[image]

Путь к ЖРД

...на базе опыта по ГРД
 
1 2 3 4 5 6 7
+
+1
-
edit
 

FRC

опытный

Полл> Делать первый запуск не на полигоне - не есть гуд.

Двигателя то? Такого мелкого можно. Я специально начинаю с пониженных давлений и короткого времени работы. Заправляю закиси не более 300 гр.
Стенд в П-образном закутке цеха, отгорожен от улицы 2мя кирпичными стенами по 600 мм с каждой стороны. Окна в возможный сектор разлета не попадают. Людей в округе нет, ноч. На территорию въезд охраняемый.
Я за ЖБ стеной от стенда в "пультовой". Рядом огнетушитель углекислотный и водичка.

Наблюдение за процессом через зеркало, стоящее вне пультовой. Двери открыты. Вентиляция - специально для таких дел мощную ставил.

Хотя конечно, инстинктивно желание забраться в бункер у меня всегда присутствует.
   75.0.3770.14375.0.3770.143
23.03.2020 13:36, Полл: +1: А вот теперь - полностью заслуженный плюс! Такое размещение "в цеху" это правильно!

Полл

координатор
★★★★★
FRC> Заправляю закиси не более 300 гр.
Вот в таком виде - оно правильно!
Я сегодня вечером постараюсь сделать расчет, сколько у тебя в опытной установке компонента вне баллонов, и какой Тротиловый Эквивалент этого количества, а так же зоны опасности для этого ТЭ.
Удачи!
   74.074.0

FRC

опытный

Полл> Я сегодня вечером постараюсь сделать расчет...

Это актуально. Было бы очень полезно.
   75.0.3770.14375.0.3770.143

Xan

координатор

Полл>> Я сегодня вечером постараюсь сделать расчет...
FRC> Это актуально. Было бы очень полезно.

300 г закиси, это, примерно 150 г тротила.
Тогда по воздушной ударной волне безопасное расстояние получается:

R[м] = 15 * КореньКубический(масса[кг]) = 15 * (0.15)^(1/3) = 7.97 = 8 метров

Это совсем безопасное — для гражданских рабочих, которым надо слушать взрывы по нескольку раз в день и без молока за вредность.
Для военных (или для редких экстремальных ситуаций) расстояние может быть значительно меньше. До двух раз.
Так что воздушную ударную волну в твоём случае случае можно совершенно игнорировать. Как опасность.

А вот по летающим кускам железа безопасное расстояние гораздо больше.
Они могут лететь и на сотни метров, и более.
Как пример — лимонка.
Поэтому надо на всех возможных путях полёта ставить поглотители.
Лучше не твёрдые, что не было рикошета.
   66

FRC

опытный

Xan> R[м] = 15 * КореньКубический(масса[кг]) = 15 * (0.15)^(1/3) = 7.97 = 8 метров...
Xan> А вот по летающим кускам железа безопасное расстояние гораздо больше...

Спасибо. С учетом того, что я в отдельной пультовой за ж/б стеной - вообще нормально. Помнится 500 гр тнт на расстоянии 5-6 м, один раз можно пережить ;)
   75.0.3770.14375.0.3770.143

Полл

координатор
★★★★★
Полл>> Я сегодня вечером постараюсь сделать расчет...
FRC> Это актуально. Было бы очень полезно.
На взгляд у тебя в качестве шлангов используется гибкая подводка внешним диаметром 1/2``. Внутренний диаметр у такого шланга - 8 мм, длина максимальная - 800. Внутренний объем - 0,0000402 м3 .
Редукторы и манометры учесть сложно, поэтому удвою объем тракта про запас - 0,00008 куба.
Итого у тебя в системе вне баков 65 грамм керосина и 100 грамм закиси.
Наихудший сценарий: 100 грамм закиси с 13 граммами керосина детонируют, давая примерно 55 гр тротилового эквивалента и смешивая 52 грамма керосина с воздухом, при детонации дающие 0,494 кг ТЭ.
Итого при максимально негативном сценарии у тебя получится взрыв на 0,55 кг ТЭ.
Место взрыва в замкнутом помещении, коэффициент безопасной дистанции - 1,3.
Безопасная дистанция для человека на открытом месте - 16 метров.
Рекомендуемая дистанция для человека на открытом месте - 32-48 метров.
При использовании укрытия безопасная дистанция - 11 метров, рекомендуемая - 21-32 метра.
Для кирпичного одноэтажного здания слабые разрушения соответствуют избыточному давлению 12-24 кПа, средние - 24-40, сильные - 40-56.
Граница 56 кПа (полное разрушение) = 2,98 м
Граница 40 кПа (сильные разрушения) = 3,64 м
Граница 24 кПа (средние разрушения) = 4,98 м
Граница 12 кПа (слабые разрушения) = 7,74 м
Ссылка на формулы:

