Высотные ракеты SashaMaks

SashaMaks> Есть идея намного лучше, причём лучше она будет и для всего двигателя.

Соответствующее гидроиспытания "первого блина комом" проведены и достаточно успешно.

Корпус разорвало вдоль оси именно по цилиндрической части, а не по креплениям или их расслоениям. И это несмотря аж на 4 допущенные ошибки при сборке. Т.е. определенную криворукость такая конструкция способна стерпеть...

Давление разрушения составило 54 атм, что на 20-25% ниже ожидаемого значения, скорее всего в основном из-за двух ошибок:

1. Проваленный размер в плюс для сферического днища, что привело к радиальным перенапряжениям в самом корпусе рядом с этой обечайкой.
2. Несовершенство форм по финальной установке корпуса, что привело к смятию волокон вдоль оси.

Хотя куда всё очевиднее другой вывод относительно самой стеклоткани Т-11.

Даже если сейчас всё сделать идеально, максимум, на который тут можно рассчитывать для двухслойной оболочки - это 65-70 атм, и корпус будет рвать именно вдоль оси, так как тут напряжения на разрыв у ткани в 3 раза меньше, чем по кольцу, а должно быть только в 2 раза ниже. Т.е., по кольцевому направлению стеклоткань Т-11 пересилена на треть или недосилена вдоль оси на треть. Иными словами есть где-то 30% просто паразитной массы в корпусе, которая не нагружена!

Если рассмотреть ту же стеклоткань Т-13, то из неё можно создать трёхслойную оболочку такой же массы, но при этом она будет на 30% прочнее и будет разрываться на давлениях порядка 90 атм.

Самое печальное, что Т-11 уже был закуплен стратегический запас. Но радует то, что Т-13 в среднем вдвое дешевле, чем Т-11.

SashaMaks> Корпус разорвало вдоль оси именно по цилиндрической части, а не по креплениям или их расслоениям.

SashaMaks>> Корпус разорвало вдоль оси именно по цилиндрической части, а не по креплениям или их расслоениям.

Я вот сейчас не понимаю.
"Вдоль оси" это линия разрыва, или направление силы в месте разрыва.
На фото я снова вижу отслоение нахлеста?, или это сквозной разрыв стеклопластика?

SashaMaks> Если рассмотреть ту же стеклоткань Т-13, то из неё можно создать трёхслойную оболочку такой же массы, но при этом она будет на 30% прочнее.

Добрый день.
Вот и я пришел к похожим выводам, касательно стеклоткани, Т13 для меня оказалась оптимальной, исходя из прочности готовых изделий, удобства в работе, доступности.
С уважением, irfps.

irfps> ..... Т13 для меня оказалась оптимальной.....
Тоже самое, после Т11 единственный раз попробовал Т13 и сразу понял что она лучше.
Т11 слишком подвижная при укладке.
А глядя на Сашины фотки, скоро должна родится технология создания корпуса двигателя в виде "монококона", только не из стеклоровинга, а из единого куска стеклопластика.

mihail66> "Вдоль оси" это линия разрыва, или направление силы в месте разрыва.

Направление силы.

mihail66> На фото я снова вижу отслоение нахлеста?, или это сквозной разрыв стеклопластика?

Сквозной разрыв. Место нахлеста не затронуто.

irfps> Вот и я прТ13 для меня оказалась оптимальной, исходя из прочности готовых изделий

Т.е. ты тоже делал эксперименты на прочность? Есть данные?

SashaMaks> Сквозной разрыв. Место нахлеста не затронуто.

54Атм, что-то как-то мало?!
А расслоения в теле корпуса имеются?

mihail66> 54Атм, что-то как-то мало?!

А сколько надо?

mihail66> А расслоения в теле корпуса имеются?

Нет.

SashaMaks> А сколько надо?
Я помню вот эти расчеты для однослойного корпуса.

SashaMaks> Нет.
Это мне нравится.

mihail66> Я помню вот эти расчеты для однослойного корпуса.

Я их тоже помню.

Для двухслойной простой обечайки будет больше в два раза. Тебя не устраивают потери в 30% по прочности? Меня тоже не устраивают. Но я всего лишь человек и не смог с первого раза за два дня сделать совершенную технологию сборки корпуса с внешней намоткой, чтобы не было потерь по прочности.

