Высотные ракеты SashaMaks

SashaMaks> Здесь не удалось получить 100% качественного результата. Почему-то на большей длине заряда начали проявляться дефекты после сборки, в которых происходит локальное горение...
Вы извините, пожалуйста, но мне кажется, что при реальном запуске вы можете получить хороший результат и с имеющимся материалом. Ведь 1) при работе на стенде все усилие двигателя передается на стенд через корпус, в результате внутри возникают очень большие напряжения. При полете же - сопротивление воздуха будет существенно ниже и нагрузки на корпус будут меньше. 2) Конкретно по крайнему испытанию, мне показалось, что ракета в районе сопла начала немного "играть" и совместное воздействие этих небольших колебаний + разогретого корпуса + все это задевало упор стенда -> произошел разрыв корпуса именно в районе контакта с упором. И это понятно, т.к. ослабленный высокой температурой корпус стукнулся об упор и в образовавшуюся слабость давление и "выстрелило". Если же будет полет, то этого пагубного воздействия на корпус не будет.
С другой стороны, даже в таких, более жестких условиях, Вы уже добились очень и очень качественного результата. Может поэтому так хочется посмотреть побыстрее и на полетные испытания

Salimbek> ...Ведь 1) при работе на стенде все усилие двигателя передается на стенд через корпус, в результате внутри возникают очень большие напряжения. При полете же - сопротивление воздуха будет существенно ниже и нагрузки на корпус будут меньше.

Сила тяги распределяется равномерно на весь корпус изнутри за счет давления в КС. Поэтому "все усилие двигателя НЕ передается на стенд через корпус".
Сила которая действует на корпус двигателя со стороны сопла возникает исключительно за счет расширяющейся части, и она как правило не больше 20% от тяги двигателя.

А есть ракеты без корпуса, или скорее, корпус - это заряд. Таким образом, вы оба пренебрегаете прочности заряда, но это было достаточно прокомментировано в других темах.

pinko> А есть ракеты без корпуса, или скорее, корпус - это заряд. Таким образом, вы оба пренебрегаете прочности заряда, но это было достаточно прокомментировано в других темах.

Извини, pinko. Я что-то не уловил.
У меня прочность корпуса ракеты в сотню раз меньше прочности корпуса двигателя. Допустим я напрочь уберу корпус ракеты, и сам двигатель станет этим корпусом. Так какой-же прочностью я пренебрег?

• А есть ракеты с двигателями без корпуса, или скорее, корпус двигателя - это заряд.

Вы пренебрегаете прочности заряда, когда вы рассматриваете силы действующие на моторную корпусу.

А в случае статического тестирования, силы действующие на корпус двигателя из-за жестково соединения с датчиком, имеют разный вектор и не имеют большого значения.

Короче - то, что прорывается статические тесты будет ломаться в полете, а то что не сломается будет летать.

Проблемы могут возникать в других аспектах - некоторые пропелленты имеют разные кривые в статических и динамических тестах из-за вертикального ускорения в полете.

Но давайте не флудить тему Саши.

Salimbek>> ...Ведь 1) при работе на стенде все усилие двигателя передается на стенд через корпус, в результате внутри возникают очень большие напряжения. При полете же - сопротивление воздуха будет существенно ниже и нагрузки на корпус будут меньше.
Mihail66> Сила тяги распределяется равномерно на весь корпус изнутри за счет давления в КС. Поэтому "все усилие двигателя НЕ передается на стенд через корпус".
Mihail66> Сила которая действует на корпус двигателя со стороны сопла возникает исключительно за счет расширяющейся части, и она как правило не больше 20% от тяги двигателя.

Согласен, не совсем корректно выразился. Но суть от этого не меняется, я хотел сказать, что внутренние состояния (и в корпусе, и в топливе, и в распределении давления внутри КС) ракеты, упертой в стенд отличаются от ракеты, преодолевающей сопротивление воздуха. Например, еще один фактор - давление ЗА ракетой будет ниже при свободном полете. Итого: тут чуть-чуть по-другому, там чуть-чуть, а в сумме?

Mihail66> У меня прочность корпуса ракеты в сотню раз меньше прочности корпуса двигателя. Допустим я напрочь уберу корпус ракеты, и сам двигатель станет этим корпусом. Так какой-же прочностью я пренебрег?

Я думаю, Уважаемый pinko хотел сказать, что в таком случае не давление внутри КС передает усилие на стенд, а само топливо. Например - такое справедливо для торцевиков.

pinko> Но давайте не флудить тему Саши.

Полностью согласен.

pinko> Но давайте не флудить тему Саши.
ОК!

Не удержался, да простит меня Саша, про его же эксперимент толковище.

Salimbek> ... я хотел сказать, что внутренние состояния (и в корпусе, и в топливе, и в распределении давления внутри КС) ракеты, упертой в стенд отличаются от ракеты, преодолевающей сопротивление воздуха.
Отличаются, но только в той точке, которой двигатель упирается в стенд. Все остальные напряжения в корпусе двигателя остаются почти неизменными.

Salimbek> Я думаю, Уважаемый pinko хотел сказать, что в таком случае не давление внутри КС передает усилие на стенд, а само топливо. Например - такое справедливо для торцевиков.
Усилие на стенд передает именно давление, и это усилие сконцентрировано в точке контакта двигателя со стендом. В конкретном случае почти всю нагрузку несет сферическая часть корпуса на "макушке" у двигателя. А через корпус передается лишь не большая часть силы тяги образованная за счет расширяющейся части сопла.
Торцевой двигатель, в котором силу тяги испытывает заряд топлива наравне с заглушкой, это частный случай.

Salimbek> Ведь 1) при работе на стенде все усилие двигателя передается на стенд через корпус, в результате внутри возникают очень большие напряжения.

"Очень большие напряжения" возникают в корпусе в результате его нагружения внутренним избыточным давлением. Сейчас оно составляет (50...60)% от прочности корпуса или, что соответствует запасу прочности корпуса на уровне (1,6...2).

Сила реакции опоры со стороны упора направлена в противоположную сторону относительно радиальных напряжений в оболочке и только уменьшает их, но незначительно. Так как порядок силы давления на ту же заглушку составляет порядка 2[тс], а сила давления со стороны упора только (0,1...0,2)тс, что на порядок меньше.

Salimbek> При полете же - сопротивление воздуха будет существенно ниже и нагрузки на корпус будут меньше.

При полёте нагрузки на корпус будут только больше, и они закладываются в указанный запас прочности корпуса двигателя, так как он является и корпусом ракеты. При этом силы реакции опоры будут только со стороны конструкции ракеты или точнее её головной части, и они будут ещё меньше (0,02...0,05)тс. Добавятся больше инерциальные нагрузки из-за перегрузки в полёте, но все они достаточно равномерно распределяются по корпусу, так как - это его собственная масса.

Больше проблем доставляют поперечные аэродинамические силы. Ну т.е. больше = как полный п...ец если будет превышен некий лимит по углу отклонения так, что процесс может стать прогрессирующим и привести к критическому развороту ракеты в полёте, и тогда боковая сила трения увеличивается в сотни раз! по отношению к осевой, а она и так не маленькая (доходит по половины тяги двигателя!). Т.е. ракете при таком развороте придётся испытать аэродинамический удар в (10...20)тс!!! То вот тут ракете может неожиданно и для многих совершенно непонятно прийти конец. Это соответствует участку полёта максимальной скорости ракеты и плотности атмосферы на данном участке траектории движения. В этот момент вся конструкция ракеты испытывает наибольшие нагрузки и важно, чтобы они не спрогрессировали.

Salimbek> 2) Конкретно по крайнему испытанию, мне показалось, что ракета в районе сопла начала немного "играть" и совместное воздействие этих небольших колебаний + разогретого корпуса + все это задевало упор стенда -> произошел разрыв корпуса именно в районе контакта с упором.