____________________________________________
Рекомендации:
1. Опустить установку вниз для уменьшения разлета осколков.
2. Сократить объем тракта керосина в установке и защитить его бак, а так же исключить подачу самотеком.
3. Сделать в помещении с установкой проемы для выхода ударной волны.
Буду за вас кулаки держать. И честно говоря - завидую. :)
   74.074.0
Это сообщение редактировалось 23.03.2020 в 19:29

Tayfur

новичок
FRC> Пока пользуемся готовыми решениями от Руднев- Шиляев. Но периодически задачки возникают, когда надо придумать что-то простое, но под конкретную задачу. Если позволите, при возникновении конкретной задачи напишу. Спасибо за предложение помощи.

Буду рад подключиться к интересному делу.
   80.0.3987.14980.0.3987.149
+
+2
-
edit
 

FRC

опытный

Не откладывая в долгий ящик провел антикоронавирусные испытания под лозунгом "Гори все синим пламенем".
Судя по тому что снова хлопала дверь на улицу при окончании прожига, все вирусы выдуло нафиг.

Кстати, не так уж много им понадобилось.. всего 18,5 кг тяги.

Итак:
1. Закись/керосин (4,45:1)
2. Огневая стенка УУКМ. Выгорает не равномерно, так что измерить унос сложно. За 2 испытания (5,5 сек суммарно) выгорело примерно ок. 1 мм или меньше. На видео факел чистый...
Разбирать и взвешивать неохота, т.к. значение устраивает.

3. Сопло графитовое МПГ7 , ф8,87 мм, конус 12 град.
4. Время работы 3,6 сек.
5. Поджиг пиротехнический
6. УИ 210 сек.
7. Температура алюминиевого корпуса сразу после испытаний -48 град.Ц. Через 2-3 минуты - 76 град.Ц.

Вроде бы дело за два испытания и 4 дня продвинул. Пока приторможу, т.к, надо заняться текущими делами на производстве, дабы дома не журили..
Дальше, видимо, или попробую уменьшить диаметр критического сечения, чтобы повысить давление в КС и сделать насадок, или повышу расход, чтобы задрать тягу хотя бы до 30 кгс. На 18 кгс лететь как-то не очень.....

График прилагаю. Всем не болеть, быть бдительными и вообще "хвост пистолетом"!

Огневые испытания ЖРД для ракеты (*2)
Успешные испытания прототипа жидкостного ракетного двигателя для ракеты. Огневая стенка из УУКМ (ИВИМ). Удельный импульс 210 сек, Тяга 18,5 кгс. Задачи испытания: 1. Проверить стойкость огневой стенки при увеличенном времени работы, 2. Уточнить соотношение компонентов топлива. 3. Измерить температуру стенок камеры сгорания, 4.
Прикреплённые файлы:
ОТИ 24.03.20.png (скачать) [504x321, 12,2 кБ]
 
 
   75.0.3770.14375.0.3770.143

avmich

координатор

FRC> 1. Закись/керосин (4,45:1)
FRC> 6. УИ 210 сек.

Не знаю, насколько это тут пригодится, но я часто использую, для примерных прикидок, считалку термохимии по адресу Cpropep-Web . Для данного двигателя туда надо ввести:

В нижней табличке, Quantity - Molecule code

Quantity, верхнее значение - 100 (массовых долей керосина, для удобства целое число)
Quantity, среднее значение - 440 (массовых долей закиси)
Quantity, нижнее значение - 5 (массовых долей закиси, чтобы заполнить все три значение, и чтобы в сумме было 445)

Molecule code, верхнее значение - 797 (код RP-1, ракетный керосин)
Molecule code, среднее значение - 657 (код N2O, закись)
Molecule code, нижнее значение - 657 (код N2O, закись - все коды из списка, доступного с кнопки в левом нижнем углу странички, http://rocketworkbench.sourceforge.net/cgi-bin/cpropep-web.cgi/list )

Выше таблички, в выпадашке "Type of problem" ставлю "Frozen performance characteristic". Это "консервативная" модель химпроцесса.

Ещё чуть выше, в "Exit condition" ставлю 1 атм - давление на выходе.

Ещё выше, в "Chamber pressure", надо поставить давление в камере. Сколько там?

После нажатия "Submit" получаем расчёт. Для 10 атм в камере у меня получилось:


Results

Propellant composition
Code  Name                                mol    Mass (g)  Composition
797   RP-1                                1.4259 20.0000   2H  1C  
657   NITROUS OXIDE                       1.9994 88.0000   2N  1O  
657   NITROUS OXIDE                       0.0227 1.0000   2N  1O  
Density :  1.556 g/cm^3
4 different elements
H  C  N  O  
Total mass:  109.000000 g
Enthalpy  :  485.02 kJ/kg

148 possible gazeous species
3 possible condensed species

                       CHAMBER      THROAT        EXIT
Pressure (atm)   :      10.000       5.493       1.000 <--- P: камера, критика, срез
Temperature (K)  :    2391.847    2100.655    1432.978 <--- T для тех же точек
H (kJ/kg)        :     485.016     -15.202   -1124.059
U (kJ/kg)        :    -405.247    -797.081   -1657.424
G (kJ/kg)        :  -25529.155  -22393.941  -16709.392
S (kJ/(kg)(K)    :      10.876      10.653      10.876
M (g/mol)        :      22.338      22.338      22.338
(dLnV/dLnP)t     :    -1.00000    -1.00000    -1.00000
(dLnV/dLnT)p     :     1.00000     1.00000     1.00000
Cp (kJ/(kg)(K))  :     1.73092     1.70369     1.60830
Cv (kJ/(kg)(K))  :     1.35871     1.33148     1.23609
Cp/Cv            :     1.27394     1.27954     1.30112
Gamma            :     1.27394     1.27954     1.30112
Vson (m/s)       :  1058.20863  1000.22429   824.30289

Ae/At            :                 1.00000     2.08939 <--- S1/S2 среза и критсечения
A/dotm (m/s/atm) :               142.29905   297.31802 <--- S на единичный расход
C* (m/s)         :              1422.99045  1422.99045
Cf               :                 0.70290     1.26067
Ivac (m/s)       :              1781.92795  2091.23823
Isp (m/s)        :              1000.22429  1793.92021
Isp/g (s)        :               101.99449   182.92895 <--- УИ, с на срезе

<дальше химсостав выхлопа>
   74.074.0
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

FRC>> 1. Закись/керосин (4,45:1)
FRC>> 6. УИ 210 сек.
avmich> После нажатия "Submit" получаем расчёт. Для 10 атм в камере у меня получилось:

УИ и плотностной УИ для смеси закись-керосин в диапазоне (1...200)атм для двух составов: имеющейся (4,45:1) и оптимальной (9:1).
Прикреплённые файлы:
 
   80.0.3987.14980.0.3987.149
+
+1
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

FRC> 1. Закись/керосин (4,45:1)
FRC> 3. Сопло графитовое МПГ7 , ф8,87 мм, конус 12 град.
FRC> 4. Время работы 3,6 сек.
FRC> 5. Поджиг пиротехнический
FRC> 6. УИ 210 сек.

Удельный импульс 193[с] при потерях в сопле на уровне (4...5)% соответствует отброшенной массе топлива в 0,33[кг]. При этом УИ расчётный по интегралу давления не более 201,5[с] и график давления с рабочим давлением на режиме в районе 20[атм].
Плотность смеси закись/керосин (4,45:1) = 1,117[г/см³].
Прикреплённые файлы:
 
   80.0.3987.14980.0.3987.149

FRC

опытный

avmich> ...считалку термохимии по ...

Спасибо.
   75.0.3770.14375.0.3770.143

FRC

опытный

SashaMaks> Удельный импульс 193[с] при потерях в сопле на уровне (4...5)% соответствует отброшенной массе топлива в 0,33[кг]. При этом УИ расчётный по интегралу давления не более 201,5[с] и график давления с рабочим давлением на режиме в районе 20[атм].
SashaMaks> Плотность смеси закись/керосин (4,45:1) = 1,117[г/см³].

Да, твой расчет, наверно, ближе к действительности, чем мои вчерашние измерения. Где-то я с подсчетом расхода накосячил.
Когда увидел соотношение 4:1 подумал, что окислителя недобрал и импульс будет низким. А получилось сначала 221, потом 183, потом 210 сек. Смотря как учесть потери в магистралях (ушло из взвешиваемого бака , но не вошло в КС). Взял среднее.

