Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

Проект, посвященный созданию носителя на ГРД
 
1 43 44 45 46 47 75
+
+1
-
edit
 

FRC

опытный

Совмещенный график по испытаниям 01.11.11 и 11.11.11

С укороченной шашкой получился УИ 170 с. Секундный расход окислителя избыточен.
Прикреплённые файлы:
График 11.11.11.JPG (скачать) [52,03 кбайт, 15 загрузок] [attach=250655]
 
 
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

FRC

опытный


13.11.11 были проведены испытания того же двигателя. Изменения коснулись только размеров шашки горючего и содержания ПАП-1 (снижено до 10%).
Размеры шашки: 33х23х145мм
Вес - 64 гр. с бронировкой
Окислитель - 182 гр.
Сумм.имп. -418 N*s
УИ- 170 сек.

Двигатель запустился штатно.
Как выяснилось, хотя толщина мембраны была уменьшена с 0,7 до 0,5мм, она не выгорела, как в прошлый раз, а прорвалась. Опять окислитель бил в стенку, что вызвало прогар бронировки в середине шашки. Хотя, двигатель сразу можно было брать руками.
Из-за технологической неточности изготовления узла мембраны, заменить фторопластовую на что-то иное, не представляется возможным. Не достигается уплотнение и свищет окислитель.
Скорость уноса горючего подтверждается на уровне 1,75 мм/сек.

По видео замечено, что сопло работает в режиме недорасширения.

На последних 3-х испытаниях найден алгоритм удобной заправки Nox в баки малого объема. Предварительно охлаждаем углекислотой (нету у нас жидкого азота :)). В 9 унцевый бак заправилось 305 грамм окислителя. Можно считать, что это предел. Разумный только при наличии в баке предохранительного прорывного клапана.
Прикреплённые файлы:
График 13.11.11.JPG (скачать) [39,34 кбайт, 15 загрузок] [attach=250664]
 
 
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0
Это сообщение редактировалось 15.11.2011 в 21:57

FRC

опытный

Уж не знаю по какой причине, но не сходятся результаты с предварительными расчетами по алгоритму и hybrid_calcs. Наверно не так считаю.

Возник некий алгоритм, который с результатами практически сходится.
При его построении исходил из того, что:
1. Мы знаем, какое кол-во окислителя будем заливать (например 200гр).
2. Мы знаем фактический расход Nox - 100 гр/сек.
3. Мы знаем время - 2 сек.
4. Из предполагаемого правильным (хотя не факт) соотношения компонентов 5,6 можем получить общий требуемый вес горючего: 200гр./5,6 = 36 гр парафина.
5. Зная внешний диаметр шашки парафина (33мм), скорость его уноса (1,75 мм/сек) и время работы (2 сек) можем высчитать, что внутренний канал должен быть 33-(1,75*4)= 26мм.
6. Далее вычисляем площадь торца шашки с учетом канала: 8,54см2 - 5,3см2 = 3,24см2.
7. Вычисляем кол-во парафина в 1 см шашки при данной площади: 3,24см2*1*0,9гр/см3 = 2,916 гр.
8. Исходя из того, что общий вес шашки д.б. 36гр., нужная длина 12,3см. Т.е. шашка должна быть 33х26х123мм.
Можно предположить, что длина 123мм вполне соответствует результатам последних прожигов с шашками L= 100/75/145мм. В случае с L=100мм, был получен максимальный УИ.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Voldemar

опытный

FRC> Вес - 64 гр. с бронировкой
FRC> Окислитель - 182 гр.
FRC> Сумм.имп. -4179,2 N*s

Не слишком ли круто? :)
 3.5.193.5.19
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

FRC> Из-за технологической неточности изготовления узла мембраны, заменить фторопластовую на что-то иное, не представляется возможным. Не достигается уплотнение и свищет окислитель.

Лучше использовать толстый mylar (0.3-0.5). Он хорошо горит и поглощает излучение. Прочность у него выше чем у теф., а трение и пластичность выше.
 8.08.0

FRC

опытный

FRC>> Вес - 64 гр. с бронировкой
FRC>> Окислитель - 182 гр.
FRC>> Сумм.имп. -4179,2 N*s
Voldemar> Не слишком ли круто? :)

Блин, глаз замылился. 418 N*s
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0
Это сообщение редактировалось 15.11.2011 в 21:57
+
-
edit
 

FRC

опытный

a_centaurus> Лучше использовать толстый mylar (0.3-0.5). Он хорошо горит и поглощает излучение. Прочность у него выше чем у теф., а трение и пластичность выше.

Спасибо. Закажу завтра, попробую.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

Может быть, если в стартовую шашку добавить побольше магния, то тефлон будет быстро выгорать за счёт реакции с магнием.
Мембрана наверно лучше чёрная, а не белая или прозрачная, чтобы хорошо поглощала излучение.
+
-
edit
 

FRC

опытный

a_centaurus> Лучше использовать толстый mylar (0.3-0.5). Он хорошо горит и поглощает излучение. Прочность у него выше чем у теф., а трение и пластичность выше.

Увы, такую пленку продают только в виде упаковочной, совсем тонкой. Отправил запрос по наличию 250мкм и 420мкм в Питерскую фирму. Ждемс.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0
+
+1
-
edit
 

FRC

опытный

Serge77> Может быть, если в стартовую шашку добавить побольше магния, то тефлон будет быстро выгорать за счёт реакции с магнием.
Serge77> Мембрана наверно лучше чёрная, а не белая или прозрачная, чтобы хорошо поглощала излучение.

Фторопластовая мембрана была введена, из-за потенциальной возможности использовать N2O+O2 на испытываемом двигателе. Поскольку и без такой смеси работы сейчас много, лучше заменить тефлон на иной материал, а вернутся к нему, когда смесь реально начнем применять. А то стремление "выжать" максимум универсальности из схемы, порождает кучу мелких проблем, отвлекающих от главного.

Попробую саму шашку обработать сверху каким-то составом, чтоб она сама стала газонепроницаемой. Силикон красный, помнится, неплохо работал под давлением N2O.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

RocKI

опытный

FRC> Как выяснилось, хотя толщина мембраны была уменьшена с 0,7 до 0,5мм, она не выгорела, как в прошлый раз, а прорвалась. Опять окислитель бил в стенку, что вызвало прогар бронировки

Может не пускать этот процесс на самотек, а специально задать прослабления в мембране так, чтобы прорыв был "правильным"? Например, сделать специально точку утоньшения в центре и от нее радиальные канавки. Раскроется эдакая "ромашка", которая не будет скашивать поток окислителя.
AR a_centaurus #16.11.2011 19:34  @RocKI#16.11.2011 18:21
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

RocKI> Может не пускать этот процесс на самотек, а специально задать прослабления в мембране так, чтобы прорыв был "правильным"?

Это правильно по форме. Но так делается с металлическими разрывными диафрагмами. И в системах без значительных температурных градиентов. Поскольку усилие можно посчитать, зная предельные деформации в пластине. В случае полимерного диска, обладающего высокой пластичностью (попробуйте разорвать листок TFE), добиться повторяемости будет невозможно. Особенно в случае градиентного температурного поля. Необходима "исчезающая" диафрафма. Сгорающая или "охрупчающаяся" (тонкое стекло, например). И многое (если не все) зависит от степени корректности конструкции узла.
Можно посоветовать следующее: использовать вместо TFE диск, вырубленный из PET бутылки. Они с mylar схожи по термодинамическим св-вам. По крайней мере спектр ИК -похож. Перед установкой выполнить обмазку пороховой мякотью с Mg центральной зоны и ЗАКЛЕИТь её (со стороны камеры) диском (меньшего диаметра) из scotch. Тонкий диск обязательно прогорит и инициирует направленное внутрь толстого струю горячих газов, образующихся pri горении пиросмеси.
 8.08.0
RU RocKI #16.11.2011 21:35  @a_centaurus#16.11.2011 19:34
+
-
edit
 

RocKI

опытный

a_centaurus> Необходима "исчезающая" диафрафма. Сгорающая или "охрупчающаяся"

Не знаю, скорее всего ты прав, но я бы все-таки попробовал. Однако сгорающая мембрана из тефлона звучит обнадеживающе. Сергей правильно предложил использовать магний, надо только обеспечить плотный контакт магниевого порошка с мембраной. Мне представляется трёхслойная конструкция мембраны. По краям тефлон, в центре пленка из магния связанного каким-нибудь горючим, к примеру, нитропорохом. Причем лучше всего, если нижний слой тефлона будет не несущий. тогда можно в центре сделать отверстия для непосредственного запала состава с магнием от стартовой шашки.
Успех, конечно, не гарантирован, но поэкспериментировать можно. Тем более, что для этого не нужен мотор. Просто порошок с тефлоном завести трудно, надо именно горючий состав с избытком магния.
AR a_centaurus #16.11.2011 23:44  @RocKI#16.11.2011 21:35
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

RocKI> Однако сгорающая мембрана из тефлона звучит обнадеживающе.
RocKI> Тем более, что для этого не нужен мотор.
У меня это "от практики к тактике". В смысле я занимаюсь этими системами для ГРД/ЖРД уже десяток лет. Поэтому если даю советы, то они проверены этой самой практикой. Разрывные мембраны используются в микроГРД с самого начала их внедрения. Чего только не совали в камеру. А подрывали пороховой навеской, надеясь прожечь или разорвать диск, запирающий форсунку. Лучше всего себя зарекомендовал именно диск из бутылки. Он даёт МЕНьШЕЕ число отказов. У тефлона достаточно высокая температура размягчения и плохая теплопроводность. И не забудем, что позади мембраны находится криогенный окислитель с уже пониженной при заправке температурой. Посмотрите на фотографии моих движков. Они все в инее после заправки. То есть, материал мембраны ко всему прочему ещё и переохлаждён. Стартовая шашка создаёт КОЛьЦЕВОЕ температурное поле. С провалом на оси. Поэтому диск из PFE только размягчается и прорывается под давлением закиси с тыльной стороны. Идея заложить трёхслойный сандвич из Mg с нитропорохом (в предыдущем посте я рекомендовал двойной бутерброд, но с мякотью ЧП, которая более эффективна для этих целей) может и неплоха, однако имеет подводные камни. Один из них (и самый большой и опасный) - hard start. Который обязательно произойдёт рано или поздно, когда фронт быстрого детонационного горения нитропороха с Mg в сторону инжектора встретится с фронтом капельной фазы окислителя. Тот же FRC уже по-моему несколько раз через него проходил. И надеюсь, что на те же грабли наступать не будет. Нужен тщательный расчёт конструкции с обязательным последовательным экспериментом. Из моего опыта лучшим и самым надёжным элементом является выгораемая диафрагма, инициируемая снаружи камеры. С тем чтобы фронт пламени был коническим и кольцевым. И в первую очередь выгорала бы сердцевина. Тогда начальный поток закиси свободно пройдёт внутрь обьёма пламени стартовой шашки, начнёт диссоциироваться и инициирует рабочий процесс в камере.
 8.08.0
AR a_centaurus #16.11.2011 23:58  @a_centaurus#16.11.2011 23:44
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Вот, оптимальное решение - исчезающая диафрагма из пиросостава с мостиком-инициатором (но может инициироваться, конечно и от с.ш.). Толщина, правда не 0.5 мм (3 мм), но в остальном вполне резистентная. Я использовал её в качестве пирозамка для клапана (Hock, poppet valve) газообразной закиси в экспериментах с трастером на N2O as monopropellent. Даже под усилием отжимающей пружины (не менее 25 кг) устройство работало на размыкание очень надёжно, не разрушаясь. Подобная перегородка стоит и в динамическом пироклапане двигателя Me_H_150_002. Правда у нее геометрия сложнее. Есть ступенька, дающая дополнительную прочность на отрыв своду пиросостава.
Прикреплённые файлы:
Valves_05.jpg (скачать) [114,99 кбайт, 17 загрузок] [attach=250837]
 
Valves_08.jpg (скачать) [98,01 кбайт, 14 загрузок] [attach=250838]
 
 
 8.08.0

FRC

опытный

RocKI> Может не пускать этот процесс на самотек, а специально задать прослабления в мембране так, чтобы прорыв был "правильным"? Например, сделать специально точку утоньшения в центре и от нее радиальные канавки. Раскроется эдакая "ромашка", которая не будет скашивать поток окислителя.

Опробовали. Насечки крестообразные не работают. Диск рвется, "где попало".
Небольшое углубление в центре диска - то же самое.
Единственный удачный опыт - это когда тонкий диск фторопласта просто выгорел от стартовой шашки. Весь. Но повторить не удалось, даже при уменьшении толщины до 0,5мм.

Что нравится в тефлоне, так это то, что его гарантированно прорывает давлением окислителя, при сквозном прогорании верхнего свода канальной стартовой шашки. Но невозможность регулировать форму прорыва, все портит.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0
Это сообщение редактировалось 17.11.2011 в 11:26
+
-
edit
 

FRC

опытный

a_centaurus> Можно посоветовать следующее:

Mylar нашел 0,25. В Питер прибудет через неделю. Еще несколько дней до Москвы будет добираться.
Интересный материал, да и вполне укладывается в концепцию двигателя из "широко распространенных, коммерческих элементов".
Помимо мембран, похоже, его можно использовать как герметизирующую оболочку (лейнер) в композитном баке. Как раз ТЗ согласую с заводом.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

FRC

опытный

a_centaurus>> Необходима "исчезающая" диафрафма. Сгорающая или "охрупчающаяся"
RocKI> ...По краям тефлон, в центре пленка из магния связанного каким-нибудь горючим, к примеру, нитропорохом.

Проблема hard start и правда есть. Правда, разрушения двигателей у нас не от него были (судя по разрушению узлов), хотя, мы и не знаем, какая схема разрушения элементов характерна для hard strart.
Сейчас проще отказаться от тефлона, т.к. острой нужды в нем нет. Кислород не используем. А вернуться к Ф-4 и магнию по мере перехода на новый окислитель, добросовестно разработав дизайн узла на основе экспериментов.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

FRC

опытный

Сейчас узел выглядит так, как на картинке.
Фактически, это схема микро ГРД, которая проста и надежна.
В ходе испытаний было отмечено, что большая стартовая шашка долго горит и до начала прорыва мембраны, похоже, выжигает несколько % парафиновой шашки. Логично было бы или уменьшить размеры стартовой при снижении скорости ее горения (чтоб успела запустить ГРД) или оставить размер, но ускорить процесс выгорания мембраны. А с тефлоном, пока, быстрое выгорание мембраны не получается уверенно повторять.
Прикреплённые файлы:
Инжекторная головка с мембраной.JPG (скачать) [59,28 кбайт, 30 загрузок] [attach=250889]
 
 
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

RLAN

старожил

FRC> Сейчас узел выглядит так, как на картинке.

Непонятно. Зачем верхний свод в стартовой шашке. Ведь пытаетесь этот процесс ускорить (насколько я понял)
Треть шашки сгорает до открытия доступа к мембране, треть(условно) пока ее прогреет, и только треть в процессе подачи окислителя.
Прогрев камеры, туда,сюда, понятно. Но можно, думаю, от этого свода отказаться.
Может шашку погорячее. Полиэфирка, ПХА,ПАП зажигается легко, прожжет кого хочешь.
 

FRC

опытный

RLAN> Непонятно.

Если сквозной канал в шашке, то мембрану через него или выдавливает, или в этом месте прорывает в момент открытия крана подачи закиси из бака. Давление 45-50 кг/см*2. А свод верхний, как раз достаточно прочный, чтобы этого не допустить.
Свод тонкий, толщиной 3мм. При длине шашки 21мм, и диаметре 21мм.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

А зачем вообще мембрана? Стартовая шашка не держит давление?

FRC

опытный

Serge77> А зачем вообще мембрана? Стартовая шашка не держит давление?

В простенок между телом шашки и стенкой "гильзы" свищет газ.
Сама по себе шашка прочная, потому рассматривается вариант вообще обмазать ее силиконовым герметиком. В результате получится выгораемая "затычка" без всяких отдельных мембран. Руки не доходят.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

FRC> В простенок между телом шашки и стенкой "гильзы" свищет газ.

А вы шашку не в гильзе формуете, а отдельно?
Шашка на полимерной связке?

RLAN

старожил

FRC> В простенок между телом шашки и стенкой "гильзы" свищет газ.
FRC> Сама по себе шашка прочная, потому рассматривается вариант вообще обмазать ее силиконовым герметиком. В результате получится выгораемая "затычка" без всяких отдельных мембран. Руки не доходят.

Те шашки, что я делал из указанного состава (полиэфирка, ПХА, ПАП)получались очень твердые и гладкие (если форма гладкая), их вполне можно уплотнять о-рингами.
 
1 43 44 45 46 47 75

в начало страницы | новое
 
Поиск
Поддержка
Поддержи форум!
ЯндексЯндекс. ДеньгиХочу такую же кнопку
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru