Гибридный Ракетный Двигатель

Предлагаю обсудить тему ГРД.
Для меня эта тема актуальна, т.к. потихоньку двигаюсь к созданию стенда для отработки двигателя.
Некоторые участники данного форума , насколько я понял, тоже делают что то в этом направлении. Неплохо бы обменяться информацией.
Опишу то, что делаю я.
Горючее – парафин +алюминий + перманганат калия как катализатор и ? дополнительный окислитель. Но этот состав пока только идея. Я проверил эту смесь в домашних условиях в некой произвольной комбинации компонентов на стабильность, никаких признаков окисления парафина или алюминия при 60-70 градусах не заметил. Хотя предостережения о перманганате внимательно читал.
Окислитель- перекись 85%. Этим я озадачил химиков местного университета. Сам я в химии приличный профан, поэтому обращаюсь и к уважаемым участникам форума для консультаций.
Двигатель, по моим чертежам сделан из нержавейки 2мм .
Диаметр камеры – 100, критического сечения –20, внешний диаметр сопла – 60, объем камеры 1л. Сверху одевается кожух охлаждения, через который гоняется вода 30л/с. ( это сделано, перешлифовывают фланцы, т.к. не держат 30 атм.)
Бак для окислителя 5л в производстве, чертежи готовы, но я пытаюсь уточнить предпочтительную марку нержавейки, не хотелось бы поиметь с этим неприятностей.
Наддув бака осуществляться будет через электроклапан и редуктор 20-30 атм воздухом с акваланга.
Бак окислителя на стенде планируется ниже камеры двигателя, поэтому крана после бака горючего нет, мне кажется проще осуществлять пуск просто подачей высокого давления в бак окислителя.( электроклапан перекидной, атмосфера – высокое давление).
При пуске надеюсь на самовоспламенение за счет перманганата.
На стенде собираюсь мерить тягу, и пока все. Вот тут и начинаются вопросы.
1. Что еще следовало бы мерить? Давление в баке окислителя мерить нет смысла, мои редуктора выставляются очень точно, расход минимальный , так что можно считать постоянным и известным. Можно мерить дифманометром расход окислителя, но что это дает? Ведь расход топлива неизвестен и мгновенный импульс не посчитаешь. Правда, косвенно из расхода окислителя можно посчитать давление в камере, но может его можно померить напрямую?
Как это делается в ЖРД? Нужно ли мерить температуру, куда вставить термопару, со стороны подачи окислителя технологически сложно, со стороны сопла ….?
2. Из какой нержавейки сделать бак?
3.Удалять или нет стабилизаторы из перекиси при концентрации? Для работы на одной перекиси они, несомненно, мешают, а мешают ли они перекиси как окислителю и насколько.
Может не удалять, так значительно дешевле будет. У нас доступна перекись «медицинская» 50% и «техническая» 51%. Какая лучше? (первая дороже).
4. Прожектерский вопрос. Может остатки воды в перекиси удалить продувая оную азотным ангидридом? Какой окислитель мог бы получиться.
На подобное предложение зав кафедрой неорганической химии ответил , что можно, но очень взрывоопасно. По моему, ответил просто от балды.
Есть еще ряд вопросов, но хватит пока этих.
С благодарностью выслушаю любую информацию по данной теме.

Забыл один очень важный вопрос.
Двигатель есть а форсунок нет.
Какой формы делать форсунки?
Я вижу пока 2 варианта.
1. Обычная плоская поверхность примерно соответствующая диаметру канала с несколькими отверстиями, дающая более менее равномерный поток к соплу.
2. В виде трубки внутри канала с форсунками на боковой поверхности, распыляющие окислитель в сторону топлива перпендикулярно продольной оси камеры.
Может есть у кого-то идеи?
Заранее премного благодарен.

RLAN>Предлагаю обсудить тему ГРД.
Ага счас обсудим...

У Вас Propep-Guipep есть? Посчитайте на нем ГРД использующий пару N2O+Shell eponHTPB(13-это сапожный клей). Потом свою топливную пару. Сравните. Добавьте - +самонаддув 40 атм без всяких дополнительных устройств+взрывопожаробезопастность+отсутвие токсичности и едкости+технологичность изготовления топливного заряда+прочность и эластичность заряда+отсутвие геммороя с получением, хранением и заправкой концентрированной перекисью...
Подумайте.
Потом поговорим.

Ник
P.S. Если Вы не знаете, ГДЕ взять закись - позвоните(лучше зайдите) в ближаюшую больницу, спросите сестру-анестезистку откуда получает закись больница, позвоните туда и Вам с радостью продадут(не очень дорого, кстати) баллон-другой. Скажите, что для своего автомобиля берете

Забыл один очень важный вопрос.
Двигатель есть а форсунок нет.
Какой формы делать форсунки?
Я вижу пока 2 варианта.
1. Обычная плоская поверхность примерно соответствующая диаметру канала с несколькими отверстиями, дающая более менее равномерный поток к соплу.
2. В виде трубки внутри канала с форсунками на боковой поверхности, распыляющие окислитель в сторону топлива перпендикулярно продольной оси камеры.
Может есть у кого-то идеи?
Заранее премного благодарен.

RLAN>Забыл один очень важный вопрос.
RLAN>Двигатель есть а форсунок нет.
RLAN>Какой формы делать форсунки?

В стальной трубке сделать 4-6 продольных прорезей с краю и завальцевать. Получится как бы острый наконечник имеющий 4-6 боковых прорезей.

Ник

Никогда не общался с N2O.
Может ты и прав.
Но я уже двигаюсь по данному маршруту и пока не вижу глобальных причин свернуть.
Из явных недостатков предложенного тобой топлива вижу нневысокую его плотность.

RLAN>Никогда не общался с N2O.
RLAN>Может ты и прав.
Даже спорить грустно

RLAN>Но я уже двигаюсь по данному маршруту и пока не вижу глобальных причин свернуть.
Глобальные причины:
1. БЕЗОПАСНОСТЬ
2. Иу
3. Самонаддув

RLAN>Из явных недостатков предложенного тобой топлива вижу невысокую его плотность.
Добавь к массе окислителя массу дополнительной аппаратуры(баллон выс давления, редуктор)и посмотри РЕАЛЬНУЮ плотность топлива

Ник

[ 28-11-2002: Message edited by: Nick_Crak ]

RLAN>Горючее – парафин +алюминий + перманганат калия как катализатор

Моё мнение: парафин совсем не годится. Он слишком легкоплавкий, горит плохо, тем более с водной перекисью. Даже полиэтилен с жидким кислородом в ГРД не очень хорошо горит.
Второе: алюминий не нужен, он плохо будет гореть, да и импульс практически не повышает.

Нужна неплавкая, легко окисляемая пластмасса. Из доступных - это эпоксидка, тиокол или полиуретан. Марганцовку они конечно не выдержат, нужны другие катализаторы. Например, комплексы марганца, железа или меди, растворимые в органике. В тиоколе уже полно катализаторов, можно не добавлять. Но там много серы, УИ будет несколько меньше.

Или совсем по-другому: деревянная шашка, пропитанная солью металла.

Это всё предположения, но небезпочвенные.

RLAN> давление в камере, но может его можно померить напрямую?

Можно, измеряют. Трубку-отвод к манометру заполняют маслом для защиты манометра.

RLAN>3.Удалять или нет стабилизаторы из перекиси при концентрации? Для работы на одной перекиси они, несомненно, мешают, а мешают ли они перекиси как окислителю и насколько.

Это надо испытывать. Наверняка катализаторы перевесят, но примеров я не знаю.

RLAN>4. Прожектерский вопрос. Может остатки воды в перекиси удалить продувая оную азотным ангидридом? Какой окислитель мог бы получиться.
RLAN>На подобное предложение зав кафедрой неорганической химии ответил , что можно, но очень взрывоопасно. По моему, ответил просто от балды.

Наверняка взрывоопасно, но это не имеет значения, азотный ангидрид в таких количествах просто негде взять.

>Окислитель- перекись 85%. Этим я озадачил химиков местного университета.

Чем озадачили?

>Диаметр камеры – 100, критического сечения –20, внешний диаметр сопла – 60, объем камеры 1л.

А давление в КС какое?

Кстати, как вы считали прочность?

>Бак для окислителя 5л в производстве, чертежи готовы, но я пытаюсь уточнить предпочтительную марку нержавейки, не хотелось бы поиметь с этим неприятностей.

В принципе любые 12X18T10 и подобные спокойно пойдут. Только надо промыть азоткой.

>Наддув бака осуществляться будет через электроклапан и редуктор 20-30 атм воздухом с акваланга.

А сколько воздуха планируеться? (объем АВД).

>Бак окислителя на стенде планируется ниже камеры двигателя, поэтому крана после бака горючего нет, мне кажется проще осуществлять пуск просто подачей высокого давления в бак окислителя.

А как вы вытеснять будете? Или у вас S-образная трубка подачи перекиси? А как вы ее гидросопротивление считали?

>При пуске надеюсь на самовоспламенение за счет перманганата.

А до пуска желание попробовать не возникает?

>Правда, косвенно из расхода окислителя можно посчитать давление в камере, но может его можно померить напрямую?

Конечно, это самое важное. Давление в КС и тяга - два параметра, без которых никуда.

>Как это делается в ЖРД?

Давление меряеться просто тадчиком давления в камере.

>3.Удалять или нет стабилизаторы из перекиси при концентрации? Для работы на одной перекиси они, несомненно, мешают, а мешают ли они перекиси как окислителю и насколько.

Мешают они только при постоянном катализаторе, серебрянной проволке или типа того.

>У нас доступна перекись «медицинская» 50% и «техническая» 51%. Какая лучше? (первая дороже).

А вы так на глаз их собрались оценить? Паспорта возмите, госты найдите.

>4. Прожектерский вопрос. Может остатки воды в перекиси удалить продувая оную азотным ангидридом? Какой окислитель мог бы получиться.

Нет, получиться перазотная кислота в перекиси. Во всяком случае теоретически.

>На подобное предложение зав кафедрой неорганической химии ответил , что можно, но очень взрывоопасно. По моему, ответил просто от балды.

Надкислоты - это конечно круто, надо просто проверить на реакцию с топливом. Вы хотите все химические проверки сразу в движке проводить? Тогда непонятно будет, почему взорвался.

>Может есть у кого-то идеи?
Заранее премного благодарен.

А какой кстати у вас расход? Вообще хорошо бы обсудить центробежную форсунку, если у вас есть фрезер и вы представляете как для него технологично выполнить чертежи.

[ 28-11-2002: Message edited by: CaRRibeaN ]

Спасибо.
Для того, чтобы получить ответы на многие вопросы делаю стенд, а не ракету.
Можно попробовать различные варианты . Можно и N2O, если не получится с перекисью. Надеюсь, что взорвется не все сразу. Фундамент хотя бы останется.
С химиками у меня договоренность о концентрации перекиси пока без удаления стабилизаторов. Они же предлагают проработку правил эксплуатации и ТБ.
А моя первоначальная цель – получить работоспособный стенд и устойчивое горение в камере, без всяких наворотов. Потом посмотрим.

Я не понял вопроса о подаче топлива. Все, по моему, просто.
Вертикальный бак, сверху заливной патрубок, он же патрубок подачи воздуха.
Снизу патрубок для подачи перекиси в двигатель. Трубки – PECSAL водопроводные, до 30 атм. Акваланг АВМ7 14 л 200атм.
Все что знал, сказал.
Форсунку центробежную сделать можно и без фрезера, есть ли смысл в ней.

По моему, парафин горит неплохо при хорошем к нему подходе.
По крайней мере мазут в топках горит великолепно.
В каких-то статьях центра Келдыша очень хвалились ГРД на полиэтилене и кислороде. Но все это надо попробовать. Ведь куда то надо девать 20 кг перманганата и 100 кг алюминиевой пудры.

RLAN>По крайней мере мазут в топках горит великолепно.

Так керосин с кислородом тоже неплохо горит. Но парафин ведь не подаётся постепенно, а весь в камере, он потечёт. Да и 85% перекись - это не кислород, с ней хуже горит.

RLAN>В каких-то статьях центра Келдыша очень хвалились ГРД на полиэтилене и кислороде.

А ссылочку можно?

RLAN> Но все это надо попробовать. Ведь куда то надо девать 20 кг перманганата и 100 кг алюминиевой пудры.

У нас кое-у-кого есть примерно столько же (или больше) полиэтилена, запасённого сгоряча для тех же целей. ;^))

>С химиками у меня договоренность о концентрации перекиси пока без удаления стабилизаторов. Они же предлагают проработку правил эксплуатации и ТБ.

И почем?

>Вертикальный бак, сверху заливной патрубок, он же патрубок подачи воздуха. Снизу патрубок для подачи перекиси в двигатель.

Ну вы же пишете, что у вас движок выше бака, а значит патрубок снизу надо развернуть на 180 градусов, мимо бака поднять ВЫШЕ бака (в чем и проблема), развернуть в двигатель (ну или не разворачивать, если он будет смотреть вверх).

Вот это мне все совершенно не понятно.

>Трубки – PECSAL водопроводные, до 30 атм.

А из чего они?

>Акваланг АВМ7 14 л 200атм.

Ну как я понимаю, это чисто стендовое?

>Форсунку центробежную сделать можно и без фрезера, есть ли смысл в ней.

А как? Скошенные входы помоему только фрезером можно сделать.

Вообще форсунка - деталь не простая...

>Все что знал, сказал.

Вы не сказали, как вы посчитали прочность, и на какое давление в КС расчитываете.

RLAN>Предлагаю обсудить тему ГРД.
....
RLAN>Горючее – парафин +алюминий + перманганат калия как катализатор и ? дополнительный окислитель
....
RLAN>Окислитель- перекись 85%
...
RLAN>Наддув бака осуществляться будет через электроклапан и редуктор 20-30 атм воздухом с акваланга.
RLAN>Бак окислителя на стенде планируется ниже камеры двигателя, поэтому крана после бака горючего нет, мне кажется проще осуществлять пуск просто подачей высокого давления в бак окислителя.( электроклапан перекидной, атмосфера – высокое давление).
RLAN>При пуске надеюсь на самовоспламенение за счет перманганата.

Между баком с перекисью и камерой может стоит поставить обратный клапан, хотябы на время испытаний. А то мне представляется такая ситуация:
после подачи давления в бак с перекисью она пойдет в камеру, но разложение пойдет не сразу, а с задержкой ибо парафин флегматезирует перманганат. поэтому давление в камере появится не сразу и перекиси накачается некоторое количество, потом будет скачек давления вызванный воспламенением и разложением всей накачаной перекиси. Если при этом хоть немного топлива попадет в бак с перекисью, взрыв неминуем.

может я и ошибаюсь.

[ 29-11-2002: Message edited by: Full-scale ]

Полиэтилен от парафина по физ свойствам кардинально не отличается. Возможно , парафин надо зачернить сажей.

RLAN>Полиэтилен от парафина по физ свойствам кардинально не отличается.

Вот потому тот полиэтилен и лежит мёртвым грузом.

Сажа на самом деле будет полезна. А какой состав шашки ты планируешь? Может ты имеешь в виду парафин не как основное топливо, а как связку, процентов 20-30?

А ссылочку можно?

 

CaRRibeaN>И почем?
Цену они пока не сложили, самому интересно, сколько это должно стоить
CaRRibeaN>.. поднять ВЫШЕ бака (в чем и проблема)
а в чем проблема, это же стенд а не ракета

CaRRibeaN>А из чего они?
Металлопластик, внутренняя поверхность сетчатый полиэтилен PE-X (из рекламы)

>>Акваланг АВМ7 14 л 200атм.
CaRRibeaN>Ну как я понимаю, это чисто стендовое?
Да, лет 20 я с ним погружаюсь.

CaRRibeaN>Вообще форсунка - деталь не простая...
Поэтому и не хочется усложнять. Сравнивал я различные форсунки от краскопультов, там центробежные только соосные (вход-выход) бывают, вращение в них возникает за счет червяка или пружинки,
так вот распыляют они обычно хуже, чем просто с калиброванным отверстием (правда, из рубина).
А прочность я считал только по циллиндрической части камеры с коэффициентом 3 для нормальной температуры (на 30 атм). От перегрева надеюсь защитить охлаждением проточной водой.
Все равно камеру буду испытывать под давлением, правда не гидростатическим, если рванет, отдам переделывать, гарантия есть гарантия.

CaRRibeaN>Вы не сказали, как вы посчитали прочность, и на какое давление в КС расчитываете.

>а в чем проблема, это же стенд а не ракета

Вытеснять как не понятно, пузыри будете вытесять.

>Металлопластик, внутренняя поверхность сетчатый полиэтилен PE-X (из рекламы)

А!, знаю такие. Правда те, что я видел - у них полиэтилен самый обыкновенный внутри.

>Поэтому и не хочется усложнять. Сравнивал я различные форсунки от краскопультов, там центробежные только соосные (вход-выход) бывают, вращение в них возникает за счет червяка или пружинки,
так вот распыляют они обычно хуже, чем просто с калиброванным отверстием (правда, из рубина).

А что значит хуже? Распыл для перекиси не очень здесь важно. Главное помоему геометрия и стабильность распыла, а так же химическая нейтральность к перекиси. Я не задумывался правда по поводу краскопультных форсунок, все думал сам делать.

>А прочность я считал только по циллиндрической части камеры с коэффициентом 3 для нормальной температуры (на 30 атм).

Ага, а вот наш расчет несколько сложнее, мы хотим правильно учесть температурное разупрочнение, и посчитать тангенциальную нагрузку, но я не знаю как это сделать.

Опять же - надо знать от чего взорветься

>Все равно камеру буду испытывать под давлением, правда не гидростатическим, если рванет, отдам переделывать, гарантия есть гарантия.

Гарантия чего? Вам кто-то считал? Или вы заказывали именно камеру на 30 атм?

Кстати как вы решили соединить сопло и циолиндрическую часть КС?

CaRRibeaN>Гарантия чего? Вам кто-то считал? Или вы заказывали именно камеру на 30 атм?
Технолог (все они бывшие ЮМЗовцы, выкупили станки,организовали цех) мои чертежи переделывал,обещал, что выдержит с запасом.
Уж что он там считал ( думаю ничего) но слово есть слово.

CaRRibeaN>Кстати как вы решили соединить сопло и циолиндрическую часть КС?
Сваркой, обычной, аргоно-дуговой.

>Технолог (все они бывшие ЮМЗовцы, выкупили станки,организовали цех) мои чертежи переделывал,обещал, что выдержит с запасом.

Гм. Я вот как-то так чисто психологически не могу, пойти и довериться технологу, хотя есть к кому

>Сваркой, обычной, аргоно-дуговой.

Я вот как-то не хочу сварки. Я думаю что лучше сделать соединение на трубной резьбе и закрутить на герметике.

Вот ещё вопрос.
Охлажлая камеру водой по замкнутому контуру, я могу с высокой точностью получить энергию(значение), снятую с охлаждаемвх частей.
А как ею воспользоваться?

>А как ею воспользоваться?

Если нету тепловой модели камеры - то никак.

А вот ещё вопросик.
Для изготовления корпусов купил химстойкой эпоксидки NorpolDion 9600. (все те же 100 кг).
Но видно, поторопился.
Она уже 3 месяца хранится, а ее гар. срок 6.
Может она перманганат выдержит?
Парафин я из за этого выбирал.
1 кг и 5 г в этом деле видимо большая разница.