РДТТ конструкции технологии материалы

Серж! чеж ты не почитаешь мой топик "чертежи..." - обидно прям. Посмотрел я твои крышки двигателя - ну раз токарю заказывал дак заказал бы как на чертежах с проточкой-канавкой под колечки резиновые - что сложного то? Колец навалом в автозапчастях - ставить их можно на герметик рыжий или солидол. Производитель советует смазку силиконовую не сохнущую дайверскую - но дорогая она.

> Посмотрел я твои крышки двигателя - ну раз токарю заказывал дак заказал бы как на чертежах с проточкой-канавкой под колечки резиновые

Да я и сам не знаю, почему я так решил. Эти колечки (O-rings) я уже сколько лет вижу и читаю, а для себя решил, что необязательно, тефлона хватит.

Apollo, 23.09.2003 15:33:02:

Вот из чего сопло надо делать. А может и не только.

 

А как оно называется?

Сначала - поздравления Сергею и Геннадию за удачные ОСИ.
Геннадий прав, что на стадие ОКР удачными следует считать те ОСИ, из которых сделаны выводы. И чем больше - тем удачнее. А штатка или нештатка - не суть важно, лишь бы не разгрохали стенд и датчики

А теперь по ходу:

Прогар в РДТТ сочетается всегда с эррозией. Она имеет больше термомеханического, чем химического характера. Считаю, что произошла потеря герметичности во вторую секунду работы двигателя... вероятнее всего после тау = 1.35 ... 1.40. В противном случае, если прорыв был во времени полного давления в камере, прогар бы развился мгновенно до размеров критсечения и скорее всего стенька бы не выдержала.


Термостат> И не надо - делай на внутренних резьбовых соединениях, смазал герметиком резьбу и нет проблем.

Совершенно верно.
Рекомендую изменить конструкцию двигателя - камера должна иметь внешные резьбы, а крышки - внутренные. Поверьте мне, такая конструкция избавит вас от значительных хлопот - смазал резьбу герметиком и уплотнение обеспечено.
А штифтовое (болтовое) крепление следует использовать, если невозможно нарезать резьбу - например в случае стеклопластика.
В подтверждение своей рекомендации скажу, что почти все стальные (и вообще металлические) двигатели, с которыми я имел дела, сделаны именно так. Только в случае стеклопластика приходится делать стендовой двигатель на фланцах, а лётный - на ШБС.

Термостат> Можно подметить такой факт - промышленые, серийные РДТТ все на резьбе собраны с резиновыми колечками уплотнителями (кому лень герметик стирать) - попробуйте найти хоть один на радильных винтиках!

Верно наполовину - резиновые кольца весьма редко используются, потому что не нужны. Герметик держит даже в случае времен работы порядка 10 секунд.
Резиновые кольца и манжеты используются в по-настоящему крупных калибрах, где не используется резьбовое соединение крышек с камерой.

Геннадий> Внутренняя резьба - это внутренняя в трубе или на заглушке?

Внутренная - на крышка, внешняя - на трубе.

Геннадий> Ха! Так Шаттловский ускоритель как раз и собирается на болтиках

Не на болтах, а на ШБС (шифто-болтовое соединение). Причины и область применения описаны в Фахрудтинове. Но это не наша (не ваша, и даже не моя ) область!

По поводу внутренности резьбы: все же Термостат не прав, следует делать двигатель, как я сказал, а не как в чертеже у американцев. Наддув рекомендуемой мною (и не только конструкции УЛУЧШАЕТ плотность резьбового соеденения, а не наоборот.
А если камера раздуется (по причине перегрева или нерасчетного режима), резьба останется герметичной еще какое-то время.
На такое решение идут, скажем, в авиационных НУРСах, проигрывая в цэ ихс и выигрывая в массу и в надеждности. Конструирование - всегда компромисс.

По поводу жаростойкости и жаропрочности (нас именно последнее интересует - способность концтрукционного материала сохранять прочность на заданном уровне при воздействия температуры) разных сталей - Каррибеан прав. 30ХГС - хороший вариант (скажем, двигатель С-5 сделани из 30ХГСА). Годится и 35...45Х, она попроще и легче можно достать.

По поводу конкретней причины прогара - АР прав - у вас был локальный разогрев и труба "поползла". А причина - Перун знает Может из-за рециркуляции. А с другой - сопловая часть так или иначе греется сильнее всего... вы бы видели мои движки на стенде - примерно после тау = 0.7 раскаляются до малинового свечения
Лично я отдаю предпочтение второму сценарию - нагрев -> перегрев -> пластическая деформация -> прорыв газов -> эррозия.

А разгар сопел... ну что же, привыкайте. Это мне хорошо на баллиститах работать - там к-фаза максимум несколько процента. А в случае карамельки сколько оксида калия? Лень доставать Астру, но знаю, что на порядок больше.
Разгар предотвращается удлинением критсечения, но это увеличивает и потери. Опять компромисс, как и всегда в инженерном деле
Еще вариант - считать эррозию штатным режимом и добывать ся воспроизводимости. Все крупные РДТТ работают именно так.

В заключении еще раз - поздравления!
Это уже серьезная работа!

Сначала - поздравления Сергею и Геннадию за удачные ОСИ.

Спасибо! Ты вовремя заглянул!

> Рекомендую изменить конструкцию двигателя - камера должна иметь внешные резьбы, а крышки - внутренные.

А мне хочется изменить конструкцию на безсопловую. На модифицированной нехрупкой карамели. Варбан, что можешь посоветовать в этой области?

> Верно наполовину - резиновые кольца весьма редко используются, потому что не нужны.

Варбан, в твоих двигателях кольца не нужны, потому что они одноразовые и неразборные ;^)) Залил герметиком намертво - и готово!

> А разгар сопел... ну что же, привыкайте.

Да как-то непривычно после того, как везде читаю, что стальное сопло на карамели - вечное.

> Это мне хорошо на баллиститах работать - там к-фаза максимум несколько процента. А в случае карамельки сколько оксида калия? Лень доставать Астру, но знаю, что на порядок больше.

Да, больше 50%

Appolo>Вот из чего сопло надо делать. А может и не только.

Гм. А как оно тепловой удар держит? Обычно керамика - не очень. Даже шамотный кирпич требует какого-то профиля нагрева, в спецификации указанно.

Чем плоха керамика такая - низкой теплопроводностью и высоким ТКЛР.

Но у нас слава богу среда восстановительная - можно и графит заюзать.

Сначала - поздравления Сергею и Геннадию за удачные ОСИ.
Геннадий прав, что на стадие ОКР удачными следует считать те ОСИ, из которых сделаны выводы. И чем больше - тем удачнее. А штатка или нештатка - не суть важно, лишь бы не разгрохали стенд и датчики

Боже как приятно !

А если-б вы знали, как это мотивирует и какой импульс придает (как это я по ракетному выразился ) ! У нас теперь каждый день заканчивается планеркой по телефону .

> Внутренная - на крышка, внешняя - на трубе.

Во-во! И я так думаю. Хотя было-бы заманчиво сделать внутреннюю резьбу в трубе - компактные габариты. Хотя наверное - толщина наружной части заглушки должна быть довольно небольшой.

Я вот только-что подумал - ведь можно сделать сопловую часть так: типа накидная гайка с внутренней резьбой, которая поджмает вкладную часть с соплом - практически как на чертеже у Термостата. Только вкладыш сопла c задней стенкой будет одноразовым/с маленьким ресурсом.

Геннадий>> Ха! Так Шаттловский ускоритель как раз и собирается на болтиках

Varban> Не на болтах, а на ШБС (шифто-болтовое соединение).

Ну конечно же на шифто-болтовом соединении ! Но "болтики" - звучит романтичнее !

> (скажем, двигатель С-5 сделани из 30ХГСА).

С-5 - Это который Гэлекси?

> По поводу конкретней причины прогара - АР прав - у вас был локальный разогрев и труба "поползла". Лично я отдаю предпочтение второму сценарию - нагрев -> перегрев -> пластическая деформация -> прорыв газов -> эррозия.

Очень убедительный сценарий. И насчет прогара в момент спада давления - тоже похоже. Даже по струе видно было, что мощность начала падать. Мы с нетерпением ждем анализа видео - намечается на завтра .

> А разгар сопел... ну что же, привыкайте.

Будем искать графит. Может для всех хватит !

Вопрос к Термостату - можешь написать несложную Excel'евскую програмулину, которая будет считать в первом приближении необходимую толщину стенки корпуса и потребной длинны резьбы на заглушках в зависимости от внутр. давления и вводных по материалу (модули, предельные напряжения, глубина резьбы, пр.). Мне, например, чтобы это сделать придется перелопатить гору книг и повспоминать кучу вещей по сопромату, который я, в сущности, не учил - у нас был только обзорный курс.

А в общем - вперед, к новым высотам !

> А мне хочется изменить конструкцию на безсопловую. На модифицированной нехрупкой карамели. Варбан, что можешь посоветовать в этой области?

Всемерно увеличивать скорость горения, ничего более.
Кое-что о бессопловом дано в Тимнате, но там только наброски.


> Варбан, в твоих двигателях кольца не нужны, потому что они одноразовые и неразборные ;^)) Залил герметиком намертво - и готово!

Да нет же Как раз после работы разбирать такие резьбы легко - герметик-то сгорает. Заметь, не компаунд, а герметик. Т.е. не жеский, а мягкий. Стандартно - тиокольный герметик УТ-34М. Иногда - силоксановый Виксинт У-2-28 с очень сложной схемой отверждения - паста, катализатор, гидрофобизирующая жидкость. Происходит поликонденсация с поглощением воды и превращения гидрофобизирующей жидкости в пластификатора.
Так и тиокол, и силикон сгорают за милую душу и резьба развинчивается легко. Используем обычный газовый ключ

>> А разгар сопел... ну что же, привыкайте.

> Да как-то непривычно после того, как везде читаю, что стальное сопло на карамели - вечное.

Ммм, а размеры у тебя и у коллег совпадали? Может они на порядок ниже вас по массу заряда и расхода через сопло?

Геннадий> С-5 - Это который Гэлекси?


Нет, который Скворец

http://airbase.ru/users/varban/files/mi24-stz.jpg [image link error]

> Кое-что о бессопловом дано в Тимнате, но там только наброски.

Это я уже давно прочитал, и всё остальное, что нашёл.

> Ммм, а размеры у тебя и у коллег совпадали? Может они на порядок ниже вас по массу заряда и расхода через сопло?

Да нет, американские и европейские коллеги делают и на порядок большие двигатели и говорят, что стальное сопло держит.

Гм. Будем разбираться.

Эррозия особенно заметна, когда материал потеряет прочность и потечет. Там 50% к-фаза действует, как пескоструйный аппарат, а материал уже размягчился.

Может на самом деле у тебя нежаропрочная нержавейка. Марку знаешь?

> Может на самом деле у тебя нежаропрочная нержавейка. Марку знаешь?

Конечно знаю! Марка "с базара" ;^))
Сейчас пойду спрошу, может тот мужик и правда знает марку, всё-таки постоянно торгует, у него целый контейнер железа.

А вот тестовый двигатель у меня из чёрного металла, из обычных водопроводных частей. Никакой эрозии за много пусков. Правда там топлива всего по 80-100 г, да и сопло массивнее.

Serge77, 23.09.2003 22:32:42:

А как оно называется?

 

Это глина термостойкая, а типы я уже указал ранее.

>И у меня испытания прошли, крышку от ракеты срезало как ножом "НАЧИСТО" а держалась она на 4-х мм винтиках. Видео неполучилось слишком темно. :((
>Будут какиенибудь идейи , пожелания ?

Судя по виду среза винты каленые. Соответствено их надо нормализовать как минимум или искать на них паспорт и смтреть на какую нагрузку они рассчитаны по паспорту. А вообще в такие места меньше чем 6 винтов лучше не ставить.

>Serge77 Что скажете о нержавейке? Может быть она действительно не самый подходящий материал для двигателя? Что есть более высокоплавкое?

Я думаю что тут нержа может играть роль катализатора. Как медь к примеру. Если это так то тогда ее вообще использовать нельзя. Если она просто плавится - то термоизоляция нам поможет.
Кстати место прогара очень типичное. Там в углу образуется устойчивый вихрь. Скорость вихря очень большая и поэтому теплообмен со стенкой протекает более интенсивно. Это одна из причин почему это место всегда сглаженое на больших движках. Цель добиться как можно более ламинарного течения в пристеночном слое.

>>Похоже на то, что в угловой зоне возле сопла замкнутая циркуляция горячих газов возникла (форма сопла в тестовом двигателе как раз способствует их образованию). Увеличилась теплоотдача в стенку и образовался прогар.
Serge77>Т.е. при наличии нормального входящего конуса прогара могло и не быть?

Скорее всего нормальный конус поможет. Плюс теплоизоляция.

FullScale>Годится нержавейка, только нельзя допускать прорыва газов... У меня на бумажных моторах когда происходит прорыв газов между сопловым длоком и стенкой корпуса тоже происходит такой прогар, причем всегда. Етот прогар и мои прогары по виду близнецы братья ...

Эти прогары имеют схожие причины - локально возросший теплообмен со стенкой. Причина этого возростания может быть или вихрь, или увеличение скорости потока газа вдоль стенки из-за прорыва между сопловым блоком и стенкой.

---

Пока все прочитал понял что многое уже успели обсудить. Кстати тут может помочь конусная вставка из какого-нить стеклопластика или бакелита.

Я, вот, подумал - если сделать внутреннюю резьбу в трубе, внешнюю - на заглушке-задней стенке, применять резьбу с большое высотой профиля и сделать утолщение на трубе (как Термостат предлагает), то вполне вероятно, что можно добиться состояния, когда все будет в порядке - относительное удлинение по окружности в этом месте должно быть незначитально. Да, нужно применять уплотнительные кольца, но габариты и вес конструкции будут лучше. В общем - нужно пробовать оба варианта.

Дайте мне токаря в руки !!!

>И сразу тебе вопросик - в "РДТТ..." я задал вопрос по поводу несложной програмы, которая считает толщину стенки двигателя и размер резьбы при заданном давлении и параметрах материала. Это можно сделать?

Да это можно. Прочность трубы считается элементарно. Случай сопла и крышке на резьбе тоже достаточно прост. Но надо знать характеристики материала. Т.к. разброс очень большой то и делается все на глаз. Кажется кое-что было у Накка (прочность корпуса - casing.xls).

Зашёл на базар, спросил, какая есть нержавейка. Есть 12Х14Н10Т. Кто-нибудь знает, насколько она жаропрочная?

>Зашёл на базар, спросил, какая есть нержавейка. Есть 12Х14Н10Т. Кто-нибудь знает, насколько она жаропрочная?

Точно такой не нашел. Но для похожей сталюки указано:
"детали, работающие до 600 °С. Сварные аппараты и сосуды, работающие в разбавленных растворах азотной, уксусной, фосфорной кислот, растворах щелочей и солей и другие детали, работающие под давлением при температуре от -196 до +600 °С, а при наличии агрессивных сред до +350 °С. Сталь коррозионно-стойкая аустенитного класса. "

У нас среда агресивная во первых давление и мех воздействие, во вторых окислитель. Так что 350 - 450 градусов ее предел. У нас много больше.

>Зашёл на базар, спросил, какая есть нержавейка. Есть 12Х14Н10Т. Кто-нибудь знает, насколько она жаропрочная?

У жаропрочных сталей 12Х18Н9Т, 12Х18Н10Т температура эксплуатации до 600-650°С. Эта же сталь является еще и износостойкой.

В 12Х14Н10Т немного меньше хрома, но температура эксплуатации все равно должна быть, наверное, не менее 600°С.

Сразу три вопроса:
Сколько Мпа выдержит болт 6мм диаметр, на срез . Поможет ли если его "закалка" ?

Тут Serge77 писал что канал в топливной шашке должен быть болше критики сопла
это обязательно и почему ?

>"детали, работающие до 600 °С

Так это же имеется в виду, что работающие несколько лет при такой температуре. А нам надо как-то узнать, выдержит ли материал 1-2 секунды без эрозии.

> У нас среда агресивная во первых давление и мех воздействие, во вторых окислитель.

Окислитель до сопла не долетает, там только H2O, CO2, CO, K2CO3.
Насчёт механического воздействия тоже не совсем уверен - ведь K2CO3 жидкий, это совсем не то, что абразивный твёрдый Al2O3.

Lioxa, 24.09.2003 11:28:00:

Тут Serge77 писал что канал в топливной шашке должен быть болше критики сопла
это обязательно и почему ?

 

Там где я писал, там же и объяснение есть. Даже не один раз. Читай архивы.

>>"детали, работающие до 600 °С
>Так это же имеется в виду, что работающие несколько лет при такой температуре. А нам надо как-то узнать, выдержит ли материал 1-2 секунды без эрозии.

Не несколько лет. А столько сколько дает расчет ресурса. А ресурс может и минутами меряться Тут банальный сопромат не поможет. Вопрос сложный и много эффектов 2-го порядка. Я думаю что из твоего прогоревшего двигателя можно сделать тестовый. Обрезать прогоревшую часть, сделать входной конус (хоть из бумаги), выкинуть трассер, и экспериментировать с теплоизоляцией.

>> У нас среда агресивная во первых давление и мех воздействие, во вторых окислитель.

>>Окислитель до сопла не долетает, там только H2O, CO2, CO, K2CO3.
>Насчёт механического воздействия тоже не совсем уверен - ведь K2CO3 жидкий, это совсем не то, что абразивный твёрдый Al2O3.

То что окислитель не долетает - это хорошо. (хотя как знать). Вода при такой температуре тоже радости не добавляет. А вот K2CO3 может быть и не совсем жидкий, а в смеси с твердой фазой. Главное проверить на предмет химической эрозии. Тогда будет ясно менять трубу или не надо.