Карамельный торцевик и ракета для него - том 2

GOGI>... методом Симпсона...

этого ?!

GOGI> Ради любопытства посчитал интеграл функции тяги от времения методом Симпсона, получилось 89,54 что недалеко от 89,44, полученных простым складыванием произведений тяги на время. Отсюда вывод что нафиг этот метод Симпсона в данном случае

Метод Симпсона, больше расчётного времени требует, а точность такая же как у метода трапеций, по средним значениям за интервал.

Фото

M.H.> Фото

Ссылка на раздел Испытания:
Форумы Balancer'а

Испытания провальные – подвело невнимание к составу топлива. Скорость горения получилась примерно в 3 раза ниже, чем я предполагал - около 6 мм/с. Надо было предварительно сделать точный замер скорости горения, я почему-то сделал на глаз и мне показалось, что горит бодро. Кроме того, невнимательно изучил рецептуру Rocki фероксидных катализаторов. Имея некоторый опыт изготовления ржавой карамели для безсопловиков я был уверен, что делаю почти то же самое топливо, что и МИКС 1. А по сути применял FeOOH, а не Fe2O3, да и к тому же это именно ржавчина, соскобленная напильником с труб в подвале.
Итог: время горения 24 секунды, вместо расчётных 8-ми. Скорость горения точно оценить невозможно, т.к. последнюю треть времени горело без сопла. С самого старта движок начал плеваться (как я понимаю, из-за низкой скорости горения было недостаточное давление и движок то брал режим, то соскакивал с него, создавая прерывистую тягу, если я неправильно объясняю причину прерывистой работы – поправьте, пожалуйста). В результате долгого горения сопло выбило на 15–й секунде. На видео видно, как оно сначала накаляется до красна, потом направление струи отклоняется от вертикали (сопло начинает выдавливать), потом оно на секунду зависает почти на боку и газы выходят в образовавшуюся щель и затем окончательно выстреливает.

Трепанация показало ровно то, что и должно быть в движке после 24 секунд горения. На половине длины от бронировки не осталось вообще ничего, на первой трети длины паронит превратился в труху. Абляционная шайба полностью обуглилась, превратившись в ломкое, деформированное кольцо.

Несмотря на ошибку с составом топлива, отмечаю положительные моменты и делаю выводы.
1) Сопловой блок сохранил прочность в течение 10 секунд, и это неплохо. Решил теперь для упорной шайбы взять текстолит не 2, а 4 мм, да и ступеньки в 2 миллиметра на цилиндре сопла мало, 4-5 мм будет куда надёжнее, особенно с переходом на горячие топлива. Сопло выдавило из-за того, что материал (эпоксидка на микросферах) потерял прочность из-за температуры в месте своего контакта с графитом сопла. Но дальше, этой зоны (~ 2 мм вокруг сопла) материал по виду без изменения, а значит, его теплоизоляционные свойства не позволяют температуре распространяться по торцу дальше локального участка по линии соприкосновения с соплом. Значит, с утолщенной упорной шайбой и увеличенной ступенькой я уверен, будет закрыт вопрос с удержанием сопла у данной конструкции двигателя.
2) Несмотря на то, что часть теплоизоляции сгорела и изнутри оголилась стенка баллона, температура за 2 десятка секунд всё же не начала их разрушать – стенка прочного корпуса – без следов ее воздействия, а это значит, что ресурс у этой конструкции – очень вполне себе.
3) Освоил обработку графита и теперь знаю, что могу делать сопла.
4) Преодолел трудность, связанную с усадкой карамельного топлива при затвердевании шашек большого размера, то есть не образовалось ни трещин, ни отслоения. Достигнуто тем, что отливал топливо небольшими порциями (слоями по 12-15 мм) и поджимал каждый слой струбциной. Сначала заливал первый слой по середине шашки, выдерживал 2 суток, дальше заливал по две порции с одного и другого торца, поджимал и снова выдерживал, всего 5 итераций: одна центральная и 4 парных, двигаясь от середины к торцам по типу как растягивается гармошка.

На кадрах - момент, когда струя отклонилась от вертикали из-за того, что сопло начало выдавливать и завалило на бок, сопло уже практически выдавилось и еле держится засчёт "ступеньки, а струи прорываются вне сопла и момент выстрела

Результаты вскрытия

M.H.> Результаты вскрытия

Добрый день.
Давно использую двигатели торцевого горения на кальциевой карамели, от уважаемого Пашка, с добавкой 10% АСД-4. Топливо льется, как растительное масло, даже поджимать не надо. Залил, в подготовленный корпус, немного подождал пока подстынет, за тем слоем НЦ лака, сушим феном и в работу. Очень гигроскопично, лак спасает, через эпоксидку влага не проходит, по этому корпус и заглушки делаем на эпоксиде. Бронировка, она же теплоизоляция, три витка ЭК 0.1мм(как показала практика, достаточно и одного слоя), сопло стальная шайба 3мм, с большим наружным диаметром, теплоизоляция сопла, 3 слоя ЭК01, склеены герметиком. Заглушка и сопло ЭДП\стеклосферы. Корпус, ЭК02мм 8 витков, с 3, вмотанными в середину, витками стеклоткани Т13(Как показал опыт, не обязательно), на эпоксидке. Диаметр по топливу 40мм. Отлично работает, прогара нет совсем, шайба как новая, у тзп немного обугливается первый слой и все. Вот такие удивительные свойства у кальциевой карамели, до 5с работает вообще без теплоизоляции. Фотки выкладывал. Время работы двигателя с 100г кальциевки около 2-3с.
С уважением, irfps.

irfps> Давно использую двигатели торцевого горения на кальциевой карамели, от уважаемого Пашка, с добавкой 10% АСД-4.
Нельзя ли ссылочку на способ приготовления и рецептуру.?

tatarin> Нельзя ли ссылочку на способ приготовления и рецептуру.?




С позволения уважаемого автора, напишу выдержку его сообщений от себя.

Перечень реактивов.
1 НКа Нитрат Кальция
2 ЦН Цитрат Натрия
3 Сорбит
4 АСД-4 Возможно ПАП
5 НЦ раствор Целлулоида в Ацетоне(20%, если будет густой, то необходимо добавить Ацетона)

Подготовка.
Разводим НЦ (если плохо растворяется, то стоит немного подогреть, градусов, до 60ц, естественно в герметичной бутылке)

Покупаем в химмаге НКа, прокаливаем в нержавеющей кастрюльке до полного обезвоживания(сухой порошок белого цвета) при темп около 250ц. Если это удобрение, например Буйнакское, то прокаливаем при темп 300ц, до полного прекращения дымовыделения(это разлагается нитрат аммония, который есть в удобрении). Температура разложения НКа около 500ц, так, что это безопасно, но температуру нитрата необходимо контролировать. Обезвоженный и прокаленный НКа, еще теплым, не ниже 60ц, складываем в стеклобанку с хорошей плотной железной крышкой(пластиковая не годится, сквозь нее воду насосет) и закрываем ее.

Приготовление.
В тефлоновую сковородку добавляем 200г воды, включаем нагрев (не забываем про контроль температуры), добавляем ЦН 5г, мешаем, пока не раствориться, за тем, добавляем НКа и мешаем смесь до полного растворения, добавляем Сорбит 10г. Кипятим, до выпаривания воды, помешиваем, контролируем температуру(не более 160ц-180ц). Когда вода выпариться(исчезнут пузыри) и смесь станет похоже на сгущенное молоко, добавляем Сорбит 5г, размешиваем, контроль температуры. Пузыри пойдут опять(скорее всего выходит влага из Сорбита), не забываем помешивать и контролировать температуру. После удаления воды, снижаем нагрев до 160ц и добавляем еще Сорбита 15г, мешаем. Снимаем с нагрева, добавляем АСД-4 5-7г, размешиваем. Топливо готово. Быстро заливаем его в двигатель, так как, застывает оно очень быстро и сразу же становиться твердым. Помним, про то, что оно очень гигроскопично, точка гигроскопичности для НКа 53ц, как только двигатель подстынет до 60ц, заливаем открытые участки топлива нитролаком НЦ и сушим его феном. Все.

irfps, спасибо за наводку, прикольно, поизучаю. Самое главное, а какая скорость горения на воздухе?
Аллюминий даёт прибавку к удельному импульсу или добавлен ради факела?

tatarin> Нельзя ли ссылочку на способ приготовления и рецептуру.?

Есть еще другая карамель с ацетатом натрия(АН).
Приготовление.
В тефлоновую сковородку добавляем 200г воды, включаем нагрев (не забываем про контроль температуры), добавляем НКа и мешаем смесь до полного растворения, добавляем Сорбит 10г. Кипятим, до выпаривания воды, помешиваем, контролируем температуру(не более 160ц-180ц). Когда вода выпариться(исчезнут пузыри) и смесь станет похоже на сгущенное молоко, добавляем Сорбит 5г, размешиваем, контроль температуры. Пузыри пойдут опять(скорее всего выходит влага из Сорбита), не забываем помешивать и контролировать температуру. После удаления воды, добавляем еще, смесь Сорбита 15г и Ацетата натрия(АН) 5г, совместно размолотых в кофемолке, мешаем. Снимаем с нагрева. Топливо готово. Быстро укладываем его в двигатель, так как оно менее текучие, чем цитратное и требует большей температуры, застывает оно очень быстро и сразу же становиться твердым. Помним, про то, что оно очень гигроскопично, точка гигроскопичности для НКа 53ц, как только двигатель подстынет до 60ц, заливаем открытые участки топлива нитролаком НЦ и сушим его феном. Все.

irfps>
Благодарю! И Пашку большое спасибо!Не думал что из кальциевой селитры что-то путное можно сделать.

irfps> Давно использую двигатели торцевого горения на кальциевой карамели, от уважаемого Пашка

Пашку, конечно, респект, но реальное преимущество его топлива, продекларированное им, это УИ больше, чем у калиевой карамели. Вот только я не припомню, чтобы он приводил стендовые данные. Поэтому есть реальные сомнения в необходимости этого гиморроя. Если есть такие данные, просьба послать к ним.

M.H.> irfps, спасибо за наводку, прикольно, поизучаю. Самое главное, а какая скорость горения на воздухе?
M.H.> Аллюминий даёт прибавку к удельному импульсу или добавлен ради факела?

На счет прибавки не знаю, вероятно да, а вот скорость горения увеличивает.
Скорость горения, без АСД, около 5мм/с, что достаточно быстро.

Если есть такие данные, просьба послать к ним.

Давно было, если найду, то пришлю.
Кое, что нашел.
L/D=7.5 вес топлива 80г , плюс трассер =D вес 20г, D=20мм. d=6мм(надо будет уточнить в записях, возможно немного другое L/D)

SashaMaks> Метод Симпсона, больше расчётного времени требует,
Меньше.
SashaMaks> а точность такая же как у метода трапеций
Выше.

RocKI> Пашку, конечно, респект, но реальное преимущество его топлива, продекларированное им, это УИ больше, чем у калиевой карамели. Вот только я не припомню, чтобы он приводил стендовые данные.
Насколько я помню, он и нормальным стендом так и не обзавелся.

M.H.> При работе двигателя раскалённое сопло передаёт температуру на эпоксидку, которая, нагревается и теряет прочность, в результате чего встает проблема удержания сопла в проектном положении в течение длительного времени. Я надел на сопло стеклотекстолитовую упорную шайбу, и если допустить, этот материал лучше держит температуру, то и сопло останется на месте дольше.

Стеклотекстолит обычно делается на эпоксидном связующем, так что с хорошей вероятностью это замена шила на мыло. Я бы посоветовал гетинакс, который делается на фенолформальдегидной смоле. С рабочими температурами у него всё хорошо. Только не надо смотреть на табличные данные по гетинаксу, там указана нормативная термостойкость, а не фактическая, которая намного выше.

irfps>
С каким минимальным Kn ты жег этот состав в двигателе? Я интересуюсь им для диаметров по топливу 10 и 15мм с критикой 2 и 3 соответственно. В замену ЧП в МРД.

Sandro> Стеклотекстолит обычно делается на эпоксидном связующем, так что с хорошей вероятностью это замена шила на мыло. Я бы посоветовал гетинакс....
Или просто текстолит на ХБ основе, он тоже на фенолформальдегиде.

SashaMaks>> Метод Симпсона, больше расчётного времени требует,
Massaraksh> Меньше.

Ага
S = S + Si выполняется дольше, чем S = S + N * Si

SashaMaks>> а точность такая же как у метода трапеций
Massaraksh> Выше.

С учётом опытной обработки данных такая точность сильно избыточна.

SashaMaks> С учётом опытной обработки данных такая точность сильно избыточна.

Это лишь один из множества статистических расчётов, где точность метода прямоугольников и точность метода Симпсона примерно одинаковы, быстродействие немного выше у метода прямоугольников. А истинная функция - зашумленная простая синусоида на отрезке [0°; 180°] - хорошо описывающая большинство измеряемых графиков тяги.

П.С. Парабола плохо переносит шумы))) Или точнее резкое (неожиданное) изменение функции.

SashaMaks> Ага
SashaMaks> S = S + Si выполняется дольше, чем S = S + N * Si
SashaMaks> С учётом опытной обработки данных такая точность сильно избыточна.
Метод трапеций: n сложений, 2n умножений. h*(x_n+x_n+1)/2 - n раз
Метод симпсона: n сложений, 1.5n умножений h*(x_n-1+4*x_n+x_n+1)/6 - n/2 раз

SashaMaks> П.С. Парабола плохо переносит шумы))) Или точнее резкое (неожиданное) изменение функции.
f(x)=x²+cos(x) [0;1]
Прямоугольники, ошибка: 0,002711166
Трапеции, ошибка: 9,6544E-06
Симпсона, ошибка: 4,67488E-11

f(x)=8*x⁷ [0;1]
Прямоугольники, ошибка: 0,040466643
Трапеции, ошибка: 0,000466643
Симпсона, ошибка: 9,332E-08

f(x)=exp(10x) [0;1]
Прямоугольники, ошибка: 111,9624786 (!)
Трапеции, ошибка: 1,835149646
Симпсона, ошибка: 0,001222182