Private Space Launch - создание ракеты на ГРД

FRC> Привезли ЛАТР 5кВт для печи. Сегодня можно начинать обрабатывать композиты.
Лучше б вы тиристорный регулятор купили, он и стоит дешевле. Очень негативные впечатления от китайских ЛАТРов, горят пачками.

RLAN> Вот по трубам у нас.Провел маркетинг по нескольким производствам. Мотают под заказ, начиная от 100 м погонных. Оправки 80, 100, 160. Есть еще какие то. Эпоксидка или полиэфир. Стенка 2,5 на 80мм цены от 25 до 50 у.е за метр. Длина до 3,5м. Снятие с оправки - их проблема

У нас без фланцев трубы - ф100х108х до 9000мм - 950руб метр. Такие и купили, но они тяжелые слишком. И проблема с надежным креплением заглушек.
Под иную конфигурацию трубы (стенка тоньше, фланец вмотать и проч) - 260тыс с заводскими испытаниями и выходом 4-х труб под наши требования.

А коли станок есть, то сделаем такие, какие нам нужно и из чего нужно. А проблемы, типа, снять с оправки, это проходящее. Надо просто приладиться.

Политический момент в том, что работу с композитами надо развивать, в том плане, что есть конкретные заказы на мотанные изделия. Ракеты пока прибыли не приносят

FRC> До этого делал трубу ф100мм из более тонкой углеткани 3 слоя на той же связке. Скотчем не обжимал. Прочность и жесткость колоссальная. Пальцами еле деформируется. Можно положить на пол и встать ногами сверху.
FRC> Неужели углеткань дает такую разницу? Технология в обоих случаях одна и та же.

Уголь жесткий но... хрупкий, намотай 2 слоя стекла и 1 внешний углем, результат порадует. Будет лучче если добавить еще 1 наружний слой из тонкого стекла.
К стати, раз у тебя намоточный станок, можешь укреплять свои трубы геодезической сеткой из угленити(ровинга), выйдет дешевле чем тканью.

Olegih> Уголь жесткий но... хрупкий, намотай 2 слоя стекла и 1 внешний углем, результат порадует. Будет лучче если добавить еще 1 наружний слой из тонкого стекла.
Olegih> К стати, раз у тебя намоточный станок, можешь укреплять свои трубы геодезической сеткой из угленити(ровинга), выйдет дешевле чем тканью.

Не совсем понял по геодезической намотке углем.
У нас технология такая получается сейчас:
1. Изготовление лейнера/основы для намотки ровинга. Лейнер представляет собой трубу ф110мм(внут) из стеклоткани (ну или углеткани) в 2-3 слоя. Его задача, держать натяг ровинга при последующей намотке.
2. Вклейка конусных фланцев в лейнер.
3. Намотка стеклоровингом по схеме вмотанный фланец. Натяг 8-10кг на нить. Угол ок. 60град.
4. Пропитка конструкции инфузией.

Имеешь ввиду вместо стеклоровинга для намотки брать уголь?

FRC> ... (труба полипропиленовая ф110ммх3000мм)
Просто ради интереса - сколько весит такая труба? Если в районе 1800 граммов, значит это ПП. А если 2800, значит ПВХ.

Non-conformist> Просто ради интереса - сколько весит такая труба? Если в районе 1800 граммов, значит это ПП. А если 2800, значит ПВХ.

Проще отрезать кусочек и поджечь.

Non-conformist>> Просто ради интереса - сколько весит такая труба? Если в районе 1800 граммов, значит это ПП. А если 2800, значит ПВХ.
Xan> Проще отрезать кусочек и поджечь.

....блин, извращенцы На трубе же заводским "тиснением" указано - ПП
куплено в OBI

Да и какая разница, если предложенная на форуме технология работает. Стеклопластик сам сполз и слава Богу.

