Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

Проект, посвященный созданию носителя на ГРД
 
1 15 16 17 18 19 75

FRC

опытный

Serge77> Но в ГРД вероятность наверно меньше, ...

Спасибо.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

FRC

опытный

Своим ходом проект продолжается. На данный момент план работ таков:
1. В течение 2-х недель провести 4-е огневые испытания стендового двигателя и модифицированного стенда.
Стенд дополнен датчиком давления окислителя с on-line регистрацией, а так же заменена магистраль подачи окислителя на большего сечение (с 4-х на 13мм), в т.ч. новые вентили баллона и электроклапана.
Так же в процессе изготовления находится пироклапан, которым планируется заменить электроклапан на стенде и в последующем применять его на летном изделии.
Двигатель изменен в части:
1. Топливной шашки - теперь используется сплав парафина с термоклеем в соотношении 3/1 и, возможно, будет введен какой-то волокнистый наполнитель.
2. Бронировка шашки - стеклотекстолит или эпоксидная бронировка со стекловолоконным и шамотным наполнителем.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0
Это сообщение редактировалось 18.01.2010 в 14:11

Serge77

модератор

FRC> 1. Топливной шашки - теперь используется сплав парафина с термоклеем в соотношении 3/1 и, возможно, будет введен какой-то волокнистый наполнитель.

Если проблема в слишком быстром плавлении парафина, то полезно ввести чёрный краситель, обычно сажу 0.1%. Можно и окись железа 1%.

FRC

опытный

FRC> Своим ходом проект продолжается. На данный момент план работ таков:
FRC> 1. В течение 2-х недель провести 4-е огневые испытания стендового двигателя и модифицированного стенда.

СТЕНД:
FRC> Стенд дополнен датчиком давления окислителя с on-line регистрацией, а так же заменена магистраль подачи окислителя на большего сечение (с 4-х на 13мм), в т.ч. новые вентили баллона и электроклапана.
FRC> Так же в процессе изготовления находится пироклапан, которым планируется заменить электроклапан на стенде и в последующем применять его на летном изделии.

ДВИГАТЕЛЬ
FRC> Двигатель изменен в части:
FRC> 1. Топливной шашки - теперь используется сплав парафина с термоклеем в соотношении 3/1 и, возможно, будет введен какой-то волокнистый наполнитель.
FRC> 2. Бронировка шашки - стеклотекстолит или эпоксидная бронировка со стекловолоконным и шамотным наполнителем.
3. Возможно, будет проведен один прожиг с новой центробежно-струйной форсункой, которая имеет малый угол распыла окислителя и используется в основном для создания турбулентного потока.

ЛЕТНЫЕ ИСПЫТАНИЯ:
После получения на стендовом двигателе тяги 100кг или иных устойчивых показателей, приближенных к расчетным, приступим к изготовлению летного варианта двигателя, фактически ракеты. Материалы куплены.

СИСТЕМА СПАСЕНИЯ:
Пинципиально обсуждается вариант пиротехнической системы выброса парашюта с каскадным открытием, т.е. отстрел конуса - выход вытяжного парашюта в апогее - снижение на вытяжном парашюте с ориентацией за счет него "носом вверх" - раскрытие основного парашюта на высоте (примерно) 500м. Управление системой спасения - коммерческий высотомер с регистрацией параметров подъема и спуска и выдачей сигнала пиропатронам (отстрел конуса, высвобождение основного парашюта) на установленных высотах.
Побочно, высотомер будет регистрировать параметры полета в части высоты и скорости снижения.
Материал вытяжного парашюта - скорее всего арамидная ткань (для избежания повреждения оного при срабатывании пироболта отстрела обтекателя. Основного - парашютный шелк.


Конструкция ракеты:
Принципиально, ракета состоит из 3-х блоков, соединенных между собой внутренними "муфтами":
1. система спасения с электроникой;
2. несущий бак окислителя
3. двигатель
Материал всех частей кроме обтекателя - труба ф101х4 Д16Т. Обтекатель - пластик на основе арамидной или углеродной ткани. Стабилизаторы - основа - лист Д16т, внешний слой - арамидная ткань на эпоксидной связке. Крепление к корпусу двигателя - паз для правильной ориентации + 4 самоцентрирующихся винта.
Сопло - графитовое.

ЭЛЕКТРОНИКА - ракета неуправляемая. Обсуждается система регистрации параметров полета.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

FRC> Своим ходом проект продолжается.

Хорошо, что продвигаешься/двигаешься, несмотря на холодное время. Только зря мечешься с составом шашки. Двигатель разрабатывается на определённую шашку (по геометрии и баллистике) и не может быть всеядным. Эвтектика термоклея с парафином вряд ли будет гомогенной из-за большой разницы температур плавления/размягчения и термомеханических свойств. Характеристики парафина, как топлива для ГРД, будут существенно ухудшены. Твой двигатель пока переживает младенческую пору со всеми болезнями этого периода. Поэтому лучше следовать одной выбранной линии до её полного "опустошения". Причём как в дизайне, так и внутренней баллистике. Центробежная форсунка для первого макетного стендового образца слишком непредсказуема. Форма распылённой ею жидкости имеет поверхность полого конуса, образованного тонкой плёнкой. Разбиение на капли происходит на определённой дистанции от выходного отверстия. В камере ЖРД такая дистанция есть. А вот в канале шашки ГРД происходит выгорание топлива по образующей поверхности конуса с последующим обеднением потока. Необходим конус с образованием капель по всему каналу. Этому условию более соответствует простой цилиндрический инжектор с одним или несколькими отверстиями. Все известные коммерческие двигатели используют такие форсунки, или их разновидности. Потом, твой двигатель был расчитан на 1000 Н*с... Т. е. It = 1000 N*s. Этим предполагается, что за время работы (тяги) будет достигнут интеграл тяга vs. время предположительно равный 100 кг*с... А вот средняя тяга может быть какой угодно. Например: 100 N/s. При времени работы - 10 с. Или 50 Н/с, при времени работы - 20 с...
Но не может быть по физике и внутренней баллистике процесса в двигателе такой конструкции тяга 1000 N/s. При времени работы - 1 s. Это ведь не РДТТ... Твой первый ГРД может иметь потолок тяги 200 N/s при времени работы - 5 s. Но это при предельном давлении (в камере и расходе. Кстати, ц.б. форсунка обеспечивает меньший расход при большем падении давления за ней.
Попробуем подвести итог: 1- шашка неравномерно выгорает из-за неправильной геометрии поверхности горения, а не от свойств парафина. 2 - оптимизировать нужно время тяги, управляя расходом и давлением в камере. 3 - ориентироваться на такое время тяги и величину тяги, при котором двигатель работает в комфортном режиме. Эмпирически такое время для твоего двигателя на начальном этапе будет около 8-10 с. а средняя тяга (Favg) будет около 80-100 N.
Если ты пока не можешь управлять в широких пределах ТТД твоего двигателя, можно попробовать комбинированную шашку (из двух гомогенных составов) парафин +попимер. То есть парафин использовать для заливки внутреннего канала полимерной трубы. Сгорая в первые секунды п. повышает эффективность горения полимера, который горит медленнее. Если уж совсем не будет удовлетворять парафин, то лучше его сплавлять с асфальтом. Такая гетерогенная смесь имеет достаточную прочность и ещё сравнительно высокую температуропроводность и испаряемость.
 3.0.173.0.17
UA Serge77 #18.01.2010 18:05  @a_centaurus#18.01.2010 17:50
+
-
edit
 

Serge77

модератор

a_centaurus> Эвтектика термоклея с парафином вряд ли будет гомогенной

Эвтектики там нет, просто сплав.
Сплав гомогенный, проверено.

a_centaurus> Если уж совсем не будет удовлетворять парафин, то лучше его сплавлять с асфальтом. Такая гетерогенная смесь...

Сплав действительно гетерогенный? Если да, то разве это хорошо для топлива?
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

FRC> Конструкция ракеты:

Проектирование ракеты начинается с получения параметра средней тяги д. К ней всё привязывается. А не наооборот. Сложность аэродинамики гибридной ракеты в удлинённости её корпуса и постоянном изменении статической стабильности в полёте. Поэтому полностью должен быть оттестирован и спроектирован не только стендовый, но в первую очередь лётный двигатель. Тогда вы сможете просчитать вес и компоновку планера, и оптимизировать его дизайн. Конечно, куски (модули) ракеты надо разрабатывать загодя. Но в привязке к предполагаемой лётной схеме. Ракета такого калибра на двигатель такой тяги будет высотой ок. 3.0 м. Взлётная масса будет ок. 10 кг. При средней тяге 250 N/с (меньше нельзя) такая ракета может "добить"до 500 м. Вполне достаточно для первых тестов...
 3.0.173.0.17
+
-
edit
 

FRC

опытный

FRC>> Своим ходом проект продолжается.
a_centaurus> Только зря мечешься с составом шашки. Двигатель разрабатывается на определённую шашку (по геометрии и баллистике) и не может быть всеядным.

Единственная причина манипуляции с парафиновой шашкой - это сильные выбросы расплава в процессе работы двигателя. Но, скорее всего, это как ты и говоришь, "детские болезни" связанные в т.ч. с сильно недостаточным расходом окислителя.
Что касается бронировки текстолитом, то хотя такой вариант обсуждается в первую очередь, мне он не нравится. Я опасаюсь, что бронировка просто прилипнет к стенкам камеры после прожига и чем ее выковыривать, непонятно. Плотная бумага ведет себя, в целом, достойно. Да, ее выплевывает вконце работы, но, во-первых, кусками, а, во-вторых, она при таких габаритах, взряд ли намертво закупорит критику. БУдем пробовать испытать текстолит на "клейкость" до прожигов, а так видно будет.

a_centaurus> Центробежная форсунка для первого макетного стендового образца слишком непредсказуема. Форма распылённой ею жидкости имеет поверхность полого конуса, образованного тонкой плёнкой. Разбиение на капли происходит на определённой дистанции от выходного отверстия. В камере ЖРД такая дистанция есть. А вот в канале шашки ГРД происходит выгорание топлива по образующей поверхности конуса с последующим обеднением потока. Необходим конус с образованием капель по всему каналу. Этому условию более соответствует простой цилиндрический инжектор с одним или несколькими отверстиями.

Да, ты прав. Меня смущает (с непривычки, наверно) дальнобойность цилиндрического инжектора. На холодных проливках било метров на 6 минимум. Но, действительно, следующий прожиг мы сделаем на струйных, как и предыдущий.
Кстати можно изготовить центробежно-струйную форсунку, но необходимость в ней должна следовать из опытов со струйными. "Навороты" на этом этапе явно лишними будут.

a_centaurus> Попробуем подвести итог: 1- шашка неравномерно выгорает из-за неправильной геометрии поверхности горения, а не от свойств парафина. 2 - оптимизировать нужно время тяги, управляя расходом и давлением в камере. 3 - ориентироваться на такое время тяги и величину тяги, при котором двигатель работает в комфортном режиме. Эмпирически такое время для твоего двигателя на начальном этапе будет около 8-10 с. а средняя тяга (Favg) будет около 80-100 N.

Я кажется понял о чем ты говоришь. Надо обдумать. Может имеет смысл провести 2 прожига:
1. в той конфигурации, которая сейчас. Т.е. пытаться получить за 1-2 сек. максимально возможную тягу. В конце концов уже для этого все сделано на 80%;
2. поставить меньшие форсунки и шашку с меньшим центральным каналом (рассчитанные на 100N) и погонять на время. А дальше сравнить графики и сделать выводы.

Кстати, чисто по внешнему виду, сплав парафина и термоклея 3 к 1 весьма (раза в 2 точно) прочнее парафина. Я отлил несколько стержней и поиздевался над ними для сравнения. Они прочнее и пластичнее. Что касается испарения, ничего не могу сказать. Логично, что хуже.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

FRC> Я опасаюсь, что бронировка просто прилипнет к стенкам камеры

Если текстолит липнет, а бумага нет, то обмотай текстолит бумагой, 1-2 слоя.
+
-
edit
 

FRC

опытный

a_centaurus> Но не может быть по физике и внутренней баллистике процесса в двигателе такой конструкции тяга 1000 N/s. При времени работы - 1 s. Это ведь не РДТТ...

Графики с предыдущих испытаниях показывают, что на максимум (16 и потом 31кг) двигатель выходит быстро. По предпоследнему прожигу график вообще "квардатный", и по последнему таким же был, но из-за "бум" то ли датчик повредился, то ли разъем отошел....
При этом явно был недостаток окислителя, который сейчас ликвидируется линией с ф13мм и давлением в баке до 70кг/см**2. Надеюсь, что результат все же приблизится к 100кгс, но эта планка уже не самоцель (просто психологически хочется много). Нам важно получить устойчивую работу и результаты, приближенные к теоретическим. пусть даже 30кг.
Вообще, безумно интересно проводить испытания и анализировать результаты. Никакая теория не даст такого опыта. У нас-то и электроника и материалы есть, а каково приходилось первым двигателистам!!! Думаю, на успех мы просто обречены :)
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

FRC

опытный

Serge77> Если текстолит липнет, а бумага нет, то обмотай текстолит бумагой, 1-2 слоя.

Как вариант. Я никогда с текстолитом не работал. Опасаюсь, что он тоже может подплавится (слой 1.5-2мм) и опять плевок будет.
Последний раз камера разогрелась градусов до 100, судя по данным ниже (Википедия), можно бумагой или бытовой фольгой его покрыть для исключения прилипания к стенке. Бумага эпоксидкой пропитывается легко, да еще при давлении....

Представляет из себя слоистый пластик на основе ткани из волокон и полимерного связующего вещества (например, эпоксидной смолы). Текстолит на основе стеклоткани называется стеклотекстолитом или стеклопластиком. Стеклотекстолит превосходит текстолит по ряду свойств: термостойкость от 140 до 180 °C против 105—125 °C у текстолита; удельное сопротивление — 1011 Ом·м против 107 Ом·м; тангенс угла потерь — 0,02 против 0,07. Листовой стеклотекстолит, покрытый медной фольгой, служит основой для изготовления заготовок печатных плат.

Мне больше импонирует вариант с бронировкой шамотным легковесом связке из натрового стекла. Прямо в камеру залить как постоянную бронировку. При желании можно вычистить ершиком и водой потом.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

FRC> Как вариант. Я никогда с текстолитом не работал. Опасаюсь, что он тоже может подплавится (слой 1.5-2мм) и опять плевок будет.

Текстолит не плавится. Но ты наверно не найдёшь текстолитовую трубку нужного диаметра. А если будешь делать трубку из стеклоткани на эпоксидке, то такая действительно может прилипнуть.

FRC> бытовой фольгой его покрыть для исключения прилипания к стенке

Точно, фольга лучше.

FRC> Стеклотекстолит превосходит текстолит по ряду свойств: термостойкость от 140 до 180 °C против 105—125 °C у текстолита

Не знаю, что это за текстолит имеется в виду. Обычный текстолит и 200 легко выдерживает.

FRC

опытный

Serge77> Текстолит не плавится. Но ты наверно не найдёшь текстолитовую трубку нужного диаметра.

Ясно. Думаю, тонкий лист текстолита брать вместо трубки. Главное, чтоб он гибким был, а есть ли такой...
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

RLAN

старожил

FRC> Ясно. Думаю, тонкий лист текстолита брать вместо трубки. Главное, чтоб он гибким был, а есть ли такой...

Есть. Всякие есть. найди фирму, специализирующуюся на электроизоляционных материалах, там у них перечни большие.
 6.06.0

Serge77

модератор

Смотри, какой красивый стенд и ГРД (правда не на закиси, а на ЖК, но с парафином):
http://balancer.ru/_bors/igo?o=forum_post__1730092

FRC

опытный

Serge77> Смотри, какой красивый стенд и ГРД (правда не на закиси, а на ЖК, но с парафином):
Serge77> http://balancer.ru/_bors/igo?o=forum_post__1730092

Ага. Они вообще очень все добротно делают и объем испытаний впечатляет и как это все фиксируется и обрабатывается. Спасибо. Они так же на жидком кислороде пробовали, правда я не отследил чем дело закончилось.
Вообще перекись как варинт со счетов сбрасывать нельзя, но не хотелось бы от Nox отходить по причине удобства и относительной безопасности. Думаю, если с добычей нынешнего окислителя будут сильные проблемы, придется переходить на ЖК, но это совсем другая культура "производства" и усложнение всей схемы и инфраструктуры.... и денег.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

FRC> Они так же на жидком кислороде пробовали, правда я не отследил чем дело закончилось.

Через 2 недели испытание двигателя на тонну топлива ЖК-парафин:

FRC

опытный

Выносится на общественные (если получится :)) слушанья вопрос системы спасения в части алгоритма открытия парашютов.
Задачи:
1. исключить, насколько возможно, зацепление парашюта за корпус;
2. исключить раскрытие основного парашюта на максимальной скорости снижения;
3. добиться минимального сноса спускающейся ракеты от старта из-за метеоусловий.

Система видится каскадной, т.е. состоящей из 2-х парашютов: 1) вытяжной/стабилизирующий; 2) основной.

Алгоритм работы следующий:
1. в апогее пиропатроном отстреливается обтекатель, который вытягивает вытяжной ленточный парашют. Он снижает скорость спуска до какой-то величины и одновременно ориентирует ракету носом вверх.
2. на заданной высоте (500-700м) срабатывает пирозаряд, "высвобождающий" основной парашют.

Материал вытяжного парашюта - негорючая ткань (может арамидная....хотя я в руках ее не держал, так что здесь нужен совет). Негорючая требуется, т.к. отстрел обтекателя будет осуществлен весьма мощным пирозарядом и необходимо исключить повреждение.
Материал основного - парашютный шелк.

По электронике не пишу, т.к. будет приобретено готовое решение с дополнениями (вносимыми производителем) под нашу специфику. Если у нас все сработает (в части электроники), то, уверен, за "машинкой" большое будущее в проектах многих Форумчан.

Еще вопрос, есть ли у кого-то доступ к барокамере (даже габаритов муфельной печки) , позволяющей имитировать изменение атмосферного давления до высот 20км?
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

FRC> 1. в апогее пиропатроном отстреливается обтекатель, который вытягивает вытяжной ленточный парашют

Ленточный - это парашют обычной формы, сшитый из лент? Или просто полоса материи, т.е. стример?

FRC> отстрел обтекателя будет осуществлен весьма мощным пирозарядом

А зачем такой экстрим? В чём идея?

FRC

опытный

Serge77> Ленточный - это парашют обычной формы, сшитый из лент? Или просто полоса материи, т.е. стример?
Как у Бурана. Несколько сшитых лент. Я где-то видел программку для расчета потребного ленточного парашюта. Думаю проблем быть не должно. Хотя не обязательно ленточный....наверно.

FRC>> отстрел обтекателя будет осуществлен весьма мощным пирозарядом
Serge77> А зачем такой экстрим? В чём идея?

Чтоб гарантированно вытянул вытяжной. Конус легкий, скорость в апогее, сам понимаешь, никакая. Думаю надо посильнее заряд.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

FRC> Чтоб гарантированно вытянул вытяжной. Конус легкий, скорость в апогее, сам понимаешь, никакая. Думаю надо посильнее заряд.

Что-то не вижу логики. Ты посмотри, какие конструкции используются в системах спасения, нет там никаких посильнее зарядов. И уж тем более нет прямого действия газов на сам парашют.

RocKI

опытный

FRC> 1. исключить, насколько возможно, зацепление парашюта за корпус;
FRC> 2. исключить раскрытие основного парашюта на максимальной скорости снижения;
FRC> 3. добиться минимального сноса спускающейся ракеты от старта из-за метеоусловий.

Какие-то странные проблемы.
1. Чтобы зацепить парашютом за корпус надо очень и специально постараться.
2. если раскроется вытяжной, откуда максимальная скорость?
3. основной снос - с 500м - не проблема, рассчитывается в любой известной проге (LAUNCH к примеру).

FRC

опытный

RocKI> Какие-то странные проблемы.
RocKI> 1. Чтобы зацепить парашютом за корпус надо очень и специально постараться.

Скажем так, ежели открытие парашюта делать в момент, когда ракета весом 20кг несется на всех парах "вниз головой" к земле с высоты несколько тыс. метров, то, гипотетически, может зацепиться.

RocKI> 2. если раскроется вытяжной, откуда максимальная скорость?
Не, не так. Ежели не будет вытяжного, который до высоты снижения 500м, тормозит ракету, то максимальная скорость будет. А раз вытяжной в апогее открыли, она с ним и снижается с некой скоростью, которая меньше скорости свободного падения. Да еще носом вверх. Идеальные условия для гарантированного раскрытия основного купола.

RocKI> 3. основной снос - с 500м - не проблема, рассчитывается в любой известной проге (LAUNCH к примеру).

Вопрос в том, что ракета выходит массивной. Метра 2 точно. А т.к. не исключен вариант партизанщины, то нам не сруки будет любой снос при снижении. Она и так может (и скорее всего так и будет) не вертикально подниматься. Потом прыгай с ней наперевес по полям....
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

RocKI

опытный

Извини, но такое впечатление, что ты ничего пока не запускал. Может попробуешь потренироваться с чем-то попроще? :D
FRC> когда ракета весом 20кг несется на всех парах "вниз головой" к земле с высоты
Этого нельзя допускать. Оторвет нах.
FRC> с некой скоростью, которая меньше скорости свободного падения. Да еще носом вверх. Идеальные условия для гарантированного раскрытия основного купола.
Нет не факт. Полно случаев нераскрытия второго парашюта из-за неправильно подобранного режима.
FRC> Она и так может (и скорее всего так и будет) не вертикально подниматься
Так я тебе и говорю, что необходимый угол взлета и последующая траектория просчитывается. Твоя задача только обеспечить зтот угол пусковой установкой.
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)

RLAN

старожил

Посмотри тему "Проект АРМ1".
Не кладезь мудрости, конечно, но можно что то полезное откопать.
 6.06.0
1 15 16 17 18 19 75

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru