в головку будет не менее 700psi. Во-вторых, в головке стоит обратный клапан и при малейшем противодавлении - закроется.
В-третьих, даже если скачек давления будет, то его показатели будут (очень сильно) снижены при прохождении внутрь головки диаметром самих каналов в тангенциальной форсунке 4 шт по ф 1мм.
В-четвертых, между форсункой и соплом свободный канал. Стартовая шашка не выступает в канал, а является частью основной. Шашки прироклапана, которая перекрывает выход ЗА в камеру и сопло у меня нет.

Единственное, что смущает, так это возможная закупорка критики по каким-то причинам. Но с эпоксидной шашкой такого не предвидится.

FRC> Но с эпоксидной шашкой такого не предвидится.

Ну и хорошо. Хорошо что уверен в начальной схеме. Остальное выяснится при испытаниях. Просто нужно всегда предполагать возможность негативного хода событий и иметь возможность его предотвратить. Happy week end!

a_centaurus> Happy week end!

Спасибо, тебе тоже хороших выходных.
По форсункам центробежным я здесь подсмотрел - Damien Teney's rocketry pages - Amateur hydrogen peroxide rocket propulsion. Хороший сайтик, довольно удобный стенд. гибридник на перекиси.

FRC>> 2. Завесное охлаждение окислителем. Это классика.
Serge77> Классика - горючим. В окислителе сопло сгорит.

Это правда, но проф. А.А. Козлов из МАИ охлаждает свои микрушки газообразным кислородом, говорят, никелевое покрытие выдерживает кислород с такой т-рой. Говорят также, что родственное никелевое покрытие используется в газогенераторе РД-170 и всех его родственников.

Serge77> А уж охлаждать завесой закиси азота, которая разлагается с выделением тепла - НАВЕРНО не получится ;^))

Да. Это так.

Serge77>> А уж охлаждать завесой закиси азота, которая разлагается с выделением тепла - НАВЕРНО не получится ;^))
А.С.> Да. Это так.

Недостаток ГРД на N2O. И ничего не поделаешь.

Посмотрел я фото и видеотчет товарища из Штатов, который гибридник на перекиси испытывал (500N). Сильно огорчил вид критики стального сопла после прожига. Просто разгорелось раза в 2.
В своем вставку сделаю между топливной шашкой и соплом из фторопласта (пока других вариантов нет). Пишут, что немного уменьшает тепловой поток в стенки сопла за счет образования газовой рубашки в пристеночном слое. Посмотрим.

Жаль, что работа сейчас затормозилась (на электроприводе клапана). Приходится все время тратить на дела по работе.

FRC> В своем вставку сделаю между топливной шашкой и соплом из фторопласта

Осторожно, фторопласт при термическом разложении даёт очень токсичные продукты.
Лучше закрой входной конус сопла слоем эпоксидки или силикона толщиной 5 мм или больше.

Serge77> Лучше закрой входной конус сопла слоем эпоксидки или силикона толщиной 5 мм или больше.

Кстати отличная мысль про силикон. Он тоже не горит, судя по инфо в интернете. Фторопласт я выбирал именно исходя из того, что он не горючь и достаточно прочный, чтоб из сопла не выдуло.

Силикон горит, но здесь это не имеет значения.

А лучше всего сделай стандартную графитовую вставку в стальное сопло.

Поставь обычный о-ринг подходящего диаметра (по внeшнему контуру). Смажь его обильно силиконовой смазкой. Этого достаточно для аблативной защиты соединения.
Для защиты блока форсунки лучше использовать электрокартон также смазанный силиконовой вакуумной смазкой. Это одноразовые копеечные детали. Поэтому лучше купить несколько десятков в запас. Я меняю практически все о-ринги находившиеся в зоне темперетурного воздействия после каждого испытания. В случае если не найдёшь подходящего диаметра бери больший. Для уменьшения диаметра о-ринг режется бритвой или cutter до нужного размера. Затем на место среза наносится анаэробный клей и оба конца сдавливаются пальцами. Через несколько секунд прокладка готова к употреблению. Их можно использовать даже для вакуума (обычная практика в лаборатории) не говоря уже о тепловых нуждах.

FRC> могут сделать максимально интересные условия для нас, если мы будем привлекать к изготовлению деталей их 4-х рабочих (токарь/фрезеровщик, слесарь и еще кто-то).

Что-то мне это напомнило историю, как в 90-х РКК "Энергия" чтобы заработать хоть каких-то денег, сушила лес в своих термобарокамерах.
Ну то есть вобщем вариант вероятно неплохой, но что будешь делать когда коньюктура поменяется - опять искать новое место?

zyxman> Ну то есть вобщем вариант вероятно неплохой, но что будешь делать когда коньюктура поменяется - опять искать новое место?

Постоянным может только свое собственное помещение. Его не предвидится в ближайшие года 2. Да и не нужно оно сейчас. Просто буду учитывать, что могут оттуда попросить.
А в Молнии ситуация аналогична Энергии в 90-х. Я глянул их отчетность за 2008-9 годы. 90% выручки от сдачи площадей в аренду, хоть и фактически гос. предприятие. То, что предприятие уже не получит гос. датаций на развитие космической тематики, уверен на 100%. На конверсию денег тоже у них нет. Так что коньюнктура плачевно-стабильная. А вообще, обидно за них.

FRC> Из эпоксидки шашку сделать можно, но это, как понимаете, не совсем та энергетика. Не проблема сделать парафиновую шашку (склоняюсь к ней), но несколько пугает возможное ее разрушение и закупорка сопла с последующим БУМ!

Именно парафиновая шашка наиболее безопасная из всех топлив с малой температурой плавления и возгонки. Кроме того её выгорание (как твёрдого тела) происходит по объёму. А в области сопла парафин, даже неиспарившийся, уже ЖИДКОСТь. В моей практике, после уже 20 испытаний был только один случай. В микрогибриде вытекла (вернее была "выплюнута") шашка парафин/уголь. Был hard start, но более по причине слишком мощного пирозаряда и недостаточного по сечению канала. Парафиновое пятно было обнаружено на керамической плитке на дне стенда. В мини ГРД всё парафиновое топливо всегда сгорало. Иногда выбрасывало расплавленный стакан из PVC. Поэтому я перешёл на бумагу (как самый надёжный материал). Только учти, для парафина/NOх нужно пересчитать как инжектор, так и геометрию шашки. Ведь массовое отношение O/F и расход другие, чем в случае твёрдых топлив. Я эмпирически нашёл диаметр инжектора посередине между высоким и низким значением G . С другой стороны, температура в камере высокая. Поэтому графитовая вставка сильно желательна. Так что, если решишься, то начинай прямо с парафина. Это самая перспективная пара. Даже для административно/политических решений это может сыграть положительную роль. Всегда можно сослаться на последние проекты NASA и Stanford.

FRC> Еще нужна помощь
FRC> Как быть? Переделывать сопло
Самый простой вариант - выплавить шашку с наплывом внутрь конвергентной части. Это делается легко горячим шпателем. Эта часть шашки выгорит в первые мгновения после инициации и мешать уже не будет. Я так и делаю. Не забывай, что при температуре выше 3000 К любая органика мгновенно возгоняется. Всё равно шайба, мгновенно нагревшись, расплавит шашку, которая туда же и сползёт. Не заморачивайся такими мелочами. Если критика сопла расчитана на 300 psi (для PVC, например), то повышенное давление в 350 psi (для парафина) камера легко выдержит. А механические свойства топлива как раз уменьшают риск. Другое дело, что при малой толщине свода шашки и большой её длине, могут наблюдаться выбросы ("плевки") размягчённого парафина в конце тяги, когда давление и температура падает. Естественно в этом случае падает импульс.