Твёрдые ракетные топлива XX

Что-то не могу найти хотя бы примерный закон горения горения баллиститных (пироксилиновых) топлив. Только степень где-то нашел 0.7, но тоже не очень верится. Подскажите кто в курсе.

RocKI> Что-то не могу найти хотя бы примерный закон горения горения баллиститных ...

RocKI> Что-то не могу найти хотя бы примерный закон горения горения баллиститных (пироксилиновых) топлив. Только степень где-то нашел 0.7, но тоже не очень верится.

У меня впечатление что у многих чистых веществ показатель около 0.9.
Это у бездымных порохов, где нитроклетчатка и нитроглицерин, гексогена/октогена, и чистого ПХА.
И поэтому для любителей они не интересны — слишком тонко надо подбирать геометрию.

И только смесевые дают показатель около 0.5, а отдельные даже 0.25, что очень удобно.
Как понял, это связано с разной скоростью разложения горючего и окислителя, если горючее разлагается раньше и поглощает энергию, то показатель получается низкий.

pinko>

Спасибо, хорошие данные.


Xan> У меня впечатление что у многих чистых веществ показатель около 0.9.

Это близко к моим 0,7. Конечно не удобно. Мне надо получить прогнозируемый короткий импульс. Хотел использовать нитропорох типа Сокол. Но возникает проблема - нужно очень большое давление (~50-100 МРа), а как там ведет себя состав не понятно, сохраняется ли там показатель и насколько стабильно ведет себя состав?

RocKI> ... Хотел использовать нитропорох типа Сокол. Но возникает проблема - нужно очень большое давление (~50-100 МРа), а как там ведет себя состав не понятно, сохраняется ли там показатель и насколько стабильно ведет себя состав?


Пороха для крупных охотничьих калибров, как правило, быстрогорящие. Наверное их имеет смысл применять в небольшом количестве как газообразующую добавку к карамельному топливу. Под большим давлением стабильно и относительно медленно сгорают пороха типа "СУНАР" для 410 и калибра 7.62мм . Для изучения конкретных параметров, можно почитать охотничьи форумы, там бывает, выкладывают испытания порохов с замером давления при выстреле из баллистического ствола... вот например замеры для пороха "СОКОЛ" с навеской дроби 28г, баллистический ствол 12кал.:

---

"Сокол" 1.6г - 341 м/с (39 МПа)
"Сокол" 1.8г - 379 м/с (48 МПа)
"Сокол" 2.1г - 430 м/с (61 МПа)
"Сокол" 2.4г - 473 м/с (71 МПа)
"Сокол" 2.7г - 518 м/с (92 МПа)

для дроби 40г

---

"Сокол" 1.6г - 331 м/с (54 МПа)
"Сокол" 1.8г - 386 м/с (63 МПа)
"Сокол" 2.1г - 400 м/с (83 МПа)
"Сокол" 2.3г - 425 м/с (99 МПа)
"Сокол" 2.5г - 449 м/с (108 МПа)

т.е. в диаппазоне 39-108 МПа происходит сгорание пороха без детонации (если именно это имелось в виду под фразой "насколько стабильно ведет себя состав?").

Лонгфелло> т.е. в диаппазоне 39-108 МПа происходит сгорание пороха без детонации (если именно это имелось в виду под фразой "насколько стабильно ведет себя состав?").

Да, совершенно верно, главное, чтобы не было детонации. Эти данные успокаивают. Вот только хотелось бы знать скорость горения состава Сокола при этом.

RocKI> Да, совершенно верно, главное, чтобы не было детонации.

В артиллерии и стрелковке вполне обычно давление около 3000 атм. Без детонации, конечно.

Варбан писал, что детонацию получили при поджигании изнутри кучи револьверного пороха (килограммы).
Это самый быстрогорящий из всех порохов, весь в дырочку для увеличения площади горения.

RocKI> Вот только хотелось бы знать скорость горения состава Сокола при этом.


Если предположить, что пластинки "СОКОЛА" ничем не будут связанны между собой, то горячие газы заполнят весь объем занимаемый порохом и скорость горения такого состава, очевидно, будет не приемлема... , если конечно принцип работы двигателя не аналогичен принципу работы безоткатной пушки... В случае применения некоей связки (ну например сахарной пудры), то в зависимости от плотности спрессованной шашки (а там еще и форма частиц пороха будет влиять на степень уплотнения) будет изменяться и скорость горения состава... все это к чему, надо экспериментировать....

Xan> В артиллерии и стрелковке вполне обычно давление около 3000 атм. Без детонации, конечно.

Да, это понятно. Только вот как понять в конструкции типа камера с дыркой, какое там будет давление, если пороха туда сыпануть?

Лонгфелло> ... все это к чему, надо экспериментировать....

Как-то не привык сразу экспериментировать. Хотел немного посчитать сначала.

RocKI> Да, это понятно. Только вот как понять в конструкции типа камера с дыркой, какое там будет давление, если пороха туда сыпануть?

Ну так посчитай давление без дырки. Будет тебе верхний предел.

=====

Ты же детали не раскрываешь, хочешь решение в общем виде, сферическое и в вакууме.
А в таких случаях часто решение совсем в другой стороне лежит.

RocKI> Как-то не привык сразу экспериментировать. Хотел немного посчитать сначала.

Оказывается есть инфа в инете по скоростям горения Сокола:




а в следующей таблице с размерностью лажа какая-то и с условиями горения тоже непонятки...



ну и еще для кучи...

Xan> Ну так посчитай давление без дырки. Будет тебе верхний предел.

Отличная мысль. Надо только термодинамику школьную поднять.

Xan> Ты же детали не раскрываешь

Да вроде все сказал. Камера, дырка, порох. Быстрый импульс определенной силы. Другие подробности мне и самому пока не известны.

Лонгфелло> Оказывается есть инфа в инете по скоростям горения Сокола

Очень хорошая информация. Спасибо. Надо приглядеться, может её будет даже достаточно. Единственная непонятка, что они имеют ввиду под скоростью горения (см/с) - порошка или гранулы?

Xan>> Ну так посчитай давление без дырки. Будет тебе верхний предел.
RocKI> Отличная мысль. Надо только термодинамику школьную поднять.

Нулевое приближение:

Энергия = Давление * Объём

В реальности около половины энергии прячется во внутренних степенях свободы молекул, так что давление будет раза в два меньше.

Энергия у порохов около 4 МДж/кг.

mihail66> Ракетостроители!
mihail66> А какая температура в двигателе на ПХА с Ал, и у АН с Ал?

Знать это, несомненно, нужно.
Но как этим знанием ты хочешь воспользоваться ?

RLAN> Но как этим знанием ты хочешь воспользоваться ?
Да просто с племянником разговорились, что ТЗП нужно еще толще делать, чем для карамели.

RocKI> Единственная непонятка, что они имеют ввиду под скоростью горения (см/с) - порошка или гранулы?

Цитата:
"Зависимостью скорости горения пороха от скорости обдува при горении пороха в артиллерийском орудии, когда пороховые зерна перемещаются вместе с пороховыми газами, можно прене­бречь.

В основу изучения горения порохового заряда, состоящего из большого числа пороховых зерен, положены три основных поло­жения, полученных из многолетней артиллерийской практики:

— все пороховые зерна заряда имеют одинаковую форму и размеры;

— воспламенение всех пороховых зерен заряда происходит мгновенно;

горение всех пороховых зерен заряда происходит во всех точках поверхности с одинаковой скоростью, т. е. параллельными слоями

Эти положения составляют сущность так называемого геометрического "закона горения пороха. В некоторых случаях (недостаточные воспламенителя, очень узкие каналы в пороховых зернах) геометрический закон горения может существенно отличаться от действительного, называемого физическим законом горения по­роха."
Это означает, что цифровое значение скорости горения справедливо только для монозерна, не зависимо от его размера...

Лонгфелло> Эти положения составляют сущность так называемого геометрического "закона горения пороха.

Так это то что надо! Гран мерси.

RocKI> Так это то что надо! Гран мерси.
Если не секрет.
С какой целью планируется короткий и "ударный" импульс?
*Меня интересует как идея разгонной первой ступени, чтобы не высоко, но быстро.

mihail66> С какой целью планируется короткий и "ударный" импульс?
mihail66> *Меня интересует как идея разгонной первой ступени, чтобы не высоко, но быстро.

Да мало ли для чего. Например, для разделения ступеней. Но для разгона не годится.

mihail66>> *Меня интересует как идея разгонной первой ступени, чтобы не высоко, но быстро.
RocKI> Да мало ли для чего. Например, для разделения ступеней. Но для разгона не годится.
О, как интересно.
А как короткий и сильный импульс поможет в разделении ступеней, это что?, типа какой-то небольшой промежуточный двигатель?

Позволь обрисую свою "проблему", именно как разгонную ступень.
В голове постоянно крутится желание сделать двигатель (например карамельный), который будет работать меньше секунды, но даст приличный импульс для разгона приличной массы на приличную скорость, потом "отвалится".
Сейчас же происходит, что для хорошей тяги "не хилый" двигатель, по своей природе, работает достаточно долго.
В результате ракета разгоняется до необходимой скорости, но отделение первой ступени происходит уже там, где ее не видно. Проблема с возвращением первой ступени, и ее поиском.(!)
*"Фалькон", блин!
Возникает желание в качестве первой ступени использовать связку из нескольких (6-7) маленьких движков, у которых время работы будет в несколько раз короче, а суммарный импульс мощный.
Ну и вот, понятны все трудности с реализацией (синхронность зажигания и т.д.)
Больше года вынашиваю идею зарядить в толстую трубу 7 тонких канальных движков, чтобы их "запалить" от одного, единого для всех трассера, и быстро сжечь всю их массу через одно общее сопло.
И получить "могучий" импульс за коротенькое время. (Как раз как ты любишь. )
Но пока только "на бумаге".
С уважением.

mihail66> В голове постоянно крутится желание сделать двигатель (например карамельный), который будет работать меньше секунды, но даст приличный импульс для разгона приличной массы на приличную скорость,

Чем тебя не устраивает двигатель с разгораемым соплом, или безсопловик на катализированной, упаренной, сахарно-сорбитной карамели от RocKI, или на кальциевке от Pashok? Толщину свода сделай меньше и все.

irfps> Чем тебя не устраивает двигатель с разгораемым соплом, или безсопловик на катализированной, упаренной, сахарно-сорбитной карамели от RocKI, или на кальциевке от Pashok? Толщину свода сделай меньше и все.

А чем разгораемое сопло или бессопловик поможет?
А уменьшить толщину свода - это только время сократить, да и уменьшать "до беспредела" нельзя (не заведется такой "мотор" с "пол-оборота"). А время нужно уменьшить в разы, а импульс в разы увеличить.
*Идея очень быстро сжечь очень немаленький кусок топлива.
Вот представь.
У меня движок с СИ 2000Нс, но он работает около 2,5 сек.
А хочу все 2000Нс за 1 секунду "выплюнуть".

mihail66> Проблема с возвращением первой ступени, и ее поиском.(!)
mihail66> И получить "могучий" импульс за коротенькое время.


Это тупиковая ветвь. Могучий импульс за короткое время дает бешеное ускорение. Конструкция не выдержит. Сделай простую не дорогую первую ступень типа бустер на одноразовом моторе, чтоб потерять не жалко.