Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

Проект, посвященный созданию носителя на ГРД
 
1 52 53 54 55 56 75

avmich

координатор

varban> Так что RPA - не простая программа, а как раз сложная. Я не знаю ее авторов, но автора Астры знаю: http://www.bmstu.ru/content/bmstu_to_moscow/4061963044354.doc

По-моему, у автора на этом форуме ник AP. Он же - автор lpre.de
 9.0.19.0.1
US avmich #13.01.2012 21:28  @a_centaurus#13.01.2012 19:04
+
-
edit
 

avmich

координатор

"И если вы хотите серьёзно о себе заявить, то должны играть по правилам, написанным для этой отрасли. То есть - собственные исследования, создание модели, прототипа, лётного образца. И всё это с отчётами на 1000 страниц, подкреплёнными достоверными и легко проверяемыми данными... "Узнайте вес вериг, прежде чем их надеть"

С одной стороны, Центаврус прав, конечно. С другой - я подозреваю, что вам нужны не столько публикации в журналах, сколько лётные изделия.
 9.0.19.0.1
AR a_centaurus #13.01.2012 22:14  @varban#13.01.2012 19:46
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

RocKI>> Ну пощелкал в Пропепе простые пары. С уротропином лучше всего УИ~240.
varban> А на парафине сколько?

Isp=240 s !!! Такая информация ни о чём не говорит. При каком давлении? При какой температуре? При каком соотношении компонентов? Для black paraffin (1% угля) при давлении, соответствующем давлению в камере ГРД (300-350 пси) - теоретический Isp = 220 s. А практически получено на стенде - 205-210 s в нескольких испытаниях. А в полёте движок дал около 130 s. Вот тебе и арифметика с алгеброй и термодинамикой. Скорее всего мелкие масштабы движков (ГРД в особенности) не позволяют получать доверительную точность в испытаниях. Рабочие значения импульса, пригодные для аппроксимации расчёта данных полёта ракеты с таким двигателем лежат где-то в области 70% от максимальных величин. Это, как в случае импульсно-периодических лазеров. Для рабочих расчётов принимается именно эта величина. А не рекордные данные.
 8.08.0

RocKI

опытный

varban> А на парафине сколько?

Честно, парафин не смотрел, он настолько тут обсосан, что даже в голову не пришло. Смотрел эпоксидку, нтрв, силикон, полиэтилен и т.п.. Все УИ в диапазоне 210-235. Думаю и парафин там же.
Список не сохранил, полагая что это не проблема каждому залезть в Пропеп и посмотреть.

Isp=240 s !!! Такая информация ни о чём не говорит. При каком давлении? При какой температуре? При каком соотношении компонентов?

Я не ставил задачей посчитать УИ, а хотел сравнить пары. Достаточно того, что все сравнивались при одинаковых условиях. Это конечно тоже не совсем корректно, но для прикидки вполне годится. Если тебе принципиально, то пожалуста: давление 700psi, температура по умолчанию (298К), соотношение 1:4.
RU Андрей Суворов #14.01.2012 00:27  @Vagrant#13.01.2012 01:12
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

А.С.>> Если делать движок на НДМГ и жидком кислороде, у него будет 330 у земли. И 380-385 в вакууме.
Vagrant> Если говорить об углеводородах,
Vagrant> то есть в работе РД-192 326 у земли метан
Vagrant> РД-146 362 в вакууме СПГ
Vagrant> А двигателя на НДМГ нет. Заявленные цифры теоретические.

Двигатель на НДМГ и жидком кислороде был - РД-119. Но он был открытой схемы, и очень давно - это вторая ступень ракет 63С1, 11К63 ("Космос-1" на базе Р-12У). При 80 атмосферах в камере УИ камеры был 358 секунд. При большем давлении в камере можно было бы и больше получить. У современных движков замкнутой схемы 250 атм в камере. Но тогда, в 1962 году, он был рекордсменом среди двигателей на высококипящих горючих. А СПГ и жидкий метан - это не высококипящие горючие. Выгодней уж тогда сразу на водород переходить.
 8.08.0

varban

администратор
★★★
varban>> Так что RPA - не простая программа, а как раз сложная. Я не знаю ее авторов, но автора Астры знаю: http://www.bmstu.ru/content/bmstu_to_moscow/4061963044354.doc
avmich> По-моему, у автора на этом форуме ник AP. Он же - автор lpre.de
 

FRC

опытный

Топик "пухнет". Хорошо, что по делу.
По предмету обсуждения могу прокомментировать только то, что:
1) любые советы и конструктивную критику всегда воспринимаю с благодарностью. Следую ли я советам, зависит от ситуации, которую знают только внутри группы.
2) большую часть технической информации я лично, в силу образования, эффективно переработать не могу. Но в группе есть действительно профессиональные участники (все кроме меня :))), которые читают форум и делают необходимые выводы. А я слушаю и учусь.
3) задача наша проста: нам нужен двигатель (ГРД) с тягой 300 кг, и УИ не ниже 213 сек. Время работы - 20 сек. Внутренний диаметр 109мм.
4) от парафина отошли по разным причинам. Основные здесь уже описывались. Мне лично, парафин нравится удобством изготовления шашки (ротационной заливкой в КС).
5) вопрос про то, сублимирует ли уротропин в канале или его частично выносит - один из многих на повестке дня. Пока могу точно сказать, что зависит от связующего и усилия прессования. Меняя указанные параметры, можно регулировать скорость уноса шашки.
Технология изготовления сложная, вонючая, грязная. Но факт остается фактом. Высокий УИ получен быстро и, судя по всему, еще есть ресурс.
6) Задачи глубоко исследовать процесс у нас сейчас и правда нет. Может осенью придем к этому. Но сомневаюсь, что появятся научные публикации :)) цель в другом.
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

FRC

опытный



Hybrid rocket motor test (15)


13/01/12 Hexametylenetetramine / Hexane 6% /Al (20%) / N2O 22.01.12 We have spent calibration of the gage of force. It has allowed us to specify results of o...

// youtu.be
 


Сейчас снова было испытание. Данные обсчитываются.
Состав горючего Уротропин/н-Гексан/Al.
Окислитель, как всегда, N2O.
Шашка 36х27х198.
Заправка N2O- 186 гр.
Улетело горючего - 44 гр.
Разгар канала - пологий конус 30-31мм
www.rocket.web-box.ru, www.uglecomposite.ru  7.07.0

Serge77

модератор

FRC> Состав горючего Уротропин/н-Гексан/Al.

Можно подробнее, в каком виде там гексан?
+
-
edit
 

Serge77

модератор

Никто не хочет считать, приходится самому ))))

Условия: давление в камере 300 PSI (20 атм), на выходе 1 атм.
Начальная температура 20С.
В данных для PROPEP была неправильная плотность закиси, исправил. Правильно так:
708 NITROUS OXIDE 2N 1O 0 0 0 0 443 .0269]

Для каждой пары подбиралось соотношение с максимальным УИ.

Результаты. Первое число - УИ, второе - плотностной УИ.

NOX-156-116
NOX-парафин-233-177
NOX-полиэтилен-233-177
NOX-уротропин-228-183
NOX-полиуретан-230-175
NOX-эпоксид-230-181
NOX-сорбит-217-186
NOX-гидразин-245-199
NOX-НДМГ-239-179

Последние два посчитаны, просто чтобы показать, почему их используют )))

Интересно получается с сорбитом. УИ меньше, но плотностной УИ больше всех. Может быть тут будет суммарный выигрыш, ведь закиси нужно намного меньше, а значит бак легче.
Сорбит хорош технологически. Легко льётся, в него можно вводить зачернители и катализаторы, металлы. Можно добавить уротропин, он должен хорошо растворяться в расплавленном сорбите. Можно использовать как связку для уротропина, скажем уротропин-сорбит 80-20. Можно добавить нитрат аммония, он растворяется в сорбите в любом соотношении, это может повысить скорость и эффективность горения.

Всё остальное примерно одинаковое. Уротропин чуть хуже.

Serge77

модератор

RocKI> Я не ставил задачей посчитать УИ, а хотел сравнить пары. Достаточно того, что все сравнивались при одинаковых условиях. Это конечно тоже не совсем корректно, но для прикидки вполне годится. Если тебе принципиально, то пожалуста: давление 700psi, температура по умолчанию (298К), соотношение 1:4.

Неправильное сравнение. Нужно сравнивать не при одинаковом соотношении, а подбирать для каждой пары соотношение с максимальным УИ.
+
-
edit
 

umbriel

опытный

Serge77> В данных для PROPEP была неправильная плотность закиси, исправил. Правильно так:
Serge77> 708 NITROUS OXIDE 2N 1O 0 0 0 0 443 .0269]

Они не то чтобы неправильные, просто соответствуют жидкой закиси при атмосферном давлении (т.е. при -80С). Я просто добавил в конец таблицы NITROUS OXIDE ROOM TEMP. Кстати, как общественность смотрит на самостоятельное получение жидкой закиси? :)
 
UA Serge77 #14.01.2012 17:02  @Oxandrolone#14.01.2012 16:48
+
-
edit
 

Serge77

модератор

umbriel> Они не то чтобы неправильные, просто соответствуют жидкой закиси при атмосферном давлении (т.е. при -80С).

Не соответствуют. При -89 должно быть 1.22, а написано вдвое больше воды.
+
-
edit
 

umbriel

опытный

Serge77> Не соответствуют. При -89 должно быть 1.22, а написано вдвое больше воды.

Действительно, я видимо поправил уже :) Должно быть .0442 И еще, надо бы поправить теплоту образования.
 

RocKI

опытный

Serge77> Неправильное сравнение. Нужно сравнивать не при одинаковом соотношении, а подбирать для каждой пары соотношение с максимальным УИ.

Я это и имел ввиду, когда говорил о неполной корректности сравнения.

Serge77

модератор

FRC> 1) любые советы и конструктивную критику всегда воспринимаю с благодарностью. Следую ли я советам, зависит от ситуации, которую знают только внутри группы.

Это понятно и совершенно нормально. Но в твоей группе нет профессиональных ракетчиков, поэтому старайся получать более широкий спектр мнений на форуме, пусть здесь тоже нет профессионалов, кроме Варбана, но у каждого свои знания.

FRC> 3) задача наша проста: нам нужен двигатель (ГРД) с тягой 300 кг, и УИ не ниже 213 сек. Время работы - 20 сек.

А потом вы будете делать ГРД еще более крупные?

FRC> 5) вопрос про то, сублимирует ли уротропин в канале или его частично выносит - один из многих на повестке дня.

Этот вопрос легко решится сам собой по достигнутому УИ. Если уносит, то он будет низкий, тут не нужны какие-то отдельные исследования.

> Пока могу точно сказать, что зависит от связующего и усилия прессования. Меняя указанные параметры, можно регулировать скорость уноса шашки.

А я думаю, что это плохо, потому что может приводить к невоспроизводимости. Чем меньше факторов влияет на результат, тем лучше.

FRC> Технология изготовления сложная, вонючая, грязная.

Почему бы не взять эпоксидку в качестве связки для уротропина? Все было бы проще и надежнее.

Serge77

модератор

RocKI> Я это и имел ввиду, когда говорил о неполной корректности сравнения.

Это не неполная корректность, это полная некорректность.
+
-
edit
 

varban

администратор
★★★
FRC>> Состав горючего Уротропин/н-Гексан/Al.
Serge77> Можно подробнее, в каком виде там гексан.

А главное, сколько и зачем?
 
AR a_centaurus #14.01.2012 18:21  @Serge77#14.01.2012 15:26
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Serge77> Никто не хочет считать, приходится самому ))))
Serge77> Условия: давление в камере 300 PSI (20 атм), на выходе 1 атм.
Serge77> Начальная температура 20С.
Все давно подсчитано. Читать нужно. Аналогичная таблица есть и в моем Руководстве и в калькулаторах по расчёту ГРД. Надо ещё добавить nylon poliamide. У него самый высокий Isp из твёрдых полимеров. Ну и HTPB, как топ пищевой пирамиды. Но, в основном, "картина маслом" такая. Парафин был испытан, как кандидат на подмену HTPB в некоторых специальных случаях. П. бьёт всех конкурентов по соотношению O/F 4.5 : 1 и 4 :1 в пропорции с Al powder. Причём алюминий в основном играет роль доставщика тепла внутрь шашки. Его роль в горении сомнительна. Но работа Serge 77 сделана вовремя и поставлена в нужном месте. Дискуссия ведь фактически свелась к выставлению выбора "горючего-супруга " в пару холодной и не очень окислительно эффективной "невесте-закиси", как основной и главной теме в задаче создания некоего ГРД с очень размытыми ТТД. Так вот, эта тема ГЛАВНОЙ не является.
А задача является КОНСТРУКТОРСКОЙ, а не баллистической. Возьмите любой серьёзный учебник, где затрагивается (не более того) тема двигателей на комбинированном топливе. Общие концепты там описаны на пол-страничке текста. Нужно более-менее калорийное, легко возгоняющееся, в меру прочное в обьёме и не токсичное горючее. Лучшая пара, удовлетворяющая этим условиям, давно найдена - HTPB-LOх. Есть, конечно более эффективные, но сложные в эксплуатации пары. Последнее время занимаются замороженными составами.
Но, повторяю, задача должна быть решаема конструкторкими методами, а не алхимией. Нет формы получить Isp выше 200 применяя простую форсунку и одноканальную шашку. Шашка defolt должна быть многоканальной с инжекцией окислителя в каждый канал. В случае одноканальной шашки, как начального варианта необходима форсунка типа shоwer injector, с геометрией распыления, позволяющей эффективное и равномерное "сьедание" тела шашки без эррозийного уноса вещества. Это не простая задача, учитывая двухфазную природу закиси. Форсунка должна обеспечивать создание долгоживущих капельных комплексов (clusters), поддерживающих горение продуктов в течение своего пролёта по каналу.
Конечно же, общее решение разработки прототипа многоцелевого ГРД малой тяги должно пойти по выбору надёжного и простого в технологии получения шашки горючего в пару к закиси. Один раз выбранная пара (например, NOx + nylon, epoхy или delrin), позволит всю энергию и средства повернуть на разработку конструкции головки, клапанов и бака. А также общей схемы компоновки двигателя, удовлетворяющей критерию его многофункциональности. Причём делать это вместе с несколькими тактическими схемами планера ракеты. Например: метеорологическая ракета-зонд (одна две ступени) с активными и пассивными функциями (собственная полезная нагрузка и спасаемые части или коммерческий контейнер и функции бустера) на 3-5-10-12-100 км. Носитель наноспутниковой нагрузки (три ступени) на низкую орбиту до 300 км. Пока будет делаться прототип М/Ф метеорологического комплекса на ГРД носителе, можно будет (поднявшись в возможностях и без спешки) серьёзно проработать схему, например: LOx (Nitrox) /HTPB (полибутадиен). Это стратегическая схема проекта. Из опыта знаю, как важно не брать на себя общих обязательств, а подписываться решать проблему поэтапно. Если этапы заканчиваются конкретикой, то и главная цель со временем проявится.
Написанное не является ни в коей мере советом группе FRC. Они идут и будут идти "своим путём". Это частное мнение автора, знающего проблему ( не только разработки ГРД) логистики больших технологических проектов изнутри. И экстерриториально.
 8.08.0
UA Serge77 #14.01.2012 18:47  @a_centaurus#14.01.2012 18:21
+
-
edit
 

Serge77

модератор

a_centaurus> Надо ещё добавить nylon poliamide.

К сожалению, в PROPEP указана явно неверная теплота образования. Но уверен, ничего особенного он не покажет, будет то же самое, как для эпоксида или полиуретана.

> Ну и HTPB, как топ пищевой пирамиды.

Он посчитан, ничего особенного:
NOX-полиуретан-230-175

Собственно, этими расчётами я хотел показать, что выбирать по принципу высокого УИ в общем-то не из чего, большинство горючих дают одно и то же. В смысле теоретически. Поэтому выбор должен основываться во-первых, на известных данных по эффективности сгорания конкретного горючего (т.е. на возможности РЕАЛИЗОВАТЬ теоретические цифры), и на технологичности изготовления шашки.
AR a_centaurus #14.01.2012 19:26  @Serge77#14.01.2012 18:47
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Serge77> Собственно, этими расчётами я хотел показать, что выбирать по принципу высокого УИ в общем-то не из чего, большинство горючих дают одно и то же. В смысле теоретически. Поэтому выбор должен основываться во-первых, на известных данных по эффективности сгорания конкретного горючего (т.е. на возможности РЕАЛИЗОВАТЬ теоретические цифры), и на технологичности изготовления шашки.

Вот и я об этом. Мы редко сходимся во мнениях с модератором, но в этот раз я беру его тезис о (с закисью все едино...) небольшом выборе компонентов топлива и о необходимости акцентироваться в механический дизайн (конструкцию) и технологию. Причём, чем проще, тем повторяемее. А повторяемость есть критерий качества двигателя. Из опыта: я испытал, практически все известные и некоторые экзотические композиции с закисью, как окислителем (Al Foam, PdCl as NOx catalizator, paraffin, black paraffin, paraffin +PVC, PVC, nylon, PE, PMA, paper, alcohol gel +nylon, polyurethane, epoxy +..., silicone, sugar, NOx as monoproppelent etc.) и могу утверждать, что ни одна из них не имеет подавляющего преимущества. Всегда есть pro y contra. Остановился на парафине с углем, поскольку это горючее полностью удовлетворяет как моим конструкторским задачам, так и доступности технологии ВОСПРОИЗВОДСТВА шашки. Да, парафин требует соблюдения особых требований к конструкции самого двигателя. Зато позволяет иметь больше манёвра в компоновке схемы ракеты. Учитывая более низкое соотношение O/F, бак будет занимать меньше места, а значит даст сделать более эффективной компоновку бортовых систем и совершеннее аэродинамику планера.
А вообще, ГРД пока остаются за бортом индустриального спроса и вряд ли когда-нибудь перейдут в разряд "полезных зверьков", по крайней мере для ракетного полёта через атмосферу с наземным стартом. Видится (и серьёзно прорабатывается сейчас) их ограниченное использование в микроспутниковых системах. Но и там проблема restarting оставляет их позади известных monopropellent& bipropellent схем бортовых ЖРД и трастеров.
 8.08.0
UA Serge77 #14.01.2012 19:45  @a_centaurus#14.01.2012 19:26
+
-
edit
 

Serge77

модератор

a_centaurus> Да, парафин требует соблюдения особых требований к конструкции самого двигателя. Зато позволяет иметь больше манёвра в компоновке схемы ракеты. Учитывая более низкое соотношение O/F, бак будет занимать меньше места

Неверно. Наоборот, парафин требует больше всего окислителя.
AR a_centaurus #14.01.2012 20:31  @Serge77#14.01.2012 19:45
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Serge77> Неверно. Наоборот, парафин требует больше всего окислителя.

Речь идет об относительном массовом соотношении. Наооборот: закиси требуется больше парафина. В конструкции двигателя это означает больший обьём шашки (и камеры). В сравнении: камера для микрогибрида на nylon имеет диаметр 16 мм а на парафине - 20 мм. А капсула одна - 8 г. на самом деле многое определяется ТТД двигателя и ракеты, а также номенклатурой используемых материалов. Дизайнер, в этой связи должен решить, что брать за константу.
 8.08.0
UA Serge77 #14.01.2012 20:56  @a_centaurus#14.01.2012 20:31
+
-
edit
 

Serge77

модератор

a_centaurus> Речь идет об относительном массовом соотношении.

Я в курсе.

Вот оптимальные соотношения для горючих:

цифры NOX-горючее
парафин 88.3-11.7
уротропин 83.3-16.7
сорбит 74.4-25.6
эпоксид 83.3-16.7
полиуретан 86.6-13.4

Это ясно и без расчётов, потому что 1г углерода требует для сгорания меньше кислорода, чем 1г водорода, поэтому, чем больше соотношение Н/С, и чем меньше других элементов в горючем, тем больше нужно кислорода на 1г горючего. Из твёрдых горючих у парафина (и полиэтилена) эти условия максимальны.
RU shadowjack #15.01.2012 00:39  @Serge77#14.01.2012 20:56
+
-
edit
 

shadowjack

втянувшийся
Serge77> парафин 88.3-11.7
Вроде для парафина в реальных конструкциях лучший УИ достигается при значительном избытке горючего.
 
1 52 53 54 55 56 75

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