Высотные ракеты SashaMaks

SashaMaks> 7. Ещё что-то.

На данный момент установлена и принята к рассмотрению и испытанию версия о неучете (забыванию) сложной схемы нагружения осевых креплений.

Пересчет существующих моделей прочности показал невозможность применения в данном двигателе однослойных стеклотканевых осевых креплений по причине их недостаточной общей прочности. Необходимый и достаточный минимум слоев - не менее 2.

SashaMaks> Графический анализ пятна факелов не выявил каких-то заметных отличий между ними до 1,5-2 раз. Следовательно, количественно тяга и давление для двигателя №57 не достоверны.

Что и подтвердилось на испытании двигателя РДМ-60-16 №60 с соплом на 22мм. Давление и тяга лишь немного снизились, как и хотелось изначально. Теперь всё точно измерено. Теоретически при таком раскладе можно выйти на УИ для этого двигателя в районе 110-120с.

SashaMaks>> 7. Ещё что-то.
SashaMaks> На данный момент установлена и принята к рассмотрению и испытанию версия о неучете (забыванию) сложной схемы нагружения осевых креплений.

И данная версия не подтвердилась, зато она помогла вместе с полученными практическими данными, о механизме разрушения материалов в этот раз, методом исключения выйти на одну единственно верную версию, которая и подтвердилась уже в численной модели расчёта так, что и на практике не смысла проверять ничего.

Гибридное применение данных материалов неизбежно снизит общий запас прочности данного корпуса двигателя в 1,5 раза, и на это никак не повлияет увеличение количества слоёв стеклоткани в осевых креплениях и никак не повлияет увеличение площади их склеивания.

Будут применены обычные бумажные материалы в осевых креплениях. На этом данный вопрос закрыт.

SashaMaks> Будут применены обычные бумажные материалы в осевых креплениях. На этом данный вопрос закрыт.
Я правильно понимаю, что...
Вывод - эпоксидка плохо клеится к силикатному ватману!
(?)

mihail66> Я правильно понимаю, что...
mihail66> Вывод - эпоксидка плохо клеится к силикатному ватману!
mihail66> (?)

Нет.
1. Корпус последних двигателей выполнен из обычного ватмана, начиная с 2016 года уже.
2. Эпоксидка здесь ни при чем.
3. Причина именно в свойствах материалов бумаги и стеклоткани.

SashaMaks> 3. Причина именно в свойствах материалов бумаги и стеклоткани.
Возможно я что-то пропустил.
SashaMaks> 1. Корпус последних двигателей выполнен из обычного ватмана, начиная с 2016 года уже.
Ведь у тебя корпус из силикатного ватмана.
Если не так, то на какой связке?
С недавнего времени ты начал использовать стеклоткань в соединительных элементах.
В элементах из стеклоткани какая связка?

SashaMaks>> 3. Причина именно в свойствах материалов бумаги и стеклоткани.
mihail66> Возможно я что-то пропустил.

Да ничего. Тут всё дело в сопромате.

mihail66> Ведь у тебя корпус из силикатного ватмана.

Был раньше, но потом нужно было снизить запас прочности, и решил убрать пропитку ватмана жидким стеклом.

mihail66> Если не так, то на какой связке?

Соответственно никакой связки нет, просто склеенные слои бумаги и всё.

mihail66> В элементах из стеклоткани какая связка?

Это не важно.

SashaMaks> На данный момент в целом по двигателям успешно завершены испытания по следующим направлениям:
SashaMaks> 1. Система зажигания.
SashaMaks> 2. Система воспламенения.
SashaMaks> 3. Топливо.
SashaMaks> 4. Устойчивость горения.
SashaMaks> 5. Закон эрозии сопла.

Благодаря почти полной отработке всех систем двигателя, появилась возможность применить технологию последовательно-параллельной сборки двигателей, чтобы не ждать попусту, пока застынет топливо полностью. Так можно интенсифицировать их изготовление. А также мелкосерийное производство отдельных их узлов группами.

Помимо мелочевки, добрался и до корпусов. Уже готов к испытанию новый двигатель, а к сборке готовится следующий + заготовка ещё 3-х дополнительных корпусов из стеклотканевого композита для отдельного эксперимента. Это будет такой же двигатель, но полностью в стеклотканевом корпусе, где в обечайках сегментов будет по два слоя не более, а в осевых креплениях всего один слой. И никакой путаницы больше с направлением волокон!

Бумажные корпуса (три справа) имеют массу 92...96г, а стеклотканевые (три слева) на почти ту же прочность только 60...64г.

Последнее испытание:

принесло очень важную информацию о работе двигателей с большим удлинением. Затрагивает это испытания их еще от 2015 года. Тогда и сейчас я все думал, что это какая-то ошибка, возможно где-то в электронике или в калибровке датчика, но тут ошибок нет и не было. Тяга двигателей действительно выше расчетной где-то в 1,5 раза.

А по расчету должно быть так: увеличили длину в 1,45 раза с удлинения 11 до 16 и тяга возросла в 1,45 раза при неизменном Кн. Но в действительности тяга сейчас увеличилсь более чем в 2 раза, хотя Кн даже немного снизился, чем для удлинения 11.

Пока не у комьютера, не могу написать весь ответ со всеми ссылками. До завтра это пусть будет задачкой для размышления)))

SashaMaks> Последнее испытание:

Из полученных данных испытаний двигателей с повышенным удлинением сделаны следующие выводы:

1. Тяга в 1,5 раза выше расчетной.
2. Давление в 1,5 раза выше расчетного и состаляет не менее 25атм для двигателя РДМ-60-16 на сорбитовой натриевой карамели.
3. Снижение тяги и давления не возможны при таких удлинениях заряда и его геометрии.
4. Менять геометрию не желательно, то изменению подлежит корпус.
5. Прочность корпуса необходимо увеличить в 2 раза, т.к. фактическое рабочее давление превышено в 2 раза с 10…15 атм до 25…30 атм.
6. Исполнение корпуса в прежнем бумажном варианте потребует 10…12 слоев ватмана вместо 6, или 8 слоев силикатного ватмана, или всего 3 слоя стеклоткани.

Поэтому для того, чтобы обеспечить возможность использования двигателя РДМ-60-16 с удлинением L/D = 16 на действующем топливе, необходимо заменить корпус на более прочный стеклотканевый. При этом время работы двигателя сократится с 5с до 4с, мощность возрастет, возрастет и скоростной режим движения для ракет с 3М до 4М. Поэтому необходимо обеспечить минимальный запас прочности для корпуса двигателя/ракеты на уровне 2, а не 1,5.

Три слоя стеклоткани должны обеспечить прочность корпуса на уровне 60…70атм, что в 2 раза больше 30атм.

Также необходимо будет перепроверить данные на разрыв для стеклотканевого композита на разрывной машине. Задел из бумажных корпусов полностью бракуется и возможно будет применен только для сборки двигателей с меньшим удлинением. Существующий задел по стеклотканевым корпусам будет доработан на 3 слоя вместо 2. А критический диаметр сопла будет не 22мм, а исходный расчетный 20,5мм.

И все это из-за одной маленькой особенности в работе двигателей с большим удлинением... )))

SashaMaks> Пока не у комьютера, не могу написать весь ответ со всеми ссылками. До завтра это пусть будет задачкой для размышления)))

Пролистал назад все испытания своих двигателей с большим удлинением заряда с L/D не менее 13 и удивился тому гигантскому объёму информации, которое было получено в результате всех испытаний...

Но главное подтвердилось, рабочее давление на режиме было повышено и ни одна за всё это время из возможных указанных причин не была верной. Большая часть выводов по испытаниям требует корректировок, но это, видимо, придётся писать по каждому испытанию отдельно.

Только располагая теми возможностями, на данный момент в измерениях и испытаниях, в том числе при доведении конструкции до предельных нагрузок, удалось надёжно определить действительную причину завышения давления при больших удлинениях заряда.

При удлинении заряда наступает такой момент, когда критический диаметр сопла, увеличиваясь, становится равным диаметру канала, то после этого становится невозможным поддержание рабочего давления ниже некоторого значения. А само минимальное рабочее давление будет расти при дальнейшем увеличении удлинения, так как начальный Кн будет расти уже от самого удлинения канала и дальнейшее расширение критического диаметра сопла не сможет повлиять на изменение Кн и давление.

Но в данном случае имеет место совершенно другая причина роста давления при удлинении заряда, так как критический диаметр при неизменном Кн был ещё меньше диаметра канала в заряде.

Причина оказалась в совместном профиле канала и сопла.

При приближении критического диаметра сопла к диаметру канала, газовый поток в начальный момент времени работы двигателя не воздействует с необходимой силой на дозвуковую часть сопла и не происходит заданной эрозии сопла. Течение газа более ламинарно возле сопла, а за 1с работы сгорает сначала топливо возле сопла, а не само сопло испаряется. Только после того, как сгорит часть топливного свода, контур сопла проявляется, и возобновляется скорость его эрозионного разрушения до необходимой. В итоге получается, что за 20-30% времени работы двигателя изначально сопло не подвергается эрозионному разрушению или оно незначительно, что приводит к прогрессивному росту рабочего давления до 1,5 раз выше нормы. Потом скорость эрозионного разрушения сопла восстанавливается, но начинается оно уже позднее, когда текущий Кн выше начального, что приводит к сохранению завышения рабочего давления до конца работы двигателя, а в месте с ним и тяги.

Поэтому последние двигатели просто разрушало физически из-за того, что фактически был выбран весь запас прочности на корпусных элементах, а фактическое рабочее давление было в районе 25-30атм, как и прочность корпуса.

Поэтому решить данную проблему не возможно, кроме как поднять прочность корпуса и только для двигателей с удлинением более 10 и при тех же значениях Кн. И чем ещё длиннее будет заряд, тем ещё будет выше фактически минимально возможное рабочее давление, и нужен будет ещё более прочный корпус.

SashaMaks> Три слоя стеклоткани должны обеспечить прочность корпуса на уровне 60…70атм

Извиняюсь что вмешиваюсь. Только стеклоткань без бумаги? Откуда такие данные?

N.a.> Только стеклоткань без бумаги? Откуда такие данные?


Только для стеклоткани.
Бумага в стеклотканевом корпусе слабо нагружается и почти не работает.

Данные из расчета для цилиндрической обечайки по результатам эксперементов образцов, полученных на разрывной машине.

SashaMaks> Причина оказалась в совместном профиле канала и сопла.
Причина в обычном эрозионном горении.
Очень длиный узкий канал, превышен параметр Победоносцева для твоего топлива.

N.a.> Спасибо. А сами цифры 350 МПа и 180 МПа откуда?

Это и есть данные с моей разрывной машины. Для эпоксидного связующего в машинном направлении они плавают в пределах от 300МПа до 350МПа, что очень хорошо совпадает со справочными данными. На попереное направление уток пока делал лишь один тест.

RLAN> Причина в обычном эрозионном горении.

Я же писал детально, что причина не в этом. Если все было бы так просто, то я бы еще 3 года назад это заметил.

RLAN> Очень длиный узкий канал, превышен параметр Победоносцева для твоего топлива.

Критерий Победоносцева не превышен, так как диаметр критического сечения сопла 20,5мм меньше диаметра канала 22мм.

RLAN>> Причина в обычном эрозионном горении.
SashaMaks> Я же писал детально, что причина не в этом. Если все было бы так просто, то я бы еще 3 года назад это заметил.
RLAN>> Очень длиный узкий канал, превышен параметр Победоносцева для твоего топлива.
SashaMaks> Критерий Победоносцева не превышен, так как диаметр критического сечения сопла 20,5мм меньше диаметра канала 22мм.

Этот параметр в первую очередь определяет граничные условия возникновения эрозионного горения для шашки (отношение площадей горения к площади канала я бы рекомендовал менее 100, и то не факт для натриевой карамели) а площадь критического сечения тут вторична.

RLAN> Этот параметр в первую очередь определяет граничные условия возникновения эрозионного горения для шашки (отношение площадей горения к площади канала я бы рекомендовал менее 100, и то не факт для натриевой карамели) а площадь критического сечения тут вторична.

Вот тут графики тяги двигателей с разным удлинением:

У более длинного начальное давление совпадает с менее длинным, а потом растет. Причем растет - это еще заниженные значения. Если есть значительное ускорение горения топлива от местной скорости потока, то это должно максимально проявляться именно в начальный момент времени работы, а тут давления сопадают => столь значительного ускорения горения свода топлива нет.

Увеличение скорости горения топлива ведет к повышению давления, а повышение давления ведет к ускорению скорости испарения материала сопла. И режим разгара сопла настроен так, чтобы давление было постоянным. Если этого постоянства нет, значит есть какое-то изменение в законе эрозии сопла.

В твоей теории здесь не сходится. Скорость потока сильнее размывает топливо, а сопло нет. Так не бывает.

Что топливо, что сопло - они испаряются одинаково, только скорости отличаются, а факторы, которые этому способствуют действуют идентично.

В моем алгоритме расчета давления по тяге заложена логика подстройки изменения закона эрозии для сопла в виде линейной функции, которая итерационно подгоняется по всем значениям тяги до требуемых пределов с заданной точностью.

Но она может быть и нелинейной. И в данном случае, для двигателей с большим удлинением, скорость разрушения сопла сильно непостоянно вначале и неучет этого и приводит к ошибке занижения давления. По расчету 20атм, а по факту 25…30атм, как у корпуса. И вопрос стоит уже не о некотором снижении давления с 20атм до 15атм, а в том, чтобы использовать по факту давления 25…30атм.

На долю эрозионного горения топлива возможно лишь повышение давления с 15атм до 20атм максимум и только в самый начальный момент времени работы двигателя, ну ни как не до 25…30атм. Собственно этого и нет, а точность сравнительного определения начальных давлений очень высокая. Рост давления и давление в середине режима работы для двигателей с большим удлинением определен сейчас с ошибкой на занижение.

SashaMaks> Рост давления и давление в середине режима работы для двигателей с большим удлинением определен сейчас с ошибкой на занижение.

Это можно проверить, если изменить закон изменения разгара сопла при расчете давления по тяге со строго линейного на учет пониженного разгара вначале работы.

Точнее это уже будет корректировка расчета под данные с испытаний. Ведь общая степень разгара сопла ниже нормы. Совсем забыл об этом написать.

Еще свой вклад в снижение общей степения разгара сопла мог принести такой параметр, как относительный разгар. Этот параметр непостоянен при изменении удлинения заряда. При малых удлинениях относительный разгар наибольший, а при больших удлинениях - наименьший, так как скорость эрозии материала сопла постоянна, если давление постоянно, а размер сопла изменяется. Но при больших удлинениях толька эта зависимость не выдерживается, так как наибольшее изменение должно быть при малых удлинениях, а не при больших. А рост давления значительно увеличивается при больших удлинениях, поэтому - это причина тоже не основная, а лишь дополнительная.

RLAN> Сделай диаметр канала больше и повтори.

Начальный Кн измениться. И все равно вылезет контур сопла внутрь канала, который и будет при этом сильнее подвергаться воздействию потока и будет более сильная эрозия, давление снизится и за счет восстановления скорости эрозии сопла.

RLAN> Разговоры ни к чему.

У меня не разговоры, у меня данные с практики: степень разгара сопла, степень выгорания профиля топлива по сегментам и очень много чего еще. И я вижу, что тут все есть и все работает, а не так, что только эрозионное горение топлива и больше ничего. Я даже степень их вклада могу оценить. Подобные эксперименты - это уже тавталогия пройденного для меня.

Есть еще куча данных о том как и с какой скоростью разгорается та или иная часть профиля сопла. Благодаря чему я знаю, какая из них больше всего влияет на разгар сопла, например. А есть еще данные для этого в зависимости от разных технологий. Но, видимо, этот опыт не нужен, то я и не пишу о нем, однако это не значит, что его нет у меня или этого нет в природе...

SashaMaks> И вопрос стоит уже не о некотором снижении давления с 20атм до 15атм, а в том, чтобы использовать по факту давления 25…30атм.

Сейчас в рамках разработки нового дешевого стеклопластикового материала для корпуса есть возможность до 2…3 раз поднять рабочие давления в моих двигателях с 15…20атм до 30…50атм.

Предварительные оптимизационные расчеты по УИ в пределах использования одного и того же топлива на получения максимальной высоты дают ее увеличение на указанных диапазонах давлений. Т.е. потери высоты от сокращения времени работы двигателя при увеличении рабочего давления и скорости горения топлива оказываются еще меньше, чем прибавка высоты от увеличения УИ.

Поэтому вместо расширения канала в третьем сегменте двигателя с большим удлинением будет разрабатываться двигатель на большее рабочее давление с сохранением полной универсальности основных сегментов.

Тем более, что в рамках решения задачи о повышении скоростного режима движения ракет, из-за увеличения мощности работы двигателей, уже вчера успешно опробовал новую технологию сборки стабилизаторов повышенной жесткости.

SashaMaks> Начальный Кн измениться.

SashaMaks>> Начальный Кн измениться.
Massaraksh> https://im0-tub-ru.yandex.net/...

Я почему-то не оцениваю ваши личные качества, вроде полного 100% нежелания принимать мои практические данные.

Но вижу, что это и не нужно, то и писать не буду. Раз у вас это с такими явлениями в глазах ассоциируется.