Проект «EcoRocket»

RonniekGC> EcoBooster

Подготовка оснастки
Для изготовления таких моторов потребуется:
1. ПП труба для воды. Ее внешний диаметр будет диаметром шашки по топливу (в моем случае это труба 20мм). Такие трубы продаются в хозяйственных магазинах в отделах сантехники. К сожалению, продаются они обычно кусками по 2м, чего явный избыток для наших нужд, но стоимость 2х метровой трубы не высока (~100руб.), что позволяет не парясь нам купить ее с избытком. Не нужно покупать более толстые (я о толщине стенки, а не о диаметре), армированные или импортные трубы. Они дороже, а пользы здесь никакой. Но нужно постараться выбрать наиболее ровную, т.к. периодически встречаются сильно изогнутые.
2. Бумага, для оправок и корпусов. Для изготовления обечаек будущих шашек отлично подходит офисная А4. Она же хороша и для маленьких моторов типо моего РД-20.2. Но для моторов длиннее она уже не годится, т.к. при намотке становится очень сложно избежать пузырей и складок. Для РД-20.3 и РД-20.4 я использовал чертежную А3, но уверен, ватман А1 подойдет не хуже, а то и лучше.
3. Эпоксидка или ЭДП. Т.к. она станет основным компонентом сопел и заглушек, а возможно и будущих прес.станков, станков для сопел.
4. Секундный клей (местами может пригодиться).
5. Шпильки, гайки и шайбы для пресс.станков. С гайками и шайбами вопросов обычно не возникает. Их можно взять в любом хозяйственном. А вот подходящую шпильку мне пришлось поискать долго. Помог отечественный автопром – нашел и купил в автомагазине шпильки М8 крепления ресивера от отечественных авто. Как оказалось, продаются они в любом автомагазине и прекрасно подходят под наши нужды. Шпилька (см. фото) имеет гладкую часть в центре для формирования канала шашки и резьбу с двух сторон.
6. Чуток литола24 или солидола. Густые смазки продаются в том же автомагазине, либо хозяйственном. Они нужны для легкого извлечения шпильки и отлипания поршней. Многие здесь могут возмутиться, что «это плохо», «потом все липкое» и т.д. Но практика показала, что это незаметные мелочи, которые сильно упрощают нам сборку, а ведь легкость сборки стоит в приоритете для этих моторов.
7. Алебастр для сопел и заглушек. Алебастр – это строительный гипс, который продается в хозяйственных в отделе сухих строительных смесей. Стоит он копейки ~50руб. за мешок 2кг. Хватит нам его на всю ракетную практику.
8. Баллончик краски, воск и немного стрейча/пищевой пленки, или просто полиэтилена (если планируем герметизировать). Краску можно купить в автомагазине, или хозяйственном. Какая лучше? Тут подсказать не могу, но лично мне алкидная не нравилась никогда. Если кому известна краска для граффити Montana, то я красил именно ей, задаренной мне другом. Очень удобная в работе!

После такой небольшой закупки подготовить:
1. Намотать на этой трубе оправку из ватмана и эпоксидки толщиной равной толщине будущей обечайки/бронировки шашки (у меня 0,5мм стенка бронировки - D=21мм). Она нужна для того, чтобы выровнять внутренний диаметр будущего корпуса двигателя с внешним диаметром обечайки шашки. Позже именно на этой оправке будет наматываться будущий корпус двигателя и корпус станка для сопел. Если все будет сделано правильно, получаемые шашки будут входить в корпус с небольшим трением и плотно держаться в нем, что говорит о минимальном зазоре!
2. Изготовить примитивные поршни пресс.станка и доработать шпильки. Как бы не были хороши купленные шпильки (см. фото), они все равно нуждаются в простенькой доработке. Дело в том, что с самых краев плоской части шпильки есть незначительные, не сразу заметные утолщения диаметра. Чтобы при выпрессовки шпильки шашка не лопалась и не растрескивалась, нам нужно будет их просто сточить. Для этого шпильку зажимаем в патрон шуруповерта и вращая слегка ровняем эти выступы об напильник. Вся процедура займет считанные минуты, бугорки стачиваются легко. Главное – не увлекаться и не переборщить!
А вот с поршнями сложнее. Способов их изготовить я придумал несколько, но предлагаю наиболее удачные. Первый – 3D печать и дальнейшая обработка, что является лучшим и простейшим вариантом. А второй – изготовление из нашей трубы и эпоксидки. Таким способом я пользовался ранее. Он сложен и трудоемок, но результат хороший. Думаю по чертежу все понятно (см. рис), но если кому-то будет интересно, опишу подробно.
3. Изготовить простейший станочек для сопел. Нужно сделать оправку под заливку сопла и маленький корпус. Для оправки нам снова потребуются те же технологии, что и в случае с изготовлением поршней для пресс.станка. А вот корпус примитивен – это такой же корпус, что и корпус будущего двигателя, только более короткий и его внутренние стенки покрыты скотчем. Скот нужен для того, чтобы состав не прилип к корпусу и легко вынимался. Для этого на оправку под корпус (см. пункт 1) ровно наматывается сначала скотч, а уже на него бумага и силикатный клей. Лучше конечно делать такой корпус из ватмана и эпоксидки, но это чуть сложнее. Пример такого станка был там же: РДТТ конструкции технологии материалы - XVIII [RonniekGC#15.09.16 23:35]

