Спутник minimorum

Serge77 сказал, что температура коксования - около 300 градусов. Нужен 15%-ный запас, IMHO.
Варбан, как всегда, на высоте. Давление за форсунками мы планировали 4.5 МПа, исходя из того, что 1.5..2.0 МПа сядет в рубашке и 1.5..2.0 МПа в форсуночной головке. Т.е. на входе в рубашку 8 МПа, на входе в форсунки 6..6.5 МПа. Керосин при таком давлении закипеть не должен. У JP-5 начало кипения 190 при атмосферном давлении, а уж при 45 атмосфер...

Короче, надо только правильно спроектировать завесу...

Бывший генералиссимус, 21.01.2004 21:00:29:

Serge77 сказал, что температура коксования - около 300 градусов.

 

Вопрос в том, какая температура будет на внутренней поверхности трубки. Там может быть гораздо больше 300, а значит там начнёт наростать слой смолы или кокса. Как только это начнётся, теплообмен резко ухудшится и трубка прогорит.

Сергей прав - абляционные покрытия не бывают многоразовыми.
Но и камера будет одноразовой, почти уверен. Ведь вкладыш надо вклеить, а вернее всего - отформовать, запрессовать внутри.

Я делал двигатели с временем работы 10...15 секунд, и в условиях НИИ.
Для достижения требуемой надеждности пришлось использовать асбест, кварцевое и углеродное волокно.
Если время работы порядка 100 секунд, толщина такого покрытия будет не менее 30, а может и все 50 миллиметра.
Легче отработать абляционную теплозащиту спускаемого аппарата, чем абляционную теплозащиту двигателя с таким временем работы.

Легче целиком стеклопластиковые (вернее стеклокварцеуглепластиковые) камеры делать - сравниваю со стеклопластиковыми РДТТ.

Мое мнение - если нет хорошей базы, надо делать или трубастую камеру, или уж совсем наоборот - одноразовую композитную.

Но учтите, в условиях единичного производства композитная камера ЖРД выдет дороже, чем металлическая.

amvich, есть гораздо более простые способы устроить взрыв, чем отрабатывать двигатель, охлаждаемый перекисью

Перекись - гадость редкостная. Я нитроглицерина меньше боюсь

Serge77, 21.01.2004 22:39:12 :

Бывший генералиссимус, 21.01.2004 21:00:29 :

Serge77 сказал, что температура коксования - около 300 градусов.

 

Вопрос в том, какая температура будет на внутренней поверхности трубки. Там может быть гораздо больше 300, а значит там начнёт наростать слой смолы или кокса. Как только это начнётся, теплообмен резко ухудшится и трубка прогорит.

 

Тоже верно, вопрос, на какой секунде. Как бы это смоделировать, что ли... Но охлаждать перекисью я тоже боюсь. Там-то локальный перегрев приведет к почти немедленному разрушению камеры. В месте перегрева образуется газовый пузырь, который увеличит гидравлическое сопротивление этой трубки в несколько раз, в результате чего вся перекись в этой трубочке перегреется и...

Я помню картинку поля температур какого-то реального американского двигателя, с наборной из трубок камерой. Помню изотерму 630, но она как бы была совсем снаружи и вообще самой горячей. Сколько было на внутренней стороне этой трубки - не помню... Но, из общих соображений - под 400.

Завеса, нужно проектировать завесу!

<font size="-2" color="#808080">Serge77> Вопрос в том, какая температура будет на внутренней поверхности трубки.</font>

В точку!
Надо найти доброхота, чтобы посчитал со всем возможным тщанием температура стенки в критическом участке.

Как вариант - найти преподавателя, который задасть это студентам

Годятся не только ЖРДшники, но и любые энтузиасты, проходящие/проходившие курс процессов и аппаратов

varban, 21.01.2004 23:04:59 :

Serge77> Вопрос в том, какая температура будет на внутренней поверхности трубки.

В точку!
Надо найти доброхота, чтобы посчитал со всем возможным тщанием температура стенки в критическом участке.

Как вариант - найти преподавателя, который задасть это студентам

Годятся не только ЖРДшники, но и любые энтузиасты, проходящие/проходившие курс процессов и аппаратов

 

Это было бы здорово, но когда это будет? Надо посмотреть, что мы можем сделать сами.

