Запуски ракет и испытания

Самая маленькая ракета)))

Навалило на меня прошлое
Решил воспроизвести свою первую ракету. 1995-1996гг.

То была мини-ракета, по сути двигатель облепленный стабилизаторами и обтекателем. Диаметр камеры сгорания был всего 3мм, и это считалось базовым началом. Наружный диаметр корпуса 4мм, длина корпуса 30мм. Всё делалось из тетрадной или офисной (её тогда у меня не было) бумаги. Заглушки были тоже полностью бумажные. Диаметр сопла 1мм. Топливо - спичечный состав мелко измельчённый и запрессованный. Схема горения - торцевик.

SashaMaks> Задача была поставлена просто: повторить испытание двигателя МА-40-10 (Р-40-57)

Задача продолжается. На сей раз стало ясно, что дальнейшие эксперименты с этим видом корпуса не дадут стабильных и надёжных результатов.

1. Каким-то непонятным образом ещё что-то осталось от воспламенителя и вылетело из двигателя прямо на режиме его работы. При этом возник достаточно сильный скачок давления не столько по абсолютному значению, но и сколько по скорости роста давления в КС. И тут то я вспомнил давно забытый свой опыт, который был положен в основу первых систем воспламенения для карамельных топлив в скрепленном корпусе. Не допустимо применять чрезмерно мощные воспламенители, которые дают чрезмерно большую скорость роста давления в КС, так как это приводит к сильно неравномерному давлению по длине КС, из-за чего может быть нарушена целостность хрупкого карамельного топлива. Поэтому на стадии опытной отработки использовались воспламенители только из обычной селитряной бумаги. В данном случае я связался с новым мощным воспламенителем на алюминиевом порохе и, даже несмотря на его связывание эпоксидной смолой, он всё равно выкрашивался и давал скачки давления. Но на сей раз пролёт фрагмента воспламенителя по каналу привёл к реальным последствиям, из-за чего сектора топлива были переломаны вдоль и поперёк, а в образовавшихся трещинах начало гореть топливо, что привело к сильному нарастанию давления в КС.

2. Однако двигатель был разрушен значительно раньше того, как давление достигло предельного значения, так как в результате разрушение секторов топлива вскрылись продольные несплошности в виде тонких пустот вдоль углов перегородок, где стремительно возле стенки начало гореть топливо, быстро истончив корпус, что и привело к разрушению всего двигателя.

3. Сравнение по полученным данным по начальной тяге и скорости роста давления в КС с предыдущими испытаниями наводит на мысль, что при заправке корпуса изначально возникли какие-то несплошности, которые сразу же начали гореть с самого начала выхода двигателя на режим, что привело к более высокому Кн, выше расчётного. Последующее создание повторного испытания такого двигателя с монолитным корпусом будет отменено и будет произведён откат до сегментного корпуса по причине не надёжности заливки корпуса с перегородками и большим удлинением, из-за образования неконтролируемых несплошностей в нём.

4. Однако достаточно успешно была отработана новая технология применения каучукового ТЗП на торцах и новая технология склеивания торцевых крышек двигателя с корпусом. Это позволило получить большую степень контроля и устранить сразу две причины образования несплошностей в торцевых зазорах. Первая причина заключалась в том, что изначально использованный силикон и жидкое стекло взаимно проникали на места клейки, где их быть не должно. Силикон частично вытеснял жидкое стекло в кольцевом зазоре между корпусом и заглушкой, а жидкое стекло частично вытесняло силикон из торцевого зазора. В торцевом зазоре при этом жидкое стекло высыхало и давало усадку, образуя каналы несплошностей до самой стенки корпуса двигателя, которые силиконом уже не герметизовались. Вторая причина заключалась в том, просто неправильно производилась склейка днищ с корпусом. На словах трудно объяснить, но вкратце получалось так, что клей (жидкое стекло), нанесённый на внутреннею стенку корпуса протаскивался в торцевой зазор, где давал каналы до стенки корпуса, а у стенки корпуса при этом образовывались по кольцу пузыри, так как там воздуху не куда было выйти. Эту причину прогаров удалось идентифицировать и устранить, но данный двигатель прогорел уже по другой причине вероятностного характера из-за ненадёжной схемы заправки двигателя и чрезмерно мощного воспламенителя.

Следующее испытание двигателя проводилось уже в новом корпусе и при старой технологии сборки всего двигателя по сегментам. Оценка всех плюсов и минусов определила, что посегментная сборка получается много надёжней и не проигрывает в технологичности и трудоёмкости целиковой схеме.

Однако я повяз в экспериментах и тут всё накрылось в очередной раз.

1. У двигателя выбило сопло из соплового блока. Это стало возможным по причине замены эпоксидной смолы в герметизирующем зазоре между соплом и конусной сопловой обечайкой. Там снова образовалась несплошность, к которой горячий газ тут же нашёл путь и разрушил всё соединение всего за 0,2с. А всё началось с того, что в магазинах ЭДП сильно подорожала, итого с 2008 года цена увеличилась с 80р до 140-160р за шт. Возникла мысль о полной замене всей ЭДП из конструкции двигателя, а она на этот момент применялась уже аж в трёх местах: в воспламенителе, заглушке и сопловом блоке. С воспламенителем замена уже была готова и испытана. В сопловом блоке было решено попробовать всё герметизовать каучуковым герметиком, но эксперимент не увенчался успехом, так как заполнить зазор без пузырей не удалось. Этот герметик не обладает такой текучестью, как ЭДП, а результат сразу же оказался фатальным для всего двигателя. Этот эксперимент провалился. А рисковать с заглушкой я уже просто не решился, помня испытание двигателя под номером Р-40-6, когда был полностью уничтожен весь стенд из-за выдавленного провода...

2. Помимо всего прочего, уже не в первый раз за последнее время возникали большие трудности с работой электрической системы зажигания. Так и при испытании этого двигателя снова был получен полный отказ. А так бывало и просто большая задержка. Запустить двигатель удалось лишь со второго захода, а между ними провёл дотошный разбор и многократный перепай всех частей электрики контура зажигания. Ошибка была найдена, но она была известна. Каким-то непонятным образом на предварительных испытаниях всё отработало успешно, в реальных условиях и при финишном разборе полётов всё изменилось до неузнаваемости. Как оказалось, реально нужны гораздо более короткие подводящие провода в меньшим сечением, так как именно при напряжении в 3В это оказалось настолько критичным, что имело большое значение какой будет длина подводящих проводов 80мм или 100мм. Это могло повлиять на столько сильно, что результат по зажигаю мог быть просто отрицательным или с сильной задержкой, не говоря уже о сильной чувствительности к низкой температуре, которая всё осложняла. Поэтому было решено пока оставить прежнюю схему зажигания с питанием на 6В. С неё всё сработало чётко и без сбоев с первого раза. А так было сделано раньше. Ещё один эксперимент провалился.

3. В целом, порадовала возможность полного контроля заправки топливом всего корпуса, правда процесс стал несколько более утомительным, но у всего своя цена. Однако и тут возникли по первости трудности с заправкой именно фруктозной натриевой карамели, которая сразу же твердеет после остывания на холодных стенках, что быстро удалось разрешить. За 1,5 года я явно потерял сноровку в этом деле. Совсем обленился...

4. На торцевых стыках применяется теперь не силикон, как было изначально в таком варианте двигателя, а каучуковый герметик с твёрдым остатком не менее 80%. Это позволило получить отличную адгезию к поверхностям и исключить риски с нарушением адгезии жидкого стекла при склеивании рядом осевых креплений, сохранив при этом отличные теплоизолирующие свойства данного соединения.

5. В данном двигателе была применена полностью новая схема воспламенителя на новом карамельном составе с НК и алюминия. Время воспламенения теперь составляет 10-11с. И всё отработало безупречно.

Следующий двигатель МА-40-10 (Р-40-74) так же был разрушен из-за прогара.

На сей раз прогар возник в сопловой конической обечайке. По сути это самое надёжно защищённое место от прогаров. Но вся исключительность и удивительность теперь их неотъемлемого присутствия в моих двигателях находит всё новые и новые места и причины их возникновения.

1. Сразу же, как давление было набрано в КС произошло отслоение перегородки от одного топливного сегмента в сопловом блоке, образовалась тонкая щель. После 0,2с работы двигателя на режиме вся поверхность в щели загорелась и полностью сожгла всю перегородку. Начала гореть ответная сторона топлива в соседнем сегменте. Далее процесс продолжался 0,4-0,6 до момента прогара на стыке сегментов в осевом креплении. Целую 1с ТЗП на торце и сопловой обечайке сдерживали разрушительное горение топлива около стенки корпуса, но конструкция двигателя на это не была рассчитана. В итоге после прогара возник сильный местный концентратор напряжения и два цилиндрических сегмента, рядом стоящих, разорвало с невиданной до селе силой. Осколки летели практически по прямой, далеко за мою позицию. Мне тоже досталось, правда не сильно, точнее совсем слабо, но ощутимо. В сопловом блоке находится всего на всего 14г топлива, по 3,5г на каждый сектор. Небольшая оплошность и недостаточный контроль адгезии всего лишь у одной перегородки с площадью в 1см² привели к полному уничтожению всего двигателя. Осложняющим фактором тут ещё было стремление всё идеализировать. Например, каждая перегородка образована двумя бумажными уголками, которые образуют щель и бронируют топливо. Но толщина щели отсутствует и таковой должна оставаться, особенно это важно, чтобы листы не расходились при заправки двигателя, иначе в зазор может попасть песчинка топлива, и не дать потом сомкнуться этим двум листам ватмана, что снова приведёт к локальному прогару с фатальным исходом. Поэтому если листы изначально не смыкаются, я их склеивал точечно жидким стеклом. Но, видимо именно у этой перегородки с малой площадью произошло почти полное склеивание. А ведь нужно учитывать, что в этот зазор может попасть клей с места приклеивания перегородки к корпусу. Тогда перегородка получается уже не из двух частей, а только из одной. Плюс низкая адгезия топлива, из-за малого количества и недостаточно расплавленного топлива на холодной стенке резко снижает клеящую способность самого топлива, и вуалям - щель... Теперь от этого маниакального стремления к идеализму придётся полностью отказаться и больше никогда и нигде не проклеивать даже точечно перегородки, а в сопловые блоки заливать топлива в сильно расплавленном виде, а не в густом состоянии. Песчинки из перегородок все равно можно оперативно удалять при заправке пинцетом... И лень побеждает)))

2. И всё же весьма сомнительное разрушение корпуса было на этот раз. Нужно жёстче контролировать заправку топливом. Эти несплошности выносят мне мозг.

Последнее испытание двигателя МА-40-10 (Р-40-75) на фруктозной карамели. Лучше бы я его забраковал. Исход был очевиден на сей раз...


1. Наконец-то удалось полностью довести до совершенства всю систему зажигания и воспламенения двигателя. Теперь все параметры в норме и всё работает так, как должно быть. При этом по сравнению с системой зажигания и воспламенения, которая использовалась на двигателях ракет "Рыжик", новая система имеет длину проводов 40м вместо 20м и воспламенительный состав стал очень удобен в использовании и не менее эффективен. Плюс повышенная чувствительность к зажиганию, что повышает отказоустойчивость. Заменил провода, которые управляют сигналом "ПУСК". До этого был европейский 4-х жильный телефонный кабель, но у него почему-то оказалось очень большое сопротивление до 30-40Ом на жилу при 50м длины! Наш простой классический 2-х жильный телефонный кабель имеет всего лишь 4Ом на жилу при 40м длины. По этой причине не всегда срабатывало реле, и постоянно нужно было покупать новую 9В батарейку, чтобы был свежий запас напряжения. Реле работает на 5В, а получало где-то 3,5-4,5В. На сей раз и с этой занозой покончено, что при холодных условиях было просто кошмаром.

2. А вот ситуация с технологией топлива натриевой карамели на фруктозе, оказалась безвыходной для данного двигателя. Ну или по крайней мере ничего сколько-нибудь простого или проще, чем это было с сорбитом не получается сделать. Хотя изначально казалось, что у фруктозы будет явное преимущество перед сорбитом, так как она застывает сразу, как остывает, но это и стало её самым большим недостатком. При остывании фруктозы до 40гр.С. её уже не возможно прессовать либо нужны зверские усилия, а усадка продолжает идти далее, что приводит к раскрытию перегородок и последующим прогарам. На данном двигателе этот дефект удалось наблюдать и дотошно изучить. Степень раскрытия щели между перегородками могла достигать 1мм, что совершенно недопустимо. Так была обнаружена ещё одна причина прогаров в этом двигателе.

3. При испытании двигателя прогар произошёл именно в том месте и именно в том сегменте, где раскрытие щелей было и было наибольшим, именно с той стороны, где завершалась загрузка топлива и усадочные деформации оказались наибольшими. Теоретически подпрессовка сразу после заливки должна была уменьшить этот эффект, но не устраняет его полностью, так как всё равно потребовались бы такие усилия прессования, что скорее всего не получилось бы реализовать на практике. И самое печально, что возможно термическая усадка фруктоза продолжается и при дальнейшем охлаждении температуры до -10гр.С. и ниже, когда всё уже настолько твёрдое, что любое прессование становится бессмысленно. А для раскрытия перегородок на 1мм достаточно падения температуры примерно на 30гр.С. Так была заведена в тупик и технология заправки коротких корпусов фруктозной карамелью.

4. После был сразу же проведён "следственный" эксперимент на аналоге топлива с сорбитовой связкой НН-Сорбит-S 65-30-5. Данное топливо было при температуре 30-40гр.С загружено в цилиндр длиной 116мм и диаметром 16мм, что примерно соответствует геометрическим параметрам объёма одного сектора в корпусе двигателя. Замеренная плотность оказалась всего лишь на 3-4% ниже расчётной! Без всякого прессования просто загруженное топливо фактически на холодную, обладая возможность временного литья при комнатной температуре достигла значения плотности, которое превысило значения плотностей, получаемых методом прессования, применявшихся для фруктозы, где практическая плотность в самом лучшем случае составляла 5-6% от теоретической. Без пресса для фруктозы разрыв увеличивался до 10%, т.е. это означало невозможность её применение по той технологии заправки многосегментного корпуса, которая применялась для сорбитовой связки ранее. Применение отдельной подпрессовки каждого сегмента двигателя усложняет весь процесс на столько, что с фруктозой трудоёмкость заправки повышается в разы по сравнению с сорбитом. И всё равно нет гарантии, что низкотемпературная усадка для фруктозы исчезнет при этом.

5. Так же был идентифицирована ещё одна причина образования несплошностей в фруктозной карамели - это термическое разложение сахаров, при котором возникают газы, надувающие пузыри. При этом данный процесс ускоряется и идёт при меньших температурах с большей скоростью в присутствии различных примесей. Например, аммиак, который содержится в отбеливающем материале ватмана, а из него сделаны перегородки. Это объясняет, почему колебания загруженной массы топлива в КС были столь большими от 710г до 760г. И почему, перегородки иногда так же являлись объектов повышенного риска для появления прогаров в корпусе с последующим полным разрушением корпуса двигателя.

Было так же для наглядности проведено четыре испытания на плавления карамельных связующих на листе ватмана:




Самым устойчивым оказался сорбит, почти полное отсутствие кипения, лишь небольшое порыжевание обусловленное примесью сахаров, из которых он был получен.

Смесь сорбита и сахара 1:1 так же оказалась довольно устойчивой, но тут главное не превышать допустимой температуры, а температурный интервал был очень узок. После подъёма температуры вся смесь быстро начала кипеть. Фактически расплав держался только за счёт сорбита.

Фруктоза начинала разлагалась сразу же, как плавилась либо с небольшой задержкой, которая немного увеличилась при покрытии ватмана слоем изолирующего полимера. Но процесс явно от этого не изменился. В отличие от сахара на фруктозе можно замешать топливо и смешивать его и заливать его при температурах менее 110гр.С., чтобы не вызывать процесса разложения, но это вовсе не означает, что процесс прекращается при этом полностью. Текучесть фруктозного топлива при этом довольно низкая, её еле-еле хватает, чтобы вообще произвести заливку. Помимо того, что может образоваться пузырь из-за проблем с текучестью, так пузырь может образоваться ещё и от разложения фруктозы. Так несколько таких пузырей удалось наблюдать при смешивании компонентов и они появлялись при температурах менее 110гр.С. Естественно деваться в двигателе им было некуда, и прессовка тут бесполезна.

Все нагревания производились до температуры не более температуры разложения бумаги.

ksm> Сегодня вместе General провели третье испытание моего мотора на хлорате натрия.

Видео дальнего плана, к сожалению бочек не видно. Двигатель отработал как надо.

5 февраля 2014 был испытан очередной двигатель серии МА-40 с новым удлинением корпуса с L/D = 13, составленный из 4-х сегментов.
Топливо: НН-Сорбит-Сера (65-30-5).
Диаметр сопла 11м.
Масса топлива 980г.
Масса корпуса 140г.

1. Испытание прошло неудачно, точнее за то время пока застывало топливо, я совсем забыл залить эпоксидную заглушку в коническом днище. Результат не заставил себя долго ждать. Стенд удалось спасти.

2. Топливо полностью застывало за 17-19 дней сразу после замеса. Практический недобор плотности составил 3,5-4%.

3. Наконец-то полностью удалось реализовать сразу три совестных решения по уплотнению ТЗП торцевых стыков сегментов, но к сожалению не удалось проверить на практике.

4. Удалось выйти на расчётные параметры по начальной тяге и давлению в 22кгс и 18атм соответственно.

Сегодня 18 февраля 2014 года был испытан повторный двигатель МА-40-13 (Р-40-77) с удлинением корпуса с L/D = 13, составленный из 4-х сегментов.
Топливо: НН-Сорбит-Сера (65-30-5).
Диаметр сопла 11м.
Масса топлива 980г.
Масса корпуса 140г.

На сей раз почти всё прошло успешно.

1. Удалось почти полностью откатить технологию и конструкцию назад. Причём настолько назад, что результат испытания полностью воспроизвёл последние полётные двигатели, за единственной разницей в удлинении корпуса.

2. Возник сильный разгар сопла, которое было настроено на более быстрогорящее топливо на фруктозной натриевой карамели. Видимо, на данном топливе этот режим оказался сильно критичным и режим работы перешёл из постоянного по давлению до регрессивного. Вместо расчётных 3,6с двигатель отработал все 6с.

3. Очень радует система зажигания и воспламенения. Все стадии отработали безупречно и это уже становится системой.

4. Однако из-за странных глюков на нетбуке, почему-то не сохранились данные тяги. Уцелела лишь информация предварительного расчёта, по которой УИ составляет 80с, а СИ = 756Нс, что не удивительно, так как давление падало примерно с 18атм до 5-6атм.

5. Полностью успешно отработало торцевое ТЗП, но испытания будут продолжены на более высоких давлениях. Соответственно в следующем двигателе будет изменён закон эрозии сопла на более устойчивый.

lincoln> В выходные со Skyangel провели серию испытаний ТРТ в тестовом двигателе с замером параметров: давление, УИ, тяга, время работы, скорость горения.
Вы молодцы!
А мы с Lin-ом (Сашей Ильиным) провели сеанс прикладного разоблачения лженауки
Стенд мой, движки - его, гравицапа - некого техномага
Кировские "десятки" показали стабильно заниженный полный импульс (где-то 8,3 Н*с) в среднем.

К сожалению, ЖЖ сейчас отчаянно глючит из-за политических событий.

Б.г.> Вы молодцы!
Взаимно, Андрей!))
Б.г.> А мы с Lin-ом (Сашей Ильиным) провели сеанс прикладного разоблачения лженауки
Хорошо сказано!))

Тест БС на МАНСИАЛ-е... неудача..
L/D=8.2 D=25mm, d=8mm, L=205mm
смотреть с 30-й секунды...

Сегодня 25 марта 2014 года был испытан следующий двигатель МА-40-13 (Р-40-78) с удлинением корпуса с L/D = 13, составленный из 4-х сегментов.

Топливо: НН-Сорбит-Сера (65-30-5).
Диаметр сопла = 11мм.
Масса топлива = 1005г.
Масса корпуса = 145г.
СИ = 1097Нс.
УИ = 111,3с.

Испытание прошло полностью успешно, есть маленькие огрехи, но не критично.

1. Сопло было заменено на более стойкое, точнее была применена другая технология его обработки. В результате появился прогрессивный тип горения и значительно возросло давление и тяга. Некоторые потери УИ обусловлены догоранием некоторой части топлива в конце, но на этот раз удалось минимизировать это количество за счёт коррекции толщины свода топлива по длине канала с запасом на эрозионное горение.

2. Всё же сопло разрушает нещадно, поэтому давление на режиме получилось немного регрессивным.

3. Прогаров на корпусе двигателя нет. На данный момент достигнут КМС = 0,144, что является рекордной величиной для бумажного двигателя с удельным импульсом двигателя 97,2с.

4. Возникают некоторые скачки тяги и давления после выхода двигателя на режим, что, по всей видимости, является следствием вылетания несгоревших частей ТЗП из торцевых соединений или несгоревших остатков проводов. Вроде не критично, но попробую минимизировать попадания излишков ТЗП из торцевых соединений в канал при стыковки сегментов...

5. Ошибка в софте была найдена, из-за которой были потеряны данные в прошлый раз и быстро устранена. Электроника и система зажигания с системой воспламенения снова отработали без сбоев.

6. Удалось получить успешно работающий двигатель с удлинение корпуса в два раза больше чем те, что были установлены на ракетах "Рыжик". При этом суммарный импульс удалось увеличить почти в 2,5 раза.

ksm> Сегодня совместно с участником форума General провели огневой тест моего перезаряжаемого двигателя на хлорате.

Видео дальнего плана и пару фоток

Фото

Skyangel> Данные с компьютера (не полные):
Еще данные с датчиков гиро+магнит

Вчера 12 апреля 2014 года в день космонавтики на испытательном полигоне "НИИ Геодезия" состоялся почти полностью успешный запуск ракеты МАВ-47-13 Брюза.

1. Старт прошёл полностью успешно.
2. Найти ракету не получилось, несмотря на установленный в ней GPS-трекер и систему спасения на 30с таймере. Что с неё вообще произошло после прохождения апогея осталось непонятным.

Предполагаемая или расчётная высота полёта составляет 5-5,5км. Но может быть меньше 4-4,5км, так как в апогее ракета ушла немного по горизонту.

Трекер работал исправно на старте точно указывая координаты места пуска в 1м. Но после прохождения апогея связь с ним была потеряна. По SMS не пришло даже ни одного уведомления о доставке, что по всей видимости говорит о том, что устройство отключено или разрушено. Возможные причины этого могут быть самые разные. Проблема в том, что их пока нет возможности идентифицировать.

На запуске была применена полностью новая усовершенствованная пусковая установка. Более удобная в работе на месте, которая из полностью разобранного состояния может быть развёрнута за 30мин. Или же в частично разобранном состоянии за 10-12мин.

На завершающем этапе полёта ракеты на активном участке, возникли некоторые колебания корпуса, что было, скорее всего, обусловлено полным уносом пропитанного слоя керамики сопла полимером, и далее пошёл уже унос не защищенной керамики, как у прошлой ракеты МАВ-43-7 Факел. Но и эта небольшая неприятность может быть легко устранена на последующих доработках двигателя. Сам же двигатель МА-40-13 отработал полностью успешно.


Подробности здесь: