[image]

РДТТ конструкции технологии материалы - XVIII

 
1 329 330 331 332 333 449
+
-
edit
 

mihail66

аксакал

Приветствую всех форумчан! Изучаю ваш форум недавно.
В юности активно занимался ракетомоделизмом и книга Эльштейна была всегда на столе. Топливо в двигатели NK+SU мы в те времена прессовали а геометрию шашки и сопла добывали опытным путем, и ракеты летали. Спустя 35 лет решил вспомнить молодость. Сделал движок грамм на 100 и запустил его на рейке. Улетел в безоблачное небо в точку невидимости, видимо трассер был короткий, останков в радиусе 500 метров так и не нашел. Но остановиться на этом не смог, "затянуло"!
И тут ваш изумительный форум с множеством программ для расчетов, за что вам безумно благодарен.
А вот дальше по существу, и вы должны высказать всю критику в мой адрес.
На конкретном примере с использованием программы SRM+ создаю движок.
Топливо NK/SB.
Шашка 125х29 с каналом 10, + трассер.
Подбираем диаметр сопла, SRM дает
от 4,470 мм (Kno-260), давление 10,55 Мпа, Пи 126 Нс, Уи 91,4 с.
до 7,127 мм (Kno-115), давление 3,36 Мпа, Пи 124 Нс, Уи 90,5 с.

Зачем максимально "зажимать" сопло, ожидая что движок "рванёт" от давления в КС превышающего 100 Атм, если разница в импульсах около 1%?
Не говоря уже о металлических двигателях с Kno стремящимся к бесконечности.

В ожидании разъяснений, и удачного всем дня.
Михаил.
   50.0.2661.9450.0.2661.94
Это сообщение редактировалось 08.05.2016 в 10:03
RU SashaMaks #08.05.2016 10:20  @Mihail66#08.05.2016 09:55
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

mihail66> В юности активно занимался ракетомоделизмом и книга Эльштейна была всегда на столе.

Привет новичку!
Да, это вечная книга)))

mihail66> Зачем максимально "зажимать" сопло, ожидая что движок "рванёт" от давления в КС превышающего 100 Атм, если разница в импульсах около 1%?

Затем, чтобы можно было показать самый большой удельный импульс. Тут форум до сих пор преимущественно химический, даже несмотря на демарш украинских химиков. Поэтому именно УИ здесь самая важная величина, важнее даже, чем высота полёта ракет.

А вообще, тут есть оптимум рабочего давления по высоте полёта ракеты, в зависимости от используемого материала корпуса и конструкции всего двигателя, но он тоже не связан с УИ топлива в двигателе, поэтому его тут и не считают.
   50.0.2661.9450.0.2661.94
+
-
edit
 

Pashok

опытный

mihail66> от 4,470 мм (Kno-260), давление 10,55 Мпа, Пи 126 Нс, Уи 91,4 с.
mihail66> до 7,127 мм (Kno-115), давление 3,36 Мпа, Пи 124 Нс, Уи 90,5 с.
mihail66> Зачем максимально "зажимать" сопло, ожидая что движок "рванёт" от давления в КС превышающего 100 Атм, если разница в импульсах около 1%?

1% это если сопло дырка. Если в сопле присутствует расширяющаяся часть, то прирост УИ топлива будет существенно больше. Чем больше давление, тем большая степень расширения нужна. Ну это все известные вещи.
А дальше все просто зависит от целей. Что собственно нужно от двигателя.
В большинстве случаев для ракетолюбителей УИ как топлива так и "двигателя" не имеет большого значения.
Если же кто то гонится за высотой, скоростью, то тогда ему придется оптимизировать характеристики двигателя и возможно топлива под свои задачи.
   11.011.0
RU mihail66 #08.05.2016 13:10  @SashaMaks#08.05.2016 10:20
+
-
edit
 

mihail66

аксакал

[Тут форум до сих пор преимущественно химический...]

Благодарю за исчерпывающий ответ.
К сожалению я не химик а физик, конструировал косвенные датчики высокопеременных величин. И в рекетомоделизме меня больше привлекает инженерия и автоматика. Воспользуюсь наработками вашего форума и попробую сделать первую за 35 лет модельку собственной конструкции, благо первый полет "движка со штапиком" меня вдохновил.
Всем удачных стартов!
   50.0.2661.9450.0.2661.94
+
-
edit
 

mihail66

аксакал

[Если в сопле присутствует расширяющаяся часть...]
Прекрасно!
При тех же исходных данных SRM мне дает:
Степень расширения сопла 4,908 с диаметром выхода 15,78 мм
Вот тут поясните, какой угол к оси должен иметь профиль сопла?
   50.0.2661.9450.0.2661.94
+
+1
-
edit
 

Pashok

опытный

mihail66> Вот тут поясните, какой угол к оси должен иметь профиль сопла?

Чем угол острее, тем больший будет эффект (в разумных пределах конечно)
Средний оптимум где то около 20-25 градусов. Это если форма расширяющейся части чисто коническая. Более оптимален вариант с переменным углом:

Ну и конечно же нужна не только расширяющаяся (дивергентная) часть, но и сужающаяся (конвергентная). Сопло с таким профилем называется сверхзвуковым или "соплом лаваля"
   11.011.0
+
+1
-
edit
 

Pashok

опытный

Переменность угла расширения связана с падением давления газов за критическим сечением и увеличением скорости их потока. Сразу за критическим сечением угол больше, по мере удаления газовой струи от критического сечения и следовательно снижения давления и увеличения ее скорости угол целесообразно немного уменьшать.
   11.011.0
RU SashaMaks #08.05.2016 15:05  @Mihail66#08.05.2016 13:33
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

mihail66> Вот тут поясните, какой угол к оси должен иметь профиль сопла?

А из какого материала планируешь сопло делать?
Режим работы сопла предполагает программируемый разгар?
   50.0.2661.9450.0.2661.94
+
-
edit
 

mihail66

аксакал

Pashok> Средний оптимум где то около 20-25 градусов.

20-25 градусов это угол по отношению к оси, или это угол профиля.
Я задал вопрос потому, что Эльштейн в своей бессмертной книге дает минимальный угол к оси 15 градусов (это 30 градусов на плоскости профиля).
Я пока интересуюсь теорией. Что касается конструкции и материалов, над этим будем работать. Мне, после столь длительного перерыва в ракетостроении, все приходится с нуля начинать.
С уважением.
   50.0.2661.9450.0.2661.94
RU SashaMaks #08.05.2016 16:33  @Mihail66#08.05.2016 16:19
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

mihail66> Я пока интересуюсь теорией. Что касается конструкции и материалов, над этим будем работать.

От материала зависят потери на трение, от сюда и угол уклона будет получаться оптимальным. При малых углах раструба сопла ты скомпенсируешь потери на не параллельность потока, но и потеряешь снова из-за трения. Потому будет выгодней сделать сопло короче с большим углом раскрытия и профилированным. Важно, чтобы не происходило при этом отрыва потока от стенки сопла. Это ограничение сверху по углу, иначе расширение сопла не будет работать.
   50.0.2661.9450.0.2661.94
+
-
edit
 

Pashok

опытный

mihail66> 20-25 градусов это угол по отношению к оси, или это угол профиля.

к оси
   11.011.0

Xan

координатор

mihail66> Я пока интересуюсь теорией.

Ещё раз прорекламирую кучу умных книжек (140 метров):
(https://dl.dropboxusercontent.com/u/6706516/Books.rar)

Среди них "Ракетные двигатели на химическом топливе.djvu", стр. 110 — там про всякие потери и оптимальности сопла.
   
+
-
edit
 

mihail66

аксакал

Pashok> к оси
Исследуя материалы по соплу Лаваля, я вдруг пришел к выводу, что расширение сопла начинает работать при скорости истечения газа больше скорости звука (если меньше то "Лаваль" не работает), т.е. 314 м/с. Это скорость истечения газа в точке критического сечения, где давление равно нулю, т.е 1 Атм. Далее, через расширяющееся сопло, давление газа становится отрицательным (меньше атмосферного), при этом приобретает сверхзвуковую скорость.
Почему же мне SRM дает скорость газа около 800 м/с, при степени расширения 1 (т.е. "просто дырка")?
Или это прогнозируемая скорость истечения газа?
Помогите разобраться с SRM+.

[Pashok> к оси...]
Благодарю за подробность. 20-25, А не слишком ли широкий "зонт" получится.

Сегодня опробовал движок на сорбите, запуск со штапиком (геометрия та же, что описывал ранее).
Двиг поднялся на 5 метров, начал падать, и вдруг завелся, и полетел почти горизонтально. Метров 30.
То ли сорбит плохой, то ли я сопло через чур по максимуму сделал.

Всех форумчан с Великим праздником Победы!!!
   50.0.2661.9450.0.2661.94
Это сообщение редактировалось 09.05.2016 в 04:44

mihail66

аксакал

Xan> Ещё раз прорекламирую кучу умных книжек (140 метров):
Благодарю за техпеддержку.
   50.0.2661.9450.0.2661.94
RU SashaMaks #09.05.2016 10:39  @Mihail66#09.05.2016 04:25
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

mihail66> я вдруг пришел к выводу, что расширение сопла начинает работать при скорости истечения газа больше скорости звука (если меньше то "Лаваль" не работает)

Нет, скорость звука тут ни причём. Нужно избыточное давление. Чем оно будет больше, тем эффективней будет работать расширение. На давлениях до 5атм, от расширения мало толку, а вот более уже заметно его положительное влияние.

mihail66> т.е. 314 м/с.
mihail66> Почему же мне SRM дает скорость газа около 800 м/с, при степени расширения 1 (т.е. "просто дырка")?

Потому, что скорость звука берётся в местном сечении, где совсем другая среда. Ты взял скорость звука для нормальных условий и простой атмосферы, а нужно брать для газов, истекающих из сопла при текущих давлении и температуре.

mihail66> Это скорость истечения газа в точке критического сечения, где давление равно нулю, т.е 1 Атм.

С расширением давление в критическом сечении больше 1атм и значительно может быть больше.

mihail66> Далее, через расширяющееся сопло, давление газа становится отрицательным (меньше атмосферного), при этом приобретает сверхзвуковую скорость.

При правильной степени расширения, которое рассчитывает тебе программа, давление газа не будет отрицательным, оно будет равным окружающему на выходе из сопла.

mihail66> То ли сорбит плохой, то ли я сопло через чур по максимуму сделал.

Здесь нужно более детальное описание двигателя и того, как ты его делал.
   50.0.2661.9450.0.2661.94
+
+1
-
edit
 

Pashok

опытный

mihail66> Благодарю за подробность. 20-25, А не слишком ли широкий "зонт" получится.

Тут надо по месту смотреть - от конструктива зависит, если сделать угол острее, то хуже не будет. Я использовал в своей практике в основном двигатели с разгарающимся -соплом "сопло с прогнозируемым уносом" (гибрид бессоплового и соплового двигателей), так вот начальный угол раствора к оси был как правило 15-22,5 градуса. После отработки двигателя, за счет естественной эрозии около критического сечения он расширялся до примерно 25 градусов, а ближе к срезу сопла напротив сглаживался до ок 10 градусов. Но там еще и от материала сопла зависело, иногда угол практически не менялся.
   11.011.0
RU mihail66 #09.05.2016 13:48  @SashaMaks#09.05.2016 10:39
+
-
edit
 

mihail66

аксакал

SashaMaks> Нет, скорость звука тут ни причём. Нужно избыточное давление. Чем оно будет больше, тем эффективней будет работать расширение.

Скорость звука тут как раз "причем", сопло Лаваля начнет работать при скорости газа больше скорости звука.

SashaMaks> С расширением давление в критическом сечении больше 1атм и значительно может быть больше.

Если в критическом сечении давление больше атмосферного, то это не сопло Лаваля, и проку в его расширяющейся части нет никакого.

SashaMaks> При правильной степени расширения, которое рассчитывает тебе программа, давление газа не будет отрицательным, оно будет равным окружающему на выходе из сопла.

Везде где я пишу о давлении, идет речь об относительном давлении (относительно атмосферного), в сопле Лаваля оно именно отрицательное.

SashaMaks> Здесь нужно более детальное описание двигателя и того, как ты его делал.

Топливо - NK/SB 65/35, сплавлено в сковородке, судя по всему до конца не засохло (через 12 часов после заливки проминалось концом карандаша, я в это время стержень из канала вытаскивал). Залито непосредственно в трубу.
Шашка - D-29, L-125,
Канал - 10 мм,
Трассер - 40 мм,
Сопло - 7 мм,
Материал сопла прессованный бентонит залитый ЭДП-20 (в молодости прессовали карьерную глину, она не прогорает, и давление хорошее держит, даже если сопло выбивало оно целым оставалось.
Корпус - армированная ПП труба.
Заглушка - ЭДП-20 с наполнителем (бентонит 50%).
Длина сопла и заглушки - 25 мм.
Нитрат калия квалификации "чда".
Сорбит куплен в аптеке 85 рублей за пакет 500 г.

Как то так!
   50.0.2661.9450.0.2661.94
+
+1
-
edit
 

Pashok

опытный

mihail66> Если в критическом сечении давление больше атмосферного, то это не сопло Лаваля, и проку в его расширяющейся части нет никакого.

В сужающейся части сопла скорость потока дозвуковая - давление выше давления окружающей среды, в критическом сечении скорость равна звуковой, давление так же выше давления среды. На срезе сопла скорость выше звуковой, давление может быть лишь немного ниже давления среды. Если давление будет существенно ниже, то вслед за падением эффективности такого сопла начнут образовываться обратнонаправленные потоку ударные волны. Это так сказать общие положения.
   11.011.0
RU SashaMaks #09.05.2016 16:12  @Mihail66#09.05.2016 13:48
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

mihail66> Скорость звука тут как раз "причем", сопло Лаваля начнет работать при скорости газа больше скорости звука.

Нет, скорость газа получается, как следствие разницы давлений, а не наоборот.

mihail66> Если в критическом сечении давление больше атмосферного, то это не сопло Лаваля, и проку в его расширяющейся части нет никакого.

Критическое сечение - это не сопло Лаваля и не расширение. Они не связаны между собой. Все сечения сопла Лаваля находятся за критическим сечением и давление там непостоянно. Оно уменьшается от критического сечения до выхода из сопла Лаваля.

mihail66> Топливо - NK/SB 65/35, сплавлено в сковородке

А видео запуска есть?
   50.0.2661.9450.0.2661.94
+
-
edit
 

mihail66

аксакал

Pashok> ... в критическом сечении скорость равна звуковой, давление так же выше давления среды...

В критическом сечении число Маха равно 1, это и есть звуковая скорость, и давление там равно давлению среды, т.е. атмосферному. В расширяющейся части число Маха больше 1, и как следствие скорость потока выше звуковой, и давление меньше атмосферного.
Именно это меня смущает в SRM, который дает число Маха 1,023 для прямого сопла, при скорости истечения газа 832 м/с. Но тут как не изворачивайся, а поднять скорость газа выше 340 м/с по определению не возможно, атмосферное давление не позволит!!! Отсюда я предполагаю, что величина скорости истечения газа выдаваемое SRM, чисто теоретическое.
   50.0.2661.9450.0.2661.94
Это сообщение редактировалось 09.05.2016 в 19:29
RU mihail66 #09.05.2016 19:14  @SashaMaks#09.05.2016 16:12
+
-
edit
 

mihail66

аксакал

SashaMaks> Критическое сечение - это не сопло Лаваля и не расширение. Они не связаны между собой. Все сечения сопла Лаваля находятся за критическим сечением и давление там непостоянно. Оно уменьшается от критического сечения до выхода из сопла Лаваля.

Вообще сопло Лаваля это все сечения, и сужающееся, и критическое, и расширяющееся.
Но я вынужден повториться, до тех пор пока в критическом сечении давление не упадет до величины давления окружающей среды (т.е. атмосферного = 1 Атм), проку в расширяющейся части ни какого нету. Поэтому сопло Лаваля и называется сверхзвуковым.

Видео запуска, к сожалению нет.

Всем удачного ракетостроения!
   50.0.2661.9450.0.2661.94
RU Бывший генералиссимус #09.05.2016 19:29  @Mihail66#09.05.2016 19:14
+
-
edit
 
mihail66> Вообще сопло Лаваля это все сечения, и сужающееся, и критическое, и расширяющееся.
Это правильно
mihail66> Но я вынужден повториться, до тех пор пока в критическом сечении давление не упадет до величины давления окружающей среды (т.е. атмосферного = 1 Атм), проку в расширяющейся части ни какого нету.

А это нет. Не в критическом сечении должна быть 1 атмосфера, а на срезе сопла. А в критике - чем больше, тем лучше. Главное, что в критическом сечении скорость течения равна местной скорости звука.

Чем больше запас давления, по отношению к окружающей среде, тем более длинное и широкое сопло выгодно делать. Причём, степень расширения по давлению намного больше, чем по площади. Т.е. в критике должно быть МНОГО атмосфер.

Сколько именно - зависит от показателя адиабаты, вообще, свойств газа, но, типично, там от 2/3 до 1/3 давления в камере.
   11.011.0
RU SashaMaks #09.05.2016 19:34  @Mihail66#09.05.2016 19:01
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

mihail66> а поднять скорость газа выше 340 м/с по определению не возможно, атмосферное давление не позволит!!!

Почему???
   50.0.2661.9450.0.2661.94
RU SashaMaks #09.05.2016 19:49  @Mihail66#09.05.2016 19:14
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

mihail66> Вообще сопло Лаваля это все сечения, и сужающееся, и критическое, и расширяющееся.

У тебя совершенно нет понимания разницы между расширяющейся частью сопла Лаваля и всем соплом Лаваля.

mihail66> Но я вынужден повториться, до тех пор пока в критическом сечении давление не упадет до величины давления окружающей среды (т.е. атмосферного = 1 Атм), проку в расширяющейся части ни какого нету.

От куда ты это взял?

mihail66> Поэтому сопло Лаваля и называется сверхзвуковым.

Оно сверхзвуковым называется потому, что позволяет разогнать газ выше своего критичного параметра по скорости - местной скорости звука, т.е. скорости звука самого истекающего из этого сопла газа. Окружающий его атмосферный воздух тут вообще ни при чём. В вакууме воздуха нет и тогда твоя теория там не работает в принципе.
   50.0.2661.9450.0.2661.94
1 329 330 331 332 333 449

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru