Гибридный Ракетный Двигатель: от тактики к практике.

Сейчас готовлю к отливке заготовки деталей турбонасоса для микро ЖРД. Честно говоря, с амил-гептиловой парой связываться не очень хочется

 

Может быть тебя заинтересует топливная пара, которую я описывал здесь:

http://forums.airbase.ru/index.php/topic,35210.0.html
http://forums.airbase.ru/index.php/topic,35909.0.html

широко распостранённые жидкостные насосы подобного типа дают давления до 1 МПа при оборотах 3000 и ниже.

 

Широко распространенные насосы не имею таких маленьких колес, потому и дают давление , с таким колесиком давления получить не удастся, попробуй посчитать, давление жидкости в центробежном насосе очень легко вычисляется. И даже если тебе удастся добиться высоких оборотов, то насос не будет работать из за кавитации.

madgrey, не огорчай родственников и нас, не смешивай ацетилен с окислителями.

Для продолжения дискуссии найди тему по ЖРД, пиши туда.

графитовую заготовку для сопла можно склеивать эпоксидкой с наполнением графитовым порошком

 

Я тоже разрабатывал похожую технологию. В продаже есть графитовые вкладыши для выжимных подшипников сцепления автомобилей "москвич". Графит там не очень хорошего качества, и пропитан парафином. Была идея, сначала выжечь из них весь парафин, а затем, собрав несколько штук в блок, залить эпоксидкой, вакуумировать, а затем сбросить вакуум. Давлением воздуха эпоксидку загонит в поры графита, где она и полимеризуется. После полимеризации этот блок планировал поместить в печь, и нагреть в восстановительной или инертной атмосфере до 1200-1300 градусов. При этом внутри пор графита произойдёт обуглероживание эпоксидки с частичной графитизацией выделяющегося углерода. Должен получиться блок плотного, практически непористого графита, пригодного для изготовления сопла. К сожалению, это пока только в теории, так как у меня сгорела шахтная печь. Надо перематывать.

Очень жаль, что конкретная тема оказалась (сам автор экспансии нашёл более точное выражение) вдруг повёрнутой в тему, никакого отношения не имеющую ни к теории, ни тем более практике постройки ГРД. Как автор темы я бы попросил Администратора Форума убрать сообщения, не относящиеся к вопросам постройки данного двигателя. Для общих вопросов есть тема "ГРД" (на тему постройки ЖРД в домашних условиях уже писали...Так что, туда>>>>)

Из отзыва Билла Колбурна на материалы по ГРД Me_H_38/700:

Date: Fri, 17 Mar 2006 13:43:31 -0800 (PST)
From: william colburn <space1space@sbcglobal.net>

Alexander,

Very fine work indeed. What sort of comments are you
requiring?
On another subject, I would like to include some of
your fine work in my next revision of my Hybrid Manual
with full credit, of course, to you and your son.
I enjoyed the foto of your well-insulated test bay!

BC

К сожалению, перемещение сообщений сейчас сильно затруднено, поэтому остаётся только призывать всех к порядку.

К предыдущему посту: Коментарий Билла Колбурна приведён как напрямую относящийся к представляемой теме.

Должен получиться блок плотного, практически непористого графита, пригодного для изготовления сопла. К сожалению, это пока только в теории, так как у меня сгорела шахтная печь. Надо перематывать.

 

Ну теории здесь пока не намечается. С чего ты взял, что эпоксидный наполнитель, отличающийся высокой плотностью и вязкостью будет заполнять стуктуру объёмной графитовой матрицы с размерами пор в несколько микрон? В прошлой жизни у нас в ОКБ ИКИ делали металлические 3 мерные структуры чёрного никеля на матрицах из вспененного полиуритана с открытыми в вакууме порами. Осаждался сначала графит, затем медь, затем никель. Потом заготовка ставилась в вакуумную печку, где полимер выжигался и оставалась металлическая губка с размерами пор от 10 до 30 мкм. И то были проблемы с толщиной подложки: она должна была иметь размер не более 5 мм. А в случае графитной матрицы можно будет достигнуть только поверхностное покрытие слоем обуглившейся эпоксидки. Хотя и это будет работать.

К сожалению, перемещение сообщений сейчас сильно затруднено, поэтому остаётся только призывать всех к порядку.

 

Тогда бы я попросил самих авторов сообщений не по теме их аннулировать. Por favor. Просто из уважения к принятым на Форуме договорённостям. Так сказать, "не нарушать конвенцию"...

Не уважают, однако.
Ну да ладно, продолжим заниматься практикой. Вторая часть Марлизонского балета.
Пример расчёта 5000 N*s HRM: Fuel grain, HRM Nozzle.
Последний up grade Me_H_38/700: gas quick connector в роли дренажного клапана.
Такие быстрые соединители используются в лабораторной практике для создания газовых линий питания или управления. Расчитаны они на небольшое давление (20-30 psi) и очень удобны в пользовании. Нажал кнопку и рассоединил линию с автоматическим запиранием источника. Попробовал такой клапан для бака гибридного мотора. Если помните, то при заполнении бака жидкой компонентой закиси азота необхoдимо либо охлаждать бак до -30-40º, либо оставлять дренажное отверстие. Конечно, после заправки такое отверстие (0.15-0.2 мм) служит для стравливания излишнего паро-газа из бака и тем самым позволяет использовать тонкостенные лёгкие баки без запаса прочности, однако вызывает повышенный расход окислителя. В фюзеляже гибридной ракеты оставляют отверстие для выхода газа наружу и стараются сократить время между заправкой и пуском. Однако, лучшим клапаном для дренажа всёже считают тот, который позволяет на несколько минут между заправкой и пуском перекрывать дренажное отверстие. Вот такое представленное здесь устройство и будет выполнять это условие в данном конкретном моторе. (см дискуссию на Hybrid Forum:
"Best: Vent valve opens at a preset pressure to maintain constant pressure in tank, permits hold in launch.
Better: Close vent when tank is full, launch soon after fill.
OK: Vent stays open, launch at visible fill indication(liquid plume from vent)
Low performance: fill with no vent, launch soon after fill, dangerous without a dump valve.Use only with DOT tanks". Bill Colburn Forum Adm .).
Посмотрите фотографии. Часть, вворачиваемая в bulkhead бака (имеет ту же коническую резьбу, что и предыдущие клапаны) имеет внутри подвижный сердечник с парой о-рингов и пружиной. Этот сердечник в нормальном положении закрывает отверстие в головке. Чтобы его открыть, нужно отжать этот сердечник второй частью соединителя. Защёлка удержит обе части вмести и канал будет поддерживаться открытым. Чтобы уменьшить расход газа в фиттинг на сьёмной части устанавливается игла для иньекций (0.3 мм) с отрезанным и сплющенным концом. После заправки подвижная часть quick connector снимается и подпружиненный сердечник запирает выход газам. Если предстартовая подготовка идёт штатно и температура воздуха на полигоне не выше 20-25º, то ракета уйдёт в полёт с закрытым дренажом. Если что-то задерживает старт или температура воздуха сравнительно высокая (более 30º), то клапан можно будет открыть вновь, стравив давление. Кстати на моей страничке можно посмотреть также обновлённый документ с описанием мотора, статического теста и некоторых деталей технологий, использованных в моторе.
http://www.albe76.newmail.ru/Me_H_38_descr.zip

Центаурус, уже второй раз скачивая твой вордовский документ, я вижу его размер и прекращаю закачку. Сжимай пожалуйста такие файлы каким-нибудь архиватором. Тут не все еще на высокоскоростных соединениях сидят.

Ну сильно сжать его не получается, потому что в основном там фотографии и чертежи. Поставлю его в ЗИПе, попробуй. А если большой интерес, то могу на почту.

Ты думаешь мне с почты проще скачать будет?
Ну раз не жмется, другое дело, так скачаю.

А как закись и перекись ведут себя в контакте со стеклопластиком?

Вопроса о перекиси ЗДЕСь не стояло. Задай его Московской группе. Там знают и ответят по делу. Что касается закиси азота, то баки из фибергласса и углепластика очень широко используются в технологии производства гибридных моторов. Только требования очень высокие к компонентам, технологии изготовления (в основном намоткой) и правильному дизайну самого бака. Я сейчас просчитываю вариант либо композитного стеклотекстолитового из трубы 84/80 с дюралевыми крышками, либо цельномотанного углепластикового бака на 3.5 литра для мотора следующего поколения на 5000 N*s. Первый вариант экономичнее, так как трубы (фабричные, G11) уже закуплены. Второй , более соблазнителен, поскольку можно сделать такой бак намоткой углеродной нитью на тонкостенной дюралевой бутыли. Делает такие баки (для гоночных автомобилей) в мастерских нашей же фирмы. Однако к такому баку придётся делать специальные соединительные устройства с фюзеляжем, в то время как бак по первому варианту просто будет частью фюзеляжа. Но и ним не просто. Внутренняя поверхность трубы не идеальная, да и эксцентриситет присутствует. Поэтому пришлось бы ставить по две линии толстых о-рингов и использовать для фиксации не менее чем по 12 винтов на каждую сторону. Но смысл есть, так как длина бака обьёмом 3.5 л из дюралевой трубы диаметром 70/64 мм,
(ставить его надо в фюзеляж с внутренним диаметром 80 мм т.к. планер ракеты уже делается) будет 1100 мм. Что вместе с длиной шашки в 400 мм даст общую длину мотора в 1.7 м. И высота ракеты (Solaris_3_H_5000) будет 3.0 м.

Появилась идея сделать и камеру сгорания из того же материала: труба 54/50 мм. Тогда можно было бы использовать шашки из нейлонового стержня 50 мм. Ну и весь мотор сделанный из композитных материалов станет частью ракеты. Блок из 4 стабилизаторов будет надеваться на камеру.
На фото: вышеупомянутые трубы из G11.

Здравствуйте a_centaurus .Меня ета тема очен интересна .Скажите пожалуйста с какую теориу нужна начат.Я скачивал книгу про ГРД из фтп етово сайта ,но какда я прочетал ето ,вопросъи стали еще болше . Искал в и-нете ,и все что обнаружил бъли текстов на английски.Понимаю неплоха ,но в полнъи вид ,от А до Я не нашиол. Я бъил очен рад если въи в етом помогли .

P.S У меня трудно получается писат по руски ,клавиатура болгарская ,извините если гне небуд перупутал слова .Учил руский язик 17 лет назад ,думаиу ошибки здес полно

С чего ты взял, что эпоксидный наполнитель, отличающийся высокой плотностью и вязкостью будет заполнять стуктуру объёмной графитовой матрицы с размерами пор в несколько микрон?

 

Дело в том, что там есть поры гораздо большего размера. Судя по её виду, технология её изготовления сводится к спеканию при высокой температуре прессованной смеси из природного графита и каменноугольной смолы или подобного углеводородного связующего. Свежая, слегка подогретая эпоксидка, не настолько высокомолекулярное соединение, чтоб не просочится в пустоты между кусочками графита. Во всяком случае, тот же парафин, этот графит всасывает как губка, и не менее половины собственного объёма. Надо проводить эксперимент. Как до авторынка доеду, так и попробую. Измерю массу до и после пропитки.

Здравствуйте a_centaurus .Меня ета тема очен интересна .Скажите пожалуйста с какую теориу нужна начат.Я скачивал книгу про ГРД из фтп етово сайта ,но какда я прочетал ето ,вопросъи стали еще болше . Искал в и-нете ,и все что обнаружил бъли текстов на английски.Понимаю неплоха ,но в полнъи вид ,от А до Я не нашиол. Я бъил очен рад если въи в етом помогли .

P.S У меня трудно получается писат по руски ,клавиатура болгарская ,извините если гне небуд перупутал слова .Учил руский язик 17 лет назад ,думаиу ошибки здес полно

 

Здравствуйте, коллега из Болгарии. Спасибо за интерес к данному топику. Попробую ответить на твои вопросы (на Форуме принято обращение на "ты", так что будем следовать). И в самом деле книга Волкова et al. интересна, но слишком академична. Её хорошо читать после определённой подготовки. Как в вопросах прикладной теории, так и в практике создания и эксплуатации двигателей на комбинированном топливе (Hybrid rocket motors). И вот здесь существует определённая проблема. Практически все современные (в том числе и любительские) ГРД были построены в США. Существует много любительских разработок ГРД на закиси азота и различных полимерных топливах. На Инете их можно найти через любой поисковик. Также есть сайты компаний, специализирующихся в разработке и строительстве гибридных моторов разных классов от микро (D) до N и О. Среди них лидеры: R.A.T.T. Works, Hyper Tec, AeroTech, Cesaroni Tech Inc, Aero Cone ... Более мелкие но так же интересные: Propulsion Polimer, Jeff Jakob_Bill Colburn etc. Лучше всего теория описана в Bill Colburn's Hybrid Manual. Можешь написать Биллу и он тебе вышлет книгу ($75). Также есть глава на тему HRM в фундаментальной книге G.Satton: Rocket Prop. Elem. 6 ed. Примеры расчёта есть на сайте у Poul Kelly, который я привёл в несколько модифицированном виде в своём алгоритме (см. выше) расчёта ГРД на 5000 N*s. Есть хорошая публикация (компиллация с Саттона, Колбурна и других) одной французской группы (frances), хотя она требует знаний теории из первоисточников. Последнее - публикация группы Санфордского университета о проекте гибридной ракеты на парафине с Al. Там также есть краткая прикладная теория. Если у тебя есть возможность ознакомиться со всеми рекомендованными публикациями, а также доступ к материалам и инструментальной базе, то ты мог бы начать. Конечно, лучше всего начинать с ознакомления с ракетной техникой с постройки моторов на топливе candy (сахарное топливо) и ракет с ними. Это тебе позволит получить опыт и наработать инфраструктуру. А параллельно начать готовить проект какого-нибудь гибрида. Рекомендую тебе что-то на подобие описанного в этом топике Me_H_38/700. При серьёзных намерениях с твоей стороны готов поделиться чсертежами и технологиями. Удачи
А твой русский по стилю лучше многих других.

Дело в том, что там есть поры гораздо большего размера....
Свежая, слегка подогретая эпоксидка, не настолько высокомолекулярное соединение, чтоб не просочится в пустоты между кусочками графита. .

 

Не думаю, чтобы подобный материал можно было бы использовать для сопла большого гибридного мотора, с временем работы 8-12 сек. Но для короткого времени 2-4 сек наверное стоило бы попробовать, особенно если речь пойдёт об отливке изделия из порошка со связующим (binder) из эпоксидки.

Начал разработку трёх проектов серии Solaris. Два из них - гибридные ракеты. Одна - ракета с РДТТ. Что-то уже в мастерских, а что-то в разработке. По мере поступления буду выкладывать. А пока как, говориться "регламентный пуск" двигателя, с ракеты, долго стоявшей на "боевом дежурстве". Это микрогибридная ракета "DESSA". Давно стоит. Всё нет времени доехать до полигона. Поэтому решил проверить, как отработает пироклапан, собранный ещё в декабре прошлого года. Иногда с композитным топливом происходят отказы после прошествия времени. В пятницу сделал такой статический тест микрогибрида MECH_FA_01. На видео хорошо видно, что двигатель выходит на режим почти мгновенно. Время тяги также вполне удовлетворительное -1.4-1.5 с. График тяги не записывался, однако по движению штатива видно, что свои 3-4 кг тяги мотор даёт. В ближайшие дни начну постировать поэтапное продвижение проекта Solaris_3 (с мотором, описанном в этом топике)

Давно не постировал в этот топик, но не значит, что не занимался гибридной темой. В разработке два проекта гибридных ракет : Solaris_3H_600 и Solaris_4H_5000. Напомню, что на S_3H_600 будет стоять слегка модернизированный Me_H_38/600. Основные изменения касаются инжектора. Обычный коммерческий фиттинг с трубкой-инжектором цилиндрической формы не может обеспечить высокую степень атомизации окислителя и большая часть его используется с низкой эффективностью. С другой стороны использование простого (U-C) клапана в виде пережигаемой нейлоновой трубки 6 мм также ограничивает конструктивные изменения. Однако некоторые усовершенствования всё же можно сделать. Первое из них: "swirl"-инжектор - небольшая плоская, повёрнутая под углом примерно 60º с торцов, медная пластинка, впаянная в тот же бронзовый фиттинг. Толщина её 0.3 мм. Два витка спирали Архимеда, к тому же центрируют деталь в инжекторе, не требуя дополнительных креплений. Достигаемый эффект - закручивание струи жидкого окислителя и его дополнительная атомизация. Следствие - большая площадь сгорания топливной шашки из-за дополнительного охвата верхней зоны. Swirl-injector широко используется в ЖРД. Ну и следующий тест этого мотора будет посвящен исследованию именно этого ожидаемого феномена. Посмотрите на фото последовательность изготовления узла. Пластинка установленная в паз на трубке фиттинга паяется твёрдым припоем при помощи обычной бутановой "torch" горелки и газовой лабораторной горелки.

Очень простое и красивое решение.
Интересно, как будет работать?

това не е ли създаване на турболентентен поток ? не смятам че е нещо ново .

Так ты из Болгарии, amigo? Конец фразы я не понял хорошо, но общий смысл вопроса уловил. Да, подобные устройства, установленные в ламинарный поток, превращают его в турбулентный, да ещё и закручивают в продольной плоскости, тем самым увеличивая residence time окислителя в камере сгорания. Это в свою очередь приводит к сублимации и сгоранию большего количества топлива. При этом улучшается соотношение O/F и растут производимые мотором импульсы (It и Is). Так, моторы Ratt Works (U-C valve), оборудованные модернизированными инжекторами (правда, другого типа) имеют Is около 200 s. Что касается данного технического решения, то оно было найдено самостоятельным анализом и не имеет известных (авторам) прототипов. Ну и в ближайшие дни будет испытано. Как говориться - следите за топиком.