Миниморум, часть 5

Дык вы почитайте те статьи про pistonless pump. Офигенная идея, просто революция в системах подачи. Сделаете ракету на коленке из копеечных материалов заметно лучше, чем с турбонасосом (если осилите жидкий гелий и его газификацию) или только чуть-чуть хуже, если использовать сжатый гелий. Вполне пристойные результаты получатся даже на сжатом азоте - по весу его надо только на 20% больше, чем для вытеснительной подачи, но зато давления и при этом массы баков совершенно не те.

При этом из движущихся частей только клапаны (штук 20 на ракету, учитывая оба компонента и по 2 промежуточных бачка на каждый)

картинка http://www.flometrics.com/rockets/rocket_pump/pumpsys2.gif картинка

Выкусывайте - кривой движок не дает даже просто текстом отослать ссылку, понимает что это картинка, пытается добавить, а класс для добавления картинок отсутствует

Я видео работы этого нсоса 2 год назад скачал, обсуждали его на ракетомодельном.

1. По управляемому клапану . Не так всё просто . Больше чем на 16 бар да еще из нержавейки , почти никто не продает в магазинах . А фирма есть в Пензе , которая хоть на заказ сделает , только стоить будет неизвестно сколько
Стандартный клапан , на 400 бар. у них есть , он весит 3.5 кг. и имеет соединительный размер М30.

2. Я вчера изучил спецификацию на шаровые краны из полистирола + нержавейка.
Рабочее давление 27 бар , к 30% перекиси при 20 градусах - стоек , при 95 градусах условно стоек .
Цена 300 р. Подсоединяется к полистироловым трубам с рабочим давлением 27 бар. Трубы к перекиси стойкие. Соединение труб специальной сварочной машинкой ( машинка стоит 100 $) либо сваривают систему на заказ. Присоединительный размер крана и внутренний диаметр труб 20 мм. Соединение полистирола с нержавейкой возможно ! В кране они как раз соединены !
Сделать кран управляемым пневматически или механически ( тросом) не очень сложно.

>Как вам такой способ подачи топлива?

Он нам очень нравится и весьма обсуждаем.

Сложен - в сравнении с вытеснительной подачей да. В сравнении с турбонасосом со сколько-нибудь внятными характеристиками - нет.

Кроме того, эта хреновина не кавитирует :), поэтому коэффициент увеличения давления может быть больше, чем можно достигнуть в на коленке сделанном ТНА. Ну а уж любительской конструкции с бустерным ТНА я не представляю.

Насчет циклограммы - да. А в чем проблема? Электроники все равно будет в ракете куча. Работоспособность ее с колебаниями давления и потока в пределах единиц процентов-продемонстрирована.

С вытеснительной подачей Миниморум в смысле именно запуска спутника - фикция. Не удастся отработать ракету из 4 ступеней и 7 блоков, с 6 точками разделения ступеней и 5 двигателями только высокого давления (а именно такая схема насколько понятно является "текущей" - 4 блока "миниморум" в качестве 1 ступени, 1 в качестве второй, 1 с абляционным охлаждением и низким давлением в качестве 3-й и ТТ ракета - в качестве 4). Это перебор, с надежностью-то любительских конструкций отработка растянется на десятилетия.

С такой схемой подачи можно добиться массовой доли топлива в 1 ступени до 0.9 и запустить спутник за 2 ступенях, а если нагрузки выводить не надо - просто закинуть на орбиту верхнюю ступень, то она (вернхняя) может быть и ТТ, схема упрощается до предела.

Лучше сделать 1 умеренно-сложную ступень, чем 6 простых и еще отработать их разделения, имхо. Вдобавок у Миниморума в его нынешнем виде разделение 1 и 2 ступеней должно происходить еще в достаточно плотной атмосфере, где-то в районе max q . Таких раскладов даже в "больших" ракетах стараются избегать. Прикиньте себе этот процесс если от каждого торчащего болта во все стороны расходятся скачки уплотнения.

Никто не собирается на разрабатываемом движке запускать спутник. Максимум суборбитальный полет на высоту 100 км одной ступенью.
Название "Спутник миниморум "сложилось исторически (см. первую часть).
Задача: отработать технологию сборки и испытания КАМЕРЫ на стенде и в составе ракеты. Создать стенд и отработать технологию работы на нем. Решить кучу сопутствующих задач.
Добавить сейчас в эту кучу еще и ТНА - погубить все дело.

Давайте забудем пока о полетах в космос. Сейчас делается КАМЕРА и СТЕНД. Все.

FILAS> Задача: отработать технологию сборки и испытания КАМЕРЫ на стенде и в составе ракеты. Создать стенд и отработать технологию работы на нем. Решить кучу сопутствующих задач.
FILAS> Добавить сейчас в эту кучу еще и ТНА - погубить все дело.
FILAS> Давайте забудем пока о полетах в космос. Сейчас делается КАМЕРА и СТЕНД. Все.

Я бы к этому ещё добавил:
Мы ОФИЦИАЛЬНО отказались от охлаждения ПЕРВОГО ЭКЗЕМПЛЯРА КАМЕРЫ ПЕРЕКИСЬЮ. Только ВОДОЙ.

Кстати, о воде.

Вчера была вторая сессия гидротестирования, в результате которой выяснилось, что результаты, полученные в ходе одной сессии, коррелируют хорошо, в результате разных сессий - не коррелируют вовсе.

Это пока мистика, научного объяснения мы не придумали. Пока предложено лишь два паллиативных решения - сделать большую (10 или около того) часов, ночную (с 22 до 8 утра) сессию, за которую протестировать все 60 трубок, и сделать три сессии с перекрытием 10 трубок каждая, чтобы свести результаты.

Вчера время заполнения банки без трубки было 22 секунды, с прямой неплющеной неизогнутой трубкой - 27 секунд, а с самой сильно проплющенной трубкой - около 40 секунд.

В предыдующую сессию время заполнения банки без трубки было в районе 15 секунд, а с типовыми готовыми трубками - в районе 25 секунд. При этом на манометре были те же 4 атмосферы.

anovikov> С вытеснительной подачей Миниморум в смысле именно запуска спутника - фикция.

Вытеснительная подача не самоцель , а средство отработки камеры .

Дополнение к расчету энергетики вытеснительной подачи или насоса работающего от азота.

Для того чтобы перекачать один литр окислителя ( сечение трубы 1кв.см. ) при давлении 85 атмосфер требуется затратить А=F*S = 850*10=8500 дж.
Это идеальные затраты на нагрев 1 литра азота при давлении 85 атм.
Если предполагается расход перекиси 4 литра в секунду , то подводимая к кипятильнику минимальная мощность составит 34 кВт.
Однако надо учесть , что часть энергии уйдет на испарение азота и нагрев до комнатной температуры , т.е КПД перевода тепловой энергии в механическую энергию давления не составляет 100% а реально не выше КПД паровой машины со степенью расширения 10-15
Те же самые рассуждения касаются и насоса работающего по принципу вытеснения жидкости из цилиндров.
Существует возможность отвода тепла для нагрева азота от рубашки охлаждения двигателя , т.е. от внешней среды , что улучшает энергетику
В системе из цилиндров наддуваемых азотом высокого давления попеременно , теряется часть энергии , а именно , азот под давлением 85 атм будет выбрасываться бесполезно , уменьшая степень расширения и КПД процесса в "паровой машине" .
Если использовать простейшую поршневую систему , то за счет разниц площадей поршня в жидкости и газе , можно увеличить степень расширения азота в 40 раз. Уже эффективнее , чем сброс азота высокого давления , да и размеры поршневой системы можно уменьшить , увеличив частоту циклов.
А по сложности изготовления получится примерно одинаково .

Если применить ТНА работающий на разложении перекиси , то при общем КПД турбины и насоса 20% , потребуется 150 кВт тепловой мощности подведенной к турбине , или 100 грамм разложившейся перекиси в секунду , что составляет 1/40 часть от общего расхода окислителя.

anovikov > С такой схемой подачи можно добиться массовой доли топлива в 1 ступени до 0.9 и запустить спутник за 2 ступенях

 

мне кажется что разход азота вырастет на на заявленые 20% а на гораздо большую цифру и общего выигрыша по весу не получится.

Такой насос хорош при использовании пирогенератора азота. вот сдесь вес уменьшится радикально (или просто уменьшится при миниморумовской системе вытеснения).