У двигателя РДМ-60-11 №96 из-за недообжига сверхзвуковой части сопла по внутренней поверхности начался избыточный унос керамики, который происходит так, что сносит керамику небольшими, а то и большими, кусками - это приводит к отклонению вектора тяги и провоцирует образование поперечных составляющих силы тяги, которые и раскачивают корпус двигателя/ракеты в стороны. Это нештатный режим работы сопла и он подлежит устранению. Как - я уже писал выше.

Salimbek> И это понятно, т.к. ослабленный высокой температурой корпус стукнулся об упор и в образовавшуюся слабость давление и "выстрелило". Если же будет полет, то этого пагубного воздействия на корпус не будет.

Сила от "стукнулся об упор" - просто смешная по отношению к силам, которые нагружают корпус давлением. А запас прочности корпуса настолько велик, что при сильном отклонении вектора тяги от вертикали на режиме, деформируется рама стенда, а не корпус, что уже много раз наблюдалось при аварийных испытаниях.

Salimbek> С другой стороны, даже в таких, более жестких условиях, Вы уже добились очень и очень качественного результата.

Спасибо, но нет, двигатель ещё не готов к полётам.

Salimbek> Может поэтому так хочется посмотреть побыстрее и на полетные испытания

Такие запуски уже были, и это будет заведомо провальный пуск. Ракету именно раскачает, она потеряет большую часть высоты на преодоление бокового трения, а в итоге просто сломается на максимальной скорости из-за выхода на критические углы атаки. А всего-то надо было сделать печку и обжечь сопло равномерно и везде до указанного диапазона температур....

SashaMaks> ... Так как порядок силы давления на ту же заглушку составляет порядка 2[тс], а сила давления со стороны упора только (0,1...0,2)тс, что на порядок меньше.
Прошу прощения.
А как это так получается? И что имеется ввиду под термином "упор"?
Или это имеется ввиду сравнение силы действующей на всю условную заглушку с силой в точке контакта со стендом?

SashaMaks>> ... Так как порядок силы давления на ту же заглушку составляет порядка 2[тс], а сила давления со стороны упора только (0,1...0,2)тс, что на порядок меньше.
Mihail66> А как это так получается?

Сила реакции = Силе давления/тяге, а тяга изменяется в диапазоне (0,1...0,2)тс.
2[тс] - это сила, с которой газ изнутри давит вдоль оси двигателя.
Разница между ними - скомпенсирована сопловым блоком с учётом коэффициента тяги.

Mihail66> И что имеется ввиду под термином "упор"?

Что угодно, что мешает двигателю начать свободное движение вдоль линии действия тяги.

Mihail66> Или это имеется ввиду сравнение силы действующей на всю условную заглушку с силой в точке контакта со стендом?

Да.

SashaMaks> Да.
Понял, Саша. Мне бы и одного этого слова хватило.

SashaMaks> ...Такие запуски уже были, и это будет заведомо провальный пуск...

Большое спасибо за развернутый ответ. Будем ждать!

SashaMaks>> ...Такие запуски уже были, и это будет заведомо провальный пуск...
Salimbek> Большое спасибо за развернутый ответ. Будем ждать!

Немного информации о том, что было сделано и что предполагается сделать:

по результатам последнего испытания стало понятно, что есть 3 проблемы, точнее недоделки с двигателем, которые не имеет смысла испытывать, так как испытания уже ничего нового не дают и нужно просто решить эти проблемы:

1. Неполнота пропитка стеклоровинга в корпусе;
2. Недостаточный термический обжиг крпногабаритных сопл;
3. Ряд технологических сложностей с ТЗП для топлива.

П.1 был разрешён практически сразу буквально за пару дней в результате перебора различных технологий по пропитке был найден способ, который дал 100% результат пропитывания всего секлоровинга в корпусе полиэфирной смолой. Способ оказался проще и дешевле, чем это делалось раньше и он не даёт избыточного остатка смолы на поверхности.

