Гибридный Ракетный Двигатель

Очень может быть. Никак не напишу Эдварду по его испытанию. Но в другом топике он и сам тронул эту тему: парафин в смеси с другими легкоплавкими компонентами.

 

А что там идёт под названием "термоклей" ? По идее есть весьма "дымные" клеи на основе фенольных смол.

Термоклей - это палочки для термопистолета, сополимер полиэтилена с поливинилацетатом. HotGlue.

При сплавлении с парафином получается резиноподобная масса.

Термоклей - это палочки для термопистолета, сополимер полиэтилена с поливинилацетатом. HotGlue.

 

Понятно.

Термоклей - это палочки для термопистолета, сополимер полиэтилена с поливинилацетатом. HotGlue.

 

Полиизобутилен

Полиизобутилен

 

Прошу прощения, поторопился. Полиизобутилен в бытовых термоклеях редко встречается. А "палочки" сделаны из сополимера этилена и метилакрилата.

Estimados!

Привожу целиком ответ Эдварда. Действительно топливом был парафин с асфальтом. На остальные мои вопросы он также обстоятельно ответил.
Как видно его мотор дал среднюю тягу в 440 N при ёмкости танка - 3.2 кг. Ракета у него готовится в 12 см и 2.5 м высотой. Потолок 7 км. Очень похоже на мой проект (правда мой пока в разработке, а подробности будут в топике ГРД: от тактике к практике).

Alexander,

The fuel is a wax/asphalt mix. This had 5% Al in it but it didn't really contribute so next time I'm going to leave it out. Can you explain more about the flucuations? If you mean the flame starting out long and regressing - it is because when the flame is long it is burning the wax/paper liner and when it regresses it burns into the PVC liner that I made. When the smoke starts to turn black the motor is in blowdown burning PVC. As for data I recorded Thrust, chamber pressure and nitrous tank pressure. Max thrust was 190lbs, steady state was about 170 lbs. The tank is aluminum and is used because it can hold 7 lbs nitrous and is inexpensive, costing much less than a fiberglass or composite tank. I made a trade on it and am happy. Also the diameter isn't too bad at 112 mm. The pyro valve on the motor lets the motor be prefilled so that you don't have to fill it and vent it on the pad. It is similar to the SORAC injector, but uses OTS parts for most of it. It also sprays radially into a graphite sleeve as seen above. I didn't use the wood as an insulator because the wall thickness on my PVC liner was over 1/4". With the wax asphalt I haven't noticed and combustion instabilities - it is a very smooth burn. It is also a very hard substance and is slightly brittle when cooled. I designed the motor to burn the wax/paper liner completely and then burn into the PVC for the last 1/5 of the burn. There is a rocket for this motor. It is 4.5" diameter, 8 feet tall. The motor is over 2/3 the total weight of the rocket when full. Expected altitude with the current motor is 23,000'.

Edward

Интересно было бы посмотреть на графики тяги и давления. И узнать процент асфальта в топливе.

a_centaurus ,если я понял ,у тебя ест Nibryd Manual ? Не сможеш сделатъ копие ?

Можно я проигнорирую твою просьбу. А ты подумаешь, почему.

http://tinyurl.com/fhm7l

Посмотрите новый статик тест мотора на парафине-асфальте нашего amigo Edward. Мне он показался очень интересным. С гораздо меньшими флуктуациями и дымлением и с великолепным "плевком" в конце тяги. Активное время тяги я оценил как 6-8 сек.

Ближе к концу куски асфальта отваливаются во всю ивановскую. Опасно, при настоящем старте может и раньше отвалиться с печальными последствиями.
А вообще, красиво, конечно.

a_centaurus ,прошу извинения .не подумал .Поздравляйю с праздником .

Почему "не подумал"? Очень даже долго думал. А за поздравление спасибо. Хоть это и в другой топик. Что касается предмета (Manual) дискуссии, то могу тебе сказать, что эту книгу лучше читать, уже имея достаточный опыт как в экспериментальном ракетостроении, так и в постройке собственных гибридных моторов и ракет. Она, как бы это сказать, очень субьективная и отражает концепцию гибридного ракетостроения, в основном одной группы высококлассных профессионалов. Но американских профессионалов. То есть она очень заземлена на "ридную американскую батьковщину"... Технические решения, приведённые в книге очень интересны, но соответствуют достаточно высокому уровню производства и номенклатуры материалов. Хотя не всегда являются оптимальными. Тем не менее книга эта оказала большое влияние на всех гибридчиков на Западе, но и во многом подрезала им крылья. И большинство сейчас просто пытаются повторить разработки SORACa. Я не знаю твоего уровня и твоих намерений, но если хочешь попробовать с гибридом, следи за другим топиком - ГРД: от тактики к практике. Там я стараюсь познакомить с практикой постройки и испытания достаточно простого гибридного (N2O+полимер) мотора и гибридных ракет. Выложил простую методику расчёта (компилированную с того же Колбурна)... И готов ответить на любой вопрос (если сам знаю). Успехов.

И большинство сейчас просто пытаются повторить разработки SORACa.

 

SORAC это имеется ввиду Sub Orbital Rocket ... http://www.sorac.org/ ?

Да это их site. Группа интересная. Там есть и профессионалы, такие как W.Colburn и Jеff Jаcobs, Steeve Zwaska и много энтузиастов любителей и спонсоров. Мне лично нравится их системный подход к дизайну моторов и ракет. Я сам исповедую подобный стиль, когда вначале прорабатываются общие схемы и конструкции отдельных узлов. После чего проект конкретной ракеты развивается на базе готовых решений и может масштабироваться в определённом диапазоне. Правда в настоящее время их деятельность как-то увяла. Наверное пока нет реального заказа на орбитальную ракету. Знаю, что сейчас они работают над коаксиальным мотором, первые лётные испытания которого были неудачными. Колбурн прислал мне чертежи и фото. Дизайн и сама идея мне показались слишком сложными. В таком качестве ГРД теряет свой главный козырь - простота и надёжность. Коаксиальностью бака и камеры пытаются победить главную проблему ГРД - необходимость достаточно протяжённой камеры сгорания. Мне кажется более привлекательной идея пакетного гибрида - несколько разделённых камер сгорания (3 - 7) вписанных в контур бака с окислителем. При этом длина мотора укорачивается, появляется возможность управления вектором тяги и снимаются проблемы плохой аэродинамики длинной гибридной ракеты. Я сейчас прорисовываю некоторые варианты подобного мотора. Идея, конечно не нова, но я не встречал доведённых до лётного образца вариантов.
Кажется немцы сейчас пытаются реализовать нечто подобное (проект Т.Luther. Есть на Hybrid Forum).
Я бы предложил обсудить здесь тему пакетного гибрида: расчёт, дизайн общий, дизайн отдельных частей мотора, например инжекторов и клапанов. Дизайн ракеты с подобным мотором.

Да это их site. Группа интересная. Там есть и профессионалы, такие как W.Colburn и Jеff Jаcobs, Steeve Zwaska и много энтузиастов любителей и спонсоров. Мне лично нравится их системный подход к дизайну моторов и ракет. Я сам исповедую подобный стиль, когда вначале прорабатываются общие схемы и конструкции отдельных узлов. После чего проект конкретной ракеты развивается на базе готовых решений и может масштабироваться в определённом диапазоне. Правда в настоящее время их деятельность как-то увяла. Наверное пока нет реального заказа на орбитальную ракету. Знаю, что сейчас они работают над коаксиальным мотором, первые лётные испытания которого были неудачными. Колбурн прислал мне чертежи и фото. Дизайн и сама идея мне показались слишком сложными. В таком качестве ГРД теряет свой главный козырь - простота и надёжность. Коаксиальностью бака и камеры пытаются победить главную проблему ГРД - необходимость достаточно протяжённой камеры сгорания. Мне кажется более привлекательной идея пакетного гибрида - несколько разделённых камер сгорания (3 - 7) вписанных в контур бака с окислителем. При этом длина мотора укорачивается, появляется возможность управления вектором тяги и снимаются проблемы плохой аэродинамики длинной гибридной ракеты. Я сейчас прорисовываю некоторые варианты подобного мотора. Идея, конечно не нова, но я не встречал доведённых до лётного образца вариантов.
Кажется немцы сейчас пытаются реализовать нечто подобное (проект Т.Luther. Есть на Hybrid Forum).
Я бы предложил обсудить здесь тему пакетного гибрида: расчёт, дизайн общий, дизайн отдельных частей мотора, например инжекторов и клапанов. Дизайн ракеты с подобным мотором.

 

То есть у них это схема "труба-в-трубе" а у вас ... как бы точнее сказать по-русски ...
...ну или не по русски - rod-in-matrix (как карандаши в стакане ) ?

Пусть будет так. О преимуществах ГРД пакетной схемы написано в книге Марлинга: Двигатели на комб.топливе. Привожу фигуру из этой книги. И для сравнения фото двухфазного концентрического гибридного мотора конструкции SORAC. Stive Swazka разработал чертежи как этого мотора так и всех других изделий группы. В качестве вводной я бы предложил подумать о возможных компоновках камер сгорания и бака для пары N2O + полимер (то есть при малой величине К - соотношения расхода компонентов топлива. Терминология книги). В общем-то главной проблемой для такой схемы является излишний суммарный вес корпусов камер сгорания, сопел, инжекторов. Учитывая возможности сегодняшнего дня в использовании композитных материалов и то, что в гибридном моторе канал самой шашки является квази камерой сгорания, можно было бы подумать о контейнере сотовой конструкции из композита в котором фланцы служат для крепления сопловых узлов и инжекторов, а полимерные (точёные) шашки с загерметизированным каналом являются камерами сгорания. Графитное сопло достаточно лёгкое и не вызовет заметного ухудшения соотношения тяга/вес. Чтобы не быть абстрактными, предлагаю пока ограничится калибром ракеты (то есть бака) в 110 мм (есть материалы) и поиграть с диаметрами камер в 1", 1.5" и 2" , опять же учитывая наличие материалов.

Кстати насчёт УВТ путем дросселирования расхода компонента в одну из "пакетных" камер.
Это не совсем хорошо с той точки зрения того что это будет смещать центр масс такой конструкции от оси. В коаксиальной либо тандемной схеме такого не будет но и УВТ там будет посложнее в реализации. Кроме того и та и другая схемы (коаксиальная и пакетная) будут проигрывать классической (тандемной) по массовому совершенству (соотношение объём баков/камер к их площади будет хуже) Однако существуют такие "родимые пятна ГРД" как относительно высокие потребные удлинения шашек ТТ (по сравнению с теми же РДТТ). Тут могут быть ньюансы которые, дадут бонусы пакетной схеме (но не коаксиальной). IMHO конкретное компоновочное решение в конечном счёте будет определяться свойствами пары компонентов в плане их массового соотношения и линейной скорости горения твёрдого компонента.

То есть сначала нужно смотреть закон горения а уже исходя из него смотреть компоновку.

Согласен. Дизайн любого мотора вытекает из внутренней баллистики горения топлива. Горение нейлона в закиси достаточно хорошо изучено. Поэтому я и предложил совместно подумать над моделью такого движка в пакетном исполнении. Пока интуитивно (из опыта) чувствую, что начиная с определенного размера пакетная схема может выигрывать как у цонцентричной, так и у тандемной. Особенно если посмотрим на уродца (7 м высоты и 4-5" калибром) запущенного также при участии SORAC. Потом выложу фото.

Знаменитый мотор ГИРД_"09" на отверждённом бензине и LOХe. Вернее камера сгорания. Хорошо видна внутренняя структура - стакан с отверстиями. То самое, что требуется для парафина. Из книги академика Е.К.Мошкина:" Развитие отечественного ракетного двигателестроения". Книжка была подарена автором и содержит массу полезных сведений об раннем этапе. Сейчас читаю и нахожу много полезных и перспективных решений для гибридов. Так с удовлетворением нашёл промер шнекового инжектора, до которого сам недавно дошёл ("swirl injector" в топике ГРД: от ... ) Открывать с DjVu viewer.

Красивые картинки - испытания ГРД на закиси азота и разных топливах: HTPB, полиэтилен, полиметилметакрилат, сорбит:

http://www.stanford.edu/~jonnyd/matador/images/

Испытания ГРД: шарик с закисью азота и образцы топлива:

http://www.intertlan.com/cohetes/videos/epoxy_zn_small.mpg

http://www.intertlan.com/cohetes/videos/sorbitol_epoxy_small.mpg

Красивые картинки - испытания ГРД на закиси азота и разных топливах: HTPB, полиэтилен, полиметилметакрилат, сорбит:

http://www.stanford.edu/~jonnyd/matador/images/

 

____________________________________________________________________________________________
А я только хотел спросить о возможности использования в качестве горючего шашки - 80% С12H22O11 + 20% эпоксидная смола.
Интересно, что бы с этого вышло...? ??? Дешего и просто в изготовлении. ::)

Великолепный дизайн Gaul Hybrid Engine канадской группы. Инжектор и его испытания.

А чем испытывают? Водой?