А нельзя ли было бы выложить перечень проблем, конструкторских, технологических,
метрологических, ТБ-шных, финансовых, юридических, снабженческих. Возможно многие читают да и рады бы
чем помочь, но точку приложения усилий не находят. Это трудно? По крайней мере были бы систематизированы
проблемы проекта.

Так же пожелание от себя, прочтя топик, я не смог практически найти ни одного чертежа,
хотя бы конструкторского или пусть хотя бы эскиза. Можно свести тех документацию по проекту
в одно место или я просто не нашел где она лежит. Потому как обсуждаемые тройники ни имеют
по сути дела технических требований, невозможно ориентироваться новичку.

Теперь свои пять копеек, я работаю в газовом хозяйстве (эксплуатирующая организация)
поспрашивал своих насчет арматуры, в том числе и запорной. Ну первое это то что газовая
арматура намного надежней сантехнической. 1,2 Мпа это рабочее давление газовой арматуры
среднего давления (ПШГР, ГРП), насколько эта цифра близка к необходимой? Теперь второе
краны - опять же мнение субъективное но выработалось годами, на вопрос что лучше будет
держать и регулировать давление в 1,2 Мпа сказали что пробковые краны много лучше шаровых.
По поводу резьбы третье - газовая арматура в этом плане «говно», без фума держать не будет
даже трех очков (ну это вы наверное и сами знаете). Любые хомутовые соединения хуже
резьбы с фумом в два - три раза. Армированные газовые шланги допустимы только на
газопроводах низкого давления да и то по большому блату. По поводу сварщика - в любой ГРО
обязательно есть сварщик нужной вам квалификации, вызвать его просто наберите 04 ж-) или
можете сказать что нужно переставить плиту на два три метра от фланцев приедут с
ацетиленом. Думаю только что ацетилен не совсем будет вам выгоден нет? Скорее всего сварщик
отпустит изделие при сварке, но сварит классно. Конечно есть в ГРО и газосварка, но при
работе с газом она чаще всего не применяется, только при прокладке новых газопроводов,
квалификация электрогазосварщика еще выше чем при работе с ацетиленом, там настоящие
мастера своего дела. Нашел у нас в хозяйстве книжку горение газовых топлив, могу запостить
сюда оглавление очень много об испытательных стендах, горелки разные инжекционные,
вихревые, много информации по предотвращению аварий на стендах - отрыв пламени, проскок, расчет факела, тепловые зоны и
прочее. Нужно ли это?

Bell> Есть 2 пути:
Bell> 1) Проводить испытания ночью (когда водоразбор минимальный), трижды проверив давление

Мы об этом тоже подумали.

Bell> 2) Собрать установку с напорным баком и гонять трубки на ней.

Да, авмич такое тоже предлагал.

Bell> Однако, в любом случае давление маловато - раз в 10 ниже рабочего. А экстраполяция в таких масштабах - дело ненадежное...

Неет, перепад на трубках близок к рабочему, поскольку расход близок к рабочему! А то, что внутри камеры 45 атмосфер, нас не должно волновать! Расход зависит только от величины перепада, а не от абсолютного давления на входе!

Bell> Может сначала надо собрать стенд, а потом на нем и трубки оттестить???

До стенда ещё очень далеко, хотелось бы камеру спаять, а для этого трубки рассортировать.

AAS, 11.01.2005 21:51:37:

Теперь свои пять копеек, я работаю в газовом хозяйстве (эксплуатирующая организация)

 

А я - ближе к сантехникам - отопление, водоснабжение

AAS, 11.01.2005 21:51:37:

поспрашивал своих насчет арматуры, в том числе и запорной. Ну первое это то что газовая арматура намного надежней сантехнической. 1,2 Мпа это рабочее давление газовой арматуры среднего давления (ПШГР, ГРП), насколько эта цифра близка к необходимой?

 

1,2 МПа ~ 12 атм
Рабочее давление в камере сгорания Миниморума - 25 атм, максимальное расчетное давление в проекте "1000-500Н" - 40 атм. Так что - маловато будет.

AAS, 11.01.2005 21:51:37:

Теперь второе краны - опять же мнение субъективное но выработалось годами, на вопрос что лучше будет держать и регулировать давление в 1,2 Мпа сказали что пробковые краны много лучше шаровых.

 

Есть БОЛЬШАЯ, даже ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ разница между газом и жидкостью и она очень важна для арматуры. Газ СЖИМАЕТСЯ, а в жидкости при тех же условиях возникают УДАРНЫЕ ВОЛНЫ. Поэтому газовая арматура рассчитана на 1,2 МПа, но НЕ БОЛЕЕ (ну чуть-чуть), а вот водопроводная должна выдерживать ГИДРОУДАР, когда давление кратковременно возрастает порой НА ПОРЯДОК! И если рабочее давление 5-7 атм, то макс. допустимое - до 30-40.
Я конечно это говорю не о дешовых итальянских побрякушках. Если уж делать все из нержавейки (см. ниже), то и краны должны быть соотв. Хороший шаровой кран из нержавейки легко выдержит и перекись, и 40 очков.
Еще один момент - подавляющее большинство кранов предусматривают только 2 положения - откр/закр, причем переход из одного положения в другое должен быть максимально быстрым. И здесь шаровые краны намного удобнее: 1/4 оборота - и все! Что особо важно для кранов с электроприводом.

AAS, 11.01.2005 21:51:37:

По поводу резьбы третье - газовая арматура в этом плане «говно», без фума держать не будет даже трех очков (ну это вы наверное и сами знаете). Любые хомутовые соединения хуже резьбы с фумом в два - три раза.

 

Похоже народ склоняется к нержавейке как основному материалу (и вообще технологии). А нержавейка предусматривает только сварку и резьбу (есть еще фланцы, но с ними особый геморрой). Ессно сварка прочнее и надежнее, но резьбовые соединения обладают одним важным достоинством - они РАЗЪЕМНЫЕ. Так что, можно ожидать в собранном стенде использование и тех, и других - где какие будут нужны и допустимы.
И никто не будет вертеть резьбу без уплотнений - при давлении-то 40 атм

AAS, 11.01.2005 21:51:37:

Армированные газовые шланги допустимы только на газопроводах низкого давления да и то по большому блату.

 

Ой! Упаси бог!

ЖРД Миниморум рассчитывается на 45 атм в КС.

Стальные соединения наверняка будем сваривать. Резьба - очень и очень вряд ли на данный момент.

AAS> А нельзя ли было бы выложить перечень проблем, конструкторских, технологических, метрологических, ТБ-шных, финансовых, юридических, снабженческих. Возможно многие читают да и рады бы чем помочь, но точку приложения усилий не находят. Это трудно? По крайней мере были бы систематизированы проблемы проекта.

Да, это времени требует немало, но мы постараемся это сделать на нашем сайте.

AAS> Так же пожелание от себя, прочтя топик, я не смог практически найти ни одного чертежа, хотя бы конструкторского или пусть хотя бы эскиза. Можно свести тех документацию по проекту в одно место или я просто не нашел где она лежит.

Нет, отчего же, эскиз бака перекиси для стенда был несколько раньше, в четвёртой части топика.

AAS> Потому как обсуждаемые тройники ни имеют по сути дела технических требований, невозможно ориентироваться новичку.

Водопроводные тройники - это одно, а тройники для перекиси - совсем другое. Требования к ним, на самом деле, такие: просвет 10 мм, испытательное давление 10 МПа (то есть, сто атмосфер), нейтральность к перекиси (т.е. они не разлагают перекись и сами ею не окисляются). Остальное можно подгонять.

AAS> По поводу резьбы третье - газовая арматура в этом плане «говно», без фума держать не будет даже трех очков (ну это вы наверное и сами знаете). Любые хомутовые соединения хуже резьбы с фумом в два - три раза.

Нет, резьба с фумом у нас только для определения гидросопротивления трубок. На стенде соединения либо специальные штуцеры высокого давления (например, шар-конус с накидной гайкой), либо вообще неразъемные.

AAS> Армированные газовые шланги допустимы только на газопроводах низкого давления да и то по большому блату.

AAS> По поводу сварщика - в любой ГРО обязательно есть сварщик нужной вам квалификации, вызвать его просто наберите 04 ж-) или можете сказать что нужно переставить плиту на два три метра от фланцев приедут с ацетиленом. Думаю только что ацетилен не совсем будет вам выгоден нет? Скорее всего сварщик отпустит изделие при сварке, но сварит классно.

Нам нужно варить с аргоном, скорее всего, нержавейку 12Х10Н1Т

AAS> Конечно есть в ГРО и газосварка,

В смысле, электро? Ацетилен-то как раз газовая...