Вообще-то, самый горячий керосин получается вроде не в критике. Кроме того, 260 градусов перепада температур - это для длины цилиндрической части камеры в 222 мм. Поскольку теплопоток как раз там очень велик, можно уменьшить длину камеры до 1.5 D, например.

Ну, на крайний случай, я готов уступить пять атмосфер.

Кстати, что будет, если мы, ничего не меняя в геометрии и соотношении компонентов, снизим давление в камере до 4,0 МПа?

Трубка оказалась не столь ужасной. Это обрезальная машинка ее испортила. Отпилил кусочек и попробовал плющить. Трубка ведет себя неплохо, шва не обнаружилось.
Припой негодный. Серебра в нем нет. А нужен 40% серебра.

А расход компонентов оставим тот же?

Тогда увеличится диаметр критсечения и все размеры камеры, включительно число форсунок. Тепловая нагрузка на стенку упадет, температура керосина - не знаю, надо задаваться и считать.

А давление - ты мало меняешь; по Первой инженерной аксиоме в узком диапазоне все функции линейны

Вот температура меняется незначительно, меняется плотность газов и поэтому коэффициенты теплопередачи.

Кстати, Астра считает довольно много коэффициентов.

Нет, расход уменьшим. Сколько тяги даст Наша Камера при давлении 4 МПа, какое давление получится на срезе, и т.д.

Проще всего, думаю, прикидочный расчёт заново провести. На 4 МПа.

А изменение пропорций масс окислителя-горючего как температуру меняет? И УИ заодно?..

<font size="-2" color="#808080">avmich>А изменение пропорций масс окислителя-горючего как температуру меняет? </font>

Кстати, cpropep при тех же исходных дает температуру в КС 2800K, а propep и того меньше - 2600K. Программа Сергея дает 3000K. Интересно, сколько Астра даст?

А влияние изменения соотношения компонентов видно на 9 странице этого топика.

Я делал двигатели с временем работы 10...15 секунд, и в
условиях НИИ.
Для достижения требуемой надеждности пришлось использовать асбест, кварцевое и углеродное волокно.
Если время работы порядка 100 секунд, толщина такого покрытия будет не менее 30, а может и все 50 миллиметра.
Легче отработать абляционную теплозащиту спускаемого аппарата, чем абляционную теплозащиту двигателя с таким временем работы.

 

Но у тебя ж РДТТ там недось были ? Топливо смесевое, т.е. эрозия абразивная имела место быть ?

Мое мнение - если нет хорошей базы, надо делать или трубастую камеру, или уж совсем наоборот - одноразовую композитную.

 

По поводу трубастой КС у меня оч. большые сомнения, а вот навить из стеклопластика мне кажется проще будет. Есть еще вариант с проставками, т.е. редкими связями. Но мне лично он кажется более сложным (ну разве что есть автомат точечной сварки с нужными характеристиками).

amvich, есть гораздо более простые способы устроить взрыв, чем отрабатывать двигатель, охлаждаемый перекисью

Перекись - гадость редкостная. Я нитроглицерина меньше боюсь

 

Чтот симптоматично, я абсолютно согласен .

avmich, 22.01.2004 01:55:04:

Проще всего, думаю, прикидочный расчёт заново провести. На 4 МПа.

А изменение пропорций масс окислителя-горючего как температуру меняет? И УИ заодно?..

 

Так посмотри в 1-м варианте расчета, я ж там просчитал для нескольких значений Alfa ок. (коэффициента избытка окислителя).
Так что, пересчитать для 4 МПа ? Там наверно не сильно изменится вся. Импульс упадет, Тк наверно тоже но не сильно (при 1 МПа Тк=2894К). Если хотите могу положить весь расчет для 1 МПа. А 4 МПа пере6считаю попозжа — числомолка занята .

Не, имелось в виду, радикально прибавить окислителя. Скажем, не 6:1 пропорцию иметь, а 12:1. T зависит от пропорции - и УИ, конечно, тоже - вот хотелось бы знать, как.

