[image]

Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

Проект, посвященный созданию носителя на ГРД
 
1 43 44 45 46 47 75
+
+1
-
edit
 

FRC

опытный

Совмещенный график по испытаниям 01.11.11 и 11.11.11

С укороченной шашкой получился УИ 170 с. Секундный расход окислителя избыточен.
Прикреплённые файлы:
 
   7.07.0

FRC

опытный


13.11.11 были проведены испытания того же двигателя. Изменения коснулись только размеров шашки горючего и содержания ПАП-1 (снижено до 10%).
Размеры шашки: 33х23х145мм
Вес - 64 гр. с бронировкой
Окислитель - 182 гр.
Сумм.имп. -418 N*s
УИ- 170 сек.

Двигатель запустился штатно.
Как выяснилось, хотя толщина мембраны была уменьшена с 0,7 до 0,5мм, она не выгорела, как в прошлый раз, а прорвалась. Опять окислитель бил в стенку, что вызвало прогар бронировки в середине шашки. Хотя, двигатель сразу можно было брать руками.
Из-за технологической неточности изготовления узла мембраны, заменить фторопластовую на что-то иное, не представляется возможным. Не достигается уплотнение и свищет окислитель.
Скорость уноса горючего подтверждается на уровне 1,75 мм/сек.

По видео замечено, что сопло работает в режиме недорасширения.

На последних 3-х испытаниях найден алгоритм удобной заправки Nox в баки малого объема. Предварительно охлаждаем углекислотой (нету у нас жидкого азота :)). В 9 унцевый бак заправилось 305 грамм окислителя. Можно считать, что это предел. Разумный только при наличии в баке предохранительного прорывного клапана.
Прикреплённые файлы:
 
   7.07.0
Это сообщение редактировалось 15.11.2011 в 21:57

FRC

опытный

Уж не знаю по какой причине, но не сходятся результаты с предварительными расчетами по алгоритму и hybrid_calcs. Наверно не так считаю.

Возник некий алгоритм, который с результатами практически сходится.
При его построении исходил из того, что:
1. Мы знаем, какое кол-во окислителя будем заливать (например 200гр).
2. Мы знаем фактический расход Nox - 100 гр/сек.
3. Мы знаем время - 2 сек.
4. Из предполагаемого правильным (хотя не факт) соотношения компонентов 5,6 можем получить общий требуемый вес горючего: 200гр./5,6 = 36 гр парафина.
5. Зная внешний диаметр шашки парафина (33мм), скорость его уноса (1,75 мм/сек) и время работы (2 сек) можем высчитать, что внутренний канал должен быть 33-(1,75*4)= 26мм.
6. Далее вычисляем площадь торца шашки с учетом канала: 8,54см2 - 5,3см2 = 3,24см2.
7. Вычисляем кол-во парафина в 1 см шашки при данной площади: 3,24см2*1*0,9гр/см3 = 2,916 гр.
8. Исходя из того, что общий вес шашки д.б. 36гр., нужная длина 12,3см. Т.е. шашка должна быть 33х26х123мм.
Можно предположить, что длина 123мм вполне соответствует результатам последних прожигов с шашками L= 100/75/145мм. В случае с L=100мм, был получен максимальный УИ.
   7.07.0

Voldemar

опытный

FRC> Вес - 64 гр. с бронировкой
FRC> Окислитель - 182 гр.
FRC> Сумм.имп. -4179,2 N*s

Не слишком ли круто? :)
   3.5.193.5.19
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

FRC> Из-за технологической неточности изготовления узла мембраны, заменить фторопластовую на что-то иное, не представляется возможным. Не достигается уплотнение и свищет окислитель.

Лучше использовать толстый mylar (0.3-0.5). Он хорошо горит и поглощает излучение. Прочность у него выше чем у теф., а трение и пластичность выше.
   8.08.0

FRC

опытный

FRC>> Вес - 64 гр. с бронировкой
FRC>> Окислитель - 182 гр.
FRC>> Сумм.имп. -4179,2 N*s
Voldemar> Не слишком ли круто? :)

Блин, глаз замылился. 418 N*s
   7.07.0
Это сообщение редактировалось 15.11.2011 в 21:57
+
-
edit
 

FRC

опытный

a_centaurus> Лучше использовать толстый mylar (0.3-0.5). Он хорошо горит и поглощает излучение. Прочность у него выше чем у теф., а трение и пластичность выше.

Спасибо. Закажу завтра, попробую.
   7.07.0

Serge77

модератор

Может быть, если в стартовую шашку добавить побольше магния, то тефлон будет быстро выгорать за счёт реакции с магнием.
Мембрана наверно лучше чёрная, а не белая или прозрачная, чтобы хорошо поглощала излучение.
   8.08.0
+
-
edit
 

FRC

опытный

a_centaurus> Лучше использовать толстый mylar (0.3-0.5). Он хорошо горит и поглощает излучение. Прочность у него выше чем у теф., а трение и пластичность выше.

Увы, такую пленку продают только в виде упаковочной, совсем тонкой. Отправил запрос по наличию 250мкм и 420мкм в Питерскую фирму. Ждемс.
   7.07.0
+
+1
-
edit
 

FRC

опытный

Serge77> Может быть, если в стартовую шашку добавить побольше магния, то тефлон будет быстро выгорать за счёт реакции с магнием.
Serge77> Мембрана наверно лучше чёрная, а не белая или прозрачная, чтобы хорошо поглощала излучение.

Фторопластовая мембрана была введена, из-за потенциальной возможности использовать N2O+O2 на испытываемом двигателе. Поскольку и без такой смеси работы сейчас много, лучше заменить тефлон на иной материал, а вернутся к нему, когда смесь реально начнем применять. А то стремление "выжать" максимум универсальности из схемы, порождает кучу мелких проблем, отвлекающих от главного.

Попробую саму шашку обработать сверху каким-то составом, чтоб она сама стала газонепроницаемой. Силикон красный, помнится, неплохо работал под давлением N2O.
   7.07.0

RocKI

опытный

FRC> Как выяснилось, хотя толщина мембраны была уменьшена с 0,7 до 0,5мм, она не выгорела, как в прошлый раз, а прорвалась. Опять окислитель бил в стенку, что вызвало прогар бронировки

Может не пускать этот процесс на самотек, а специально задать прослабления в мембране так, чтобы прорыв был "правильным"? Например, сделать специально точку утоньшения в центре и от нее радиальные канавки. Раскроется эдакая "ромашка", которая не будет скашивать поток окислителя.
   8.08.0
AR a_centaurus #16.11.2011 19:34  @RocKI#16.11.2011 18:21
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

RocKI> Может не пускать этот процесс на самотек, а специально задать прослабления в мембране так, чтобы прорыв был "правильным"?

Это правильно по форме. Но так делается с металлическими разрывными диафрагмами. И в системах без значительных температурных градиентов. Поскольку усилие можно посчитать, зная предельные деформации в пластине. В случае полимерного диска, обладающего высокой пластичностью (попробуйте разорвать листок TFE), добиться повторяемости будет невозможно. Особенно в случае градиентного температурного поля. Необходима "исчезающая" диафрафма. Сгорающая или "охрупчающаяся" (тонкое стекло, например). И многое (если не все) зависит от степени корректности конструкции узла.
Можно посоветовать следующее: использовать вместо TFE диск, вырубленный из PET бутылки. Они с mylar схожи по термодинамическим св-вам. По крайней мере спектр ИК -похож. Перед установкой выполнить обмазку пороховой мякотью с Mg центральной зоны и ЗАКЛЕИТь её (со стороны камеры) диском (меньшего диаметра) из scotch. Тонкий диск обязательно прогорит и инициирует направленное внутрь толстого струю горячих газов, образующихся pri горении пиросмеси.
   8.08.0
RU RocKI #16.11.2011 21:35  @a_centaurus#16.11.2011 19:34
+
-
edit
 

RocKI

опытный

a_centaurus> Необходима "исчезающая" диафрафма. Сгорающая или "охрупчающаяся"

Не знаю, скорее всего ты прав, но я бы все-таки попробовал. Однако сгорающая мембрана из тефлона звучит обнадеживающе. Сергей правильно предложил использовать магний, надо только обеспечить плотный контакт магниевого порошка с мембраной. Мне представляется трёхслойная конструкция мембраны. По краям тефлон, в центре пленка из магния связанного каким-нибудь горючим, к примеру, нитропорохом. Причем лучше всего, если нижний слой тефлона будет не несущий. тогда можно в центре сделать отверстия для непосредственного запала состава с магнием от стартовой шашки.
Успех, конечно, не гарантирован, но поэкспериментировать можно. Тем более, что для этого не нужен мотор. Просто порошок с тефлоном завести трудно, надо именно горючий состав с избытком магния.
   8.08.0
AR a_centaurus #16.11.2011 23:44  @RocKI#16.11.2011 21:35
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

RocKI> Однако сгорающая мембрана из тефлона звучит обнадеживающе.
RocKI> Тем более, что для этого не нужен мотор.
У меня это "от практики к тактике". В смысле я занимаюсь этими системами для ГРД/ЖРД уже десяток лет. Поэтому если даю советы, то они проверены этой самой практикой. Разрывные мембраны используются в микроГРД с самого начала их внедрения. Чего только не совали в камеру. А подрывали пороховой навеской, надеясь прожечь или разорвать диск, запирающий форсунку. Лучше всего себя зарекомендовал именно диск из бутылки. Он даёт МЕНьШЕЕ число отказов. У тефлона достаточно высокая температура размягчения и плохая теплопроводность. И не забудем, что позади мембраны находится криогенный окислитель с уже пониженной при заправке температурой. Посмотрите на фотографии моих движков. Они все в инее после заправки. То есть, материал мембраны ко всему прочему ещё и переохлаждён. Стартовая шашка создаёт КОЛьЦЕВОЕ температурное поле. С провалом на оси. Поэтому диск из PFE только размягчается и прорывается под давлением закиси с тыльной стороны. Идея заложить трёхслойный сандвич из Mg с нитропорохом (в предыдущем посте я рекомендовал двойной бутерброд, но с мякотью ЧП, которая более эффективна для этих целей) может и неплоха, однако имеет подводные камни. Один из них (и самый большой и опасный) - hard start. Который обязательно произойдёт рано или поздно, когда фронт быстрого детонационного горения нитропороха с Mg в сторону инжектора встретится с фронтом капельной фазы окислителя. Тот же FRC уже по-моему несколько раз через него проходил. И надеюсь, что на те же грабли наступать не будет. Нужен тщательный расчёт конструкции с обязательным последовательным экспериментом. Из моего опыта лучшим и самым надёжным элементом является выгораемая диафрагма, инициируемая снаружи камеры. С тем чтобы фронт пламени был коническим и кольцевым. И в первую очередь выгорала бы сердцевина. Тогда начальный поток закиси свободно пройдёт внутрь обьёма пламени стартовой шашки, начнёт диссоциироваться и инициирует рабочий процесс в камере.
   8.08.0
AR a_centaurus #16.11.2011 23:58  @a_centaurus#16.11.2011 23:44
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Вот, оптимальное решение - исчезающая диафрагма из пиросостава с мостиком-инициатором (но может инициироваться, конечно и от с.ш.). Толщина, правда не 0.5 мм (3 мм), но в остальном вполне резистентная. Я использовал её в качестве пирозамка для клапана (Hock, poppet valve) газообразной закиси в экспериментах с трастером на N2O as monopropellent. Даже под усилием отжимающей пружины (не менее 25 кг) устройство работало на размыкание очень надёжно, не разрушаясь. Подобная перегородка стоит и в динамическом пироклапане двигателя Me_H_150_002. Правда у нее геометрия сложнее. Есть ступенька, дающая дополнительную прочность на отрыв своду пиросостава.
Прикреплённые файлы:
Valves_05.jpg (скачать) [1280x960, 115 кБ]
 
Valves_08.jpg (скачать) [1280x960, 98 кБ]
 
 
   8.08.0

FRC

опытный

RocKI> Может не пускать этот процесс на самотек, а специально задать прослабления в мембране так, чтобы прорыв был "правильным"? Например, сделать специально точку утоньшения в центре и от нее радиальные канавки. Раскроется эдакая "ромашка", которая не будет скашивать поток окислителя.

Опробовали. Насечки крестообразные не работают. Диск рвется, "где попало".
Небольшое углубление в центре диска - то же самое.
Единственный удачный опыт - это когда тонкий диск фторопласта просто выгорел от стартовой шашки. Весь. Но повторить не удалось, даже при уменьшении толщины до 0,5мм.