Собственно, в данном испытании и не это важно было. Как уже писал, важно было именно убедится, что мелкие и не очень мелкие ошибки не закончатся потерями прочности до 70…90% прочности.

На этом испытания еще не закончены. Дальше цель именно добится большего совершенства и сравнить на прочность два стеклопластиковых материала на Т-11 и Т-13.

SashaMaks> Для двухслойной простой обечайки будет больше в два раза. Тебя не устраивают потери в 30% по прочности? .....

Саш, меня более чем устраивает то, что корпус порвался от нагрузки вдоль оси (именно порвался, а не лопнул).
И твои испытания для меня как нельзя лучше дают понимание процессов при выбивании (отслоении) заглушки.
Действуй в том-же ключе!

Что до меня, я хочу рабочее давление 70+Атм.

SashaMaks>> Если рассмотреть ту же стеклоткань Т-13, то из неё можно создать трёхслойную оболочку такой же массы, но при этом она будет на 30% прочнее.
irfps> Вот и я пришел к похожим выводам, касательно стеклоткани, Т13 для меня оказалась оптимальной, исходя из прочности готовых изделий, удобства в работе, доступности.

Не всё так просто и очевидно оказалось)) У каждой стеклоткани тут свои плюсы и минусы.
Т-11 определенно делали под сложную формовку. Вот пример исполнения сферической обечайки на одних и тех же формах для стеклопластика на стеклотканях Т-13 и Т-11 (см. рис.).

Очевидно, что деталь получилась лучше на Т-11, а на Т-13 края пошли гофрами и складками, волокна там на краях не уплотнялись. Зато гораздо лучше из Т-13 получаются простые плоские детали или детали вращения с прямой образующей: цилиндр, конус.

Вероятно, закупленный запас Т-11 ещё пригодится, из неё определенно лучше будут сферические детали, а весь корпус будет из нескольких видов тканей сделан. Поэтому следующий образец к гидроиспытаниям решил сразу делать из разных стеклотканей. Заглушка-сфера из Т-11 в два слоя, цилиндр и конус из Т-13 в три слоя.

SashaMaks> Очевидно, что деталь получилась лучше на Т-11, а на Т-13 края пошли гофрами и складками, волокна там на краях не уплотнялись.

Второй блин тоже вышел комом, причём и в прямом и в переносном смыслах.

Сформовать 3 слоя стеклоткани Т-13 поверх имитатора заряда и двух заглушек так и не получилось, несмотря на применение секторной формы. Складки упорно залезали в щели и их от туда так и не удалось убрать. Данная стеклоткань совершенно не деформируется на сжатие волокон в плоскости.

Однако и для Т-11 сжатие волокон означает потерю прочности и внешняя намотка неизбежно снизит кольцевую прочность такого корпуса в местах законцовок. Возможно, что полученные 50 атм - это даже было близко к пределу возможности такой конструкции, что по факту является 50% потерей прочности относительно кольцевой прочности стеклопластика на Т-11.

Формование же цилиндрической части корпуса поверх деталей двигателя оказалось обманчиво простой затеей. Основная проблема в том, что эти части плохо держаться друг за друга и представляют из себя крайне плохую оправку, которая не позволяет с должным качеством растянуть волокна в стеклоткани Т-13, что приводит к дополнительным и существенным потерям в прочности и чрезмерному раздуванию корпуса.

На данном испытании получилось всего лишь 15 атм и снова произошло расслоение в районе конической обечайки. В данном случае сделать из Т-13 зауженного монолитного без складок корпуса не получилось и его легко раскрыло, а конус выдавило.

SashaMaks> Второй блин тоже вышел комом, причём и в прямом и в переносном смыслах.
Да, возникало ощущение, что сужающиеся края цилиндрической чисти из Т-13 будет коробить.
У тебя это прекрасно подтвердилось.
А если опять вернуться к Т-11, и у меня снова в голове крутится стеклонить, которую можно с натягом намотать на проблемные части и попробовать решить проблему с отслоением?

mihail66> А если опять вернуться к Т-11, и у меня снова в голове крутится стеклонить, которую можно с натягом намотать на проблемные части и попробовать решить проблему с отслоением?

В Т-11 уже много лишнего в машинном направлении имеется и нагрузить это не получится. Да и итоговые потери по прочности будут большие от внешней намотки. Нить не поможет решить проблему с отслоением тут, увы, причины гораздо хуже. В промышленной идилии тогда надо сразу весь корпус нитью мотать. Для промышленности - это и проще и лучше и дешевле, а вот любителю слишком сложно будет.

SashaMaks> В промышленной идилии тогда надо сразу весь корпус нитью мотать. Для промышленности - это и проще и лучше и дешевле, а вот любителю слишком сложно будет.
Тут я конечно соглашусь, изготовить монококон из стеклоровинга на кухне, это нужно "ужом извернуться".
Но я укреплял места крепления заглушки и сопла у цилиндрического корпуса стеклониткой. И при этом не испытывал особых затруднений. Делал это для усиления винтового крепления, правда быстро от этого отказался.
SashaMaks> Нить не поможет решить проблему с отслоением....
Но, в моем понимании, она должна решить проблему раскрытия зауженной части.
SashaMaks> Да и итоговые потери по прочности будут большие от внешней намотки.
Ну, если только это тебя останавливает!?

mihail66> Ну, если только это тебя останавливает!?

Там кажется есть такая тонкость, что нить нужно нагружать на 10% от ее предела прочности.

CRC> Там кажется есть такая тонкость, что нить нужно нагружать на 10% от ее предела прочности.
Это ты имеешь ввиду преднатяг такой делать?
Сильно натянуть все равно не получится, при отпускании витки по эпоксидке начинают скользить и нитка прослабляется (я правда узлы не завязывал).
Вот интересно, при намотке стеклотекстолитовых труб, как сильно нитку натягивают?
Мне кажется ее и не тянут "до одурения", иначе с оправки потом не снимешь.

mihail66> Это ты имеешь ввиду преднатяг такой делать?
Это из учебника по РДТТ))) Смысл в том, чтобы нить начала сразу работать на натяжение при появлении давления.
mihail66> Сильно натянуть все равно не получится,

Так они не просто так мотают, а наискосок

mihail66> Вот интересно, при намотке стеклотекстолитовых труб, как сильно нитку натягивают?

Скорее всего там стеклоткань)) У них то прочность 30 кГс/мм² всего лишь...

CRC> Это из учебника по РДТТ))) Смысл в том, чтобы нить начала сразу работать на натяжение при появлении давления.
Ну как-бы логично преднатянуть.

CRC> Скорее всего там стеклоткань)) У них то прочность 30 кГс/мм² всего лишь...
Прессованные трубы из стеклоткани, намотанные из стекловолокна.
А разрывная прочность стеклонити 25-60 кг/текс.

SashaMaks> Хотя куда всё очевиднее другой вывод относительно самой стеклоткани Т-11.
SashaMaks> Если рассмотреть ту же стеклоткань Т-13, то из неё можно создать трёхслойную оболочку такой же массы, но при этом она будет на 30% прочнее и будет разрываться на давлениях порядка 90 атм.

Что-то я поторопился с этим выводом.

У стеклопластика на Т-13 главные напряжения на разрыв меньше будут: 350-175 МПа против 640-215 МПа у Т-11.
То до получения равной прочности её расход будет примерно в полтора раза больше, что "съест" её выигрыш по цене.

А вот для корпусов на Т-11 и числа слоёв 3 или 4 вполне можно применить комбинированную схему намотки, т.е. один слой волокна по оси и 2-3 слоя волокна по кольцу. Получаются некие средние напряжения, которые уже лучше соответствуют равномерному нагружению всего корпуса в целом, что получается несколько лучше, чем все слои крутить по кольцу.

Помимо этого, сейчас возникло сильное подозрение в том, что проблемы с адгезией носят технологический характер. Сейчас нужно проверить влияние одной технологической компоненты на это, которая закралась в испытания, начиная с образца №5.

1. Численное моделирования возможного геометрического несоответствия обечаек по диаметрам показало, что потери здесь на порядок меньше, чем есть на практике. А следовательно, скорее всего, дело не в этом.

2. Вторая возможная причина отслоения осевых креплений носит строгий не случайный характер и не допускает исключений в принципе. Т.е. если есть хотя бы один пример с низким показателем потерь, то принятое решение есть и работает, и причина не в этом месте. А таких примером уже минимум 2 на практике.

Впрочем опыты покажут, причину потери адгезии. Хотя тут я определенно увязну в экспериментах...

Пока испытал ещё два образца:
Образец №8 - стеклоткань Т-13 на связке с растворителем - полный отказ на 1-2 атм;
Образец №9 - стеклоткань Т-13 на связке из ЭДП - отказ в виде выдавливания штуцера на 37 атм через шов в конической обечайке.

SashaMaks> Впрочем опыты покажут, причину потери адгезии. Хотя тут я определенно увязну в экспериментах...

Испытание образца №10 так же не выявило потери адгезии, пока вроде бы получается реализовать новую технологию...

SashaMaks> Образец №9 - стеклоткань Т-13 на связке из ЭДП - отказ в виде выдавливания штуцера на 37 атм через шов в конической обечайке.

Однако возник аналогичный отказ с разрушением шва в конической обечайке на давлении 40 атм.

Пока выводы предварительные в том, что идёт разрушение по диагональной схеме плетения, которая неизбежно образуется в конической и сферической обечайках. Причём диагональное направление волокна в конусе приходится именно на место шва, а количество слоёв слабо увеличивает прочность этого места, так как, видимо, идёт последовательное разрушения слоя за слоем.

В образце №10 было две обечайки из Т-11 по три слоя в каждой.

Наложение слоёв в сфере делалось по схеме чередования основного направления волокна: 0°-90°-0°.
Наложение слоёв в конусе делалось по схеме: 90°-90°-0°. Т.е. два слоя по кольцевому направлению и один слой вдоль оси.

Для сферы был применён дополнительный 2-ой слой в осевом креплении для бондажа диагонального направления волокна. Но до его испытания пока дело не дошло.

Сейчас уже ясно, что для обеспечения достаточной прочности шва в конических обечайках необходимо увеличить степень нахлёста на меньшем диаметре, а также применить симметричное наложение слоёв.

SashaMaks>> Впрочем опыты покажут, причину потери адгезии. Хотя тут я определенно увязну в экспериментах...
SashaMaks> Сейчас уже ясно, что для обеспечения достаточной прочности шва в конических обечайках необходимо увеличить степень нахлёста на меньшем диаметре, а также применить симметричное наложение слоёв.

Испытание образца №11, по сути повторяющего образец №10 с трёхслойными обечайками из сферы и конуса, с учётом указанных доработок, был успешно испытан. Получено давление разрушения порядка 95...97 атм! Максимальная расчётная нагрузка для трёхслойной цилиндрической обечайки из стеклопластика на стеклоткани Т-11 составляет 120 атм.

Разрыв снова произошел по шву у штуцера на конической обечайке. Укрепление оказалось верным, и технология по части адгезии уже даёт 3 успеха по воспроизводимости из 3-х попыток.

Однако в этом испытании есть потери - это, как минимум, один манометр. В трубной арматуре пришлось применить специальный герметик для финишного соединения и, чтобы он нормально застыл, пришлось оставить много воздуха внутри. Этот воздух при разрыве довольно сильно хлопнул и стукнул манометром от таз. В итоге съехал ноль на +15 атм. Походу нужен новый манометр и новая система его подключения...

SashaMaks>Испытание образца №11, по сути повторяющего образец №10 с трёхслойными обечайками из сферы и конуса... ... и, чтобы он нормально застыл, пришлось оставить много воздуха внутри. Этот воздух при разрыве довольно сильно хлопнул...
Судя по всему, ты оставил идею использовать для двигателя корпуса из ватмана на силикате? Про много воздуха не понятно.. Ты воздухом проверяешь или водой? Если водой - то что мешает залить в систему воды перед тестами?

SashaMaks> Походу нужен новый манометр и новая система его подключения...
Если разобрать манометр - то возможно получится его починить. Там довольно простая механика. И что за новая система подключения?