Теперь можно штамповать серийно двигатели!

RonniekGC> EcoBooster

Изготовление сопла
Т.к. процесс полимеризации сопла наиболее длительный, лучше начать с заливки сопла. Для этого в одноразовом стаканчике одноразовой ложечкой разводим эпоксидку (в рекомендуемой пропорции 10/1) и алебастр 50%/50%. Только помешиваем осторожно, чтобы минимизировать образование пузырей.

Когда состав готов собираем станочек. Выдавливаем немного литола24 на ватный диск или салфетку и тоненьким слоем промазываем всю оправку. В месте, формирующем критику, можно мазнуть чуть толще. Так же тонким слоем промазываем и внутреннюю стенку корпуса станка. Одеваем одно на другое и начинаем заливку. Для удобства состав можно слегка нагреть (градусов до 40). После того, как почти вся дивергентная часть будущего сопла залита, нужно надеть на оправку все шайбы (о шайбах было выше) и завершить заливку. Состава наливаем немного выше шайб, т.к. в верхней части позже сформируем небольшой конфузор. Оставляем станочек в покое на 24 часа.

Подготовка воспламенительного состава
Для моих моторов я использовал упомянутый ранее ВВС-1. Мне понравился очень. Описывать все не буду, просто дам ссылки на первоисточники.

Вот: Serge77 - Моя ракетная мастерская - Вторичный воспламенительный состав.
И вот: Вторичный инициатор для РДТТ

Но от себя я добавил маленькое нововведение, призванное снизить «сыпучесть» получаемых полосок.
После нанесения равномерного более толстого слоя (1,5-2мм) состава на зафиксированный бинт я обтянул его сверху еще одним слоем бинта. Таким образом, получается эдакий пирог из армирования бинтом снизу, сверху и хрупкого состава в центре. Такое простейшее дополнение дает ощутимый результат. Да, состав по-прежнему хрупок и стремится растрескиваться, но готовая полоска больше не рассыпается и не разламывается при нарезке, приобретя некоторую жесткость. Результат от такого нововведения превзошел все мои ожидания. Именно поэтому ВВС1 стал уверенно использовать в этих моторах, хотя есть и куда более удачные и технологичные составы, но простота и дешевизна ВВС-1 оказалась для меня вне конкуренции.

Ну и окончательную сушку состава я проводил в емкости с силикагелем. Не думаю, что это я прям америку открыл, но такой мысли на указанных источниках не нашел.

RonniekGC> EcoBooster

Отливка шашек
Пока наше сопло будет лежать, и доделываться само в течение 24 часов, мы можем изготавливать шашки. Для этого на трубе мотаем обечайки шашек из бумаги и силикатного клея. Напоминаю, что все они должны быть точного диаметра, не превышающего диаметр оправки для корпусов!
Пока сохнут обечайки, мы промазываем тонким слоем литола шпильки и верхнюю поверхность поршней, так же как и оправки для сопел.

После того, как обечайки высохли, мы надеваем их на один из поршней, а поршень надеваем на шпильку до упора. Упором должна служить гайка с надетой шайбой, накрученная на один из концов шпильки так, чтобы надетый поршень закрывал всю резьбовую часть шпильки с одной стороны!
Теперь можно заливать разогретое топливо. Важный момент: я предлагаю именно заливать карамель в собранный станок, когда в нем находится шпилька! Если использовать маленькую посудину с носиком и маленькую воронку под станочек (я делал из алюминиевой банки воронку нужного размера), то можно в считанные секунды равномерно наполнять обечайку горячим топливом. Отлитая таким образом шашка получается намного более качественно. И не нужно в залитое топливо вталкивать шпильку, что мне жутко не нравится…
Да, этот способ более сложный и многим может не понравиться, но если научиться и приноровиться, то заливка будет почти идеальной и быстрой, а результат качественным. Собственно это вариант, предложенный мною. Сделать такие же шашки можно разными способами.

После заливки мы надеваем второй поршень на станок и слегка придавливаем его. Надеваем шайбу и накручиваем гайку. Гайку не затягиваем, чтобы не сжимать топливо. Т.к. топливо еще жидкое, сдавливать его нет никакого смысла, оно просто полезет изо всех щелей. Начать затягивать гайку нужно часа через 3 и постепенно подтягивать ее каждый час в течении еще 3-4 часов. Это необходимо, чтобы компенсировать усадку топлива и в тоже время немного спрессовать его. Хранить станки с формирующимися шашками лучше в банке с силикагелем в теплом месте (комнатная температура).

По истечению 6-8 часов приступаем к выниманию шпилек. Для этого снимаем нижнюю гайку с шайбой, а верхнюю осторожно начинаем затягивать. Затягиваем равномерным не быстрым вращением ключа, без рывков, при этом не сдавливаем руками (или еще чем-то) шашку. Шпилька начнет выходить. Важно поймать момент, когда резьба закончилась и не вращать в холостую. После этого раскручиваем верхнюю гайку, снимаем шайбу, и накидываем заранее отпиленный кусочек нашей ПП трубы (отмечены черным маркером на фото). Кладем сверху шайбу и вновь накручиваем гайку. Снова до упора, после чего ставим кусочек трубы длиннее. Снова до упора. В конце оба куска трубы и крутим до победного.

Особенность такого метода в том, что мы получаем шашки строго заданного размера. Это очень хорошо. Только вот плотность их будет немного разная.

Не смотря на то, что иногда шпилька выходит легко, руками ее лучше не вытаскивать. Калечится канал шашки. Не очень критично, но зачем оно нам? Готовые шашки храним в герметичной банке с силикагелем в прохладном месте (не холодильник, но не выше комнатной температуры), чтобы не допустить их плавления.

RonniekGC> EcoBooster

Намотка корпуса
Сопло залито, шашки сохнут – можно намотать корпус. Здесь все стандартно и ничего особого я не выдумывал. Надеваем на трубу оправку для корпуса (или если она приклеилась к трубе, то берем ее прям с трубой) и мотаем прям на нее корпус из бумаги и силикатного клея. Единственное напоминание: если хотим в дальнейшем применять предложенный мною способ герметизации, то последний слой (внешний) бумаги стараемся не пачкать клеем и не пропитывать слишком сильно.

Вклейка сопла
После того, как сопло готово и извлечено из станка, можно его вклеивать. Для этого само сопло и место в корпусе сначала надо подготовить. Берем шкурку, или абразивную сеточку и хорошо царапаем внутреннюю часть корпуса в месте вклейки сопла, но не рвем слои. Само сопло вначале обезжириваем спиртом (или еще чем) а потом зачищаем торец. Так же не забываем о запланированном конфузоре – он просверливается концом какого-нибудь большого сверла (D>=10).
Если планируется герметизировать мотор описанным выше способом Проект «EcoRocket» [RonniekGC#04.06.17 05:37] , то для этого нужно слегка зашкурить еще и торец корпуса. После чего намотать «стаканчик» скотча обратной стороной для последующей заливки эпоксидки выше краев корпуса.
Замешиваем эпоксидку в правильной пропорции. Тонким слоем промазываем внутреннюю часть корпуса и зачищенную поверхность сопла. Вставляем сопло в корпус не до конца, оставив торчать сопло из корпуса примерно на 1-2мм, и доливаем эпоксидки в «стаканчик» скотча до заполнения зазора. Оставляем корпус с соплом в строго вертикальном положении на 24 часа.

RonniekGC> EcoBooster

Зарядка двигателя
После застывания сопла начинаем укладывать шашки.

Заметьте: В моем двигателе нет отдельного ТЗП. Эта задача ложиться на корпус. Такой подход не правильный, знаю, НО... Какое в данном двигателе может применяться ТЗП отвечающее требованием доступности и дешевизны? Снова бумага? А если материал корпуса и ТЗП одинаков, то зачем усложнять конструкцию? Вот я просто и сделал корпус с учетом его работы в качестве ТЗП и некоторым запасом прочности, ведь напомню, КМС не является приоритетом для этого проекта моторов. Потерянные 10-15 граммов не играют роли в данном случае.

Вернемся к шашкам. Шашки поочередно вставляются в корпус. Т.к. они идут с трением (а именно так должно быть) их необходимо чем-то проталкивать. Делать это лучше все той же ПП трубкой (которой у нас еще дофига должно остаться). Но будьте внимательны, если по ошибке втолкаете туда что-то не то (как я однажды, трассер, вместо очередной шашки), то вытащить это что-то вряд ли получится.

После зарядки основными шашками, участвующими в тяге в канал через верх устанавливается воспламенитель из полоски ВВС-1 с намотанной на конце спиралькой нихрома, провода вытягиваются через сопло. После этого на торец верхней шашки кладется шайбочка ВВС-1 и ставится трассер. Далее нужно заливать заглушку и делать вышибной заряд (если таковой нужен). Но перед этим советую сначала загерметизировать сопло. Тогда в процессе полимеризации залитой заглушки (а это около суток) топливо и воспламенитель не будет сыреть.

Заливка заглушки
РД-20.4 – моторы с пиротехническим зарядом, поэтому для них нужно не просто залить заглушку, но и предусмотреть наличие отверстия для стопина. Для этого и для организации вышибного заряда я использовал способ предложенный Rocki, описанный в разделе «модификация». Снова ссылка: Двигатель ракеты РК-3
Но заливал я не просто эпоксидную смолу, а смесь с алебастром. Это позволяет экономить относительно дорогую эпоксидку, ускорить процесс застывания и немного повысить прочность готовой заглушки.
После организации вышибного заряда и установки картонной прокладки остается все загерметизировать. Для этого пропитываем верхний торец корпуса секундным клеем, а прокладку заливаем тонким слоем воска, так, чтобы охватить и внутренние стенки корпуса, которые к слову, не должны сильно торчать (не более 2мм).

В моторах РД-20.2(тестовый) или моторах без вышибного заряда заглушку заливать «с торцом», как это описывает Rocki: Ракетный двигатель РДК-Х3

Остается намотать на корпус кольца крепления двигателя (если таковые предусмотрены) и покрасить все краской из баллончика. И все, двигатель собран.

Итоги
После года обкатки могу сделать вывод, что двигатели оказались очень приличными и надежными. Они в действительности позволяли экономить средство и время. Это прекрасная обучающая платформа. Многое было отработанно или запущенно именно на них. А что самое главное – на базе этого проекта можно разрабатывать множество вариантов моторов более высокого технического уровня, «обкатывая» те или иные новинки на отработанной конструкции.
Конечно, спасибо форуму и его участникам за информацию и заимствованные мною идеи!

В завершении видео прожига оставшегося после последнего пуска РД-20.4.

RonniekGC> В завершении видео прожига оставшегося после последнего пуска РД-20.4.

Все очень культурно и продумано. Движок отработал четко, видно даже без графиков. Но интересно было бы посмотреть, что стало с диффузором?

Извини, уже увидел в теме про моторы. Неплохо.

RonniekGC> Для защиты торцов корпуса в РД-20.2 (тестовый) применил всем известный простой способ – заливка заглушки (эпоксидки) чуть выше краев корпуса.

Я не понял, что ты имел ввиду под "защитой торцов"? На самом деле это нужно для прочного сцепления заглушки (или сопла) с корпусом.

RocKI> Все очень культурно и продумано. Движок отработал четко, видно даже без графиков. Но интересно было бы посмотреть, что стало с диффузором?
Спасибо, Rocki. К сожалению, стенда на тот момент у меня не было и нет реального представления о работе мотора. С диффузором становится все тоже самое, что и на фото в первых сообщениях. Последняя модификация сопла, разгарается параболически, но немного силнее, чем на фото (примерно + 1-1,5мм по краям), форма разгара такая же, шайбы не стремятся отлететь. Жаль фото не осталось, а последний мотор после отработки не резал. Правда при разрезании мотора шайбы не хотят пилиться и отрываются/вываливаются со своих мест, поэтому на фото дыра вместо них.

RocKI> Я не понял, что ты имел ввиду под "защитой торцов"? На самом деле это нужно для прочного сцепления заглушки (или сопла) с корпусом.
Тут просто не знал, как бы это по понятнее написать. Попробую объяснить.
Если залить заглушку, или сопло не вместе с торцом (как в ссылке на твой РДК-Х3), а обычным способом - то есть оставив торцы открытыми, то они остаются как бы не защищенными от влаги и бумажно-силикатный корпус будет втягивать влагу через них. Покраска торцов не давала должного эффекта, т.к. в процессе переноски, хранения, перекидывания с места на место, краска в этих местах стиралась/скалывалась/слетала. Эпоксидка же делает торец надежным, не боящимся "коцанья", потертостей и т.д.
А увеличение прочности соединения сопла/заглушки с корпусом - это приятный бонус

RonniekGC>> EcoBooster
RonniekGC> Отливка шашек
Какая высота бортика бронировки над сводом шашки?
Как ты дозируешь количество топлива?
(Заливаешь до краев, подразумевая дальнейшую усадку?)

RonniekGC> Некоторые фото тестированных сопел прилагаю. Видно, что разница не велика.

На фото тест1.jpg это алебастр?
На сколько увеличился диаметр сопла сразу после критики?

RonniekGC>

На твой вопрос не отвечу, не знаю.

RonniekGC> • Специфический режим полета;
Из всех целей интересен вот этот момент.
У меня гор нет, но кругом болото.
Что бы найти модель надо взлетать не высоко, либо думать над системой возврата в точку старта.
Вот над этой системой я и призадумался ...
Если делать управляемый парашют, то он не влезет в ракету.
Наверно надо смотреть в сторону ракетоплана, наверно по этому я отклонился в сторону авиамоделизма.

fortekom> Если делать управляемый парашют, то он не влезет в ракету.
Увеличение диаметра корпуса ракеты, не пропорционально увеличению диаметра (размеров) парашюта, который можно в этот корпус можно поместить.
Поэтому в большой корпус можно поместить огромный парашют.

mihail66> Увеличение диаметра корпуса ракеты

С увеличением диаметра увеличивается площадь сопротивления ... и соответственно расход топлива.
Хотя я думал в этом направлении, собрать парашют сначала на РУ, потом перейти на автономный полет, а потом посмотреть на получившиеся габариты ...
Остановило меня то что парашютистов сбрасывают перед местом посадки.
Не полетит парашют против ветра, хотя у меня в этой области мало знаний.
P.S. Да и видео, где улетает модель параплана за 500 евро, сильно повлияло

fortekom> Не полетит парашют против ветра, хотя у меня в этой области мало знаний.
"Против ветра" и у меня сомнения, нужно как-то галсом маневрировать.
А вообще, в ракетомоделизме, взлетающая ракета стремится лететь против ветра.
Поэтому если при посадке использовать сначала тормозной парашют, а в ста метрах от земли основной открыть, то ракета чаще всего в окрестностях взлетной площадки садится.

mihail66> Поэтому если при посадке использовать сначала тормозной парашют, а в ста метрах от земли основной открыть, то ракета чаще всего в окрестностях взлетной площадки садится.
Согласен, при условии что она не отклонится по вертикали ...

P.S.Жалко потерять информацию о полете, чем саму электронику ...

fortekom> Согласен, при условии что она не отклонится по вертикали ...
fortekom> P.S.Жалко потерять информацию о полете, чем саму электронику ...
А если она отклонится (не чуть-чуть, а реально "в закат"), то чаще всего никакой парашют не спасает.

RonniekGC>> • Специфический режим полета;
fortekom> Из всех целей интересен вот этот момент.
Написав "специфический", я имел в виду особенности работы мотора. Последние работы велись в сторону двигателя с низким полным импульсом (чтобы ракету не забрасывало слишком высоко) и хорошей стартовой тягой, но низкой в конце (с регрессивным профилем). Кроме того, нужно было и полученные свойства не растерять и заливку карамели упростить. Решение найдено, но пока еще не было реализовано. Поэтому тут еще этого не добавлял, чтобы не показывать сырую идею. В скором времени продолжу работы в этом направлении.

Но в принципе, двигатели описанные тут многим требованиям отвечают, а для задания регрессивного профиля тяги достаточно уменьшить длину шашек.

fortekom> У меня гор нет, но кругом болото. Что бы найти модель надо взлетать не высоко, либо думать над системой возврата в точку старта. Вот над этой системой я и призадумался ...

Ну, мой вариант вполне подходит для решения таких проблем. Ведь не важно, болото/горы/море/край земли, нужно, чтобы она просто не залетала далеко, а если все же залетит, то ее потеря не должна быть трагедией.
Ведь ни что не ограничивает в фантазии и реализации и применить те же самые идеи можно по разному. Можно на такой ракете обкатывать по полной электронику, тестировать новинки в планере, или двигателе, совершенствовать пусковое и съемочное оборудование летая на 100-200 метров... и главное слово здесь ЛЕТАЯ.

RonniekGC> Покопался в архивах и немного нарыл
И пару панорам

RonniekGC> Покопался в архивах и немного нарыл
Ну а напоследок чуток южной предусмотрительности - где-то далеко в горах =>