FRC> Не совсем понял по геодезической намотке углем.
FRC> У нас технология такая получается сейчас:
FRC> 1. Изготовление лейнера/основы для намотки ровинга. Лейнер представляет собой трубу ф110мм(внут) из стеклоткани (ну или углеткани) в 2-3 слоя. Его задача, держать натяг ровинга при последующей намотке.
FRC> 2. Вклейка конусных фланцев в лейнер.
FRC> 3. Намотка стеклоровингом по схеме вмотанный фланец. Натяг 8-10кг на нить. Угол ок. 60град.

Немного Не доматаваешь стекла, в конце хода каретки фиксируешь нить, отрезаешь ее от бабины, заменяешь стекло на уголь и привязываешь нить угля к стеклянному хвостику. Далее продолжаешь мотать пока не получишь сетку с необходимым шагом (либо сплошняком)
FRC> 4. Пропитка конструкции инфузией.

Да и чисто тканевые корпуса тоже.
На пропиточном столе в предпоследнем слое размечаешь по диагонали сетку, по 2 сторонам забиваешь гвозди и после пропитки стекла наматываешь уголь, кисточкой пропитываешь нити, обрезаешь и наматываешь на оправку.
Усе.

Да. Вопрос возник - сколько будет стоить семьсот грамм углепластика? Массу посчитал для плотности 1,5 г/см^3.

FRC> До этого делал трубу ф100мм из более тонкой углеткани 3 слоя на той же связке. Скотчем не обжимал. Прочность и жесткость колоссальная. Пальцами еле деформируется. Можно положить на пол и встать ногами сверху.
И второй вопрос - какую минимальную толщину углепластиковой стенки надо мотать, чтобы получить приемлемую прочность корпуса при минимальной массе? Перегрузок не ожидается, основные нагрузки - при встрече с землёй на скорости около 6 м/с. Семьсот грамм я насчитал для стенки толщиной 0,5 мм - но это наверное сильно тонко?

Non-conformist> И второй вопрос - какую минимальную толщину углепластиковой стенки надо мотать, чтобы получить приемлемую прочность корпуса при минимальной массе?

Для диаметра 80 мм и толщине намотки 0.32 мм получается разрывная прочность 238 атм (рабочее 68).
Масса такого корпуса без учета клея получается 1.22 грамма на 1 см длины.

Ты, конечно, не поверишь в такое, поэтому вот тебе исходные данные:

Прочность 4275 MPa
Модуль 237 GPa
Плотность 1.77 г/см3
Масса пучка 0.202 г/м (3000 волокон по 7 микрон диаметром)

0.202 / 1.77 = 0.114 мм2
0.114 * 4275 = 488 ньютон прочность пучка.

Корпус мотается слоями с шагом 6 пучков на см намотки.
Два слоя под углом -53 и +53 градуса, два слоя с нулевым углом.

Ненадутая трубка сломается, конечно, легко.

Xan> Ненадутая трубка сломается, конечно, легко.
А, дак у меня как раз ненадутая. Корпус. И диаметр миллиметров сто семьдесят. Да, наверное полутораметровую копию наш мотор не поднимет...

Xan> Для диаметра 80 мм и толщине намотки 0.32 мм получается разрывная прочность 238 атм (рабочее 68).
Композитные вещи так не считаются. Вернее, считать можно, но думать, что практика сойдется с расчетами хотя бы в районе единиц мегапаскалей - крайне оптимистично

Non-conformist> Да. Вопрос возник - сколько будет стоить семьсот грамм углепластика? Массу посчитал для плотности 1,5 г/см^3.
Non-conformist> И второй вопрос - какую минимальную толщину углепластиковой стенки надо мотать, чтобы получить приемлемую прочность корпуса при минимальной массе? Перегрузок не ожидается, основные нагрузки - при встрече с землёй на скорости около 6 м/с. Семьсот грамм я насчитал для стенки толщиной 0,5 мм - но это наверное сильно тонко?

Толщина вполне себе потребная для такого рода изделий. Цена рядовой ткани плотностью 300-350 г/ кв. м. 30-40 евро за кв метр. Цена человеческого эпоксида( это тот который без ПЭПА) где то 500-600 р за литр. Но. Нужно суметь сделать( пропитать, отвердить и снять с оправки) такое тонкостенное изделие. Нужно будет как то крепить: значит нужны закладные т.к. крепить механически( болтами например) к "живому" углепластику( как собственно и к любому волокнистому композиту) КАТЕГОРИЧЕКИ НЕЛЬЗЯ.

Касаемо вашей задачи с ударной нагрузкой могу вам сказать что углепластик как и стеклопластик не самое лучшее решение. Во первых мы не зависимо от природы волокна мы будем иметь слоистое изделие, которое в момент удара воспримет расслаивающую нагрузку, что очень плохо. Во вторых хрупкое волокно нам априори не подходит т.к. обладает малой работой разрушения из-за образования сравнительно небольшой поверхностью разрушения( длина трещины УВ при разрушении порядка 1,5-3 диаметров). В третьих стандартные эпоксидные связующие обладают очень низкой ударной вязкостью.
Поэтому для решения вашей задачи я советую:
Использовать модифицированное связующее и органические ткани.
Ткани советую арамидные( Kevlar к примеру), они даже позволят снизить вес за счет низкой плотности и повысят ударную вязкость(длина трещины при разрушении минимум 30-40 диаметров).
Связующее типа ЭД можно модифицировать пластификатором, и например этим( Этилсиликат-32 (ЭТС) Этилсиликат-40 (ЭТС) ; ТЭОС Тетраэтоксисилан Тетраэтилортосиликат ТЭОС ). Либо купить сразу готовое связующее с высокой ударной вязкостью.
А трубка то после удара должна остаться целой?

Non-conformist> Да. Вопрос возник - сколько будет стоить семьсот грамм углепластика? Массу посчитал для плотности 1,5 г/см^3.

Честно. Не знаю.

Non-conformist> И второй вопрос - какую минимальную толщину углепластиковой стенки надо мотать, чтобы получить приемлемую прочность корпуса при минимальной массе?

Могу только по своему опыту сказать. Та трубка ф100мм имеет стенку 0,6мм. Вес 318гр/пог.метр. Прочность позволяет на середину трубы, вывешенной за концы, мотать нить с натягом 10 кг.

Yalex> Связующее типа ЭД можно модифицировать пластификатором, и например этим( Этилсиликат-32 (ЭТС) Этилсиликат-40 (ЭТС) ; ТЭОС Тетраэтоксисилан Тетраэтилортосиликат ТЭОС ).
Читал, что 3-10 % этилсиликата добавляют в эпоксиды, отверждаемые ангидридами, но не аминами

. Мои несистемотичные попытки добавлять его в эпоксисвязку ТРТ, с малеиновым ангидридом или фторборатными комплексами, были безуспешны. Механика не улучшилась. Скорость горения не возросла. Отверждение замедлилось.

Yalex> Касаемо вашей задачи с ударной нагрузкой могу вам сказать что углепластик как и стеклопластик не самое лучшее решение. Во первых мы не зависимо от природы волокна мы будем иметь слоистое изделие, которое в момент удара воспримет расслаивающую нагрузку, что очень плохо.

Ракета ERPS имела длину примерно 2,5 метра, диаметр 15 см, стартовую массу около 30 кг. Нижнюю часть ракеты - около 1 м - составлял алюминиевый бак, содержащий на старте около 5 кг 85% перекиси водорода. Верхняя часть ракеты - стеклопластиковая труба с парашютом. В наконечнике ракеты - бортовая электроника.

Первый запуск оказался неудачным. Ракета ушла с направляющей, двигатель отработал, апогей (где-то между 1 и 2 км высоты) был достигнут, но система выброса парашюта не сработала. Ракета аккуратно перевернулась в воздухе и носом вперёд ушла в землю.

При столкновении с землёй сначала пострадал наконечник с электроникой. Плата была раздроблена; удалось ли что-то считать с флэшки на борту, не помню. Затем настала очередь стеклопластиковой трубы. Она треснула вдоль оси и наделась на алюминиевый бак, смягчив удар. Когда дело дошло до бака, скорости оставалось мало; у бака было повреждено верхних примерно 20 см, остальная труба была ровной. Самые тонкие устройства - двигатель и трубопровод с клапаном - не пострадали.

Таким образом, прочностные свойства пластиковой трубы сослужили неожиданную службу. За три месяца ракета была восстановлена и впоследствии запущена на высоту 19хх метров - практически расчётное значение.

Azot> [/b]. Мои несистемотичные попытки добавлять его в эпоксисвязку ТРТ,

У меня лучший результат был ЭД20_ПЭПА(15%)_ДБФ(2%) с углетканью. Повторить по каким-то причинам со стеклотканью не выходит.

Вчера снял с ПП трубы стеклотрубу (4 слоя по 0,28мм) на эпоксидной связке (смола HT2). С оправки слезла без охлаждения. Прочность, как мне кажется, достаточная, чтобы выдержать натяг нити в 7-8кг. Вес при размерах 112,3х110х2500мм всего 1380гр. Стеклоткани 880гр. Смолы 500гр.
Смолу наносили кисточкой, а затем упаковывали в вакуумный мешок и минут 15-20 держали под вакуумом. Потом сверху обмотали скотчем (термоусадки не оказалось) и оставили сохнуть на ровной поверхности. Через сутки в ПП трубу вложили свернутый трубкой тканный нагреватель (углеткань в лавсановой облицовке с контактами на 220вольт)и 3 часа грели при +60С. Затем стянули с оправки.

Думаю, вклеим конусные фланцы сегодня-завтра и будем мотать силовой каркас ровингом. Должно получиться.

Вообще, пришла мысль, что может зря лейнер тнанью мотаем. Может прямо на ПП трубу положить ровинг с углом намотки 60град. с небольшим натягом (1-2кг) и залить смолой. Потом снять его с оправки, вклеить фланцы и проч. Такой каркас и жестким будет, и лучше ткани держит внутреннее давление.

Non-conformist>>
Yalex>
Виноват, я немного выпал... Большое спасибо за обстоятельный ответ!

Задача (в перспективе) состоит в том, чтобы сделать максимально лёгкий корпус модели-копии А-4. Масса корпуса диктуется его диаметром, в который должен быть вписан квадратный (рамочный) кардан, в котором, в свою очередь, будет крепиться РДТТ диаметром 60 мм на десять секунд номинальной тяги.

С одной стороны, рамочный кардан существенно увеличивает потребный мидель корпуса круглого сечения, в которое он должен быть вписан; с другой - его "квадратность" радикально снижает стоимость кардана по сравнению с круглым (кольцевым) вариантом = стоимость материала (дюралевая плита) + токарные работы. Рамочный же (квадратный) кардан вполне получается сделать при помощи ножовки, тисков, сверлильного станка и копеешных уголковых профилей.

Однако возможен ещё и третий, промежуточный вариант: кольцевой (круглый) кардан из листа дюраля толщиной не более трёх миллиметров, и кусочков стандартных дюралевых уголков в местах крепления осей. Этот компромиссный вариант позволяет снизить как расходы на материал (плиту), так и потребные размеры корпуса модели-копии. Думаю, что двигаться надо именно в этом направлении - модель получится значительно меньше, а следовательно и значительно дешевле. Возможно даже, что уменьшение размеров корпуса модели позволит отказаться от дорогой экзотики (кевлар) в пользу традиционного стеклопластика. Хотя и едва ли.


Yalex> А трубка то после удара должна остаться целой?
Да, конечно. Модель должна стопроцентно спасаться.

Non-conformist> Масса корпуса диктуется его диаметром, в который должен быть вписан квадратный (рамочный) кардан ...
Да, здесь я всё-таки значительно забегаю вперёд, пытаясь поспеть впереди паровоза.

Дело в том, что размер корпуса модели-копии диктуется не столько габаритным диаметром кардана, сколько потребным углом отклонения вектора тяги, т.к. у А-4 диаметр корпуса в плоскости среза сопла гораздо `уже, чем мидель. А потребный угол отклонения (диаметр корпуса в плоскости среза сопла = диаметр РДТТ + потребный кольцевой зазор) может дать только эксперимент, подготовка к которому сейчас только началась...