Хлоратные топлива и двигатели на них

SashaMaks> А что за двигатель был? Или с одного на все перенялось?

Не помню.
А что, если в твоём расчёте увеличить двигатель в 2 раза, результат изменится?

LEVSHA> Резюме. При работе многошашечного двигателя калибра 35мм с каналом в шашке в полтора раза больше критики, на нижнюю шашку с учетом ускорения может оказываться усилие ~80-100килограм.

Не точно ты посчитал.
35-40кгс на одну шашку массой 100г будет приходится с ускорением и градиентом давления. Причём на градиент давления придётся 90% нагрузки.

Для второй шашки снизу (от сопла):
Первый торец:
Давление среднее 65,36атм
Второй торец:
Давление среднее 61,89атм
Перепад давления составляет 3,47атм при 70атм.
Площадь торца: 10,5546см²
Усилие составляет: 36,6кгс.

Если шашка будет диаметром 40мм и массой 100г при стартовом ускорении 50G ещё добавятся 5кгс.

Serge77> Чего тут доносить, я же написал ИЗМЕРЕННЫЕ данные - перепад по всему двигателю несколько процентов.
Serge77> Не помню.

Тогда как ты можешь сравнивать свои измеренные данные с тем примером двигателя, что привёл Левша?
Ты даже не знаешь, что там за двигатель был на измерении!

Serge77> А что, если в твоём расчёте увеличить двигатель в 2 раза, результат изменится?

Нет.
Двигатели отличаются не только по габаритам, у них могут быть разные ещё и другие геометрические параметры по отношению друг к другу.

Б.г.> Будь осторожнее, не подставляйся.
Если один или несколько участников докажут согласно законов физики что мои рассуждения ошибочны я буду им искренне благодарен.

Б.г.> она не подушка, она подвод. Гуглить "полутепловое сопло".
Да я это прекрасно понимаю. Если мы рассмотрим двигатель который нарисовал Саша то для верхних пяти шашек нижняя(шестая) будет соплом.

Б.г.> Нет. Эта скорость может быть офигенной, а может и не быть. Суть в том, что если у нас уже есть скорость, нам не так нужно давление, и наоборот, тормозя разогнанный газ, мы давление восстанавливаем.
Это тоже понятно я для этого ролик и выложил. Для торможения нужно время и благоприятные условия и не факт что между срезом нижней шашки и критикой сопла газ полностью затормозится.

Б.г.> И чо? Теплу из двигателя всё равно деться некуда. Даже диссипативные силы, если они внутри камеры, нам не мешают, т.к. не уменьшают потенциальную энергию рабочего тела. А уж задача сопла - превратить её в кинетическую.
Хорошо, а если канал шашки её уже превратил?

Б.г.> В атмосфере мы, конечно, лимитированы противодавлением, но, сказать честно, для того, чтобы разогнать поток почти любого газа в сопле до сверхзвуковой скорости при подходящей форме сопла, достаточно как раз трёх-четырёх атмосфер
Согласен.
Но при увеличении давления газа в двигателе газ будет сжиматься, то есть его масса на единицу площади сопла возрастет соответственно понадобится больший перепад давления для достижения той же скорости.

Б.г.> Так что, даже если бы ты был прав, это бы не работало так, как ты думаешь.
Пока ответ на этот вопрос висит в воздухе.
Б.г.> А реально такого падения давления вдоль канала при соблюдении хотя бы минимального запаса площади по отношению к критике, ни за что не будет.
Чистой воды стереотип.

P.S. Я рад что ты подключился к дискуссии.
Одна просьба. Я хочу, чтобы, когда ты делаешь какие либо выводы ты не делал их через призму – так не может быть, потому что привык так считать. Лучше исходить из того что все процессы которые мы рассматриваем идут по пути наименьшего сопротивления. Это к вопросу о торможении газа между срезом последней шашки и сопла.

SashaMaks> Я тоже надеюсь, но скептики...
Насколько я понял в той или иной степени ты поддерживаешь мои рассуждения – это радует. Глядишь так критическая масса, и нарастет, иначе придется еще полтора года ждать.

