Проект Р-1/Р-1М

Топик посвящен проектированию и созданию ракет Р-1 и Р-1М

Ну-с... начнём. Проект как говорится пошел.
Материалы и чертежи доставлены к месту производства.


Что же мы (нас 2-е) хотим получить:
(Щёлкни чтобы увеличить.)

[html_a href="http://www.kontrast.lgg.ru/r1/r1b.gif"]

Стартовая масса (приблизительно) 33-35 кг. Скорость 1.6 Mach.Высота полёта 7 км. Время до апогея 35 сек.
Старт с направляющих 4.5 метра.

Цифрами обозначены:
1. Головной обтекатель. 400 мм Состоит из 3-х частей. Верхняя часть конус длинной 100 мм. Дюраль.
2. Далее стеклопластиковый корпус получаемый намоткой стеклоткани на болванку, толщина стенок 4-5 мм. Разделён на 2 части. Верхняя залита пеной. Нижняя часть пустотелая. Синим цветом обозначено пустое пространство (низ обтекателя и верх корпуса) для системы спасения (еще не разработана)
3. Спиральная, слабонаправленная антенна системы БРЭО.
4. Блок БРЭО. Включает в себя: Источник питания. TV Передатчик ДМВ диапазона. Приёмник системы управления на 144 МГЦ. Ключевые элементы.
5. Дымовая шашка. Время горения около 30 сек. Выброс продуктов горения через переходник (6) и трубку системы запуска двигателя (7).
6. Стальной переходник с двигателя на корпус.
7. Система запуска двигателя. Трубка с отверстиями содержащая заряд черного пороха и нихромовую воспламеняющую спираль.

8. Топливный элемент. Заряд состоит из 6 одинаковых топливных элементов.



Масса одного заряда около 2 кг. Состав 65%KNO3 + 35% Сорбитол. Горение канально-торцевое.
Стакан изготавливается по технологии папье-маше. Стенки толщиной 4 мм из обёрточной бумаги, пропитанной силикатным клеем.
Примерная технология изготовления заряда:
Смесь размельченных топлива и окислителя засыпаются в следующее устройство:
Фактически это стальной стакан с двойными стенками, между которыми циркулирует перегретый пар.
Жёлтый цвет - бумажный стакан. Тёмно серый – каналообразующая (э… хрень ?) с помощью которой извлекается готовый застывший, заряд. В зависимости от результатов , возможно добавление стадии вакууммирования.



9. Корпус двигателя. Дюралевая труба 108*4*1200 сплав А85.
10. Стабилизаторы. 4мм текстолит.
11. Сопловой блок. Сталь. Коэффициент расширения сопла 6. Критическое 29 мм. Выходное 70 мм.
12. Хвостовой обтекатель. Папье-маше.
13. Корпус ракеты. Полиэтилен. 110*4*900мм.

Двигатель: РД-1
T=4.1 сек Время работы.
Dc=100мм Внутренний диаметр
Lc =1200 Длинна
Lgo=7062552 мм3 Объём топлива
M=12500 гр. Масса топлива.
Abo=160297 мм2 Площадь горения (стартовая)
Kn max=320 Отношение площадь горения/площадь крит.сечения сопла (макс)
Kn min=240 Отношение площадь горения/площадь крит.сечения сопла (мин)
Dto=29.1 мм Диаметр крит.сечения сопла. (примем разгар = 1 мм)
T аст=1520 К Реальная температура горения.
Мео=2.613 Скорость газов (Mach) на выходе из сопла
Fmax=4500N Тяга максимальная.
It=16000N Суммарный импульс
Iisp=131 сек Удельный импульс.


Давление-время


Тяга-время

В дальнейшем с минимальными изменениями возможна модификация до Р-1М.
Предпологаемые отличия:
Двигатель РД-2 (С Isp окло 200)
Канал телеметрии "вниз" с датчиков ускорения.

Топливо для двигателя РД-2 находится в разработке уважаемыми форумчанами. Критика, сдобренная здоровым скептицизмом, приветствуется.

Дух Бетельгейзе>Критика, сдобренная здоровым скептицизмом, приветствуется.

Честно говоря, больше вопросов, чем критики. Главный вопрос: на чём основаны все эти очень точные цифры и красивые графики? Каков был максимальный вес топлива в двигателях, которые ты уже запускал?

Сергей

Дух Бетельгейзе>Критика, сдобренная здоровым скептицизмом, приветствуется.


Мнэээ...
1. Почему дюраль? Это раза в ДВА тяжелее и раза в ДВА менее прочно.Ежели уж , что то там мотаешь - то мотай уж до конца 2. Смущает меня верхняя шашка - она БЕЗ канала должна быть, вернее ее безканалиный свод должен быть толщиной равной толщине стенки заряда.
3. Как ты шашки скреплять (ака бронировать)будешь? А то кирдык приснится.
4. ПАР НЕ НАДО! Лучше МАСЛО подобрать с соответсвующей т-рой КИПЕНИЯ. Все же по 2 кг шашки.
5. И вообще до боли мне все знакомо...особенно дюраль ...в чем чертил?

Ник

>> на чём основаны все эти очень точные цифры и красивые графики?

На экспериментах Ричарда Накка (ссылка на его сайт тут неоднократно проскакивала). Он написал софт для расчёта карамельных двигателей. Я сравнил результаты в реальных двигателях с расчётами для них, получается боле менее точно.

>>Каков был максимальный вес топлива в двигателях, которые ты уже запускал?

Грамм думаю 75-100. Окислитель бертолетова соль. Перед P-1 думаю спалить шашечку в тестовом укороченном движке на 1-2 шашки.

>> Это раза в ДВА тяжелее и раза в ДВА менее прочно.

3.5 мм двигатели держат 100 атм (NEAR) У нас 4 мм и 50 атм.

>>Ежели уж , что то там мотаешь - то мотай уж до конца

Потому что в жизни ничего не мотал. Столь ответсвенную вещь мотать в первый раз я не рискну.

>> Смущает меня верхняя шашка - она БЕЗ канала должна быть, вернее ее безканалиный свод должен быть толщиной равной толщине стенки заряда.

Шашка обычная. Канал 26 мм. Сверху трубка 20 мм с пускателем.
Горит шашка с обеих концов. Сверху стальной переходник (крышка двигателя), 4 сек открытого пламени он выдержит.

>>Как ты шашки скреплять (ака бронировать)будешь? А то кирдык приснится.

Почти никак. Внутрь каждой шашки (в 5мм поясок), с одной стороны, будет вставлено картонное кольцо. При установки шашки это кольцо, смазанное тем же густым силикатником, войдёт в поясок предыдущей шашки. Зазор между шашками будет закрыт кольцом.

>> . ПАР НЕ НАДО!

Пара навалом. 135-140 С. Самое оно то. и горение не поддерживает .

>>...в чем чертил
Не чертил а скорее рисовал. Увы пока в Worde.AutoCad установил но нет времени научится работать. И с литературой по нему напряг.

Дух Бетельгейзе>На экспериментах Ричарда Накка (ссылка на его сайт тут неоднократно проскакивала). Он написал софт для расчёта карамельных двигателей. Я сравнил результаты в реальных двигателях с расчётами для них, получается боле менее точно.

Начало хорошее, но, как говорят, вся трудность в мелочах.

Дух Бетельгейзе>Грамм думаю 75-100. Окислитель бертолетова соль. Перед P-1 думаю спалить шашечку в тестовом укороченном движке на 1-2 шашки.

А какая была конструкция движка? Рассказывай, делись опытом.

Дух Бетельгейзе>Шашка обычная. Канал 26 мм. Сверху трубка 20 мм с пускателем.
Дух Бетельгейзе>Горит шашка с обеих концов. Сверху стальной переходник (крышка двигателя), 4 сек открытого пламени он выдержит.

А вот и критика: канал шашки должен быть больше диаметра сопла. Стальной переходник и сопло, наверное, выдержат, но вот алюминиевый корпус, к которому они прилегают, от них же и нагреется и потеряет прочность, если не расплавится. Нужна теплоизоляция сопла от стенок или нетеплопроводящее сопло.

И ещё: я сопромат не учил, поэтому, скорее всего, ошибаюсь, но мне кажется, корпус самой ракеты надо более основательно просчитать, с учётом перегрузок, создаваемых двигателем и сверхзвуковым обтеканием.

>>> . ПАР НЕ НАДО!

Дух Бетельгейзе>Пара навалом. 135-140 С. Самое оно то. и горение не поддерживает .

Такой пар имеет давление 5-6 атм. Ты где будешь делать топливо - на заводе? Или ты там и работаешь, делаешь Союзы, а из отходов - ракеты немного поменьше?

Сергей

Красивый на фото завод.........жалко прям!
Сурезно ночью напишу.

>На экспериментах Ричарда Накка (ссылка на его сайт тут неоднократно проскакивала)

А еще разок специально для меня?

algor17>Красивый на фото завод.........жалко прям!
algor17>Сурезно ночью напишу.

Algor17! Ты зачем Духу Бетельгейзе свою трубу отдал? Или я "гоню"?

Ник

Nick_Crak>Algor17! Ты зачем Духу Бетельгейзе свою трубу отдал? Или я "гоню"?

Конечно гонишь!Откуа у меня труба!Я рекламу произвожу, а не металлопрокат.А меня размеры трубочек 25мм-а тут сурьезный размер.И потом я как любитель поклялся,работать буду со 100г(люблю такой объем)-обязательная программа и под занавес 1 кг,показательное выступление.И то при сноряжении последнего буду волноваться как в первую брачную ночь......

Поскольку у тебя ракета примерно как те, которые я делал, разберу завтра с пристрастием Но конструктивно... не буду тебе предлагать менять корпус или ставить молибденовое сопло

varban>Поскольку у тебя ракета примерно как те, которые я делал, разберу завтра с пристрастием Ты имеешь в виду самодельные ракеты? Тогда лучше сначала расскажи про свои, особенно, конечно, про двигатель.

Сергей

Привёз 50 кг KNO3. Процедура покупки заняла 10 мин.

Я бы видозменил вопрос.Варбан,а ты дома ракеты делал?А то ты как то раз вскользь упомянул об этом и не вернулся к этой теме больше.

algor17>Я бы видозменил вопрос.Варбан,а ты дома ракеты делал?А то ты как то раз вскользь упомянул об этом и не вернулся к этой теме больше. Я дома ракеты делал, когда был школьником А после окончания ЛТИ по спецухе 0815 делал примерно такого габарита ракеты спецназначения и еще противоградовые. Тоже под 2 метра. Но понятно, не один делал.
А в НИИ, кроме как спецтемами, занимался разработкой ракетомодельных двигателей, в основном в верхных классах - 20, 40 и 80 N.s.

Тогда же и спроектировали ракету для подъема стандартного груза FAI на высоте. Причем ракета оптимизировалась не для побития мирового рекорда, а для достижения максимально возможной высоты.
Импульс топлива был реально 235, сопло - колокольчиковое. Потом стали пробовать эжекторное дожигание на второй и третьей ступени, а потом ракета стала не вписываться в 80 N.s - правила стали нам мешать Но в начальных вариантах она уверенно побивала мировые рекорды, если отдел измерений не напутал в синусах Интересно отметить, что это нас как-то не волновало, и не было желания выступать на соревнованиях.
Рекордная ракета строилась в надежде заинтересовать сборную страны и правление ОСО (типа Осоавиахима). Демку им сделали, но получили обратный эффект - разработку утопили.

