Насколько реально сделать в домашних условиях ЖРД?

Wyvern>Очень интересно, я например давненько хотел найти ТТХ керамической бумаги. По моему очень интресный материал, в т.ч. для бронировки.
Wyvern>Уже знаю. метод домашнего изготовления композитов углерод-углерод, вот теперь еще и бумагу нашел.

Ну ты бы поделился что-ли. Это случайно не обжиг органических волокон в бескислородной среде?

Работающий, скажем, на керосине и NO (не NO, NO доступнее, кажется)
Такой вот глупый вопрос.
И ещё - как можно сделать простые вычисления ЖРД?

Подожди немного. Через несколько дней, если КаРРибеаН не съест и первый отдел пропустит, кое-какие материалы появятся.

>ЖРД

Боюсь, что в домашних условиях его можно только ДЕЛАТЬ. Потом не будет либо дома, либо делателя, либо ЖРД. Либо всего вместе, сразу.

Вале, это эмоции. Обосновать можешь? Какие проблемы по твоему препятствуют?

>И ещё - как можно сделать простые вычисления ЖРД?

Никак. Посчитать движок с регенеративным охлаждением в любом случае достаточно непросто (не в смысле математики, а в смысле вьезжания во все процессы).

Расчет в принципе распадаеться на
-газодинамику, определяющую внутреннию геометрию двигателя
-термопрочностной расчет, определяющий полные размеры элементов
-гидравлический расчет, в твоем случае кроме системы подачи еще и расчет рубашки охлаждения
-термодинамический расчет.

К сожалению они все очен плотно увязанны, и считать надо все более-менее вместе. Не то что бы очень сложно, но пару чистых рабочих недель убить можно.

Vale, 09.10.2003 15:50:59:

>ЖРД

Боюсь, что в домашних условиях его можно только ДЕЛАТЬ. Потом не будет либо дома, либо делателя, либо ЖРД. Либо всего вместе, сразу.

 

Да ну, хватит пугать. Люди из обычной сварочной горелки сделали ЖРД когда-то. Давайте попробуем вычислить мощьность двигателя по следующим параметрам:
1. Топливо и окислитель
2. flowrate, объем потока, что ли, топлива и, соответственно окислителя
3. Объем камеры сгорания

CaRRibeaN, 09.10.2003 16:04:15:

... Не то что бы очень сложно, но пару чистых рабочих недель убить можно.

 

Очередной, блин, страшила. Я, разумеется, двигатель для Протона в подвале делать не буду. Мне нужна вступительная теория, математика для первоклассника, так сказать.

Попугать -надо...
Если для твердотопливных "такса" (грамм-палец, так, кажется) известна, то для жидкостных она ещё не разработана. Типа "литр - квартира, пять - дача, десять- многоэтажка"...

Vale, 09.10.2003 16:14:29:

Попугать -надо...
Если для твердотопливных "такса" (грамм-палец, так, кажется) известна, то для жидкостных она ещё не разработана. Типа "литр - квартира, пять - дача, десять- многоэтажка"...

 

Ну, рискну. У меня квартир и дачь - уйма. Так что - давай по существу.

Скажу только: ...Человек умеющий читать может ВСЕ! - так говорят кажется...

termostat, 09.10.2003 16:45:12:

Скажу только: ...Человек умеющий читать может ВСЕ! - так говорят кажется...

 

Да, но базар интереснее.

А ГРД не устроит? - всеж проще, Америкосы сильно щас на ГРД навалилиь. Мне тоже ГРД хочется.

termostat, 09.10.2003 16:48:28:

А ГРД не устроит? - всеж проще, Америкосы сильно щас на ГРД навалилиь. Мне тоже ГРД хочется.

 

эээ, просвети дебила - чё это за сокращение такое - ГРД?

Простые ОЧЕНЬ приближенные расчеты:

Берешь из проги ПРОПЕП или от знатоков импульс твоей топливной пары.

Умножаешь импульс на расход компонентов в секунду - получаешь тягу.

тягу в кГ делишь на 1.2 и еще делишь на давление в АТМ для которого был определен импульс - получишь площадь критического сечения в см2.

По площади находишь диаметр критики.

Затем находишь в интернете фотку ЖРД промышленного в разрезе и мсштабируешь ее по диаметру критики.

Практически эскиз ЖРД готов.

Осталось осилить систему подачи компонентов, и еще по мелочи ручками пошуровать.

 
А лучше ГРД однако - так как там нет системы подачи топлива - простой пироклапан, а на паре Оргстекло - ЗакисьАзота америкосы импульс 245 получают - это не плохо по-моему! Да и безопасней чем ЖРД.


ГРД - гибридный РД - т.е. в камере находится твердое топливо и тудаже подается окислитель. Окислитель можно прекратить подавать мотор затухнет. т.е. можно многократно пускать мотор.

Топливо - ПолиУретан Каучук Бумага Целюлеза Парафин Оргстекло - окислитель Закись азота обеспечивает самонаддув.

Почитай топик "ГРД ..."

Для быстрого понимания что есть ГРД советую вот это:

Hybrid Motor Systems (RMS/Hybrid)

aerotech-rocketry.com/customersite/products/motors/motors_index.html

RMS/Hybrid Description

http://aerotech-rocketry.com/customersite/products/motors/hybrid/hybridexplanation.html

RMS/Hybrid Hardware & Reload Kits

aerotech-rocketry.com/customersite/products/motors/hybrid/hybrid_index.html


Если ссылки устарели то начни с: http://aerotech-rocketry.com


\\\\\\\\\\\

Если у тебя много квртир и дач, то нверно и интернет мощный - скачай и почитай книжки выложеные в топике "наша ракетомодельная страничка..."

Имей ввиду что ГРД относятся к КРД - Комбинированые РД.

Может, так получится .

Давайте сначала глянем на задачу "ускорение газа в сопле". С прицелом посчитать геометрию. Начальные данные - температура, давление, ну и свойства газа, какие понадобятся, типа теплоёмкости. Будем использовать простые модели - газ идеален, потерь тепла наружу нет и т.д. Рассмотрим движение газа через сопло - в начале скорость ноль, в конце - v1.

Напомню, что энтальпия определяется как I = U + p * V, где U - внутренняя энергия. Приращение энтальпии

dI = cp * dT

где cp - теплоёмкость при постоянном давлении. Cp - теплоёмкость при постоянном давлении одного моля газа - для разных газов достаточно хорошо известна, и её будем считать постоянным. cp = Cp * m / mu, где mu - молярная масса газа. То есть, если у тебя килограмм водорода, с молярной массой 2 грамма, то cp = Cp * 500.

По закона сохранения энергии, внутренняя энергия уходит только на работу газа против сил давления (расширение) и увеличение кинетической энергии (разгон в сопле):

dU + p * dV + d (m * v² / 2) = 0

Малое изменение будем считать происходящим при постоянном давлении, тогда

dU + p * dV = dI

Дальше переменные с цифрой 0 относятся к началу ускорения, а с цифрой 1 - к концу. Без индексов, соответственно - к любой точке. m - масса газа.

dI + d (m * v² / 2) = 0
m * v1² / 2 = I0 - I1 = cp * (T0 - T1)
v1 = sqrt (2 / m * cp * (T0 - T1))
v1 = sqrt (2 / mu * Сp * (T0 - T1))

Это пока понятно?

P.S. Балансер, а HTML-евские индексы можно как-то в этом редакторе сделать?..

Следующий шаг .

Раз у нас процесс адиабатический, то имеет место следующее:

p * V^k = const

где k - отношение удельных теплоёмкостей, k = Cp / Cv . Из этого соотношения и уравнения идеального газа

p * V = m / mu * R * T

где R - универсальная газовая постоянная (равная произведению числа Авогадро на константу Больцмана), получаем

V = m / mu * R * T / p
p * (m / mu * R * T / p)^k = const
p^(1-k) * (m / mu * R * T)^k = const
p^((1-k)/k) * m / mu * R * T = const

а если газа постоянное количество, т.е., газ ниоткуда не притекает и никуда не утекает (пока двигается через сопло), то и

p^((1-k)/k) * T = const

А также

p = m / mu * R * T / V
m / mu * R * T / V * V^k = const
m / mu * R * T * V^(k-1) = const

а для постоянного количества газа

T * V^(k-1) = const

Для двух точек, обозначаемых цифрами 0 и 1, можно равенство, включающее в себя давление, записать так:

p0^((1-k)/k) * T0 = p1^((1-k)/k) * T1
T1 / T0 = (p0 / p1)^((1-k)/k)

T1 / T0 = (p1 / p0)^((k-1)/k)

таким образом,

T0 - T1 = T0 * (1 - (p1 / p0)^((k-1)/k))

Учитывая соотношение v1 = sqrt (2 / mu * Сp * (T0 - T1)), мы приходим к небезызвестной на Базе "Ы-формуле":

v1 = sqrt (2 / mu * Сp * T0 * (1 - (p1 / p0)^((k-1)/k)))

Если нигде не проврался... ЖРДисты, проверьте?

Расчёт геометрии проведём из постоянства расхода -

m' = S * v * rho = const

где S - площадь поперечного сечения, а rho - плотность газа - и из следующей модели сопла. Разрез центрально-симметричного сопла по плоскости, проходящей через ось симметрии, будем считать состоящим из двух отрезков (соответствующих сужающейся и расширяющейся частям сопла), сопряжённых с помощью дуги окружности (и такая же фигура - симметрично относительно оси сопла). Угол полураскрыва сужащейся части сопла - 45 градусов, угол полураскрыва расширяющейся части сопла - 15 градусов, радиус сопрягающей окружности - удвоенный радиус критического (самого узкого) сечения сопла. Будем считать, что радиус камеры сгорания равен удвоенному радиусу критического сечения. Нам нужно найти две величины - радиус критического сечения и радиус сопла на срезе, где скорость газов самая большая. Для этого найдём площади поперечных сечений потока в этих точках.

Сначала найдём плотность газа перед соплом. Для одного моля газа

p * V = R * T

поэтому

V = R * T / p

а плотность газа перед входом в сопло

rho0 = (mu * p0) / (R * T0)

Теперь посмотрим, как плотность меняется в зависимости от давления. Поскольку при адиабатическом процессе

p * V^k = const

то отношение объёма газа в любом сечении x к объёму этого же количества газа (а значит, этой же массы газа) перед соплом

Vx / V = (px / p)^(-1/k)

Отношение плотностей, конечно, обратно этому отношению:

rhox / rho0 = (px / p0)^(1/k)

Взяв начальную плотность, которая в камере при давлении p0, получим плотность в произвольной точке потока:

rhox = (px / p0)^(1/k) * ((mu * p0) / (R * T0))

Ещё несколько полезных соотношений: по определению, k = Cp/Cv, а для идеальных газов ещё имеет место Cp - Cv = R. Поэтому

Cp/(Cp - R) = k
Cp = Cp * k - R * k
Cp * (1 - k) = - R * k
Cp = R * k / (k -1)

Выразим в формуле скорости потока Cp через R и k, получим

v = sqrt (2 / mu * R * k / (k -1) * T0 * (1 - (p1 / p0)^((k-1)/k)))

Теперь, наконец, запишем площадь как функцию давления:

S = m' / (v * rho) = m' / ((sqrt (2 / mu * R * k / (k -1) * T0 * (1 - (p1 / p0)^((k-1)/k))))*((px / p0)^(1/k) * ((mu * p0) / (R * T0))))

Вуаля... При изменении давления от p0 до 1 атм эта функция даст минимум в точке критического сечения и площадь среза сопла при p = 1 атм. Посчитать радиусы не составит труда .

>Да ну, хватит пугать. Люди из обычной сварочной горелки сделали ЖРД когда-то.

Ну да. Только вот и горелка считаеться перед этим и движок.

>Давайте попробуем вычислить мощьность двигателя по следующим параметрам:

Мощность???? Нафуя тебе мощность вычислять? Это чисто академическая задача.

>1. Топливо и окислитель
>2. flowrate, объем потока, что ли, топлива и, соответственно окислителя
>3. Объем камеры сгорания

Очень, очень у тебя странные исходные параметры для расчета.

>Я, разумеется, двигатель для Протона в подвале делать не буду. Мне нужна вступительная теория, математика для первоклассника, так сказать.

Дык я про нее и говорю. В "двигателе для Протона" основная счетная часть - ТНА, процентов 70-80, и еще 10-15 высокотехнологичные вещи, до которых нам далеко. ТНА ты конечно же не сделаешь, поэтому остаеться самый элементарный минимум, который я и описал. А чего страшного я сказал?

>Если для твердотопливных "такса" (грамм-палец, так, кажется) известна, то для жидкостных она ещё не разработана. Типа "литр - квартира, пять - дача, десять- многоэтажка"..

Т.е. стоит неаккуратно выточить железяку, которую из себя представляет ЖРД - и она сразу взорветься?

Termostat>А ГРД не устроит? - всеж проще, Америкосы сильно щас на ГРД навалилиь. Мне тоже ГРД хочется.

И чем он проще?

Termostat>окислитель Закись азота обеспечивает самонаддув.

А как насчет падения давления наддува из-за падения температуры -> падения Pk -> движок оказываеться в нерасчетном режиме?

Vale, 09.10.2003 16:50:59:

>ЖРД
Боюсь, что в домашних условиях его можно только ДЕЛАТЬ. Потом не будет либо дома, либо делателя, либо ЖРД. Либо всего вместе, сразу.

 

ВСЁправильно -только абревиатуру ЖРД надо заменить на РДТТ

Ник

CaRRibeaN, 09.10.2003 20:32:23:

А как насчет падения давления наддува из-за падения температуры -> падения Pk -> движок оказываеться в нерасчетном режиме?

 

Дык те что на картинке работают и импульс 185 на целюлезе дают.

Хочешь я тебе фотку РД-170 пришлю? Тоже работает. Это еще ни о чем не говорит, тонкостей может быть очень много.

>Мне нужна вступительная теория, математика для первоклассника, так сказать.

По-моему, вот здесь: HOW to DESIGN, BUILD and TEST SMALL LIQUID-FUEL ROCKET ENGINES все написано достаточно просто и технически реализуемо для "первоклассника".

Кстати АР, нужна маленькая консультация по гидравлике и по фланцевым уплотнениям, не поможите? Если да, пишие send2lektorinbox.ru

Ещё 2 тупых вопроса:
1. На каком расстоянии от форсунок горит топливо? Если вообще есть какое-то расстояние, то можно использовать автомобильные форсунки и автомобильный-же насос. Распыляют топливо очень хорошо, но есть и недостаток - жрут электричество.
2. Как производится зажигание? Устройство зажигания, наверное должно быть однократного использования?