Надо тщательно еще раз (и навсегда) пролить топливный тракт и установить истинные потери.
И время прожига, конечно, раза в 2 больше. А то размазанный по стенкам РВД, неучтенный керосин сильно влияет на расчет.
   75.0.3770.14375.0.3770.143

avmich

координатор

Для сравнительного расчёта не хватает данных :) - типа давления в камере, секундного расхода - или хотя бы полного расхода с полным временем работы (последнее есть). FRC, по каким данным УИ считал?

Насчёт плотности компонентов - я туда обычно не смотрю, Пропип может и врать с этим. Хотя, наверное, дело в базе данных компонентов - насколько правильные там данные по плотности.
   74.074.0

FRC

опытный

avmich>.. FRC, по каким данным УИ считал?

Завтра исходники выложу. После суток в цеху домой вернулся только что. Дамы спят. Тишина. Душ, ужин, Мартини, диван ... :)
   75.0.3770.14375.0.3770.143

avmich

координатор

avmich>>.. FRC, по каким данным УИ считал?
FRC> Завтра исходники выложу. После суток в цеху домой вернулся только что. Дамы спят. Тишина. Душ, ужин, Мартини, диван ... :)

Спасибо :) . Приятно читать.
   74.074.0

avmich

координатор

avmich> Спасибо :) . Приятно читать.

Ну вот, посмотрел на картинку в аттаче СашиМакса, вопросов поубавилось...
   74.074.0
+
-
edit
 

avmich

координатор

FRC>>> 1. Закись/керосин (4,45:1)
FRC>>> 6. УИ 210 сек.
avmich>> После нажатия "Submit" получаем расчёт. Для 10 атм в камере у меня получилось:
SashaMaks> УИ и плотностной УИ для смеси закись-керосин в диапазоне (1...200)атм для двух составов: имеющейся (4,45:1) и оптимальной (9:1).

1) Я правильно понимаю, что все графики на рисунке приведены для фиксированного давления в камере, равного 200 атм? Если вы не испытывали при этом давлении, зачем тогда оно? Это же не "диапазон", это фиксированное значение.

2) Что значит нижняя ось - содержание керосина в процентах, почему она может быть больше 100?
   74.074.0
+
-
edit
 

avmich

координатор

SashaMaks> Удельный импульс 193[с] при потерях в сопле на уровне (4...5)% соответствует отброшенной массе топлива в 0,33[кг].

1) Не очень понятно, какая критика в мм.

2) Нет шкалы для графика давления в камере. Там те же значения в атмосферах, что и для тяги в кгс?
   74.074.0
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

avmich> 1) Я правильно понимаю, что все графики на рисунке приведены для фиксированного давления в камере, равного 200 атм?
avmich> 2) Что значит нижняя ось - содержание керосина в процентах, почему она может быть больше 100?

Нет, по оси Х давление [атм], а не проценты, разумеется. Это просто опечатка из-за переноса алгоритма со старой версии программы на новую...
Сейчас переписываю...

avmich> Если вы не испытывали при этом давлении, зачем тогда оно? Это же не "диапазон", это фиксированное значение.

Удельный импульс интересен не при каком-то одном фиксированном давлении, а как характеристика топлива в функции УИ = f(P). Иначе может быть так, что при 2атм для перхлоратного топлива УИ будет ниже, чем у классической карамели. Это не наглядно и неадекватно.

Функция вида УИ = f(P) получается в результате множественного расчёта в алгоритме ПРОПЕП для всех давлений из диапазона (2...200)атм, например, и используется далее для расчёта УИ по графику тяги, где в каждой точке графика берётся своё значение тяги, вычисляется давление через Cf, который рассчитывается итерационно по формуле 3-30(Rocket Propulsion Elements), и по полученному давлению P0 вычисляется УИ простой аппроксимацией значений по функции УИ = f(P). Так во втором графике появляется интегрированное значение расчётного УИ, которое нельзя превысить на практике, так как оно идеально. Т.е. УИ посчитан для всего графика тяги/давления по факту, а не для какого-то на глаз определенного рабочего значения давления на режиме.
   80.0.3987.14980.0.3987.149
Это сообщение редактировалось 26.03.2020 в 08:28
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

SashaMaks>> Удельный импульс 193[с] при потерях в сопле на уровне (4...5)% соответствует отброшенной массе топлива в 0,33[кг].
avmich> 1) Не очень понятно, какая критика в мм.

Какую указал автор:
FRC> 3. Сопло графитовое МПГ7 , ф8,87 мм, конус 12 град.
Но там ещё где-то +0,05мм - разгар, так как значение после не указано. Некоторым кажется, что такие значения разгара можно не учитывать и не писать, а в расчёте это всё равно нужно указать. Так как программа ещё итерирует и весь график тяги/давления подбирая конечное значение критического диаметра равного заданному с практики, подстраивая коэффициент динамического разрушения сопла в зависимости от текущего давления - так получается функция разгара S=f(P,t).

avmich> 2) Нет шкалы для графика давления в камере. Там те же значения в атмосферах, что и для тяги в кгс?

Да, шкала совмещенная для всех кривых.
   80.0.3987.14980.0.3987.149
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

avmich> Насчёт плотности компонентов - я туда обычно не смотрю, Пропип может и врать с этим. Хотя, наверное, дело в базе данных компонентов - насколько правильные там данные по плотности.

Плотность керосина 0,82г/см³
Плотность жидкой закиси 1,226г/см³ (XuMuK.ru - АЗОТА ОКСИДЫ - Химическая энциклопедия)

Но для закиси всё зависит от степени накачки и плотность будет меньше.
Для всей смеси в ПРОПЕП получается что-то среднее в зависимости от количества каждого из компонентов. Очевидно, что общая плотность будет раза в 1,5 меньше, чем у перхлоратного топлива и КМС будет ниже при прочих равных в 1,5 раза.
Куда интереснее обстоит дело с УИ, который нифига не выше, чем у перхлоратных составов при тех же давлениях.

Т.е., чтобы такой ЖРД действительно был лучше РДТТ, он обязательно должен работать на больших давлениях, чем 70атм, а это (150...250)атм минимум; и при этом важно, чтобы и КМС был не хуже или даже лучше, а это означает, что от турбонасоса не убежать, а сделать его настолько мелким в любительских масштабах - задача, прямо скажем, невозможная. В противном случае получим "чугунок" с таким же УИ, как у РДТТ и ещё более низким КМС, т.е. никакой выгоды для любителей, да и даже для частников такой ЖРД не несёт. Даже на классике керосин/жид.кислород ещё надо ооочень постараться, чтобы сделать лучше, чем РДТТ...

А задача действительного прорыва в ЖРД будет не в том, чтобы сжечь горючку с окислителем в "паяльной лампе", а в том, чтобы сделать легкие и жесткие баки и миниатюрный и мощный турбонасос.
   80.0.3987.14980.0.3987.149
+
-
edit
 

avmich

координатор

SashaMaks> А задача действительного прорыва в ЖРД будет не в том, чтобы сжечь горючку с окислителем в "паяльной лампе", а в том, чтобы сделать легкие и жесткие баки и миниатюрный и мощный турбонасос.

Нам ключевым преимуществом ЖРД виделась возможность работы в течение десятков секунд, возможность управления тягой - которая понадобится, например, для управляемых посадок, когда двигатель работает.

Вот - http://www.airbase.ru/modelling/rockets/res/trans/astrid/07_94.2.pdf - пример небольшой ракеты с не-ТНА насосом.
   74.074.0
+
-
edit
 

SashaMaks
SashaPro

аксакал

avmich> Нам ключевым преимуществом ЖРД виделась возможность работы в течение десятков секунд, возможность управления тягой - которая понадобится, например, для управляемых посадок, когда двигатель работает.

Да, а я то думал, что хотя бы просто до опорной орбиты добраться)))
А тут уже и на Луну и т.д...

avmich> Вот - http://www.airbase.ru/modelling/rockets/res/trans/astrid/07_94.2.pdf - пример небольшой ракеты с не-ТНА насосом.

Причём который уже пример, как под копирку у разработчиков ЖРД-шных двигателей и ракет - не указаны УИ и КМС?
Зато обязательно есть "огонь", тяга даже написана, высота полёта есть! Целых 35км! Но что мне с этим делать?
Ну вот тут 37км РДТТ (Qu8k) масштаб сопоставимый.
   80.0.3987.14980.0.3987.149
RU Полл #26.03.2020 09:54  @SashaMaks#26.03.2020 08:47
+
-
edit
 

Полл

координатор
★★★★★
SashaMaks> Т.е., чтобы такой ЖРД действительно был лучше РДТТ, он обязательно должен работать на больших давлениях, чем 70атм, а это (150...250)атм минимум; и при этом важно, чтобы и КМС был не хуже или даже лучше, а это означает, что от турбонасоса не убежать,
РН "Электрон" летает на орбиту с ЖРД на электронасосах.
   74.074.0
1 2 3 4 5 6 7

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru