Насколько реально сделать в домашних условиях ЖРД? - часть 2

В огнетушителе углекислота находится в основном в жидкой фазе и оная подается по трубке в раструб , где испаряется образуя аэрозоль сухого льда т.е. нам просто нужно на выходе избаллона поставить небольшой теплообменник испаритель (типа змеевик в ведре с водой) и практически постоянное давление в процессе наддува обеспечено.

В огнетушителе углекислота находится в основном в жидкой фазе и оная подается по трубке в раструб , где испаряется образуя аэрозоль сухого льда т.е. нам просто нужно на выходе избаллона поставить небольшой теплообменник испаритель (типа змеевик в ведре с водой) и практически постоянное давление в процессе наддува обеспечено.

А не слишком ли много тут свежих идей? Не окажется ли, при попытке сделать в железе, что куча вариантов не работает? Может, лучше идти по рекомендациям из учебников? А то отработка техники - это самая дорогая часть в ракетостроении.

Роджер, найди рекомендации, что советуют делать для подобных компонентов и подобных характеристик двигателей. Сначала неплохо хотя бы повторить, что уже делали, а то если сразу пытаться что-то своё уникальное изобрести, можно до работающего устройства и не дойти.

Касательно форсунок. На тех фотках что я выкладывал с проливкой конструкция ФГ такая.
В центре стоит достаточно большая 2-х компонентная форсунка в неё коаксиально вставлена авиационная свеча. По центру идёт кислород (газообразный) которым эта свеча обдувается, по переферии центральной форсунки - керосин (как раз этот тракт на фотографиях и проливался) по переферии ФГ 8 струйных форсунок ( наклонены на 15 градусов к оси) сделаны лазером. Диаметр по моему 0.4 мм (если склероз не изменяет). К сожалению чертёж на компе на работе а искать его удалённо нефига не удобно

Плохо.
Сделать двухкомпонентную форсунку с внешним смешиванием пока не получается - радиус живого сечения внешней форсунки (окислителя) получается вдвое меньше радиуса камеры внутренней форсунки...

У меня такой вопрос: А не получится сделать форсунку с внутреннем смешиванием? Как быстро будет развиваться реакция между компонентами при таком давлении? Если горение будет активно протекать уже в форсунке - это плохо (поплавится форсуночка...), а если смесь будет разгараться достаточно медленно - чтобы смесь успела покинуть форсунку к началу активной реакции - будет просто замечательно!
Есть у кого соображения по этому вопросу? (Вроде где-то называлось время самовозгорания?)

_B1_> У меня такой вопрос: А не получится сделать форсунку с внутреннем смешиванием? Как быстро будет развиваться реакция между компонентами при таком давлении? Если горение будет активно протекать уже в форсунке - это плохо (поплавится форсуночка...), а если смесь будет разгараться достаточно медленно - чтобы смесь успела покинуть форсунку к началу активной реакции - будет просто замечательно!
_B1_> Есть у кого соображения по этому вопросу? (Вроде где-то называлось время самовозгорания?)
Дык под двухкомпонентной форсункой я именно ее и подразумевал. Только время пребывания в форсунке сначала прикинь (нужно что-то около 0,01-0,06 секунд примерно, точнее сказать сложно ).

Угу.
Ну, двухкомпонентные бывают, насколько я понимаю, внутреннего смешивания (то о чём вы говорили), и внешнего (просто две соосные цб форсунки с пересекающимися по окружности конусами распыления).

Сейчас попробую посчитать...
Угу. Ну, в нулевом приближении, получается порядка 2,1*10^-3 секунд.
Т.е. 0,0021 с.
Методики расчёта в книгах не нашел - считал исходя из объёмного расхода, площади живого сечения камеры форсунки и длины камеры форсунки.

Ну ежели такие времена то они нам подходят.

Как посчитать вязкость смеси жидкостей?
Известны вязкости компонентов и расходы компонентов.

И ещё - никто не знает, где можно почитать порядок расчёта эмульсионных форсунок (двухкомпонентных с внутренним смешиванием)? А то у Добровольского как-то не совсем ясно написано. Если не сказать совсем неясно.

Расчёт двухкомпонентной форсунки зашел в тупик. Что-то непонятно, и что делать тоже не совсем ясно.

Зато придумал альтернативную идею: струйные форсунки с пересекающимися струями.
7 форсунок (1 в центре и 6 по кругу), в каждой по 4 струйные - по оси одна горючего а под некоторым углом (30-45град) 3 окислителя.
Сейчас нарисую эскиз и положу.

И всё бы хорошо - простота конструкции, расчётов, распыление тоже должно быть хорошим... если бы не одно НО:
отверстия получаются диаметром 0,421 и 0,211 мм. Чем такие делать ума не приложу... Вряд ли удастся просверлить с достаточной точностью. На ум лазер приходит, но вот где его искать?


Так, ну, вот что получилось. Если не смотреть на диаметр отверстий - всё выглядит вполне кашерно.
Никаких резьб - форсунка вставляется (с натягом, с уплотнениями, Божией помощью) в корпус головки и в крышку, а крышка в камеру, и весь этот слоёный бутерброд стягивается по фланцу болтами.
Форсунки горючего запитываются индивидуально, форсунки окислителя (по 3 отверстия на каждый блок) - через общий коллектор, образованный корпусом и крышкой головки. Вопрос "Как запитать коллектор?" пока остаётся открытым...
Акад, надеюсь, у всех установлен

Комментарии будут?

Акада, естественно, нет. Струйные форсунки для данной пары выглядят не так плохо... а можешь кусок расчёта привести, откуда у тебя такие диаметры вышли?

Приведи общий расход по камере, падение давления на форсунке. dm/dt = mu*S*sqrt(2*rho*dp) - ага, ещё плотности нужны, и сколько ты на mu положил. Что-то уж очень маленькие отверстия...

Да, вы правы - расход окислителя неправильно ввёл. Отверстия будут не 0,211, а 0,476.
Сейчас перегоню расчёты в ворд и выложу вместе с gif-овскими изображениями.

Вот.

Да, похоже. Ну, можно уменьшить число форсунок, можно увеличить расход (вместе с тягой). Можно уменьшить перепад давлений... хотя это на потом лучше оставить, мне кажется.

Вопрос, нужно ли уплотнение между камерой и крышкой? Или можно просто пару "ступенек" (лабиринтное уплотнение) сделать?

Вопрос к мосгирдовцам: у вас на двигателе 500Н между камерой и крышкой какое-нибудь уплотнение (резиновое, металлическое) есть?

!

И ещё вопрос: где достать стальные трубки внутренним диаметром 2-6мм ?
KROTT, из какого материала нам трубы подходят? Цветные сплавы? Марки стали?

ИМХО уплотнение -уступ , заполняемый силиконом , материалы : то , что с кислотой соприкасается - нержа (Х18Н10 и ее родственники наиболее распространены), на газ и горючее - любые.

KROTT> ИМХО уплотнение -уступ , заполняемый силиконом

????

На охлаждаемых камерах ставят фторпластовые кольца на неохлаждаемых - кольца из отожжённой меди. см. схемку

Итак, вот что имеем пока в сухом остатке:
Такой вод длинный уродец
Крепление осуществляется болтами (винтами) с гайками. На резьбу примерно М3х0,5. По 16 болтов на каждое соединение. Точных параметров резьбы не знал, да и многие коэффициенты подзабыл (неравномерности распределения нагрузки по виткам резьбы и т.п.) поэтому взял большой запас - 6. После проверки на срез, смятие и разрыв оставался ещё запас порядка 1,2-1,5, так что реальный запас приближается к 8-10. Думаю, неплохо. Лучше перестраховаться.

Подвод компонентов осуществляется следующим образом: горючее подводится непосредственно к форсункам (7 меньших окружностей на эскизе подвода компонентов) по медным (предположительно) трубкам. Окислитель подводится по 3м стальным трубкам к 3м бОльшим отверстиям, расположеным между форсунками.

P.S.
Кста, можно прожект назвать типа "Реальный ЖРД" =)

Картинки выглядят симпатично . Но как ты в 7 трубок будешь горючее запихивать? Или в 3 - окислитель? Для окислителя ещё можно как-то пытаться тройник (четверник) сделать, а вот для горючего... Может, коллекторы проще будут?

Нда, вы правы.
Поммотрел я на размеры крышки и сам понял, что надо коллектор делать. Да и точки входа окислителя, похоже, придётся ещё разносить - иначе мы там ничего не прикрутим
А жаль - мне так нравился образ камеры, утыканой трубками...


Кстати, обнаружилась возможность за недорого достать метр-два медной трубки разного диаметра...


Блин, какое-то всё получается нереально мелкое
Может в самом деле тягу увеличить?...

Метр-два медной трубки разного диаметра и вправду можно легко и недорого найти, например, в стоймагах, или в фирме Морена.

Думаю, при такой длинной камере в итоге сгорание будет достаточно полным. Правда, довольно много тепла в стенку уйдёт, что понизит параметры; ну, это обычные проблемы ЖРД малой тяги. Думаю, что не надо об этом беспокоиться.

Беспокоиться надо о другом. Скоро сентябрь, надо будет учиться, и кончится время; а ещё понадобятся деньги на закупки железок, а ещё (окончательно) испортится погода и работать на улице будет сложнее. Есть готовность эти проблемы решать?

Насичёт медной я и не особо беспокоюсь - меня стальная больше заботит...

Касаемо проблем:
Время - конечно, учёба начнётся, зато закончится практика, так что в-общем потеря времени будет не катастрофической. Ну, в крайнем случае (хотя, ясное дело, лучше этого не допускать), мы ведь сами себе сроки устанавливаем... Ну отодвинем вправо.
Вопрос с деньгами сложнее. Но его трудно оценить, пока не начались существенные расходы. В худшем случае так же просто сдвинем график.
Работа на улице понадобится только для, собственно, запуска. Все остальные испытания, полагаю, можно в помещении проводить.

Из всех предстоящих проблем меня больше всего беспокоит изготовление деталей. Очень уж они миниатюрные получаются... Ну, что возможно а что не очень станет ясно как только закончу с разработкой испытательного механизма.

Кстати, (чисто абстрактный интерес), а как в качестве окислителя Закись азота?

P.S.
Вопрос про Морену - у них случайно нельзя разжиться редукторами и манометрами для СО2?

_B1_> Кстати, (чисто абстрактный интерес), а как в качестве окислителя Закись азота?

Хорошо. Делали двигатели на закиси и спиртах.
Интересна пара закись-этилен. У них примерно одинаковые температуры кипения, соответственно оба бака могут работать на самонаддуве.

_B1_> Итак, вот что имеем пока в сухом остатке:
_B1_> Такой вод длинный уродец
_B1_> Крепление осуществляется болтами (винтами) с гайками. На резьбу примерно М3х0,5.

Замечание по конструкции головки.
Там одной шпилькой (болтом) ужимаются 2 стыка. Так делать нельзя ! Один из стыков может не уплотниться. Я бы головку сварил бы (-1 стык). Если хочешь сделать головку разборной, разнеси болтовое соединение на 2 стыка. То есть половина отверстий должна быть с таким диаметром чтобы головки болтов проходили до крышки и проследи чтобы можно ключём к ним было подлезть, то есть верхний фланец убираешь максимально вверх а нижний вниз чтобы оставалось место под ключ. Ну и потом чисто технологически M3 это размер детского конструктора Нефига не зажмёш а резьбы посрываешь на раз-два Реально нужно никак не меньше M5, их и нужно будет меньше.

Ну и неплохо сопло также уплотнять с замком как это сделано на головке. Кстати там у тебя конструкция замка не совсем верная (см. как я прошлый раз нарисовал). У тебя при утягивании прокладка вылезет из паза неравномерно (обязательно) и сделает она это так, что головка сядет криво. Будет неравномерное уплотнение. Обрати внимание как я нарисовал в примере. Там есть 2 V-образные проточки. При раздавливании кольца его материал уходит в них а не в зазор замка. Ну и кольцо фиксируется. Кроме того я бы конечно не делал отдельно сопло а точил бы его с камерой зацело. Но это уже должно соотносится с вашими токарными возможностями. Открою маленький секрет Основная составляющая в стоимости таких камер это стоимость кучи резцов с длинной (в длину камеры) державкой, которые приходится извести чтобы выточить докритическую часть сопла Ну или специально изготовленная для этой цели развёртка

PS: Судя по отсутствии места под свечку или отверстия под сопроводитель таки планируются самовоспламеняющееся компоненты ?

Ну и судя по отсутствию тракта охладителя конструкция одноразовая ?

Почему один из стыков может не уплотниться? Усилие от болтового соединения приложено только к крышке коллектора и камере сгорания. На корпус усилие передаётся от этих двух деталей одинаковое с обеих сторон, так что не уплотниться оно может только при неравномерном затягивании болтов...
Так мне кажется.
/// Кстати, в последней редакции промежуточных слоёв уже два. - добавилась крышка для коллектора горючего.

Насчёт диаметра болтов согласен. Придётся искать заготовку бОльшего диаметра...

Сопло уплотним. Замечание о конструкции уплотнения принято к сведению.

Сопло сделано разборным именно изходя из простоты изготовления.

Компоненты самовозгорающиеся.Так, по крайней мере говорит нашть химик. И я ему верю (а что мне остаётся?

Камера не одноразовая. Думаю, пару испытаний по 2-3 секунды она выдержит без последствий. А потом максимальное время непрерывной работы определим экспериментально )))