Путь к ЖРД

SashaMaks> Попробуй просто вручную проверить датчик и его показания известной нагрузкой сопоставимой с тягой графика и посмотреть, что будет.

Да, ты прав. Еще раз откалибруюсь с акцентом на выявление именно этого "глюка". Главное, чтоб выезд из первопристолькой не закрыли

Полл> А расход по времени есть?

Ты имеешь в виду ИЗМЕРЕННЫЙ мгновенный расход? Для используемых маленьких баков его не получается реализовать. Вес бака в десятки раз больше измеряемого расхода. Плюс упругость магистралей ВД.
А для больших баков эта возможность реализована, но эту часть стенда мы не используем пока. Двигателя большого нет.

Полл> При таком "примерно" последняя цифра может не ставится.

Это да.

FRC>> Файл с первичными данными.

Странно. Ближе к вечеру попробую с форматом что-то сделать.

Полл>> А расход по времени есть?
FRC> Ты имеешь в виду ИЗМЕРЕННЫЙ мгновенный расход? Для используемых маленьких баков его не получается реализовать. Вес бака в десятки раз больше измеряемого расхода. Плюс упругость магистралей ВД.

А измерять скоростной напор трубкой Пито?
Есть дифференциальные датчики давления на небольшую разность, порядка атмосферы. Это скорость до десятка м/с.
Они, вроде, стоят немного долларов, надо только правильно врезаться в магистраль.

Пример (на 1 атм.):
(MPXV5100DP NXP USA Inc. | Sensors, Transducers | DigiKey)
Всякие:
(Pressure Sensors, Transducers | Sensors, Transducers | DigiKey)

=====

Ну и ещё раз напишу, что у меня есть готовые АЦП для тензодатчиков (+софт).
4 или 8 каналов и скорость 160 отсчётов/с.
Тебе — с большой скидкой!
При желании — 960 отсчётов/с, но там софт надо несколько доработать, он специфический.

avmich>> Вопрос такой - а можно исходные данные давления от времени и тяги от времени получить? В виде таблички чисел?
FRC> Скорее тяга/время. Датчики давления не полключали еще.
Мои фантазии из теоретической физики.
Из тяги и массы расхода топлива получаем скорость истечения.
Из скорости и сечения сопла давление.

FRC> Может из бака в двигатель идет "газировка"? Может ли это влиять на истинную плотность поступающего в КС горючего?

Наддувай аргоном. У него растворимость по любому ниже. Ещё ниже - гелий. Да и для насыщения газом требуются минимум минуты. Так что если эксперимент от наддува до пуска короткий - газировки не будет.

Полл> Никогда не слышал о проблеме насыщения горючего-керосина газом наддува.

В ВЭЖХ - это классическая проблема. Потому там для наддува только гелий.

FRC> Композитную камеру хочу.....дешевую и простую в производстве. Ну хотя бы на 40 секунд работы.

"задумчиво ковыряя левой пяткой в правом ухе..."

В общем, я сейчас буду фантазировать, может чего пригодится. Не принимайте как руководство к действию.

Итак, один из материалов для производства углеволокна - ПАН. Полиакрилонитрил. Волокно ПАН даёт после пиролиза углеволокно и потом даже графитовое. ПАН - полимер неплавкий, так что деформаций там нет. Катализ кислотой тоже не требуется. Температуры пиролиза не знаю, детально не интересовался. Вероятно предпиролиз порядка 600, финишный - 1000-1200.

ПАН растворим в ДМФА (диметилформамид), некоторых похожих растворителях. Из раствора можно формовать изделия, потом сушить растворитель и прогревать.

Второй подвариант - сшивать ПАН в растворе гидразином. Тогда после прогрева должна быть повышенная пористость (и пониженная теплопроводность).

В общем, идея такая. Смешать ПАН, оксид магния, углеродное волокно и ДМФА. Из полученной массы сформовать изделие, например на плавкой матрице из воска. Подсушить (или если сшивать гидразином - просто подогреть). Потом прогрев для удаления матрицы и пиролиз. Если звёзды будут благосклонны - должно получиться цельное изделие из УУКМ с добавкой оксида магния для теплоизоляции и термостойкости.
Как вариант - можно без магнезии, чтобы избежать разных эффектов ЛКТР. Поверх изделия - мотать силовой корпус.

FRC> FRC>> Файл с первичными данными.
FRC> Странно. Ближе к вечеру попробую с форматом что-то сделать.
Прошу прощения, с выводом данных в файл общего формата удалось разобраться?
Может, помочь в этом?

В.Б.> Доброго времени суток! Тут такая ситуация, сделал ЖРД на перекиси водорода (80%) и керосине, форсуночная головка напечатана из нержавеющей стали, камера сгорания из обычной стали.
В.Б.> Хотя слишком сильно тут сказано что он сделан - сейчас друг все сваривает как надо.

Виктор, здравствуйте, рад читать.

Если делать двигатель на перекиси водорода 80% и керосине, максимизируя удельный импульс, то двигатель потребует охлаждения, сама по себе обычная сталь или нержавеющая сталь температуры не выдержит - конечно, если компоненты топлива достаточно хорошо будут реагировать. Перегрев двигателя - это потеря прочности, как следствие, "раскрытие" камеры - вероятно, со взрывом. По этому поводу приходит в голову печальный опыт Лин Индастриал.

Однако перекисный двигатель может работать и без керосина, при этом температура будет умеренная - правда, камера из обычной стали тут плохо подходит. Если, как в своё время Годдард, подавать керосин не с целью максимизировать УИ, а с целью ограничить температуру, то тоже двигатель может не перегреться. Керосин можно подавать с недостатком - тогда среда в камере будет кислая, и опять возникает вопрос стойкости обычной стали - или с избытком. В обоих случаях остаётся вопрос качественного смешения для обеспечения хорошего рабочего процесса.

В.Б.> Вопрос, как сделать расходомеры, регуляторы потока топлива/окислителя, и как сделать клапан регулировки подачи газа наддува? Двигатель будет в ракете, внутренний диаметр 46мм, надо чтобы туда вмещалось.
В.Б.> Газ наддува - азот. Баллон объемом 0.25Л, рабочее давление 250 бар
В.Б.> Тяга движка около 9 кгс, расход окислителя - 0.03454 кг/сек, расход топлива - 0.00384 кг/сек
В.Б.> Вот как регулировать такие малые объемы топливной пары?
В.Б.> Виктор Булыбенко | ВКонтакте - фотки деталей вживую

Если тяга двигателя - 9 кгс, то возникают проблемы нехватки тяги. Потому что если вы будете делать управляемую тягу - это хорошо, но довольно сложно, и двигатель будет не самым сложным элементом проекта. А если вы делаете неуправляемую ракету, которая стабилизируется в воздухе аэродинамически, то вам надо обеспечить высокое ускорение на старте, чтобы когда ракета сойдёт с направляющих, у неё была бы достаточно высокая скорость, чтобы стабилизаторы работали. Высокое ускорение - это, например, 3 же. А значит, тяга двигателя 9 кгс должна прикладываться к общей стартовой массе ракеты 3 кг. Вы сможете ракету вписать в такую массу? Если будет масса больше, то тяги будет не хватать.

Я бы предложил не стремиться пока что этот движок ставить на ракету в качестве единственного маршевого. Поработайте с ним на стенде, получите прекрасный опыт.

Как сделать расходомеры, регуляторы потока и клапан регулировки подачи газа наддува, я Вам сейчас не скажу, но скажу, что для простой ракеты они не необходимы. Можно, например, залить в бак объёмом, скажем, два литра пол-литра перекиси, а остальные полтора литра объёма занять газом наддува. Если в баке газ при 20 атм в начале работы, давление снизится примерно пропорционально работе - до 15 атм в конце работы; простой перекисный двигатель вполне будет работать при таком разбросе. Ракета стартует, как только будет открыт главный клапан - между баком и камерой сгорания. Если у вас два компонента топлива, то, видимо, имеет смысл синхронно открывать оба крана; перекиси понадобится некоторое время на прохождение катпака, но задерживать подачу второго компонента может быть слишком сложно поначалу.

Ни в коем случае не стартуйте двигатель горизонтально - если в камере накопится непрореагировавшая смесь, она может прореагировать позже, со взрывом. Всегда закрепляйте двигатель вертикально соплом вниз.

Если вы будете газ наддува в отдельном баллоне держать на ракете, то вам понадобится регулятор, который из давления в газовом баллоне будет выдавать давление наддува в бак с топливом. Регулятор на фиксированный перепад давлений, там ничего не надо будет менять в полёте - один раз настроить заранее, после чего регулятор будет поддерживать давление в баке с топливом по мере работы двигателя. Всё тот же единственный - или парный - главный клапан может быть достаточен.

Можете поподробнее описать свой двигатель и ракету? Как катпак будет устроен? Перекись 80% - сами получаете, или где-то берёте, в обоих случаях - вы как-то меряете концентрацию? Перекись стабилизированная? Что за керосин? Какие давления в баке, камере? Ракету уже спроектировали?

Вы вот это описание технологий - Ракетная мастерская / Переводы / Двигательные установки на перекиси водорода для небольших спутников - читали? Я бы рекомендовал - хорошая статья о перекисных двигателях.

Успехов вам.

Стартовая масса ракеты - около 3.5 кг, из который топливная пара около 1250 грамм.
На стенде перед пуском он будет, и на нем он будет очень хорошо охлаждаться (Почти поливаться водой)


Вот как раз основная проблемма - компактный регулятор давления, нужно с 230+ бар понижать постоянно до 35 бар


Кат. пак устроен очень просто - есть в напечатанной фг диск с отверстиями - струйными форсунками для перекиси. Снизу на стержне из молибдена держится нижнее крепление катализатора - опять же одновременно и струйные форсунки для парогаза
Катализатор - термостойкие шарики из оксида алюминия пропитанные перманганатом калия

Перекись 80% буду получать сам из 60%, измерять буду концентрацию по плотности
(у 60% перекиси плостность 1242, у 80% - 1341)

Керосин тс-1, у меня его много

Перекись бывает стабилизированной?!

Давление в баках 35 атм, в камере сгорания - до 26 атм

Проектирование ракеты тормознулось на этапе клапанов и регуляторов.
Высота ракеты 136 см, диаметр 5см. Скоро запустим сайт - ссылку кину, там очень много интересной инфы)





Это кстати не единственный ЖРД, есть еще совсем тестовый, давление в камере сгорания - 10 атм, тяга до 4 кгс. Может работать на всём, но первый тест в июне будет на бутан-кислороде. На нём учусь делать топливные системы, проектировать что-либо. Потом в конце года хочу пустить в движок 200 атм - по сути просто взорвать его.


Если интересно советую посетить нашу группу в вк - vk.com/rstspace



Одна из идей по поводу регуляторов потока горючего/окислителя - взять алюминиевый брусок, просверлить в нем отверстие сквозное, и под 90 градусов с другой стороны высверлить отверстие чуть большего диаметра, и туда вкрутить болт. Регулировка поворотом болта

В.Б.> Перекись бывает стабилизированной?!

Всегда. Сейчас часто вводят фосфорную кислоту, а она может просто вымыть катализатор при реакции.

avmich> Вы вот это описание технологий - Ракетная мастерская / Переводы / Двигательные установки на перекиси водорода для небольших спутников - читали? Я бы рекомендовал - хорошая статья о перекисных двигателях.
Отличная статья. Такое можно повесить на нос твердотопливной ракеты для стабилизации на высотах.

avmich> Как сделать расходомеры, регуляторы потока и клапан регулировки подачи газа наддува, я Вам сейчас не скажу,

Расходомеры на отн. малые расходы при высокой точности - характерны для пищевой промышленности или даже фармы, в принципе это всё есть, и наверняка можно подобрать нужное, но оно весьма недешёвое.
Просто для гаражных поделок это вряд ли реализуемо.
Хотя для хорошего стенда для длительных испытаний разных движков, пожалуй, было бы полезным. На месте тех, кто пытался делать носитель, я бы об этом крепко задумался и даже потратился бы.

Fakir> Расходомеры на отн. малые расходы при высокой точности - характерны для пищевой промышленности или даже фармы, в принципе это всё есть, и наверняка можно подобрать нужное, но оно весьма недешёвое.

Они по массе проходят? Я так понимаю, ищутся расходомеры для лётного изделия, а не только для стенда...

Понятия не имею. С одной стороны, вряд ли, конкретно по массе их никто никогда не оптимизировал. С другой - они ЕМНИС бывают достаточно маленькими, просто из тех соображений, что часто нужно вписаться в гущу всяких трубопроводов малых сечений, чтобы всё это как-то проще было компоновать.
По каталогам рыться надо. Давно я на них не смотрел.
Но в любом случае цена покажется негуманной. Для гаражного лётного изделия, даже если не очень экономить, подойдёт, пожалуй, только в случае спасаемой ступени.

В.Б.> Перекись бывает стабилизированной?!
80% концентрации - очень опасная жидкость. Чистота содержания ее в емкостях должна быть идеальной. Любой контакт с маслами, жирами и прочим приводит к саморазложению с последствиями. Очень любит всяческие катализаторы для своей "активной" жизни. Пределы ее температуры для эффективного использования +5 --- +35. Менее +5 она пассивная сама по себе (про масло не говорю), а более +35 может саморазлагаться, это опасный температурный порог. Информация из эксплуатационной документации на ракету Р-12 (уже канула в лету).

Fakir> Но в любом случае цена покажется негуманной. Для гаражного лётного изделия, даже если не очень экономить, подойдёт, пожалуй, только в случае спасаемой ступени. Ну регуляторы Km ещё даже на Союзе стояли. Гоняли на по ним. Железка чисто механическая, мембраны, рычажки, то-сё.
Но цена наверное действительно выйдет негуманная. Там материалы, допуски, по изготовлению суровые. Воронеж, ЕМНИМ, делал.
Испытание регуля Km для водородника "Энергии" на стенде в ХАИ видел. У нас зафкафедрой на нем докторскую напилил.
Предварительные в институте были, потом в Воронеж на полноценный стенд отправили. Там народ его ещё около полугода допиливал.
Впечатляло, чего уж сказать. ЧСХ, куча манометров, дифмаонметров - чистая механика, фотосамописцы - плёнку проявлял, осцилосскопы регистрирующие.
Сейчас бы посмеялись, наверное, одним контроллером бы обошлись.

В.Б.> Одна из идей по поводу регуляторов потока горючего/окислителя - взять алюминиевый брусок, просверлить в нем отверстие сквозное, и под 90 градусов с другой стороны высверлить отверстие чуть большего диаметра, и туда вкрутить болт. Регулировка поворотом болта
Подача компонентов в КС вытеснительная?
Если так, то за 10 атмосфер в камере и достаточным запасом топлива вряд-ли перешагнешь.
Оптимум для ЖРД открытой схемы - порядка 9 МПа. Дальше - схемы с замкнутый циклом. И наче потери УИ в комплексе не оправдают себя.
Не, ну можно конечно монстра типа Сатурн-5 слепить, но для этого надо, как минимум, ресурсами США обладать, да и мотивацией нехилой, ИМХО...

Увы, физика неумолима.
А далее ещё и на движки с полным циклом придётся перейти.
Ну или, как Электрон, мелкие ракетки с электроТНА.
В принципе, тоже ниша, теж мелкие кубсаты пулять, по готовности и быстро, если носитель достаточно просто изготавливается.
По чему бы и нет?

avmich> У Вас есть массовая раскладка компонентов? Не могли бы её тут выложить?

Потребление окислителя - 34.18 г/сек
Потребление горючего - 3.82 г/сек
Общее потребление - 38 г/сек

О/Г = 8.947

В.Б.> Сначала двигатель первые 0.2-0.5 секунд работает от остатков топлива в топливопроводах, а потом уже из баков (Поэтому топливопроводы довольно длинные, сделано специально чтобы успело осесть топливо в баках)
Весьма рискованно.
Советую почитать теорию в плане статей
"Импульс последействия ЖРД", там много чего написано. В том числе, почему рулевые камеры Союза продолжают ещё пару секунд работать после отключения основных.
Сейчас, может быть, с появлением хороших контроллеров, быстро действующих клапанов и т.д. мож проблема немного и ушла, но не факт...