Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

Проект, посвященный созданию носителя на ГРД
 
1 44 45 46 47 48 75

RocKI

опытный

FRC> Сейчас узел выглядит так, как на картинке.
А не пробовали убрать зазор между шашкой и диафрагмой?
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

FRC> Фактически, это схема микро ГРД, которая проста и надежна.
Гладко было на бумаге...
Антон! У вас есть в группе кто-нибудь, кто знаком хотя бы со строительной механикой?
К тому, что узел запирания с диафрагмой выполнен абсолютно неправильно. У вас элемент с малым трением и высокой эластичностью зажимается только уплотнением по огромной площади и должен выдержать 40 бар !!! Да подставь под него бронзовую шайбу с центральным отверстием в 8 мм.
Такая опора позволит резко разгрузить замыкание.
Второе. Замени тефлон на диск ИЗ БУТЫЛКИ (если нет mylar). В центре диска (и в центре опорной шайбы) нужно наклеить (анаэробный клей) колечко из медной проволоки 1-1.5 мм с диаметром около 5-6 мм.
Третье. Шашку сделать полностью канальной. Ибо свод может давать непредсказуемый фронт горения, а к тому же являться преградой для теплового потока. Вы сами резко снижете КПД своей стартовой системы.
Четвёртое. Не хватает ещё одного кольца уплотнения. Очень большой рычаг получается. Как временная мера пойдёт второй о-ринг наклеенный на диафрагму вокруг отверстия в шайбе (чтобы он прижался телом головки).
Теперь пояснения. Я вчера в лаборатории специально провёл несколько простых экспериментов с фотографированием.
1. листовой тефлон 0.3 vs. листовой mylar на температурное воздействие. Инструмент: паяльник 20 W. Тефлон не прожигается даже после 30 с прижатия жала. Mylar проплавляется мгновенно (об этом я уже писал) (фото)
2. диск mylar с пороховой мякотью и шайбой композитного топлива с наклеенным scotch диском инициировался мостиком от 12 В.
В трёх случаях из трех результат негативный. Хотя здесь не хватает температурного фронта от шашки. Но все равно, надёжность под сомнением. (фото)
3. латунная шайба нагретая в теч. 10 с от паяльника, положенная на диск mylar прожгла его за секунду (фото). Этот трюк я сам использовал с высокой эффективностью срабатывания, когда работал с первым monocoque Urbansky-Colburn. Я тогда намучался с пережиганием питающей нейлоновой трубки, которая есть клапан в этой схеме. И самым эффективным оказалось медное колечко надеваемое на трубку в зоне (внутри канала) стартовой шашки. Вернее колечко инкрустировалось в шашку и вместе с ней надевалось на трубку. Трубку начало резать как ножом в нужном месте перед инжектором. Само колечко либо сгорало либо выходило на трубке через сопло. То есть, колечко из медной проволоки, наклеенное на диск мгновенно нагреется и вырежет окошко с гарантированной геометрией.
4. важно где инициировать горение стартовой шашки... В вашем случае я бы это сделал в канале шашки.
В шашке делается (оставляется при формовке) канал 3-4 мм диам. на 1/3 длины в 1 мм от поверхности. Туда запрессовывается запал (ЧП мякоть, Mg + PP или AP). Важно, чтобы внутри было создано давление, достаточное для разгара свода наружу. Тогда фронт горения сразу охватит кольцевую зону и с высокой вероятностью нагреет кольцо, которое обеспечит гарантированный и калиброванный поток окислителя в зону горения СШ.
Прикреплённые файлы:
Mylar_iron.jpg (скачать) [160,56 кбайт, 17 загрузок] [attach=250936]
 
Teflon_iron.jpg (скачать) [120,36 кбайт, 18 загрузок] [attach=250937]
 
 
 8.08.0
AR a_centaurus #17.11.2011 19:10  @a_centaurus#17.11.2011 19:07
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

a_centaurus> В центре диска (и в центре опорной шайбы) нужно наклеить (анаэробный клей) колечко из медной проволоки 1-1.5 мм с диаметром около 5-6 мм.
Прикреплённые файлы:
Mylar_ornillo_bronce.jpg (скачать) [107,37 кбайт, 20 загрузок] [attach=250938]
 
 
 8.08.0
AR a_centaurus #17.11.2011 19:17  @a_centaurus#17.11.2011 19:10
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Mylar диск с наклеенной таблеткой комп. топлива и запалом. Сверху диск из scotch. Просто вспышки ЧП не хватило, чтобы зажечь шайбу, тем более прожечь м. Хотя, конечно, в камере, под давлением закиси с тыла и фронтом горения СШ это может и сработать. Но медное кольцо дешевле,проще, надёжнее и эффективнее... ;)
Прикреплённые файлы:
Mylar_comp_fuel.jpg (скачать) [101,01 кбайт, 14 загрузок] [attach=250939]
 
Mylar_comp_fuel1.jpg (скачать) [144,02 кбайт, 14 загрузок] [attach=250940]
 
 
 8.08.0

FRC

опытный

FRC>> В простенок между телом шашки и стенкой "гильзы" свищет газ.
Serge77> А вы шашку не в гильзе формуете, а отдельно?
Serge77> Шашка на полимерной связке?

Не, формируем отдельно, т.к. за одну встречу проводим несколько прожигов. Заменил шашку, горючее и вперед.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

FRC

опытный

FRC>> Сейчас узел выглядит так, как на картинке.
RocKI> А не пробовали убрать зазор между шашкой и диафрагмой?

А он автомтически исчезает,когда давление подаем. Мембрана тянется хорошо и ее плотно прижимает к шашке.
В выходные попробуем мембрану из пластиковой бутылки :)
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0
+
-
edit
 

FRC

опытный

a_centaurus> .. У вас элемент с малым трением и высокой эластичностью зажимается только уплотнением по огромной площади и должен выдержать 40 бар !!! Да подставь под него бронзовую шайбу с центральным отверстием в 8 мм.

Кстати, мембрана зажимается не всей площадью торца гильзы, а выполненным на торце пояском шириной в 1мм. Ткая схема(как сейчас) была именно под тефлон и прекрасно все уплотняла. Да и запас по давлению есть (до 55 атм пробовали). Но ты прав, надо шайбу опорную поставить, тогда и не тефлон можно будет использовать.

a_centaurus> Третье. Шашку сделать полностью канальной. Ибо свод может давать непредсказуемый фронт горения, а к тому же являться преградой для теплового потока. Вы сами резко снижете КПД своей стартовой системы.

Попробую. Но до этого, мембрану выдавливало через канал. В предложенной тобой схеме с опорной шайбой, проблема, вероятно исчезнет.

a_centaurus> Четвёртое. Не хватает ещё одного кольца уплотнения.

Сори, но не понял. Где уплотнения не хватает? Т.е. сейчас схема работает отменно в части уплотнения и простоты. Есть проблема только с выгорнием мембраны.

a_centaurus> В шашке делается (оставляется при формовке) канал 3-4 мм диам. на 1/3 длины в 1 мм от поверхности.

Да, так же поступаем. Только свод толще.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

RocKI

опытный

FRC> В выходные попробуем мембрану из пластиковой бутылки :)

А вот целлулоид не годится? Горит великолепно. Хрупковат правда.

Serge77

модератор

FRC> Не, формируем отдельно, т.к. за одну встречу проводим несколько прожигов. Заменил шашку, горючее и вперед.

я бы сделал несколько гильз и паковал состав сразу в них, это и надёжность поднимет, и мембрану уберёт.

FRC

опытный

Учитывая все предложения, начали с самого простого. На полу в мастерской валялся стаканчик пластиковый, прозрачный. Вырезал из дна мембрану.
Опрессовка двухкратная на CO2 показала, что узел полностью герметичен и надежен.

Провели очередной огневой тест для проверки мембраны.

Мембрана исчезла ))
Шашка парафин+20%ПАП1 33х26х100мм выгорела полностью. В середине сгорела бронировка, но камера выше 100С не разогрелась.
Суммарный импульс - 338,7 N*s
Топлива - 151Nox + 36 парафин.
Результат, так себе. Isp -180s. Но, как при времени активного участка 1,2 сек, и длинюююющем "хвосте" из газообразного окислителя намерить больше?
Прикреплённые файлы:
График.JPG (скачать) [61,62 кбайт, 9 загрузок] [attach=251386]
 
 
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

FRC

опытный

Похоже, это был последний в этом году тест с парафином.
Что можно сказать?
1. Горючее очень технологичное в части формования шашек. Технология формования ротационной заливкой в токарном станке очень удобна. В случае наполнения парафина присадками из угля и проч., необходимо использовать обороты как можно ниже. В противном случае присадки сепарируются.
2. Горючее имеет очень хорошую скорость уноса. Мы получили 1,75 на парафине с 2% угля. С 20% ПАП1 этот показатель выше, но точно измерить не получилось. Похоже, что не меньше 2 мм/сек. и плотность 1,1 гр/см*3.
3. Высокая скорость уноса позволяет шашку сделать компактной, но, в то же время, создает проблему с обеспечением длительного времени работы двигателя. Это, в свою очередь, скорее всего, не позволит применить парафин в высотных (10 и более км) ракетах. Высоты оценочны, но можно посчитать, что при времени работы 10 сек, выгорает свод толщиной 18-20мм (т.е. до 40мм в целом). Если прибавить 60-70мм на канал, + 3мм бронировки, то ракета получается не прилично большого диаметра. А это напрямую сказывается на ее высоте и скорости.
4. Прочность парафина так же является проблемой. Нет гарантии, что при 10g его не выплюнет через сопло. Можно, конечно, применить "сотовую" конструкцию с силовой оболочкой из эпоксидной композиции, но это сложно.

Учитывая то, что нам надо обеспечить более 10 секунд работы при тяге 300 кг/сек, принято решение перейти на иные горючие. В частности, уротропин. Следующие испытания будут на нем.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

FRC> 3. Высокая скорость уноса позволяет шашку сделать компактной, но, в то же время, создает проблему с обеспечением длительного времени работы двигателя. Это, в свою очередь, скорее всего, не позволит применить парафин в высотных (10 и более км) ракетах.
Поэтому SPG и оставили пока парафин в покое. Для серьёзных задач вполне "сойдёт" и HTPB. Или, хотя бы полибутадиен с добавками. Не думаю, чтобы в России с ним проблема. Также вполне оперативно пригодны комбинированные шашки: парафин-полимер. Я получал удлинение времени тяги при разумном Isp =200 s. То есть, внутренняя шашка изготавливается из парафина и даёт быстрый, мощный старт. Затем РП идёт на более медленном топливе. И его возгонка начинается при высокой температуре в камере без потерь окислителя. Очевидно высокие результаты даёт комбинированная шашка на парафине с пространственно-развитой структурой из FOAM. Кроме того, конструктивно, подобная шашка имеет высокую механическую и температурную прочность. FOAM может быть как на полимерной так и на металлической основе. Испытанные мною комбинированные шашки на алюминиевом FOAM в качестве инициирующей бустерной вставки и полимерного внешнего контура давали очень высокий Isp = 225-230 s. С парафином я их не пробовал из-за отсутствия под рукой материала в достатке. Но, думаю, что положительный эффект будет иметь место.
Отдельный вопрос - массштабирование схемы двигателя. Очевидно (и давно теоретически доказано), что однокамерные ГРД не годятся для серьёзных задач, по крайней мере для вывода значительной нагрузки на орбиту. Поэтому даже для 10 км нужно рассматривать либо двухступенчатую схему ракеты, либо работать над многокамерным ГРД или, хотя бы, многоканальной шашкой с впрыском окислителя в каждый канал.
 8.08.0
RU RocKI #21.11.2011 18:06  @a_centaurus#21.11.2011 04:03
+
-
edit
 

RocKI

опытный

a_centaurus> Отдельный вопрос - массштабирование схемы двигателя. Очевидно (и давно теоретически доказано), что однокамерные ГРД не годятся для серьёзных задач, по крайней мере для вывода значительной нагрузки на орбиту.
По какой причине?

FRC

опытный

Заказали сегодня:
- уротропин 25 кг (категории Ч)
- лак ЛФ-32 ЛН-2, холодного отверждения для создания герметизирующего слоя(лейнера) в мотанных трубах.
- пресс 20тонн
Прикреплённые файлы:
7_20.jpg (скачать) [18,63 кбайт, 8 загрузок] [attach=251466]
 
 
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

FRC> - уротропин 25 кг (категории Ч)

Будете делать шашку прессованием? Почему уротропин? Его использовали в ГРД?
AR a_centaurus #21.11.2011 19:37  @RocKI#21.11.2011 18:06
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

a_centaurus>> Отдельный вопрос - массштабирование схемы двигателя.
RocKI> По какой причине?

Для вывода на орбиту хотя бы 200 кг нужен ГРД с длиной камеры порядка 45 м и диаметра ок 4.5 м. Добиться равномерности сублимации шашки и горения компонентов, учитывая размещение инжекторной головки вверху камеры, очень сложно. Особенно в случае высокой скорости сублимации как в парафине. Пока известен кажется только один сравнительно положительный опыт с ГРД ракетой-носителем. Lokhid-Martin испытали в 98 г (не уверен в точности даты) кислород-HTPB ракету с дартом, который не разделился с бустером. Да и то по параболической траектории. Был испытан однокамерный двигатель, но с многоканальной шашкой. В то же время многокамерная схема позволяет сократить длину камеры и упростить процесс- вектор контроля. И использовать медленные топлива. Собственно, пока был только один случай успешного суборбитального полёта ("Number One"), объекта с ГРД, который был реализован с самолётной платформы (с 17 км). Подробнее можно посмотреть в книге Волкова "Ракетные дв. на комб.топливе". Картинка оттуда.
Прикреплённые файлы:
HRM_paquet.jpg (скачать) [163,66 кбайт, 17 загрузок] [attach=251468]
 
 
 8.08.0

FRC

опытный

FRC>> - уротропин 25 кг (категории Ч)
Serge77> Будете делать шашку прессованием? Почему уротропин? Его использовали в ГРД?

Рассматриваем несколько вариантов изготовления шашки. Первый - частичное или полное растворение и заливка как парафина (ротационная). Но есть, как говориться, нюансы.
Второй, уже опробованный, прессование. Yalex уже пробовал с полиамидом. Я возился в субботу с, как оказалось, параформом. Хорошо прессуется с добавкой 2-5% парафина. Получается несколько хрупкая, но прочная трубка. Прессование прямо в бронировке.

А почему уротропин, лучше ответят старшие товарищи Yalex и Vagrant.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Xan

координатор

FRC> На высоте 90-100 км, необходимо вывести стабилизирующий парашют в поток. Как это сделать понятно - "вытолкнуть свернутый купол из отсека избыточным давлением, например. А вот как принудительно раскрыть купол

Простейшее - вложить внутрь купола завязанный гондон, внутри которого несколько капель воды.
Вода в вакууме закипает и надувает его маленьким давлением.
Или скроить из тонкой плёнки мешок в форме полушария и конуса, сразу по форме наполненного парашюта. И опять же - несколько капель воды для раздувания.
Воды надо именно немного - давление насыщенного пара слишком высокое, лопнет.


Другой вариант, сделать небольшие крылышки, чтоб можно было рулить, достаточно совсем небольшого качества.
А уже совсем у земли перед открытием парашюта переводить планер в карбирование для снижения скорости.
Даже при качестве = 2 можно перевести планер в горизонтальный полёт, а при качестве = 3 можно уменьшить скорость до 1/10 от скорости вертикального падения.
 7.07.0
+
-
edit
 

Vagrant

втянувшийся
Serge77> Будете делать шашку прессованием? Почему уротропин? Его использовали в ГРД?

Парафин удобен на стенде. Но при больших размерах шашка часто разрушалась. При 20G
чистый парафин скорей всего просто стечет со стенок. Кроме того скорость сублимации
1.75 мм/с, а с добавкой Al еще больше. При расчете на 20 сек работы нужен калибр ~ 200 мм.
Еще немного добавить и можно сажать пилота :)
Уротропин - эффективное топливо. УИ в паре с кислородом по литературным данным 260.
И, после парафина, видимо с самой высокой скоростью сублимации от 0.5 мм/с при 20 АТИ
до 1 мм/с при 50 АТИ. На нем получается приемлемая геометрия шашки. А импульс с закисью,
надеюсь,скоро померим. С уротропином измерения должны быть точнее, чем с парафином.
 7.07.0
+
-
edit
 

Serge77

модератор

Vagrant> Уротропин - эффективное топливо.

Если бы вы были любителями вроде меня, которые просто балуются с небольшими калибрами, то я бы и не спрашивал. Но вы ведь движетесь к серьёзным ракетам и серьёзным калибрам. А значит уже сейчас нужно работать с теми компонентами, которые будут использоваться и дальше, на калибрах побольше и очень побольше. И здесь прессованные шашки ну никак не годятся, неважно из чего. Хотя бы потому, что прессовать шашку при калибре 100-200 мм слишком проблемно. И шашка будет хрупкая, что при большом калибре очень плохо, даже если и вкладная.

Вам нужно найти нехрупкий полимер и работать с ним.

Yalex

втянувшийся
Serge77>
И здесь прессованные шашки ну никак не годятся, неважно из чего. Хотя бы потому, что прессовать шашку при калибре 100-200 мм слишком проблемно. И шашка будет хрупкая, что при большом калибре очень плохо, даже если и вкладная.
Serge77> Вам нужно найти нехрупкий полимер и работать с ним.

Чем вам не угодило прессование? Литье под давление технологически слишком сложный способ формования полимерных шашек( из термопластов ) для гаража. Методы контроля наличия дефектов у нас есть, режимы прессования полиэтилена и полиамида из гранул и порошка уже отработаны. Наполнители: графит и металлы, вводятся в порошок полимера и перемешиваются в вибромельнице. Из полученной смеси прямым прессованием получается шашка. Есть вариант использования литьевого прессования чтобы получить пробковое течение расплава в форме для гомогенизации, но этот вариант не пригодился, "мелкоскоп" показал удовлетворительное распределение частиц в полимере.

http://imageshack.us/photo/my-images/341/1320vo.jpg/

ImageShack offers image hosting, free photo sharing and video sharing. Upload your photos, host your videos, and share them with friends and family. // imageshack.us
 

Фотка ПЭНД+0,1%(масс) графита дисперсностью 1 мкм.
Уротропин в чистом виде не сможет обеспечить необходимые прочностные характеристики. В любом случае будет полимерная связка, какая это другой вопрос.
На мой взгляд перспективными топливом( из термопластов) является полистирол, у него хорошее соотношение С/Н и температура газификации несколько ниже чем у ПЭ и ПА. ПС к тому же аморфный( в отличии от ПЭ, ПА и парафина) что есть очень хорошо для стабильной термической деструкции.
+ Я нашел наш аналог HTPB, только пока не нашел где его можно купить в небольших количествах. Но это дело времени :D
 8.08.0

Serge77

модератор

Ну так вы пишите тогда понятнее! А то уротропин, уротропин )))
Я думал, вы из уротропина собираетесь прессовать, хвалите тут уротропин как горючее.
Конечно горячее прессование полимеров это совсем другое, тут можно получить качественную шашку.

Но в любом случае, раз вы сейчас выбираете новое горючее, думайте о масштабируемости на будущее, чтобы потом ещё раз не менять всё.

Интересно, до какого калибра вы думаете в будущем довести свои ГРД?

lincoln

опытный

Yalex> + Я нашел наш аналог HTPB, только пока не нашел где его можно купить в небольших количествах. Но это дело времени :D
ПОЛИБУТАДИЕН ГИДРОКСИЛСОДЕРЖАЩИЙ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНЫЙ типа СКД-ГТР. Он?
 8.08.0

Yalex

втянувшийся
Serge77> Интересно, до какого калибра вы думаете в будущем довести свои ГРД?

Тут встает вопрос предназначения этого ГРД. Оптимизировать конструкцию можно по разным параметрам. И мне думается что для прикладных задач важнее всего безопасность и надежность, а не удельный импульс. Главное чтобы выполнялись поставленные требования. Исходя из этого следует выбирать и топливную пару. Сделать то можно и большой, вот только для чего?)
В перспективе КС ГРД будут композитными и одноразовыми, особенно учитывая возможность применения композитных сопел. Мотать КС мы видимо будем тканью. Технология позволит сделать калибр практически не ограниченным.

Lincoln

Он самый, с функциональными -OH группами.
Наверное такой каучук был бы полезен не только любителям ГРД)
 8.08.0
Это сообщение редактировалось 22.11.2011 в 15:17
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)

Serge77

модератор

Yalex> + Я нашел наш аналог HTPB

Да, это было бы проще всего, всё-таки холодное литьё гораздо удобнее горячего прессования.
Можете попробовать сплав парафина с термоклеем (палочки hotglue). В зависимости от соотношения компонентов получается продукт с разной температурой плавления и разной прочностью/эластичностью.
1 44 45 46 47 48 75

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