РДТТ конструкции технологии материалы - XIV

Всем доброго дня(ночи)! В связи с предстоящим запуском ракеты, с двигателем «Торнадо К-900» (планируется 16-17 сентября), возник вопрос о креплении топливных шашек внутри двигателя. Пока я был в отъезде, друг помогал собирать ракету. Хе… Разделительные кольца шашек он смазал герметиком. На стенде двигатель работал со свободно вставленными кольцами. Корпус двигателя стальной, шашки вставляются без теплоизоляции и довольно плотно. Как повлияет герметик на распределение газов, между бронировкой и корпусом? Или сразу «перебрать» движок?

Герметик застывающий, т.е. не смазка? Тогда может очень плохо повлиять, особенно в таком крупном движке. Я бы перезарядил двигатель. На то они и испытания, чтобы после них уже ничего не изменять.

Да, герметик "красный" RED RTV Silicone, Hi-Temp. Спасибо за то, что развеял мои сомнения!!! Не хочу "сюрпризов на старте.

Хочется с вами обговорить конструкцию сборного сопла (а то мои сопла получаются довольно тяжелые). Идея токая, сопло сборное входной и выходной конус соединяются резьбовым соединением, критика выполнена из графитовой вставки, само сопло выполнено из титана и не имеет места для крепления винтами (понятней будет из рисунка), сопло под топливо силикон/Al/AN, диаметром 39.
Вопрос:
1-Какую лучше выбрать резьбу для соединения
2-Подойдет ли титан для такой конструкции
3-Возможна ли комбинация металлов (титан входной конус, а выходной дюраль)
4-Да и вообще, это не бредовая идея

Титан он вообще штука горючая это раз и практически не реально сделать из него чтото на колене это два.

DaddyM> Титан он вообще штука горючая...

У меня титановое сопло (без вставки в критику) отработало без разгара на карамельном топливе

Уже кто-то когда-то пробовал сопло из титана. Результат был отрицательный - это я хорошо помню.
Двигатель двигателю рознь - на мелком может и пойдет...
Ты лучше возьми это сопло, и наточи из него стружки, да замеси ее в карамель. Здорово смотрится.
А сопла отличные получаются из текстолита и стеклотекстолита.

Non-conformist> Уже кто-то когда-то пробовал сопло из титана. Результат был отрицательный - это я хорошо помню.
Non-conformist> Двигатель двигателю рознь - на мелком может и пойдет...

Это был кажется План,он использовал вставку из титановой трубки. А у меня двигатель был внутренним диаметром 32мм с 3 шашками длиной 52 и критика 7

Да, RLAN делал сопла из титана, они сильно разгорались на карамели, правда давление было довольно большое. Если покрывались кремнийорганическим лаком, то выдерживали.

Я думаю, на твоём топливе титан если и будет работать, то только с хорошим теплозащитным покрытием (одноразовым, конечно).

Насчёт резьбы: она будет сильно разогреваться, наверняка будет заедать. А на конструкции не видно места, за что ухватить, чтобы развинчивать.

А на какое давление расчитан двигатель? Какая степень расширения сопла?

Почему хренов бронетитан^тм - это мы с ребенком ребенок обсуждали конструкцию роботов
1 многие титановые сплавы подвержены холодной сварке в соединениях. Связано это с тем что при окислении объем прочной поверхностной пленки возрастает. Так что нагреваямая резьба это самое то для титана
2 большая часть титановых сплавов в отличии от меньшинства стальных очень склонны к концентрации напряжений. Те случайная царапина на поверхности может привести к отлому при нагрузке.
3 Относительно невысокий модуль упругости - что опятьже провоцирует разрушение при нагрузках.

Barmaley> ....План......



Титан - нормальный материал, и точится вполне.
Но рабочие температуры заметно ниже обычной стали, теплопроводность низкая, теплоемкость тоже.
Это ведет к быстрому локальному перегреву и плавлению.
Поэтому для сопла, пожалуй, не самый подходящий материал.
Или требует очень хорошей теплозащиты.

Про титан: в принципе всё уже сказано в нескольких предыдущих постах. Извини, но в масштабах любительского ракетостроения даже не сопло, а только его конвергентная часть из титана - это технический снобизм. Ничем не оправданный. Применение того или иного материала в узле должно быть оправдано его физическими свойствами vs. сфера действия.
Про дизайн соплового блока: В принципе неправильно. Узел у тебя состоит из трёх различных материалов с различными КТР. Сборка достигается резьбовой стяжкой. Графит очень хрупкий материал. Вставка в критику делается по свободной посадке, да ещё с соблюдением специальных требований. И вовсе необязательно её делать, повторяя сложную форму внутренней геометрии сопла Лаваля снаружи. Это у тебя "программный синдром"... Как нарисовал в проге красиво, так пусть и делают... Наблюдается у студентов и молодых инженеров, не прошедших хорошей производственной школы... Кстати, на стыке графита ы алюминиевой детали может быть прогар. На дивергентной части , правда, в меньшей степени.
Про дизайн любительского мотора вообще: побольше консерватизма - товарищ! Консерваторы дольше живут и умирают здоровенькими. Если тебе непременно хочется соcтавное сопло, напиши мне на личку и я тебе пришлю несколько конкретных отработанных дизайнов. Как земляку.

a_centaurus>Про дизайн любительского мотора вообще: побольше консерватизма - товарищ! Консерваторы дольше живут и умирают здоровенькими.Если тебе непременно хочется соcтавное сопло, напиши мне на личку

Спасибо всем за комментарии и помощь, но я от идеи сборного сопла решил отказаться

"Мущина, купите вечную иглу для примуса... Спасибо, но я не собираюсь жить вечно..." (Ильф/Петров_ЗТ)

Это по поводу твоего решения. Разработай и изготовь лучше безэррозионное стальное сопло. Речь идёт о правильном и хорошо выполненном внутреннем профиле и термосбалансированном дизайне критической части. Там нужен хороший теплоотвод. И такое сопло будет служить несколько десятков пусков. Это почти вечность для ракетного мотора.

Для сахарного топлива да, но Barmaley хочет изготовить графитовое сопло для топлива НА/Силикон/Ал.
Вот что стало с соплами испытательного двигателя. Конечно, они выполнены из дешевой стали, у них нет внутреннего профиля, но боюсь ни что не спасет сталь при температуре 1800 К и мощном потоке частиц Al2O3.
Сейчас готовлю на испытание топливо ПХА/Силикон/Ал. Расчетная температура горения 3100 К. Надеюсь, графит выдержит.
Кто знает что, вносит больший вклад в эрозию сопла, температура или абразивность продуктов горения топлива.

> Там нужен хороший теплоотвод.

Например такой: (см. рисунок). Дизайн подсмотрен у маршевого двигателя выстрела ПГ-9. Пазы на наплыве можно выбрать шлифмашинкой, отрезным камнем. Ребер радиатора выйдет даже больше, чем я смог изобразить на эскизе.

AndreyV> Кто знает что, вносит больший вклад в эрозию сопла, температура или абразивность продуктов горения топлива.

Графитовое сопло в неокислительной атмосфере (а практически во всех топливах атмосфера неокислительная) очень стойко к температуре. К абразивам менее стойко.

Я думаю, в топливе с силиконом абразивов будет мало, потому что окись кремния получается жидкая, она или будет покрывать абразивные частички, или образовывать с ними сплав. Алюмосиликаты вроде невысоко плавятся.

AndreyV> Для сахарного топлива да, но Barmaley хочет изготовить графитовое сопло для топлива НА/Силикон/Ал.
AndreyV> Вот что стало с соплами испытательного двигателя. Конечно, они выполнены из дешевой стали, у них нет внутреннего профиля, но боюсь ни что не спасет сталь при температуре 1800 К и мощном потоке частиц Al2O3.
AndreyV> Сейчас готовлю на испытание топливо ПХА/Силикон/Ал. Расчетная температура горения 3100 К. Надеюсь, графит выдержит.
AndreyV> Кто знает что, вносит больший вклад в эрозию сопла, температура или абразивность продуктов горения топлива.

Сопло ракетного мотора дефолтно предназначено к работе в условиях повышенной температуры, давления вытекающих газов и эррозии критического сечения продуктами горения. Но во главу угла надо ещё поставить фактор времени... Одно дело - доли секунды, другое - секунды и десятки секунд. Топливо канди производит сильную эррозию сопла из-за наличия несгоревших твёрдых частиц КНО3 даже при относительно невысокой температуре и времени горения. Перхлоратное топливо даёт высокую температуру, но фракция твёрдых частиц там меньше. Да и абразивный эффект у алюминия гораздо ниже чем у potassium nitrate, который используется в ювелирном деле для полировки изделий. Так что здесь будет решающим фактор температуры и времени. Правильный дизайн с отбором тепла от критики позволит решить проблему даже со стальным соплом. Пример стального диска с отверстием здесь не показателен. Выдержи классический профиль СЛ и все эти эффекты исчезнут.
Ведь только турбуленции на отверстии способны производит эррозию.
Графитовое сопло (из пиролитического графита) в гибридном моторе (где температура на критике около 3000º) выдерживает десятки испытаний без всякого ущерба. Будучи правильно спроектированным, разумеется.

Выхлоп карамельного двигателя не содержит твёрдых частиц. Все конденсированные продукты - жидкости в условиях камеры сгорания и выхода из сопла.

Абразивный эффект окиси алюминия очень высок, если она присутствует в выхлопе в твёрдом виде, а не в жидком.

Однако эрозия сопла определяется не только абразивным эффектом. Нужно учитывать, что теплопередача от газообразных продуктов меньше, чем от жидких(расплавленных), поэтому вполне может оказаться, что сопло может быстрее расплавиться от менее горячего топлива, содержащего много конденсированной фракции, чем от более горячего топлива, дающего только газообразные продукты сгорания.

Твердость корунда (Al2O3) по Моосу 9. У алмаза 10.

Да, версия очень логична.
Топливо НА/Силикон/Al горит при 1500 – 1600 С что ниже t плавления Al2O3 (2050 С). Поэтому эрозия происходит в основном из-за абразивности Al2O3.
Это подтверждает то, что топливо НА/Силикон/Mg давая сопоставимую температуру горения, совсем не эродировало сопло (MgO не абразив).
Да и температура горения KNO3 (NaNO3)/Сахар/Al (топлива которое ты испытывал) была в районе плавления Al2O3 2050 С, от того видимо и не было эрозии сопел.
Еще один момент, у RLANа топливо на ПХА расплавило вставку из карбида вольфрама, у меня же она замечательно работала на топливе НА/Силикон/Al.

Если так, то надежда на графитовую вставку для топлива НА/Силикон/Ал невелика, нужна скорее твердосплавная. Однако, как говорится – вскрытие покажет. На ближайшее время с Метанолом запланировали тест графитовых вставок под разные топлива. ПХА/Полиуретан, ПХА/Полиуретан/Ал, ПХА/Силикон/Ал, НА/Силикон/Ал. Графит куплен, образцы топлива готовы.

ИМХО, не совсем корректно предполагать, что Al2O3 будет именно в виде корунда.

Наверное, но сильно мягче от этого не становится, пример тому керамика с высоким содержанием Al2O3. Обработать ее можно только алмазом.
Да и пасты полировальные на основе оксида алюминия, то же не редкость в том же ювелирном деле.

AndreyV> Топливо НА/Силикон/Al горит при 1500 – 1600 С что ниже t плавления Al2O3 (2050 С). Поэтому эрозия происходит в основном из-за абразивности Al2O3.

Посчитал - температура в стандартных условиях 2500С. Как у тебя получилось 1600 ?
С магнием получается 2600.
Это для составов 60-20-20.

Ещё раз повторю: в выхлопе этих топлив не будет отдельно чистого твёрдого Al2O3(или MgO) и отдельно чистого твёрдого SiO2. Будет их сплав, который плавится гораздо ниже, чем отдельные компоненты. А значит абразива может не быть вообще.

AndreyV> Если так, то надежда на графитовую вставку для топлива НА/Силикон/Ал невелика

А я думаю, что графит будет работать.

Serge77> Посчитал - температура в стандартных условиях 2500С. Как у тебя получилось 1600?

Возможно, я напутал. Почему-то был уверен, что температура 1800 К. Неужели я 1000 потерял . Дома проверю.

Serge77> А я думаю, что графит будет работать.

Очень надеюсь.

AndreyV> Возможно, я напутал. Почему-то был уверен, что температура 1800 К. Неужели я 1000 потерял . Дома проверю.

Может ты смотрел температуру выхлопа? Нужно смотреть CHAMBER RESULTS, а не EXHAUST RESULTS.