А микроРДТТ - традиционная тема нашего отдела, она тянется еще с 1968 года, когда наши наделали полную линейку ракетомодельных двигателей и запустили в серию сначала на снаряжательном заводе "Дунарит" в Русе, а потом... на спичечной фабрике Эти движки позволили болгарским ракетомоделистам на равных соревноваться с амами, чехами и русскими. А если вспомнить славное прошлое, на них летели не менее 20 чемпионов мира, а из-за разработок нашего отдела 2 раза FAI меняла правила Первый раз убрала пункт о том, что движки могут иметь ± 10% от номинального импульса, потому что наши указали номинал, а все как один давали импульс 1.08 от номинала, а второй раз ввела минимальный диаметр моделей, потому что наши коллеги разработали движки с внешным диаметром 7.62 mm Даже шутка ходила, что очередь за 5.45. Она была не безосновательной, поскольку патронный завод находился в 40 метров от лабораторного корпуса, между НИИ и Арсенала еще не было забора (в волейбол резались с заводчанами), а у нас был старинный обычай рыться на свалке и подбирать всякие пуансоны, матрицы и т.п.
Вот и мотали корпуса на пуансоны для выдавливания рубашек пуль. А калибровали их, есно, матрицами... конечно, не 7.62 получается, а 7.8...7.9, но все говорили 7.62.

А на настоящее время я дома не занимаюсь пороходелием; на это есть много причин - если что случится, могут быть неприятности - мне и тому, у которого брал компоненнты; элементарно негде - на кухне я принципиально только фотохимией занимаюсь; да и наконец, после того, что делал, это как пересесть с пентиума на 8080...

Но помогать буду, хотя бы в целях сохранения численности личного состава авиабазы

Дух Бетельгейзе>>Горит шашка с обеих концов. Сверху стальной переходник (крышка двигателя), 4 сек открытого пламени он выдержит.

Даже сталь может не выдержать. Хотя, если температура ниже 2000 К, есть надежда.
Информация к размышлению:
Сталь 30ХГСА, толщина 1.1 mm, держит свободно 3000 градусов полторы секунды при давлении 100 атмосфер.
А вот 2 секунды четко не держит без термозащиты. Ни один удачный запуск из десяти. После нанесения кремнийорганической эмали на внутренней поверхности камеры (0.05 mm) не было ни одного прогара.

Serge77>А вот и критика: канал шашки должен быть больше диаметра сопла.

Отношение горящей поверхности к проходному сечению (капа, критерий Победоносцева) - не более 160. Иначе будет эрозионное горение.

Перед входом в сопло предусмотреть пустой объем... хотя бы полтора калибра. Объем этот дает многого - работает как буфер, для сглаживания бросков давления; стабилизирует поток перед входом в сопловой тракт; и самое главное - дает время для завершения химических реакций.
Я понимаю, что возить воздуха не хочется (сам стремился проектировать заряды без таких ёмкостей), но поверь, иначе просто можешь вообще не отработать.

> к Стальной переходник и сопло, наверное, выдержат, но вот алюминиевый корпус, к которому они прилегают, от них же и нагреется и потеряет прочность, если не расплавится. Нужна теплоизоляция сопла от стенок или нетеплопроводящее сопло.

Говорил и я, еще в сентябре...

Serge77>И ещё: я сопромат не учил, поэтому, скорее всего, ошибаюсь, но мне кажется, корпус самой ракеты надо более основательно просчитать, с учётом перегрузок, создаваемых двигателем и сверхзвуковым обтеканием.

Тут скорее всего ошибаешься. Если корпус держит рабочее давление и остается целым к концу работы, никто не утруждается считать его с учетом перегрузок.

Serge77>Такой пар имеет давление 5-6 атм. Ты где будешь делать топливо - на заводе? Или ты там и работаешь, делаешь Союзы, а из отходов - ракеты немного поменьше?

Наступили первые трудности.
Труба после закрепления в станке оказалась синусоидально гнутой. Фото будут позже.
Если нет технологии выпрямления дюраля, то дюраль отменяется.
Придётся порезать ее пополам и применить в качестве подставки под акустику.

---

Посему прошу подробного описания процесса намотки стеклотканевого корпуса. Подробно. С типами стеклоткани и эпоксидки.
Стальная полированная болванка будет сделана.

>> Даже сталь может не выдержать. Хотя, если температура ниже 2000 К, есть надежда.

1520 K. 50 атм. Покрытие из чего сделать ?

>> Отношение горящей поверхности к проходному сечению (капа, критерий Победоносцева) - не более 160. Иначе будет эрозионное горение.

Пересчитал на Kn 140-190 (т.к. площадь меняется в поцессе работы)

На 10 ед упал Isp Давление до 25 атм недотягивает.Канал 32 мм. Суммарный импульс 14000N.
Программа по умолчанию предлагает Kn=300. Может у карамельки "специфика" ?

>Перед входом в сопло предусмотреть пустой объем...
Учтём. 100 мм хватит ?

>> Нужна теплоизоляция сопла от стенок или нетеплопроводящее сопло.
>>Говорил и я, еще в сентябре...

Ваши предложения ?
Хотя у NEAR и без теплоизоляции 5.5 - 7 сек. Просто не успевает нагреться. Да и обдув неслабый.

Скажу честно.Серьезно обсуждать всю ракету можно лишь после запуска укороченного двигла.Скажем на одну секцию.Хотя все равно большой.Предлагаю обсуждать именно его и ньюансы связанные с его изготовлением.Многое сразу станет ясно.После запуска.Тем более что ты и собирался.

>>> Нужна теплоизоляция сопла от стенок или нетеплопроводящее сопло.
>>>Говорил и я, еще в сентябре...

Дух Бетельгейзе>Ваши предложения ?
Дух Бетельгейзе>Хотя у NEAR и без теплоизоляции 5.5 - 7 сек. Просто не успевает нагреться. Да и обдув неслабый.

Ну кстати почему то у них довольно сложная по рисунку конструкция сопла.Я еще подумал-чего усложняют.Может сопло сильно грееться,расширяеться и деформирует дюраль?И через это движку плохо?Скажу что при 100г и топливе с хорошей энергетикой,критическое сечение было из простой стали и оно не прогорало(при времени 5-6 сек)у меня.Но сама стенка была стеклотекстолит 5мм и только критика стальная.

Дух Бетельгейзе>Наступили первые трудности.
Дух Бетельгейзе>Труба после закрепления в станке оказалась синусоидально гнутой. Фото будут позже.
Что и следовало ожидать.

Дух Бетельгейзе>Если нет технологии выпрямления дюраля, то дюраль отменяется.
И слава Богу.

Дух Бетельгейзе>Посему прошу подробного описания процесса намотки стеклотканевого корпуса. Подробно. С типами стеклоткани и эпоксидки.
Дух Бетельгейзе>Стальная полированная болванка будет сделана.
Здесь было описание процеса ОЧЕНЬ подробное - но там имелась ввиду НИТЬ -а это кирдык, очень сложно.
Какая стеклоткань - все равно, только чем тоньше- тем лучше. НО. Очень важно - какая эпоксидка - не жмись, покупай САМУЮ фирменную, дорогую и свежую.

Ник
P.S. Не горит. Скотина!!!

>>Серьезно обсуждать всю ракету можно лишь после запуска укороченного двигла.

Дык ить не на пустом месте делаем.Смотрим одним глазом на NEAR другим на Ричарда Накку http://members.aol.com/ricnakk/index.html
Поэтому и обсуждать есть что.

Да и с конструкцией двигателя надо сейчас уже определиться. Какой смысл делать укороченный двигатель, а затем большой но другой констукции ? Малый двигатель надо делать точной копией большого, но на 1 секцию + буферная зона.(за одно и стыки проверим).

Дух Бетельгейзе>Дык ить не на пустом месте делаем.Смотрим одним глазом на NEAR другим на Ричарда Накку

Это мы уже обсуждали.

Малый двигатель надо делать точной копией большого, но на 1 секцию + буферная зона.(за одно и стыки проверим).

Весьма разумно,с этого и начинай.Давай эту часть подробно обсуждать.