Проект: ЖРД на компонентах из магазина - часть II

RLAN> GENESIS предложил в смеси с НА, интереснее, не дымит, плотный, менее агрессивный. Но ни о пыта ни знаний не появилось , с чем и как есть - может кто то захочет подсказать?
RLAN> Рад комментариям.

Тоже сегодня думал над неким композитным ЖРД, но точно не проще РДТТ, а азотка с горючкой хуже ПХА с горючкой по плотностному импульсу, а массовое совершенство будет примерно таким же. Единственно, что от ЖРД можно взять большее время работы до 20с, что хорошо для первой ступени. Плюс можно регулировать режим работы двигателя, что не критично для разгара сопла. Но реально боязно, азотка ядовита и Неделенская катастрофа в памяти...

-

RLAN> Вроде по теме.
RLAN> Закись, можно, канал приобретения при желании найти можно, есть плюсы, есть минусы. Как вариант - можно иметь ввиду. Но чужой опыт подсказывает - тут тоже очень небезопасно.

Это какой "чужой опыт"? Если имеются в виду мои двигатели, то с ними не было ни одной аварии. Или у вас есть другие "пророки". Сейчас готовится к лётным испытаниям первая ракета на ЖРД малой тяги. И, надеюсь, полетит так же, как летают гибридные. На 20-30 с работы не нужно рег. охлаждение. Достаточно хорошо спроектировать камеру и подобрать изоляционный/абляционный стакан. Вот так работает мини ЖРД на спирте и закиси. Даже далеко ходить не надо за советом и пытаться переводить...

RLAN> Перекись - боюсь, не хочу. Учитываю опыт коллег любителей.

Можно не концентрировать до опасного — 87% и далее.
И принципиально не надо перегонять, чтоб освободить от стабилизатора.
Если взять 70% перекись и раствор родамина, получается вакуумный импульс 212. И температура 1260 всего.
Внутри камеры керамическая ТЗ (окись магния?).
Критику поливать раствором родамина.
Сопло уже достаточно холодное, и так сойдёт.

У меня даже были мысли поставить электромоторчик и lipo для вращения насосов.
Но вытеснением, наверное, проще.

Баки сделать из пластиковых бутылок, тут народа опытного много!
Если хочется большого давления, можно намотать на бутылки стекло- или углеродную нитку.

Самовоспламеняется, мороки с поджигом нет, многоразовость включения.
Не сильно опасное при разливе, водой уничтожается.
Хранится не под давлением.

RLAN> Азотка - нет ни опыта, ни знаний, дымит и воняет, вроде и не страшно, но ... Аргументов нет, но не хочется.
Аргументов есть - продажная азотка - 60 процентов - надо перегонять. Перегнанная ~100% - не хранится - потихоньку разлагается с выделением окислов, да и перегонка - малоприятное занятие. Тетроксид кипит при +18 вонюч, летуч, едуч.

RLAN> Сжатый кислород - самый пока для меня доступный вариант.
RLAN> Читал о баллонах на 600атм, но предложений не видел, это, возможно, ситуацию улучшит.
Была разборка с композитными баллонами - ничего путного для покупки не подобрали. Либо тяжело, либо дорого, а чаще и то и другое. Ну и большое давление всегда опасно.

a_centaurus> Это какой "чужой опыт"?



При всем моем к тебе уважении, все же ты не один с закисью работаешь.

Можно много случаев накопать, но я имел ввиду Scaled Composites с тремя трупами.

RLAN> Перекись - боюсь, не хочу. Учитываю опыт коллег любителей.

Честно говоря не знаю никого, кто бы всерьез ею занимался, из числа любителей, по крайней мере у нас в стране. Или Вы имели в виду кого-то из иностранных групп?

RLAN> ЖК - круто, доступно, дешево. Но еще страшнее перекиси...

На профессиональном уровне мне больше всех нравится опыт британцев. И выбранная ими топливная пара керосин/перекись водорода позволила им практически за "копейки" достичь орбиты. На сегодняшний день эта пара не потеряла своих привлекательных свойств (в сравнении с прочими аналогичными) и, на мой взгляд, подходит для создания не очень сложных ЖРД.

Vagrant> ... Ну и большое давление всегда опасно.

Полностью согласен! И весьма дорого...

PS\ Практически все известные мне инциденты связаны с нарушением ТБ. Случай в Scaled Composites прямое тому подтверждение... :-(
Отсюда вывод: работать можно с чем угодно, вот только ТБ для всех случаев должна быть соответствующая. А если нарушения становятся нормой, ну так чему потом удивляться...

a_centaurus>> Это какой "чужой опыт"?
RLAN> При всем моем к тебе уважении, все же ты не один с закисью работаешь.
RLAN> Можно много случаев накопать, но я имел ввиду Scaled Composites с тремя трупами.

При всём моем к вам уважении, коллега, позволю себе уточнить мои претензии на "уникальность" моего опыта. Я имел в виду конструирование, производство и испытания лётной модели ЖРД на закиси азота и углеводородном горючем. О ГРД (Scaled Composites @ HRM) здесь не говорим. Про нарушения ТБ по использованию закиси азота уже написали, поэтому замечу только , что в практике двигателестроения вообще нет "безопасных" материалов и компонентов топлива. Каждый в отдельности опасен по своему.
Мне кажется, что речь должна идти только о особенностях разработки ЖРД на том или ином составе и не о стандартных нормативах ТБ по операбельности компонентов. Я поэтому (со своей стороны) пресекаю все попытки вовлечься в дискуссии на тему "хочу забабахоть ЖРД" с персонами далёкими как от общей технической, так и общей культуры.
Кстати, закись наименее сложная в работе из всех доступных окислителей. Возможность вытеснительной подачи как самой закиси, так и (даром) жидкого горючего позволяет не заморачиваться ни с ПАД ни с насосами. Да все уже сказано и СДЕЛАНО.
И опубликовано. Бери и модифицируй "под себя", оставляя общие принципы схемотехники движка. С 400 г NOх и 100 г спирта движок уже даёт It =1200-1500 N *s и средную тягу в 400 N. Ну, за "советскую власть" агитировать не буду, вы и сами с усами. но если решишься делать движок на этой паре - помогу, чем смогу. Saludos.
P.S. Возможные на любительском уровне композиции: 80%HNO3+anylin+furfuran alcohol. NOх+ пропан. Первую пробовали (довели до однотонника) здесь, в Барилоче, а вторую в DARPA. У меня это запланировано для возможной модернизации моих двигателей для спутникового применения.

Xan> Если взять 70% перекись и раствор родамина

Родамина? Может роданида?

Xan>> Если взять 70% перекись и раствор родамина
Serge77> Родамина? Может роданида?

Апучатка.
Конечно, твой аммоний роданистый.
Родамин 6ж — краситель в жидкостных лазерах, поэтому он у меня в памяти есть.

RLAN> Закись, можно, канал приобретения при желании найти можно, есть плюсы, есть минусы. Как вариант - можно иметь ввиду. Но чужой опыт подсказывает - тут тоже очень небезопасно.

Не опаснее твоих РДТТ. Просто используй баллоны подходящие или отмытые посудомоечным средством трубы (обсчитанные, естественно). РВД в продаже есть. Система комплектуется за пару дней (в т.ч. наземное оборудование).

RLAN> Сжатый кислород - самый пока для меня доступный вариант.

Угу. Самый доступный для самоубийства. Не отмыл как следует РВД или резиночку забыл где-то поменять на подходящую, и бум. Кстати, в шаровые краны (доступные), частенько закладывают смазку ))) ее полностью оттуда не вымыть.

RLAN> Азотка - нет ни опыта, ни знаний, дымит и воняет, вроде и не страшно, но ... Аргументов нет, но не хочется.

хранение, вытеснение из бака, отеки ))))) В целом можно, но не проще перекиси. Усложнение ТБ и техники.

Вот ЖРД N2O-пропан, самонаддув, регенеративное охлаждение окислителем.
Двигатель напечатан на 3Д принтере.

RLAN> Достаточно плотный окислитель, не азотка с НА, но все же.
Какой там плотный! У жидкой закиси плотность 0.75-0.8 при человеческих температурах. 1.22 это когда -89*С

RLAN> Возможен самонаддув. 40атм при 25С - хорошо (но мало).
Это вначале, а в конце может быть и 10атм. Самонаддув требует ullage space (газовая подушка) которая так же уменьшает массовое совершенство.

RLAN> Как окислитель - все же не лидер, получение у.и. выше 220с под серьезным вопросом.
Это ты зря.

RLAN> Жидкий аммиак - та еще гадость, но если связались с закисью, почему с ним нельзя.
RLAN> Вонючий и ядовитый, но полно плюсов. Отличный хладогент, если его взять избыток, 1:2 с закисью то при 30атм и 220с у.и. температура в камере всего 1500С, и хладогента хватит наверняка.
Согласен на 100% что у аммиака полно плюсов, но большой минус - та же плотность.

RLAN> Рад комментариям.
В целом, любой ЖРД + бак меньше десятков кг имеет фиговое массовое совершенство. Если же он весит десятки кг, то возникает вопрос где хранить и/или как сделать такое количество окислителя.
В то же время, РДТТ на десятки кг с нитратом аммония уже имеет приличное время работы.
Лично мне нравится тетраоксид азота. Не взрывается. Ядовитый, но отравиться труднее чем на перекиси взорваться. Можно делать из дешевой азотки и меди, медь восстанавливать алюминием с солью. Подача - вытеснительная с ПАДом. Нужен холодильник в мастерской и можно хранить хоть 50 кг сабжа. Но все равно АНСИТАЛ лучше

RLAN> То есть по сути работа как с криогеникой.

А это и есть криогеника. NOx относится к криогенным жидкостям. Тем не менее он достаточно удобен в манипулировании. Ведь ты работаешь с конденсированной фазой, а не с газом. Поэтому, как с жидкостью под давлением.

RLAN> Самонаддув - хорошо, но для приличного давления в камере закись надо довести до нужной температуры, в процессе работы давление падает, что может влиять на внутрикамерные процессы.

Для двигателя малой тяги в пределах 2-3 КN такой проблемы не будет. 5 кг закиси до падения давления ниже критического успеют тебе нарыть достаточно много импульса. Ещё им суметь распорядиться нужно. В крайнем случае можно поставить ПАД. Есть коммерческие для наддува всякой всячины.

RLAN> Как окислитель - все же не лидер, получение у.и. выше 220с под серьезным вопросом.
RLAN> Охлажать камеру закисью нельзя (или очень сложно/опасно)

Нельзя. Особенно в лётной модели. Это на стенде можно играть режимами и наворачивать вокруг всякую всячину. Про аблативный режим уже писал и имею работающий двигатель на этом принципе (это про вкус устриц...) . И пришёл к нему через разработку двигателя на регенеративном принципе закисью. Проанализировав за и против, отказался и сделал...ну то что сделал. По крайней мере могу на нём летать. А использование выгораемого вкладыша в виде парафиновой бустерной шашки вообще сняло проблему охлаждения камеры. После 8 с работы камера холодная.
А закись со спиртом даёт до 215 с. Это измеренный Isp.

RLAN> Если выбрали закись как окислитель. Кто горючее?
RLAN> Первые кандидаты - спирты...
RLAN> Жидкий пропан - тоже кандидат.Проблемы как с закисью, но самонаддув проще, чем у спиртов
Начни с этилового. Пропан на следующий этап, когда научишься работать с этой парой. Иначе нужно сразу решать проблему двух баков и в результате того же наддува пропана.

RLAN> Жидкий аммиак - та еще гадость, но если связались с закисью, почему с ним нельзя.

Потому что... Оперировать аммиаком гораздо сложнее и опаснее чем с закисью. Одна заливка в бутыль или бак чего стоит. Говорю, как персона, работающая с аммиаком в лаборатории ЕЖЕДНЕВНО. Вдыхать пары закиси на улице при заправке или перезаправке, практически безопасно ("веселит" закись в смеси с другими компонентами), а вот получить струю даже газообразного NH3 в лицо или даже просто в сторону носа или глаз грозит потерей зрения или серьёзными проблемами с дыхательными органами. Харкал кровью дня три после прорыва магистрали при заправке газовой кюветы лазера. Зрение спасли очки. Теперь надеваю маску при заправке бутыли из баллона.
Про специальные материалы для manifold (система манипулации газами), о-ринги, тефлон, нержавейку для магистрали нужно думать заранее, чем ввязываться в это дело. Способность аммиака "приклеиваться " к стенкам всех сосудов и магистралей также хорошо известна.

RLAN>> Жидкий аммиак - та еще гадость
a_centaurus> Оперировать аммиаком гораздо сложнее и опаснее чем с закисью.
Тоже, отговорю от аммиака. Приходилось работать с жидким аммиаком в противогазе. Он мало помог- меня вывернуло наизнанку. Если нужно самовоспламеняющееся холодное топливо, то лучше триэтиламин.

RLAN> Возможен самонаддув. 40атм при 25С - хорошо (но мало).

Так греть сильнее надо ) Мы на 70 атм работали год. Потом перешли к средней летней температуре из соображений удобства эксплуатации.

RLAN> Практически не вреден.

Иногда даже совсем не вреден ) У тебя будут "веселые старты" ))

RLAN> Добавляйте

Легко доступен и не требует организации производства. Купил, залил, сжег. И хранить удобно.

RLAN> Из минусов.

Относительно дорог.

RLAN> Не слишком удобные и вполне сложные предстартовые манипуляции, с необходимостью контроля потерь, разогревом (после закрытия дренажа) с контролем давления.

Если использовать баки не из "алюминиевой фольги", а с приемлемой толщиной стенки, то достаточно не разжигать рядом костра и не бросать на солнце. Чтоб забраться за 100атм, надо нагреть за 40С. Т.е. в естественных условиях проблематично. А 100 атм - это стенка 3мм дюрали на диаметре 115мм. Т.е. в космос можно улететь.
Если использовать покупные РВД, то никаких потерь не будет. Нет, правда, в пределах 200 баксов комплектуется вся магистраль заправочная и бортовая, включая краны, переходники, тефлоновые рукава в оплетке на 500 атм. Затраты времени - 1 день.

RLAN> Самонаддув - хорошо, но для приличного давления в камере закись надо довести до нужной температуры, в процессе работы давление падает, что может влиять на внутрикамерные процессы.

Даже на 35-40 атм в КС можно получить приличный УИ. А закись можно и поднаддуть гелием... или О2, например. Для этого надо только поискать редуктор с правильным расходом, а остальное из пейнтбольшого магазина.

Стало интересно, насколько реально сделать ЖРД с насосами.
Насосы с электрическим приводом.
Пошарил в инете:

Батарейка на пару минут, массой 79г


Электроника для моторчика массой 19г


Сам моторчик массой 46г


Оборотов у моторчика аж 1017 в секунду.
Я-то думал применить перистальтический насос, а тут, при такой скорости, можно и центробежный.
При радиусе колеса 1 см окружная скорость получается 64 м/с, а скоростной напор (для воды) 20 атм.
Если кпд мотора и насоса взять 30%, то мощность получится 60 ватт, при 20 атм это 30 см3/с
Для 70% перекиси с роданидом тяга будет до 7 кГ.

Вроде как здесь все исходные компоненты из магазина.

Ckona> Вроде как здесь все исходные компоненты из магазина.

В принципе всё можно синтезировать из воздуха, угля и воды. Практически даже в магазин ходить не нужно)))

Прикупил немного роданистого аммония.
Решил сделать 50% раствор — чтоб не было проблем с высыханием, когда он близок к насыщенному.
Ну и я пока планирую не сильно концентрированную перекись, в ней воды гораздо больше, чем в растворе РА, так что разбавленность не существенна.

Засыпал в бутылку, залили водой, бутылка инеем покрылась, аж шматки отваливались!

Думаю для начала через две капельницы капать раствор и пергидроль (1:4) на дно длинной стеклянной трубки (через дырочки в дне). Пусть они там на дне смешиваются и шипят. А то, что превратится в газ, пусть в трубке движется на выход, а я температуру вдоль трубки померяю. На предмет полноты реакции и приведённой длины камеры сгорания.

Трубка диаметром 12, длиной 360. Как оказалось, кварцевая, так что можно будет и с более концентрированнй перекисью потом попробовать, до 60%.

Xan> Ну и я пока планирую не сильно концентрированную перекись

Какую? 30%?

Xan> Думаю для начала через две капельницы капать раствор и пергидроль (1:4) на дно длинной стеклянной трубки (через дырочки в дне).

В смысле жидкости будут поступать снизу? Или будут капать сверху, падая на дно трубки?

Serge77> Какую? 30%?

С неё начну.
Пропеп утверждает, что должен получиться чистый пар, без жидкости.

Serge77> В смысле жидкости будут поступать снизу?

Да, снизу, конечно.
Пока думаю никак не интенсифицировать смешивание.
А там видно будет.