Кармак, заметим, УИ 200 с получал на стенде. Внешнее водяное охлаждение, и всё равно прогорело; но у него смешение вообще никакое было - просто труба керосиновая заведена в камеру.

В "How to design and build..." про внешнее охлаждение рассказывается. Возможно, всё же удастся добиться работы в течение нужного времени.

А, да, кстати, при уменьшении давления T падает не сильно, а вот теплопоток в стенку... надо бы посмотреть.

avmich, 22.01.2004 13:07:48:

Не, имелось в виду, радикально прибавить окислителя. Скажем, не 6:1 пропорцию иметь, а 12:1.

 

При этом продукты сгорания будут содержать кислород. Значит нужно думать, выдержат ли материалы камеры сгорания. Во всяком случае абляция превратится в выгорание.

Может быть вместо керосина брать спирт, причём сверх стехиометрии? Его будет больше, чем керосина, и теплоёмкость у него повыше, лучше охлаждать будет? Спирт не обязательно этиловый, может быть метанол или изопропанол. Правда 300С они точно не выдержат, но может быть такой температуры и не будет.

Может быть вместо керосина брать спирт, причём сверх стехиометрии? Его будет больше, чем керосина, и теплоёмкость у него повыше, лучше охлаждать будет? Спирт не обязательно этиловый, может быть метанол или изопропанол. Правда 300С они точно не выдержат, но может быть такой температуры и не будет.

 

Метанол ни в коем случае, от него смертельные случаи бывают .
Собственнно если вспомнить А-4 спирт там разбавили водой что б охлаждал получше. И все равно без завесы не обошлись .

Вот, кстати, дипломная работа швейцарских студентов, доведенная до тестового железа:

www.spl.ch/publication/SPL_Papers/FHBB-2002.pdf

Рекомендую прочитать. Там есть и расчеты, и описание конструкции, и технология изготовления (правда, все на немецком языке).

Здесь некоторые картинки: LOX/Ethanol engine

Хорошо, тогда можно с другой стороны попробовать подъехать... Неохлаждаемая камера из никелевого сплава (вроде найти можно), и давление в КС - 1 МПа. Плюс завесное охлаждение.

Существуют двигатели, которые работают по этой схеме, на перекись-керосине; правда, двигатели небольшие...

Лаборатория МАИ

Правда, УИ, конечно, мал. Да и изначальная идея темы - проверить достижимость создания "трубочного" ЖРД - на этом заканчивается.

AP, 22.01.2004 16:39:11:

Вот, кстати, дипломная работа швейцарских студентов, доведенная до тестового железа:

www.spl.ch/publication/SPL_Papers/FHBB-2002.pdf

Рекомендую прочитать. Там есть и расчеты, и описание конструкции, и технология изготовления (правда, все на немецком языке).

Здесь некоторые картинки: LOX/Ethanol engine

 

Не сильно отличается от моей камеры , только до форсуночной головки руки не дошли

Люди, люди! Я призываю вас к порядку!!! То есть не в смысле модераторском, а в смысле, давайте вернемся к изначальным баранам.

Я придумал "наколенный", точнее, "гаражный" способ изготовления трубочной КС. Имеющиеся материалы и технология ограничивают критсечение снизу, примерно 5-ю сантиметрами. 45.45 мм, фактически, чуть-чуть запредельное значение, но я согласен снять немного меди ручками - шкуркой или хлорным железом.

Я хочу его, этот способ, проверить. Стандартная толщина стенки такой трубки - 0.76 мм. Это тоже великовато для вытеснительной подачи, но я готов рубашку протравить хлорным железом, чтобы снизить гидравлическое сопротивление и т.д. Могу даже провернуть электрохимическую полировку, по крайней мере, попытаться.

Сегодня я учился паять медным припоем. Паяльник маловат, я могу расплавить им только проволочку не толще 28 AWG. В смысле, медную. У серебряного припоя температура плавления ниже, поверхностное натяжение больше, вязкость меньше. Так что им паять легче.

Давление 4,5 МПа выбрано исходя из возможностей стеклоэпоксидных баков, в основном, хотелось, конечно, чтоб и УИ был повыше. Радикально снижать я его не хочу, 1 МПа не обсуждается. С 1 МПа можно движок второй ступени делать, но пока я хочу проверить метод.

У меня проблемы с конструкцией форсуночной головки, но я надеюсь придумать решение.

Сейчас же вопрос стоит так - можно завесу спроектировать ПРИМЕРНО, исходя из уже обсужденных сведений? Я скоро поеду в родной город и там надеюсь заказать оснастку для формовки трубок для КС. Сначала я преполагал вообще все сделать сам, но это сложновато.

Так вот, люди! Я о чём хочу вас спросить: Допустим, мы сделаем прикидочный расчёт завесного охлаждения, допустим, я сделаю форсуночную головку под него, допустим, мы соберем камеру и установим на стенд. И тут выяснится, что эффективность охлаждения такова, что КС прогорает на 25-й или 30-й секунде.
1)Каково влияние в такой ситуации НЕБОЛЬШИХ изменений давления и расхода? На ресурс камеры, на тягу, на давление на срезе сопла.
2)Каково влияние изменение концентрации перекиси с 90% до 80%, при корректировке соотношения компонентов для сохранения коэффициента избытка окислителя?

Сразу скажу, что ресурс хочу 100 секунд. Но биться за него буду не очень, и, если у меня выйдет 45-50 секунд, это все равно будет много. Ракета будет поменьше, но, все равно, очень большой для любительского масштаба.

AP, 22.01.2004 11:40:32:

Интересно, сколько Астра даст?

 

Ребята, давайте мне соотношение, тип компонентов и их энтальпий, а также камерное давление и давление на срезе. Вместо давления на срезе можно давать сразу уширение.
Я не слежу за темой в ее полнотой, поскольку запарка у меня дикая.

А я считану в Астре и выложу расчетные файлы. И быстренко научитесь ею работать, она хорошая

Бывший генералиссимус, 22.01.2004 18:42:48:

Я придумал "наколенный", точнее, "гаражный" способ изготовления трубочной КС. Имеющиеся материалы и технология ограничивают критсечение снизу, примерно 5-ю сантиметрами.

 

А это очень секретный способ? Или только я его не знаю? Можно о нём рассказать? Мне просто интересно ;^))

Serge77, 22.01.2004 21:21:48:

Бывший генералиссимус, 22.01.2004 18:42:48 :

Я придумал "наколенный", точнее, "гаражный" способ изготовления трубочной КС. Имеющиеся материалы и технология ограничивают критсечение снизу, примерно 5-ю сантиметрами.

 

А это очень секретный способ? Или только я его не знаю? Можно о нём рассказать? Мне просто интересно ;^))

 

Да, в общем, ничего секретного. Я собираюсь использовать ручной трубогибный станочек (из подшипников) и ручную выколотку. Сборка сейчас планируется посекторная, с оправками из фанеры (одноразовыми) на текстолитовом или деревянном (дубовом) основании. Для выколотки будет использоваться дюралево-текстолитовый шаблон, собранный на болтах. Возможно, дюраль будет заменен на сталь.
Паять буду в струе CO2 или аргона газовым паяльником. Подробности будут уточняться по мере возникновения проблем.
Возможно, удастся выколотку заменить прессом. Тогда можно использовать многоручьевую форму.

Позавчера я учился эту трубку плющить до нужной толщины/сечения. Трубка выдержала. Сегодня я пытался учиться ее паять. Мощность паяльника маловата.

Кроме того, ошибкой была заправка паяльника чистым бутаном. Плюньте в лицо тому, кто скажет, что бутан - газ! Он, может, в Аризоне и газ, а у нас - вполне себе жидкость... На руке - кипит, а в тарелку можно спокойно наливать... Он ее захолаживает до -1 и кипеть перестает, только слегка испаряется с поверхности... Я уже молчу о термосе.

Ага, образовалось важное дополнение к технологии.

Трубки, из которых набирается камера, на концах сначала скрепляются мягким (т.е. оловянно-свинцовым) припоем, для удобства дальнейшей пайки медно-серебряным. Чтобы они не "ходили". Затем эти концы отрезаются ножовкой по металлу.

Учусь, короче.