Что нравится в тефлоне, так это то, что его гарантированно прорывает давлением окислителя, при сквозном прогорании верхнего свода канальной стартовой шашки. Но невозможность регулировать форму прорыва, все портит.
   7.07.0
Это сообщение редактировалось 17.11.2011 в 11:26
+
-
edit
 

FRC

опытный

a_centaurus> Можно посоветовать следующее:

Mylar нашел 0,25. В Питер прибудет через неделю. Еще несколько дней до Москвы будет добираться.
Интересный материал, да и вполне укладывается в концепцию двигателя из "широко распространенных, коммерческих элементов".
Помимо мембран, похоже, его можно использовать как герметизирующую оболочку (лейнер) в композитном баке. Как раз ТЗ согласую с заводом.
   7.07.0

FRC

опытный

a_centaurus>> Необходима "исчезающая" диафрафма. Сгорающая или "охрупчающаяся"
RocKI> ...По краям тефлон, в центре пленка из магния связанного каким-нибудь горючим, к примеру, нитропорохом.

Проблема hard start и правда есть. Правда, разрушения двигателей у нас не от него были (судя по разрушению узлов), хотя, мы и не знаем, какая схема разрушения элементов характерна для hard strart.
Сейчас проще отказаться от тефлона, т.к. острой нужды в нем нет. Кислород не используем. А вернуться к Ф-4 и магнию по мере перехода на новый окислитель, добросовестно разработав дизайн узла на основе экспериментов.
   7.07.0

FRC

опытный

Сейчас узел выглядит так, как на картинке.
Фактически, это схема микро ГРД, которая проста и надежна.
В ходе испытаний было отмечено, что большая стартовая шашка долго горит и до начала прорыва мембраны, похоже, выжигает несколько % парафиновой шашки. Логично было бы или уменьшить размеры стартовой при снижении скорости ее горения (чтоб успела запустить ГРД) или оставить размер, но ускорить процесс выгорания мембраны. А с тефлоном, пока, быстрое выгорание мембраны не получается уверенно повторять.
Прикреплённые файлы:
 
   7.07.0

RLAN

старожил

FRC> Сейчас узел выглядит так, как на картинке.

Непонятно. Зачем верхний свод в стартовой шашке. Ведь пытаетесь этот процесс ускорить (насколько я понял)
Треть шашки сгорает до открытия доступа к мембране, треть(условно) пока ее прогреет, и только треть в процессе подачи окислителя.
Прогрев камеры, туда,сюда, понятно. Но можно, думаю, от этого свода отказаться.
Может шашку погорячее. Полиэфирка, ПХА,ПАП зажигается легко, прожжет кого хочешь.
   

FRC

опытный

RLAN> Непонятно.

Если сквозной канал в шашке, то мембрану через него или выдавливает, или в этом месте прорывает в момент открытия крана подачи закиси из бака. Давление 45-50 кг/см*2. А свод верхний, как раз достаточно прочный, чтобы этого не допустить.
Свод тонкий, толщиной 3мм. При длине шашки 21мм, и диаметре 21мм.
   7.07.0

Serge77

модератор

А зачем вообще мембрана? Стартовая шашка не держит давление?
   3.0.193.0.19

FRC

опытный

Serge77> А зачем вообще мембрана? Стартовая шашка не держит давление?

В простенок между телом шашки и стенкой "гильзы" свищет газ.
Сама по себе шашка прочная, потому рассматривается вариант вообще обмазать ее силиконовым герметиком. В результате получится выгораемая "затычка" без всяких отдельных мембран. Руки не доходят.
   7.07.0

Serge77

модератор

FRC> В простенок между телом шашки и стенкой "гильзы" свищет газ.

А вы шашку не в гильзе формуете, а отдельно?
Шашка на полимерной связке?
   3.0.193.0.19
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)

RLAN

старожил

FRC> В простенок между телом шашки и стенкой "гильзы" свищет газ.
FRC> Сама по себе шашка прочная, потому рассматривается вариант вообще обмазать ее силиконовым герметиком. В результате получится выгораемая "затычка" без всяких отдельных мембран. Руки не доходят.

Те шашки, что я делал из указанного состава (полиэфирка, ПХА, ПАП)получались очень твердые и гладкие (если форма гладкая), их вполне можно уплотнять о-рингами.
   
1 43 44 45 46 47 75

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru