Хлоратные топлива и двигатели на них

Tokar14> Увеличил до 4мм (Ст45) - поддуло в районе 2см от критики и все равно вышибло крышку (резьба шаг1.5, глубина 20мм). Значит все же есть ДТ, а не горение.

Нет, при детонации Ст45 колется на острые осколки, если "поддуло", значит, просто заброс давления.

Tokar14> Состав топлива: 70 ПХК + 20 ЭД20 (на ЭТАЛ45) + 10 ПАП4.

У такого топлива очень большой показатель степени в законе горения.

Tokar14> Критика - 5мм.
Tokar14> Шашка получается 100мм на 16мм (осевая 6мм на 2/3 длины).

Минутку. То есть, начальная длина канала только 67 мм? Канал просто круглый?
При такой геометрии Кн (отношение горящей площади к площади критики) очень быстро растёт, потом резко падает, это не годится для ПХК-эпоксидных топлив. Поэтому давление (а с ним и скорость горения) растут после воспламенения и достигают запредельных величин.

Tokar14> Почему нет нормального горения, почему самоускоряется в ДТ?

Горение нормальное, а самоускоряется именно потому, что растёт площадь горения при постоянной (или слабо меняющейся) критике сопла. Правда, в какой-то момент, скорее всего, шашка трескается, и площадь горения увеличивается скачком.

Шашку надо делать со сквозным каналом по всей длине, защищать от горения наружную цилиндрическую поверхность, но зажигать и торцы тоже.

Между шашкой и стальным корпусом должна быть теплоизоляция. Сталь размягчается и теряет прочность при той т-ре, что достигается с перхлоратным металлизированным топливом.

Скреплённые заряды на эпоксидке делать нельзя, и нельзя надеяться, что такой заряд будет защищать корпус от нагрева.

Tokar14> Состав топлива: 70 ПХК + 20 ЭД20 (на ЭТАЛ45) + 10 ПАП4.

Чтобы уменьшить зависимость скорости такого топлива от давления, нужно увеличить начальную скорость добавкой 7% красной окиси железа. При этом скорость горения в двигателе возрастёт тоже, поэтому критику надо увеличивать. Но она возрастёт в меньшей степени, чем скорость горения на воздухе. И зажигаться будет получше.

УИ при этом упадёт, конечно, но не так сильно, как кажется (как показывает теоретический расчёт), потому что при большей скорости горения в небольшом двигателе меньше потери.

Связки я б добавил, а ПХК уменьшил.

Tokar14> Внутренний размер камеры 16мм. Туда шашка запрессовывается натягом (шашка вытачивается на станке из застывшей "колбасы"). С помощью пресса. Воздушных промежутков нет.

Ещё раз, читайте внимательнее! у вас площадь горящей поверхности увеличивается со временем - канал разгорается наружу, его площадь растёт. От этого растёт давление, от роста давления увеличивается скорость горения. Получается положительная обратная связь - больше давление, больше скорость, значит, ещё больше давление. Алюминий тут ни при чём.

Чтобы этого избежать, надо шашке придавать такую форму, чтобы площадь горящей поверхности была постоянной. Способов много. Если необходимо, чтобы шашка горела только по каналу, ему придают форму многолучевой звезды.

Tokar14> То есть если вообще канал не делать - взрыва не будет? Будет гореть только по торцу? Мне хотя бы добиться чтобы двигатель не превращался в Ф1.

Нет, без канала значительно сложнее. Но форма канала должна быть такой, чтоб его площадь при горении топлива не менялась. Если нет возможности сделать канал, отличный от круглого, тогда нужно обеспечить горение шашки и по торцам тоже, и её длина должна быть в 2 1/3 раза больше диаметра. Т.е. если диаметр 15 мм, то шашка должна быть длиной 35 мм. Ну, плюс-минус небольшой лапоть. Если длина двигателя больше, то он снаряжается несколькими шашками. При этом между торцами нужно оставить зазор, величина зазора зависит от диаметра, для 15 мм хватит 0,5 мм зазора. В этом зазоре стенка двигателя нагревается газами, поэтому надо делать теплоизоляцию. Но без таких ухищрений двигатели будут продолжать взрываться.

Канал-звезда, с определённым соотношением между диаметром круглой части и длиной лучей, позволяет делать цельную шашку, без стыков и зазоров, но в 15 мм тяжело пропилить лучи правильного размера.

Tokar14> А как же, например, с другими ракетами, промышленными? Например, я разбирал РС82. Там внутренний диаметр камеры сгорания около 75мм. Заряд состоит из семи цилиндрических шашек 22*180мм.

Эти шашки горят одновременно по всем поверхностям. Диаметр наружной уменьшается, внутренней - увеличивается, за счёт этого общая площадь горения сохраняется примерно постоянной (примерно потому, что за счёт горения с торцов она всё же сокращается).

Tokar14> Есть перед соплом камера дожигания (с перфорированным поддоном).

Перфорированный поддон должен удерживать шашки в двигателе, они же тонкие, иначе бы они упали и закупорили сопло.

Tokar14> Шашки тоже на перхлорате,

Откуда это известно? скорее там баллистит.

Tokar14> Если я сделаю такие же шашки и помещу в родной движок РС - сомневаюсь что его не порвет сразу на старте. Там площадь горения будет огромная.

Так никто не говорит "такие же". Для каждого топлива есть свой диапазон числа Кн - отношения площади горящей поверхности к площади критики.

Для того, чтобы правильно спроектировать двигатель, нужно знать скорость горения топлива при атмосферном давлении, и хотя бы при двух давлениях больше атмосферного. Дальше можно рассчитать, с какой скоростью оно будет гореть в двигателе, и посчитать правильный Кн.

Топлива на перхлорате калия и эпоксидке, неважно, с алюминием или без, имеют очень резкую зависимость скорости от давления (большой показатель степени в законе горения). Это мешает делать двигатели на таких топливах. Поэтому показатель степени стремятся уменьшить. В домашних условиях почти единственный способ - добавить окись железа (сухой железный сурик) и алюминий. Алюминий и так все добавляют, поэтому только окись железа.

В другие топлива её добавляют от пол-процента до двух, как катализатор. В топлива на ПХК её добавляют, как стабилизатор - под давлением скорость остаётся почти как была, а при меньшем давлении увеличивается. Это связано с тем, что окись железа реагирует с алюминием (термитная реакция), а, поскольку реакция безгазовая, то её скорость не зависит от давления, этим стабилизируется и всё топливо.

Смотрю я на беседу и думаю, что в правилах надо написать, что новичок, прежде, чем задавать вопросы, должен твёрдо знать, что такое:
1. Кн
2. Показатель
Ну и в правилах же ссылку на учебник.

Иначе получается долгий разговор о разном.

Tokar14>>
Б.г.> Эти шашки горят одновременно по всем поверхностям. Диаметр наружной уменьшается, внутренней - увеличивается, за счёт этого общая площадь горения сохраняется примерно постоянной (примерно потому, что за счёт горения с торцов она всё же сокращается).
Tokar14>> Есть перед соплом камера дожигания (с перфорированным поддоном).
Вы не поняли. Там связка из сплошных шашек. Никакой внутренней поверхности у них нет. А наружная наоборот - только уменьшается. При этом пик импульса будет именно в начале горения.
Из ваших слов я понял что нужно увеличить критику и добавить окись. А на сколько можно это сделать? Хоть приблизительно для таких размеров (шашка 16*100)?

Tokar14> Вы не поняли. Там связка из сплошных шашек.

Точно сплошных? потому что в том, что разбирал я, шашки были трубчатые.

Tokar14> Никакой внутренней поверхности у них нет. А наружная наоборот - только уменьшается. При этом пик импульса будет именно в начале горения.

Да, в таком раскладе - так и будет. Но без фотки я в такое не поверю - ибо собственными, опять же, глазами, видел трубчатые шашки.

Tokar14> Из ваших слов я понял что нужно увеличить критику и добавить окись.

Это не поможет, если не обеспечить постоянство горящей поверхности, ну, или, хотя бы, изменение в небольших пределах. Окись железа помогает уменьшить зависимость скорости от давления, но не до нуля же!

Tokar14> А на сколько можно это сделать? Хоть приблизительно для таких размеров (шашка 16*100)?

Без экспериментов - не скажу. Кн в районе 90-120 считается подходящим для топлив на ПХК и эпоксидке, с алюминием и окисью железа.

Tokar14> Вес шашки, померил - 42г.
Tokar14> Ладно, начну с простого. Просто сделаю запуск без осевого канала. Пусть горит по торцу. Если и при этом будет взрыв - значит дело не в площади поверхности горения.

Торцевику, скорее всего, не хватит давления, и он будет "чихать".

Tokar14> "Тесто" пока мягкое обмазывается на это перекрестие. И при затвердении на половину выдавливается на прессе. После полного застывания обтачивается в размер шашки на ТС. Получается длинная во весь двигатель шашка с крестообразным внутреннем сечением. Такая будет гореть более равномерно?

При стягивании с такого креста шашка может треснуть, но, если этого удастся избежать, то да, нужно только посчитать. Есть такая программа, GrainsCAD, которая показывает профиль тяги любой проектируемой шашки. Она крошечная, и где-то в недрах форума была ссылка для её скачивания.

Tokar14> Испытал без канала. Выгорело нормально, но очень медленно. Весь мотор за 10сек.

Тяга была? вряд ли.

Tokar14> Испытал с каналом сквозным. Диаметр 5мм. Опять взрыв. Но теперь без срыва крышки. Просто пробило ее в самом слабом месте - по-середине (там толщина около 3мм). Фото прилагаю.

Теплозащиту надо было делать, сталь размягчилась от нагрева.

Tokar14> Теперь заварю крышку. Поставлю теплозащиту (шайбу из картона).
ДВЕ! а лучше ТРИ! на самом деле, важно, какой картон, какая у него толщина и т.д.
Tokar14> И добавлю скорость с помощью окиси железа.
Оксид трёхвалентного железа работает лучше. Можно брать сурик, но он бывает недостаточно мелкий, надо сделать пробу на скорость осаждения - взболтать порошок в воде, и смотреть, с какой скоростью отстаивается. То, что осядет быстрее, чем за 10 минут, в топливо лучше не использовать, можно слить с осадка то, что ещё не отстоялось, и отстаивать дальше. Потом слить воду и высушить вторую порцию осадка.
Когда я сам получал оксид железа химически, он отстаивался до нескольких суток

Главное в добавлении окиси железа (вместе с алюминием) - снизить зависимость скорости горения от давления.

Tokar14> При этом при разборе двигателя обнаружилось несгоревшее топливо у крышки. 4г.

Однозначно мало связки, надо лучше вымешивать.
А как измерялся УИ?

Tokar14> Испытание с окисью. Скорость упала, прорывов нет, но и УИ упал. При том что критика осталась прежней и шашка имела люфт по наружным стенкам (0.5мм щель), т.е. горение шло и по внешним стенкам. Нужно уменьшать критику? Или как-то еще увеличить площадь горения?
А канал-то был? или только торец? в узком зазоре могло и не загореться, или загореться с задержкой. То, что воспламеняемость с оксидом железа будет лучше, я писал.