РДТТ конструкции технологии материалы - VIII

varban> 6. Давление в камере сгорания. Ну это понятно.
Serge77> Вот как раз и непонятно! ;^))
Serge77> Разве это пишут в задании на создание ракеты? Разве не проектировщик двигателя выбирает/оптимизирует этот параметр?

Это же ТУ на заряд, я сверху написал

Serge77> Всё-таки именно этот параметр - первый даже для серьёзных двигателей.

Конечно. Это аналог начальной скорости полета снаряда. От него зависит конечная скорость ракеты.

Serge77> А нет такого параметра - полный импульс двигателя, делённый на полную массу снаряжённого двигателя?

Нет. Масса двигателя и заряда уже определены.

Serge77> Это как бы аналог удельного импульса топлива, можно назвать "удельный импульс двигателя".

Это полезно, если сравниваешь разные двигатели.

Serge77> Разве это пишут в задании на создание ракеты?

Если о ракете, то на самом начальном этапе пишут примерно такое: масса головной части - такая-то. Дальность полета - такая-то.

Но этого мало. Эти две цифры не позволяют двигателистам взяться за дело.
Поэтому главный конструктор ракеты прикидывает реальные схемы, ступенчатость, разделение головы от последней ступени и (в случае одноступенчатой ракеты с неотделяемой головой) выдает примерно такое:
Масса ракеты М, в том числе масса заряда омега.
Единичный импульс топлива не менее, чем Isp.
Масса снаряженного двигателя - не более k*омега, причем k берется обычно из предыдущих разработках (см a_centuriones: "уровень доступных технологий и собственный уровень кампании (группы, лица)...").

И вот тут-то и начинается вся кутерьма.
Обычно в ходе разработки выясняется, что все съедено, и надо либо удлинять заряд*, либо переходить на более высокоимпульсное топливо. Вот почему не надо начинать сразу с самой мощной маркой.

Так что да, сначала указывают Isp, но с выбором марки и геометрии заряда начинают контролировать Isum.

---

*потому что калибр уже давно выбран, а гоп-бригада из отдела пусковых установок уже нарисовала 10 вариантов установок (все как одна из The Empire Strikes Back) и сделала предсерийный образец (примитивнее, чем у Конгрева)

В общем, масса примерно 278 грамм. С

 

Yuran, не в плане критики, а чтобы тебе были ясны детали. Мотор вышел очень тяжёлый(+ 100-120 гр горючего, итого 400 гр.). Сравни, мой мотор этого же класса и из этих же материалов весит 117 гр. Зачем тебе 2 мм толщины дивергентное сопло? Отрежь его на хр..совсем, или укороти до 15-20 мм.Ты же в вакууме летать не собираешься. Не знаю толщины стенок, но по весу видно, что 1.5 - 2 мм. Надо протачивать до 0.6 - 0.8 мм. Переднюю крышку не видно, но наверняка такая же массивная. То есть, если думать на нём летать, то надо облегчать иначе не сможешь никакой бортовой начинки использовать. Тем более критика у тебя (8 мм не меньше) слишком большая, чтобы расчитывать на более менее приличный импульс и на Favg. Сравни, у меня критика на этом моторе 5 - 5.5 мм...Затем, 4 винта крепления - это абсолютно неграмотно... На этом диаметре уже нужно 6 винтов, иначе корпус камеры поведёт после первого же испытания и больше ты его не разберёшь и не соберешь потом. В общем, не торопись его испытывать, попробуй довести до ума.

А нет такого параметра - полный импульс двигателя, делённый на полную массу снаряжённого двигателя? Это как бы аналог удельного импульса топлива, можно назвать "удельный импульс двигателя".

 

Есть такой параметр. У Саттона в Design Approach он назван: Performance. The total impuls-to- weight ratio... У меня в расчёте он назван Г = It,N*s/Pmот,N... Тогда Г измеряется в сек. и показывает так сказать к.п.д. дизайна мотора в сравнении с Is (реальным)... Так же используется отношение R in.=Favg/Proc., показывающее "the initial and final thrust -to-weight ratios and accelerations"
Для моторов на сахарном топливе эти соотношения имеёт следующие величины Г аппрокс. = 50 с, Rin = 25-30 (g)... Сравним: Если мотор Yurana даст тягу в 100 N, а ракета с таким мотором будет весить не менее 1 кг (10 N), то Рин будет всего 100/10 = 10...Маловато будет. С учётом трения в направляющей эта величина ещё уменьшиться и высота будет совсем небольшой (если ракета оторвётся, поскольку
100 N Favg ещё надо получить) Вот вам простые примеры расчёта в дизайне SRM.
Так что эта тема хоть и не для диссера, но владеть элементами моделирования нужно и для любителей. Хотя бы, чтобы деньги на ветер не выбрасывать.

1) Почти со всеми приведёнными довыдами согласен.
2)Ну двигатель этот проектировал Накка =), я в подробности не вникал, просто хотел взять уже нечто готовое и хорошо испытанное, Накка пишет что жёг его более 15 раз. У него масса 300 грамм, у меня 278, это связанно с тем что он использует низкоуглеродистую сталь, а у меня нержавейка.

3) Масса двигателя, 400 грамм + 1кг ракета, это получается, что высота полёта от 200-300 метров, это более чем достаточно для меня. На данный момент меня интересует только испытания моей электроники, позже когда все части будут отработанны, если даст Бог, то буду проектировать что нибудь побольше, уже с системой поиска на базе GPS и радиоканалом. В москве и ближ. подм., тяжеловато найти приемлемый "ракетодром" =).
4) Винтов 3, давлени на Kn-Sb ~6Мпа.
5) Толщина стенки 1,2 мм, критика 6,7 мм
6) Накка использовал этот двигатель для разных топлив, поэтому и запас просности выше нежели необходимо.
7)Верхняя крышка, действительно немного массивная.
7)Спасибо за дельные советы, обязательно учно их в своих разработках.

varban> Если о ракете, то на самом начальном этапе пишут примерно такое: масса головной части - такая-то. Дальность полета - такая-то.

Начало очень похоже на наше.
А дальше всё совсем не так, потому что в нашем случае топливо задано, оно одно и не изменяется. Варьировать Isp можно, только изменяя давление.

Задача выглядит так:

Ракету массой М (без двигателя) и калибром К нужно поднять на высоту Н. Скажем, М=1 кг, К=50 мм, Н=1 км. Какой двигатель будет оптимальным?

Топливо стабильно горит при любом давлении, здесь ограничений нет. Закон горения известен, зависимоть Isp от давления известна. Можно использовать любые материалы, но цена двигателя имеет довольно большое значение. Топливо ОЧЕНЬ дешёвое (это примечание к параметрам оптимизации).

Ну и как искать оптимум?

> low carbon steel

Низкоуглеродистая сталь.

Не заставляйте иностранцев учить вас говорить по-русски

> Топливо стабильно горит при любом давлении, здесь ограничений нет.

Кстати, нэ верю
Даже у дымного пороха, спрессованного, естественно, есть область неустойчивого горения. В случае торцевого заряда это будет давление порядка 2...3 атмосфер.

Ты хочешь сказать, что карамелка будет гореть спокойно при давлении порядка полтора-две атмосферы?

varban> Ты хочешь сказать, что карамелка будет гореть спокойно при давлении порядка полтора-две атмосферы?

Я не могу сказать абсолютно уверенно, но ещё нигде не читал, чтобы на какой-то карамели наблюдали неустойчивое горение.

Но для нашей задачи принимаем, что горит стабильно!

Масса корпуса растет пропорционально давлению, если не менять размеры камеры, материалы и технологию.
Ну, с инженерной точностью.

А экспериментальный импульс у карамельки?
Потому что будет та же байда, как у нас с бессопловиком - теория не совпадет с экспериментом.

Ладно, я - спать.
Завтра с утра - предпусковые проверки цеха для синтеза нитроэфиров.
Послезавтра - синтез.

varban> А экспериментальный импульс у карамельки?

Экспериментальный 135 при 70 атм. Теоретический (PROPEP) для того же давления - 165.

При 9 атм практический УИ 80 (у двигателя без дивергентной части сопла).

Будем считать, что между этими точками УИ изменяется по плавному закону, как на графике здесь:

> Yuran
мотор из нержавейки, можно ли его использовать
с шашкой горящей по всем поверхностям?...

Или лучше действительно сдлеать несколько grains?

 

Можно, но мотор помоему будет иметь не приятный
вид после работы, может повести - искривится.

Лучше сделай несколько шашек с бронировкой внешней
поверхности и нормальную теплоизоляцию.

> a_centaurus
Тем более критика у тебя слишком большая

 

Она делалась под шашку горящую по всем поверхностям.

Yuran, наверно придется тебе переделать сопло под
расчитаную на SRM критику - если конечно "бэйтс грэйн"
будут.

> a_centaurus
А герметик лучше не использовать в узле
с о-рингами... Либо то, либо другое...

 

я и советовал рыжий герметик использовать
ВМЕСТО о-рингов и силиконовой смазки -
стоит 2 бакса за 100 грамм.

Может я что не так в SRM счтаю но при критике 6,7 Kn~150
зачем что то менять. Думаю сделать несколько шашек с теплоизоляцией попрёт, хотя ИМХО, можно поробовать по всем поверхностям горящую шашку, думаю 0,5 сек не критично для нержавейки, хотя кто знает... Переделывать наверно ничего не буду, ресурсов не хватает. Буду думать, что можно сделать исходя из того что есть

Yuran> Может я что не так в SRM счтаю но при критике 6,7 Kn~150

Сколько шашек? Какой максимальный Kn?

Маловато, конечно, для стального движка, но работать будет. Главное - проверь, чтобы стартовое ускорение было не меньше 10. Учти, что обычно реальный двигатель работает немного дольше, чем считает SRM, а значит тяга будет немного меньше расчётной, процентов на 10-20. Суммарный импульс обычно совпадает с расчётным.

Написал письмо Накке по поводу использования нержавейки в качестве материала для двигателя, он предложил использовать отношение 60-40 для уменьшения температуры горения шашки с произвольным горением, сказал что работать по идее должно, но он не гарантирует =) По поводу гран сказал, что сам хотел попробовать их в А-100, говорит теоретически проблем никаких быть не должно.

А в качестве разделительных колец между Бэйтс гранами, кто что использует? И какая высота примерно у них должна быть?

не нужно разделительных колец, они свободно лежат.

Сергей кладет воспламенитель из бинта между шашками - подробней на его странице.

> Serge77
Задача выглядит так:

Ракету массой М (без двигателя) и калибром К нужно поднять
на высоту Н. Скажем, М=1 кг, К=50 мм, Н=1 км.

Какой двигатель будет оптимальным?

Можно использовать любые материалы, но
цена двигателя имеет довольно большое значение. Топливо
ОЧЕНЬ дешёвое (это примечание к параметрам оптимизации).

Ну и как искать оптимум?

 

Для решения задачи не достаточно исходных данных.

1) ракету на такую высоту можно поднять за разное время

2) Не ясно что является критерием оптимальности.

сказано: "цена двигателя имеет довольно большое значение"
- неизвестно нет ли параметра более значимого? если нет то
цена двигателя вообще не параметр так как изготовить одно
и тоже изделие будет стоить по разному для разных людей,
вон Lioxa трубы из болванок точит...


Можно задать парметр оптимизации - РДТТ с минимальным
сумарным импульсом для достижения заданных параметров.
Это уже определит сценарий полета, кривую тяги и т.п.
Или время достижения этой высоты, допустимость перелета.

> Serge77
В книгах полно принципов и десятки страниц формул.

 

Я именно и только о принципах писал, а формулы если
существуют то такие что нормальному человеку их
использовать не представляется возможным, что и
подтвердил своим рассказом Varban.

> Serge77
Хотелось бы узнать от специалиста, как их используют
в реальной жизни, на конкретном примере.

 

В том то и дело что специалисты (прям как как юристы),
сколько спецов столько и мнний, но формулы определения
оптимального давления для топлива оба не используют.

Varban, как и я, считает что оптимальное давление для
топлива не есть величина постоянная и зависит от
конструкций в которой топливо применяется.

т.е. для разных конструкций на одном топливе
оптимальное давление будет разным.

Varban ищет оптимум прикидками и затем проверяет
тестами.
h--p://forums.airbase.ru/index.php?showtopic=32498&st=180#

---

a_centaurus считает что есть оптимальное
давление для топлива:

> a_centaurus
я всегда говорил не на максимальном и не на
минимальном, а на оптимальном давлении для
данного топлива

 

> varban
Масса корпуса растет пропорционально давлению,
если не менять размеры камеры, материалы и технологию.
с инженерной точностью.

 

Ну так любители помоему не делают, на практике при росте давления
мотор удлиняют, добавляют грэйнов.

Поэтому при низких давлениях масса мотора растет медленней с
повышением давления, так как сопло и крышка имеют значительную
массу в сравнении с трубой мотора.

При высоком давлении масса мотора растет практически
пропорционально давлению, так как сопло и крышка имеют
уже меньшую долю в весе мотора.

> varban
А экспериментальный импульс у карамельки?

 

Накка получил зависимость импульса от давления для карамели -
по моему экспериментальную.

А рост импульса сильно отстает от роста давления.

Но вот в виде формулы ее записать сможет наверно только MATLAB
- это ТАКОЙ многочлен получится что на прктике его применить
будет трудно.