П.2 завяз в ожидании вот этого устройства:
(Цифровой Температура контроллер термостат REX C100 + Max 40A ССР реле K термопары зонд купить на AliExpress)
Только сейчас, спустя почти 2 месяца, заказ сдвинулся с мёртвой точки и наконец начал ещё только доставляться! Однако я уже успел заказать новые платы STM32 для своего контроллера и они уже почти пришли. Даже и не уверен теперь в том, что нужен ли мне этот термостат. Похоже, что не обладает функцией плавного набора температуры по заданной программе, а прыгать вокруг него вручную пошагово менять температуру очень не хочется. Вроде бы как собственный регулятор мощности был куда удобнее. Сунул сопло в печку, через два часа забрал готовое изделие.
Тем временем с п.2 задача разделилась, появился второй вариант исполнения сопла с применением фенолформальдегидной смолы - композитное сопло. Оно получилось легче, чем керамическое и по умеренной цене в сравнении с керамикой. В итоге, оба варианта сейчас в процессе разработки.

П.3 Отдельные новые технологические элементы вчера были успешно протестированы для усовершенствования ТЗП для топлива. Тестирование новой теплозащиты в двигателе планируется отработать в тестовом двигателе на вкладном заряде, который будет использован для изучения нового топлива.

Пока я ждал термостат для печки, пытался найти что-то более лучшее для топлива, и кое что нашлось.
На данный момент готовится эксперимент по определению рабочего давления для нового состава от Кн в диапазоне от 100 до 500. Подробности будут по ходу дела...

Аварийное состояние стендового оборудования или продолжение капитального ремонта.

SashaMaks> По мимо всего этого сейчас идёт ремонт одного из 4-х штативов под установку на нём сразу двух видеокамер и целого прожектора на ярких китайских светодиодах. Это позволит полностью убрать возню с фонариками на месте и точно ориентировать направление света на объект так, чтобы камеры могли спокойно и качественно снимать на скоростях 60-120 кадров в сек.

Идея была хорошая, но не пошла.

Первое, что не получилось - это засунуть всю эту каракатицу в собранном виде в рюкзак за спиной при движении к месту испытания. Поэтому её пришлось тащить в руках вместе со стендом, что оказалось крайне неудобно, особенно после выпадения прошедшей зимой обильных снежных осадков. При таком раскладе пролезть через сугробы оказалось даже не возможно с двумя ношами на руках и пришлось отказаться от подсветки, а вместе с этим и с испытаниями в темное время суток. На то время это было не очень критично, так как уже дело шло к весне и время выбиралось соответствующее, хотя это довольно сильно ограничивает.

Второе, что огорчило - это то, что на месте получить должного эффекта от такой подсветки не получилось. Не получилось поставить штатив рядом со стендом на необходимое расстояние. Точнее одновременное совмещения подсветки и основной камеры, снимающей в упор двигатель, не позволили на месте получить желаемую степень освещения. Ближе было поставить невозможно из-за ямы перед стендом, а с боков были естественные ограничения, которые не пропустили свет от светильников.

В итоге было решено разобрать эту конструкцию и переделать подсветку на более опасный, но зато более рабочий вариант - это монтаж всего на штангах самого стенда. Что сейчас и осталось сделать в плане завершения этого ремонта стендового оборудования, которое весьма сильно износилось за всё время.

SashaMaks> На этом же штативе будет установлен и общий блок питания из литий-ионных аккумуляторов, соединённых последовательно и размещенных в стальном термосе для сохранения теплового режима и достаточной емкости, чтобы обеспечить продолжительную работу как видеокамер так и подсветки даже в -30°С.

Тоже самое касалось и остатка штатива с камерой без подсветки, он все равно не залезал в рюкзак и немного торчал из него. Всё это время приходилось его фиксировать скотчем дополнительно. Это было причиной довольно большого шарнирного механизма крепления всех блоков на одной точке. Эта же массивность оказалось неудобной и в том, что не рассчитанный ЦМ в ней приводил к заваливанию её на бок и требовал сильной закрутки болтов для фиксации, что было на пределе прочности самого пластика, а также не были вовремя проработаны все места под шляпки болтов с утоплением для того, чтобы их можно было крутить только за гайку-барашек, без удержания болтов специальной отвёрткой с накидной гайкой. В общем было неудобно и было много возни и без подсветки. То аккумуляторный блок пришлось вообще снять, с термосом он никак не держался и не фиксировался, что мешало работать камере в заданном направлении.

---

Итого из двух убитых штативов на тот момент удалось оживить только один из них и то с ним было работать сложно, а до второго руки просто не дошли. Ещё два штатива до сих пор требуют ремонта: у одного сломался фиксатор на одной из ног и теперь весьма не просто его фиксировать, у другого развалился центральный ползун и ноги периодически разъезжаются в стороны.

Первые два штатива сейчас полностью восстановлены, вторые два будут отремонтированы чуть позже. теперь всё сделано компактно и предельно просто и удобно без навороченных огородов. Получилось даже лучше, чем было в развалившихся от холода на морозе оригиналах!

Собран и полностью новый блок электроники с учётом всех недоработок по двум предыдущим.

С электроникой тоже была длинная и непростая история за этот год. Изначально планировалась установка блока электроники прямо в раму стенда позади датчика, но та зверзость, с которой проходили некоторые прожиги двигателей заставили меня передумать и отказаться от этой затеи. В добавок ещё добавилось 2-е платы к 2-м уже имеющимся и внутри стало не просто тесно, а ооочень тесно. На данный момент в стендовой электроники применены 4-е платы:
1. Собственная плата силового ключа;
2. Контроллер STM32F103 - ардуино модуль;
3. Плата флешкарты - ардуино модуль;
4. Плата инструментального усилителя AD623 - ардуино модуль.
И предусмотрено 6 литий-ионных элементов питания для трёх независимых контуров питания по отдельности для:
1. Контроллера STM32F103;
2. Флешкарты;
3. Платы силового ключа.
С расчётом на сильный холод, чтобы можно было расширять напряжение питания с одной батареи на два и тем самым компенсировать просадку напряжения.
В корпусе убран весь "огород" и обеспечен простой и удобный доступ к платам и аккумуляторам так, что всё можно легко перепаять и переделать. Выводные провода имеют жесткую фиксацию и защиту от выдергивания. Внешний корпус предусматривает разделение функций работы в домашних условиях и в полевых и по сути состоит из двух корпусов. Первый корпус делает удобной работу дома на столе, но не обеспечивает защиту от осадков, а второй корпус обеспечивает защиту от дождя и снега, а также позволяет по всякому монтировать датчик на месте испытания рядом со стендом.

В планах так же сделать гидрозащиту для двух камер в виде подогнанных зонтиков и тензодатчиков с двигателем - это всё в совокупности позволит проводить испытания не только в тёмное время суток, но и в не самую хорошую погоду без опасения того, что может возникнуть какой-то сбой в процессе.

Ну и конечно же в ходе этой уже недельной подготовки к эксперименту с новым топливом в стендовом двигателе был собран новый стенд на старой малой раме. Фактически всё тот же вариант стенда Т-14, только теперь на нём можно испытывать двигатели в типоразмере РДМ-40.

В плане также сборка большого стенда на 500[кГс], датчик S-типа уже давно прибыл, как и весь необходимый материал для сборки рамы. Хотя ещё раньше нужно будет собрать оснастку для калибровки этого датчика, скорее всего это будет рычаг с усилением (5...10)ед.силы плюс площадки, которые могут работать и без рычага.

По подготовке самого испытания осталось лишь собрать подсветку для стенда, сделать контрольную калибровку датчика и протестировать всё вместе. Если это всё успеется быстро, то испытание состоится уже в эти выходные.

SashaMaks> Если это всё успеется быстро, то испытание состоится уже в эти выходные.

Быстро не успелось, но зато сделался, хотя бы необходимый минимум. А ко всему прочему добавилось ещё и то, что за 4 года у фотоаппарата износился собственный литиевый элемент питания. Теперь ему необходим внешний, иначе на режиме 1920х1080х60fps при температурах ниже 10°С камера дохнет до выключения уже через минуту и ничего не успевает записать. Пришлось-таки поднять тему отдельного центрального блока питания пока для основных элементов стендового оборудования - это подсветка и фотоаппарат. Теперь они питаются по проводам от большого литий-ионного блока питания, размещенного в термосе. Следующая на очереди видеокамера, но она пока ещё тянет на холоде до 15 мин записи.

Испытание экспериментального (тестового) двигателя РДМ-40-2 №84 на новом топливе планировалось провести ещё этой ночью, но было неожиданного сорвано из-за неприятного "сюрприза": кто-то вытащил все шесть анкеров на новом месте испытания. Остались только дырки

Сегодня планируется повторный заход на старое место с установкой дополнительных 2-х анкеров под новую короткую раму стенда к имеющимся там.

Надеюсь, на этом подготовка к испытанию будет уже закончена

N.a.> А сейчас прикиньте сколько было украдено при строительстве космодрома Восточный...

Вот умеешь ты придать правильный ВЕКТОР!
А действительно , кому придёт в голову тырить , вернее попросту выковыривать одноразовые и дешёвые анкера /про запас/ ?
А есть такие прямохордовые , охочие даже для такого хлама.
На Восточном ... , реально не представить что можно этакого , прихватизировать на энном уровне допуска т.к. масштаб стоимости этого "хлама" выше всех мыслимых представлений.

Maksimys> На Восточном ... , реально не представить что можно этакого , прихватизировать на энном уровне допуска т.к. масштаб стоимости этого "хлама" выше всех мыслимых представлений.

Можно немного по-другом и так чаще и бывает, например, на чём-то сэкономить и ничего об этом не сказать:

Всего лишь какой-то припой Ну подумаешь чуток другой применили А масштаб последствий поражает

Maksimys> Не тяни котеуса за хвостной нервий , дай наконец-то развязку интриги !

Это не тот случай, где можно спешить лишь бы жахнуть...
Это по сути вообще самое опасное испытание в моей практике, так как возможные давления могут доходить до (300...400)атм!

Но анкера уже готовы, место испытаний тоже готово, если всё получиться, то утром будет испытание.

Maksimys> А действительно , кому придёт в голову тырить , вернее попросту выковыривать одноразовые и дешёвые анкера /про запас/ ?

Они оказывается не такие уж и одноразовые!

Это же Россия!
Чего-то где-то открутить, прихватить - это в лёгкую! А чо? В хозяйстве же всё пригодиться!

Хотя есть ещё одна версия, что это мог быть какой-то один местный рыбак, которому не понравилось, что я рыбу пугаю (например), и, так как остальные рыбаки были не против моих испытаний, возможно, он решил втихоря решить проблему кардинально...

П.С. По весне, ради эксперимента всё равно вкручу туда новые анкера и поставлю их на эпоксидку, интересно будет понаблюдать, что будет дальше

(Запуски ракет и испытания [SashaMaks#14.11.18 08:59])
SashaMaks> ...то утром будет испытание.
Mihail66> Интересный профиль тяги в той части где идет затухание. Чем можно объяснить такой профиль Кн?

Набор давления вполне по геометрии с учётом зависимости скорости горения от давления.

Mihail66> Не равномерная скорость горения по длине канала?, изменение геометрии из-за эрозии?, унос топлива с поверхности канала?

Затухание - это уход горения на конус.
Двигатель разгонялся с Кн 100 где-то до 200 почти без тяги и без давления 2с. За это время, видимо, внутри канала нагорел шлак подзабив этот канал, что могло привести к более интенсивному горению топлива или в верхней части канала или в нижней. Вскрытие покажет

А для того, чтобы шлак начал вылетать, нужно какое-то минимальное давление.

SashaMaks> .... Вскрытие покажет
Покажи потом что там скрывается, мне ужасно интересно с какой стороны быстрее выгорело.