Serge77> Чего тут доносить, я же написал ИЗМЕРЕННЫЕ данные - перепад по всему двигателю несколько процентов.

Я понимаю, что дискуссия перешла в активную фазу и все возбуждены.
Ты же знаешь, что если стакан полный в него новое не зальешь – попробуй на излагаемую информацию посмотреть без якорей.
В конечном итоге, неужели не интересно знать количественные результаты этой составляющей? А вдруг мои рассуждения и Сашины расчеты близки к правде?

LEVSHA> Насколько я понял в той или иной степени ты поддерживаешь мои рассуждения – это радует. Глядишь так критическая масса, и нарастет, иначе придется еще полтора года ждать.

Твоя логика правильная. Иначе и быть не может. Давление через площадь даёт силу, сила через массу, ускорение, ускорение даёт приращение скорости, приращение скорости даёт приращение пути. Это неразрывно выполняется в любой точке пространства, где течёт сплошная среда. Трение о стенки или внутреннее трение среды о саму себя (вязкость) лишь одно из дополнительных граничных условий, обусловливающих математическую модель процесса.

Я сейчас уже начал писать, точнее закладывать фундамент, алгоритмы для своего Flow симулятора. Первое, что нужно - это минимальный 3D редактор, чтобы можно было задавать граничные условия.

Б.г.>> она не подушка, она подвод. Гуглить "полутепловое сопло".
LEVSHA> Если мы рассмотрим двигатель который нарисовал Саша то для верхних пяти шашек нижняя(шестая) будет соплом.
И что?

Даже если поток там будет иметь скорость, соизмеримую с местной скоростью звука, это никак не повлияет на дальнейшие преобразования энергии.

Б.г.>> Нет. Эта скорость может быть офигенной, а может и не быть. Суть в том, что если у нас уже есть скорость, нам не так нужно давление, и наоборот, тормозя разогнанный газ, мы давление восстанавливаем.
LEVSHA> Это тоже понятно я для этого ролик и выложил. Для торможения нужно время и благоприятные условия и не факт что между срезом нижней шашки и критикой сопла газ полностью затормозится.

Тыдыщь! А нам надо, чтоб он обязательно ПОЛНОСТЬЮ затормозился? Нет, наоборот, нам надо, чтобы в критическом сечении его скорость равнялась местной скорости звука!

Б.г.>> И чо? Теплу из двигателя всё равно деться некуда. Даже диссипативные силы, если они внутри камеры, нам не мешают, т.к. не уменьшают потенциальную энергию рабочего тела. А уж задача сопла - превратить её в кинетическую.
LEVSHA> Хорошо, а если канал шашки её уже превратил?

Ну и ладно, пусть летит дальше! Ты пойми, вот есть топливо, оно располагает некоторой энергией, и всё, что нужно, превратить эту энергию в кинетическую энергию газов выхлопа. Каким именно образом это происходит, неважно. Именно поэтому расходный комплекс не зависит ни от чего, а является чистой характеристикой топлива. Удельный импульс, достижимый на этом топливе, больше, чем расходный комплекс, условно говоря, за счёт сверхзвуковой части сопла.

LEVSHA> Но при увеличении давления газа в двигателе газ будет сжиматься, то есть его масса на единицу площади сопла возрастет соответственно понадобится больший перепад давления для достижения той же скорости.

Отчего же? Перепад давления зависит не от давления, а только от местной скорости звука. А она зависит от температуры и средней молекулярной массы, опять абсолютное давление в формулу не входит.

Ты пойми, при фиксированном расходе, если у нас больше плотность, то меньше потребная скорость, и наоборот.

Б.г.>> Так что, даже если бы ты был прав, это бы не работало так, как ты думаешь.
LEVSHA> Пока ответ на этот вопрос висит в воздухе.

Никакое "трение", если оно внутри камеры, до критики, не способно повлиять на количество энергии, заключённой в топливе. Если эта энергия куда-то исчезнет, тебе точно дадут нобелевскую премию. Если же она не исчезнет, то превратится в кинетическую энергию газа. Трение играет роль только в сверхзвуковой части сопла, именно поэтому сразу за критикой угол выгодно делать побольше.

Б.г.>> А реально такого падения давления вдоль канала при соблюдении хотя бы минимального запаса площади по отношению к критике, ни за что не будет.
LEVSHA> Чистой воды стереотип.

Отчего же? в теории ЖРД диапазон "почти любой", там рассматриваются т.н. "изобарические" камеры, "полускоростные" и "скоростные", по мере уменьшения отношения площади камеры к площади критики. Как именно происходит разгон газов, какое там падение давления по длине и какая скорость на входе в сопло - это всё явления десятого порядка.

LEVSHA> Одна просьба. Я хочу, чтобы, когда ты делаешь какие либо выводы ты не делал их через призму – так не может быть, потому что привык так считать. Лучше исходить из того что все процессы которые мы рассматриваем идут по пути наименьшего сопротивления. Это к вопросу о торможении газа между срезом последней шашки и сопла.

На нашей стороне играет очень сильный закон. Это закон сохранения энергии. Он утверждает, что, если где-то энергии убыло, то где-то прибыло. Где прибыло в твоём "варианте действительности"?

SashaMaks> Не точно ты посчитал.
Расчеты мои очень приблизительные и просты – в других на данный момент смысла не вижу.
Исходные данные: внешний диаметр шашки - 35мм, канал-16мм, площадь торца 7,6мм/квадратных, перепад давления между верхним торцом верхней шашки и нижним торцом нижней шашки -10атм(округлил в меньшую сторону чтобы калькулятор не брать) = 76кг + (500грам топлива*на 10g) =81кг.

Б.г.> Как именно происходит разгон газов, какое там падение давления по длине и какая скорость на входе в сопло - это всё явления десятого порядка.

График давлений по длине камеры для этих камер можно посмотреть?

Б.г.> Отчего же? в теории ЖРД диапазон "почти любой", там рассматриваются т.н. "изобарические" камеры, "полускоростные" и "скоростные", по мере уменьшения отношения площади камеры к площади критики.

Вообще неправильный пример для сравнения. Эти камеры не дают дополнительного расхода по длине. Это совсем другая конструкция двигателей.

Б.г.> И что?
Понимаешь я с удовольствием написал бы ответы по всем пунктам но у нас из за стереотипов получается разговор по Райкину – какие насосы мы производим колеса.
То, что УИ топлива есть, какой есть и что закон сохранения энергии работает, это понятно никто об этом не спорит.
Речь идет совершенно о другом - что когда у двигателя сопло дырка при увеличении давления в двигателе растет не скорость газов, а удельный расход. Идем дальше. Скорость та же, а расход больше из за чего из за давления.
Теперь перед первым соплом дыркой ставим второе это канал нашей шашки. Для тог чтобы создать через канал шашки такой же расход нужно такое же давление без учета трения.
Ты можешь быть не согласен со мной и это нормально. Но если ты на листике в примитивной форме посчитаешь расход газа через участок трубопровода(канал шашки) – ты же физик для тебя это просто может твое мнение поменяется.

LEVSHA> Теперь перед первым соплом дыркой ставим второе это канал нашей шашки. Для тог чтобы создать через канал шашки такой же расход нужно такое же давление без учета трения.

Я тебя поправлю. Не без учёта трения (газа о стенки или газа о газ), хотя его тоже можно учитывать, только оно очень мало в нашем случае. А без учёта сил инерции газа, которые пришлось преодолеть, чтобы изменить скорость газа при переходе от одного сечения к другому. Хотя, возможно, у людей в этой сфере это попадает под определение "сил трения".

Преодолевая силы инерции, ускоряется газ, расходуется энергия потенциальная - энергия сжатого газа, находящегося под давлением, соответственно она превращается в кинетическую энергию газа.

Б.г.> На нашей стороне играет очень сильный закон. Это закон сохранения энергии. Он утверждает, что, если где-то энергии убыло, то где-то прибыло. Где прибыло в твоём "варианте действительности"?

18,8% - перепад давления в КС. 17% - преобразование потенциальной энергии газа в кинетическую. Получается 1,8% - потери энергии на трение и диссипацию тепла.
Скорость газа на входе в сопло 695м/с на выходе 1682м/с - это для точек взятых на линии. Средние величины по площади сечений будут пропорционально несколько меньше.
Модель почти та же, только состав продуктов сгорания моделирует классическую карамель без конденсата.

SashaMaks> Модель почти та же...

Serge77> А что, если в твоём расчёте увеличить двигатель в 2 раза, результат изменится?

Уж не знаю с чего, ну да ладно, пусть будет расчёт для двигателя с в 2 раза большими размерами.
Всё тоже самое, только газ с предыдущей модели, поэтому давление больше.

LEVSHA> что закон сохранения энергии работает, это понятно никто об этом не спорит.

Нет, ты сейчас, как раз, споришь именно с законом сохранения энергии.

LEVSHA> Речь идет совершенно о другом - что когда у двигателя сопло дырка при увеличении давления в двигателе растет не скорость газов, а удельный расход.

Что ты называешь "удельным расходом"? Отчего растёт давление, если площадь горящей поверхности та же самая? Не оттого ли, что мы уменьшили площадь дырки относительно площади канала?

Если у двигателя сопло-дырка, то оно практически всегда работает в режиме недорасширения. Т.е. давление на срезе сопла, а, значит, и в критическом сечении, больше атмосферного. И дальше сверхзвуковая струя продолжает расширяться, но совершённая работа при этом пропадает, так как нет стенок сопла, которые могли бы принять на себя это давление.
Почему я говорю "сверхзвуковая"? Потому что местная скорость звука в плоскости сопла-дырки больше, чем сразу за ней.
Когда мы поднимаем давление в двигателе с соплом-дыркой, мы увеличиваем долю энергии, которая тратится без пользы. Но не потому, что что-то там создаёт сопротивление внутри двигателя, а потому, что расширяющаяся снаружи струя не совершает полезной для нас работы.
Как только давление в двигателе становится достаточным для разгона в сопле-дырке до местной скорости звука, дальше УИ такого двигателя расти не должен. Но обычно он всё же растёт, хотя должен падать, если следовать вышеприведённым соображениям. Отчего? Оттого, что при этом растёт и местная скорость звука.

LEVSHA> Идем дальше. Скорость та же, а расход больше из за чего из за давления.
LEVSHA> Теперь перед первым соплом дыркой ставим второе это канал нашей шашки. Для тог чтобы создать через канал шашки такой же расход нужно такое же давление без учета трения.
Нет. Не такое же. Если местная скорость звука у тебя достигнута уже на входе в предпоследнюю шашку, значит, последняя не создаёт прихода газов. Если скорость на входе в предпоследнюю шашку меньше местной скорости звука, то изменения давления передаются "назад", против потока.
LEVSHA> Ты можешь быть не согласен со мной и это нормально. Но если ты на листике в примитивной форме посчитаешь расход газа через участок трубопровода(канал шашки) – ты же физик для тебя это просто может твое мнение поменяется.

ОН НЕ ТРУБОПРОВОД!!! Скорость потока может СРАВНЯТЬСЯ со скоростью звука только в отсутствии массопередачи, если приток массы есть, то скорость потока всегда меньше скорости звука, а, если она меньше, значит, возмущения давления передаются "назад", и давление растёт и на входе в пред-предпоследнюю шашку, и раньше и т.д.

Нельзя считать канал шашки трубопроводом, это твоя главная ошибка.

SashaMaks> Преодолевая силы инерции, ускоряется газ, расходуется энергия потенциальная - энергия сжатого газа, находящегося под давлением, соответственно она превращается в кинетическую энергию газа.

Добавлю и из за этого возникает перепад давленая.

Пожалуйста, сделай расчет для канала ф12 = соплу.
Во первых если программа правильно считает давление на ходе в сопло будет близким к атмосферному.
Во вторых для скептиков будет нагляднее.

LEVSHA> Добавлю и из за этого возникает перепад давленая.

Да. Давление, как трактор, работает на то, чтобы менять скорость газа. Где скорость меняется больше (больше всего ускорение газа), там будет и больше падение давления.

LEVSHA> Пожалуйста, сделай расчет для канала ф12 = соплу.

Уже делаю, правда пока для 14мм...

LEVSHA> Во первых если программа правильно считает давление на выходе из сопла будет близким к атмосферному.

А вот это не факт. Оно упадёт сильно но не будет близко к атмосферному, иначе на сверхзвуковое расширение газа не останется никакого запаса по перепаду давления.

LEVSHA> Во вторых для скептиков будет нагляднее.

Скептики и так уже ушли от изначальной модели.
Теперь уже и последняя шашка не даёт газоприхода и местная скорость звука достигнута стала до этой шашки. Интересно, что будет дальше...

LEVSHA>> Пожалуйста, сделай расчет для канала ф12 = соплу.
SashaMaks> Уже делаю, правда пока для 14мм...

А вот для канала Ф14мм:
Градиент давления по длине КС ещё больше.

Б.г.> Нет, ты сейчас, как раз, споришь именно с законом сохранения энергии.
Понимаешь, ты просто все валишь в кучу и получается мутная вода.
Давай задачу разобьем на части для прозрачности.

Б.г.> Что ты называешь "удельным расходом"? Отчего растёт давление, если площадь горящей поверхности та же самая? Не оттого ли, что мы уменьшили площадь дырки относительно площади канала?
Представь себе двигатель, в который можно поместить до 6 шашек.
Шашки все одинаковые с каналом Ф16мм и соответственно сопло Ф12.
Теперь в двигатель вкладываем, одну шашку мертвый оббьем заполняем металлической болванкой и прожигаем.
Потом вкладываем две, три и т.д.
То есть канал в шашке одинаковый сопло тоже, а вот давление и расход растут.
Вопрос из за чего растет расход, если скорость на выходе из сопла дырки практически не меняется?
И почему растет давление если пару атмосфер достаточно для местной скорости звука?

Б.г.> Если у двигателя сопло-дырка, то...
Да конечно. Но давай будем рассматривать только внутреннюю баллистику двигателя, то есть процессы, которые не касаются расширяющейся струи после среза сопла.

Б.г.> Почему я говорю "сверхзвуковая"?...
Давай эту часть опустим, чтобы она не мешала.

Б.г.> Нет. Не такое же. Если местная скорость звука у тебя достигнута уже на входе в предпоследнюю шашку, значит, последняя не создаёт прихода газов.
Упрости, представь, что последняя шестая шашка у сопла из металла или если тебе так проще принять представь, что она еще не загорелась.
Что поменяется?.

Б.г.> Нельзя считать канал шашки трубопроводом, это твоя главная ошибка.
Если абстрагироваться что шашка горит и думать только о том газе, который выделяют остальные шашки то можно.
Ему же тоже надо выйти из двигателя, а то по твоему получается, что последняя шашка своим притоком блокирует выход газа через сопло от всех остальных.

LEVSHA>> Во вторых для скептиков будет нагляднее.
SashaMaks> Скептики и так.
Понимаешь вопрос то важный.
Ну ладно если мы ошибаемся – не убудет. А вдруг все-таки нет и мы правы – сколько возникнет ответов на вопросы типа, почему прогорела бронировка или взорвался двигатель.

SashaMaks> А вот это не факт...
Да согласен.

LEVSHA> Понимаешь вопрос то важный.
LEVSHA> Ну ладно если мы ошибаемся – не убудет. А вдруг все-таки нет и мы правы – сколько возникнет ответов на вопросы типа, почему прогорела бронировка или взорвался двигатель.

Понимаю, придёт Сергей и даст тебе классический ответ на все эти вопросы. Плохая бронировка, плохой материал, плохая адгезия и т.д. И снова все будут штудировать учебники химии, чтобы получить хороший материал с отличной адгезией)))
А желание-то сделать корпус двигателя по легче останется...

Вот ещё на эту тему, общая теория. Тут универсальный подход:

Там в примечаниях ещё есть очень интересная книжечка - наша студенческая "библия" - целых 2,5курса ММТС (математическое моделирование технических систем).

LEVSHA>>> Пожалуйста, сделай расчет для канала ф12 = соплу.

Готово: