РДТТ конструкции технологии материалы - XV

Serge77> SashaPro, жалко что у тебя сейчас нет стенда, хотя бы самого простого.

Да ну почему все так печально. Я могу как раньше простыми бутылками с водой обойтись, очень даже неплохо работает. А если серьёзно весы такие видел в продаже и не одни. Но есть демо вариант быстромонтируемого тягоизмерителя, всего кусок линейки подставить на двух опорах, лазер приклеить, и смотреть на экране за точкой. Жестко, просто, быстро делаеться, не жалко потерять при врзыве, и точность не хуже, чем на тензодатчиках. Единственно, что надо подумать как двигатель фиксировать, дерево тут уже не подойдёт, у корней нету ровной площадки.

Serge77> Бутылка с водой расчитана максимум до 1-2 кг тяги. А тебе нужно до 10 кг, не меньше. Ну самый-самый минимум - это до 5 кг.

Чувствуется подход профессионала, FloWorks выдаёт следующие данные: Средняя скорость истечения газа на выходе из сопла 1800м/с, при расходе 35г/с и давление на выходе из сопла 0,47атм при его площади 0,0001327м2.
Тяга получается: 1800м/с*0,035кг/с+0,0001327м2(0,47-1)*101325=55,87Н (5,7кГ).
Время работы двигателя 10с, среднее давление в камере сгорания 14атм.

С помощью линейки и лазера, как усилителя перемещения можно и 10кг осилить. Всё зависит от положения опор.

SashaPro> давление на выходе из сопла 0,47атм

А зачем ты расчитывал на пониженное давление, т.е. на перерасширение?

Про стенд - в теме о стенде.

SashaPro>> давление на выходе из сопла 0,47атм
Serge77> А зачем ты расчитывал на пониженное давление, т.е. на перерасширение?

Тут короче, лучше justmana спросить, но возник такой факт, что чем меньше расширение, тем сильнее падает давление. Там зона отрыва уходит внутрь сопла и по краю сопла давление падает до 0,2-0,3атм, только в центре почти 1атм. Это скорее всего из-за вязкости газа и пристенного торможения. Критическое отверстие маленькое, 8мм в диаметре, выходной диаметр сопла 13мм. Пробовал больше расширять, ничего не меняет до диаметра 18мм, а больше уже срыв струи происходит. Вот и решил чем меньше сопло, тем легче оно будет. А когда ракета уже наберёт хотя бы 1/2 скорости звука, донное давление почти выровняется с выходным в сопле...
Ещё есть мысль, что газ уже разогнанный до приличной скорости в канале, и не требует большого расширения сопла, чтобы ускориться до максимума.

SashaPro> Тут короче, лучше justmana спросить, но возник такой факт, что чем меньше расширение, тем сильнее падает давление.

Что ты имеешь в виду под "расширением"? Степень расширения или угол расширения? Или что-то другое?

Serge77> Что ты имеешь в виду под "расширением"? Степень расширения или угол расширения? Или что-то другое?

Степень расширения как отношение диаметров или площадей крического и на выходе из сопла, предполагая, что угол, а у меня точнее профиль, расширения соответсвует оптимальному.

Serge77> Т.е. ты просто изменяешь длину сопла, не меняя угол раскрыва? И при этом чем короче сопло, чем меньше давление на срезе сопла?

Нет, конечно. Когда перебирал разные типы сопл с разным расширением, при этом вся остальная геометрия масштабируется и длина в том числе, иначе оптимального профиля не получиться. Просто в расчетах обычно учитывают только степень расширения, а остально подразумевается в оптимальной геометрии. Ясно, что сопло, имеющее один и то же критический диаметр, но разный выходной диаметр, будет иметь разную длину. Ппричем длина его будет тем больше, чем больше степень расширения.

Сопло я как бы масштабировал за исключением критического диаметра, а профиль оставался качественно неизменным, только его габариты изменялись.

>> Когда перебирал разные типы сопл с разным расширением, при этом вся остальная геометрия масштабируется и длина в том числе
Serge77> Что-то я не пойму, что именно меняется. Можешь привести пару примеров?

Пара примеров:

Serge77> А, так у тебя не коническое сопло, а профилированное. Тут ничего не могу сказать.

Всмысле как? Если сопло из крученой тонкой бумаги, грех не сделать его профилированным.

Serge77> В смысле не знаю закономерностей для такого сопла, поэтому не буду вникать, почему у тебя всё время получается разрежение на выходе.

Да между ними разница незначительная, всё тоже и для коничского получается, у конического просто из-за большого угла атаки на выходе потери больше как из-за ещё меньшего давления на выходе так и из-за большего рассеивания вектора скорости.

Serge77> А в чём тут идея? Это же обычный двигатель, никакого длинного канала и никакого скачка давления.

Не обычный, а в попытке получить ровный профиль тяги, и не так, чтобы лишь бы тягу дал и не взорвался, а с максимально эффективными параметрами. Это вот такой короткий канал, хотя он может стать ещё короче, для медленно горящего топлива NaNO3+Сорбит+S, для обычной кармели, нужен ещё короче канал.

SashaPro>> И вообще поподробней можно о практической реализации подобной идеи.
Serge77> Практической реализации не было. Была идея делать длинную шашку из "апельсинных" долек. Таким образом можно получить не только цилиндрический канал, но и звезду, в зависимости от формы оболочек для долек.

---

Лучи долек создающие звезду зделаны с бумаги. А если эти лучи проклеить Al фольгой, как для медленно горящего состава, будет результат?

timochka> При разрушении удара осколками топлива по корпусу можно не опасаться. Во первых, не успевают они разогнаться при пролете щели в 0.1-0.5 мм. Во вторых, у осколков прочность много меньше прочности корпуса, т.е. случай очень щадящий для корпуса.
SashaPro> Вот тут как-то не очень. При осмотре фрагментов своего двигателя, я сделал вывод, что корпус просто разбило в кольцевом направлении, а по оси он и не был сколько-нибудь нагруженным. Материал ватман+жидкое стекло намного более хрупкий, чем простой ватман, может это повлияло?

Да не разбило, а порвало давлением. Там напряжения по этой оси в 2 раза больше, чем по продольной. Кроме того толстый корпус нагружается неравномерно по толщине стенки. Наиболее нагруженные внутренние слои, поэтому трубы для высоких давлений (стволы например ) делают составными, предварительно нагруженными. А ватман на стекле хрупок, трескается внутренний слой, потом по ослабленному сечению все лопается.

Кстати, разрывная машина на 10000 кгс тебе не поможет, нужна будет как раз маленькая, у этой для тебя погрешность большая будет.

timochka> Да не разбило, а порвало давлением. Там напряжения по этой оси в 2 раза больше, чем по продольной. Кроме того толстый корпус нагружается неравномерно по толщине стенки. Наиболее нагруженные внутренние слои, поэтому трубы для высоких давлений (стволы например ) делают составными, предварительно нагруженными.

Корпус-то тонкий всего 0,85мм толщина при внутреннем диаметре 40мм. Куда уж тоньше, а для того, чтобы создавать предварительное напряжение на многослойном корпусе, надо кокраз выйти за пределы отношения внешнего диаметра к внутреннему 1,2.

timochka> А ватман на стекле хрупок, трескается внутренний слой, потом по ослабленному сечению все лопается.

Кстати о толщине, слой топлива имел толщину 11мм, а корпус 0,85мм, получается, что почти вся нагрузка ляжет полюбому на топливо, если учитывать распределение радиальных напряжений. И в любом случае при расчете в программе FloWorks этого двигателя более точно апосля испытания, давление зашкалило за 90атм, корпус максимум потянул бы только треть, так что тут полюбому хана.

timochka> Кстати, разрывная машина на 10000 кгс тебе не поможет, нужна будет как раз маленькая, у этой для тебя погрешность большая будет.

Ну там есть и менее мощные, просто там любят похвастать своими возможностями

---

Кстати о прочности корпуса. Я сопоставил ещё одно свое испытание, которое закончилось взрывом корпуса из-за порохового воспламенителя с этим испытанием. Форма осколков сильно отличается! При разрушении корпуса Р-40-2 осколки простые беспорядочно рваные, а при разрушении Р-20-14 осколки были вытянутые, длиной во весь корпус. Само собой напрашивается вывод, что Р-20-14 топливо плотно прилегало к корпусу и его порвало именно в радиальном направлении, а корпус Р-40-2 был попросту разбит осколками топлива хаотическим образом.

Serge77> А почему здесь должен получиться ровный профиль тяги? Не вижу никаких предпосылок.

Ну скажем так не идеальная прямая, а близкая к ней с расхождением процентов 10%. А получиться должен постоянный расход, так как в начале горения давление максимально, а по мере увеличения диаметра канала, давление падает по закону Бернулли, а вместе с ним и падает скорость горения топлива => уменьшается расход, но площадь горения увеличивается и падение расхода востанавливается или сохраняется примерно на одном уровне.
От длины канала также зависит эрозионная скорость горения. Так как давление также переменно по длине и в верху оно максимально. Получается, что скорость горения топлива вверху заряда будет больше, чем внизу, но благодаря эрозионному горению, скорость горения топлива у уснования заряда выровняется. На примере моего двигателя, начальное давление вверху 20атм, падает до 9атм, внизу канала давление вначале 12атм падает до 9атм. В конце горения, когда диаметр канала совпадает с внутренним диаметром корпуса, перепад давлений уже очень маленький. Поэтому нужно ещё четко поймать длину канала, чтобы обеспечить всё это. Ещё для медленно горящей карамели на сорбите, может возникнуть эффект пульсирующего горения, при определенном профиле канала, но тут думаю без кучи картинок не пояснить... Эффект пульсаций не догадка, а уже реально существующий факт...

OL29> Лучи долек создающие звезду зделаны с бумаги. А если эти лучи проклеить Al фольгой, как для медленно горящего состава, будет результат?

А что вообще Al фольга должна дать? Я предполагал соединять дольки бумагой, так чтобы её расслаивало, и тем самым обеспечивало, удлинение заряда в кольцевом направлении.