[image]

Проект HTP 1000H

 
1 2 3 4 5 6 7
AR a_centaurus #17.10.2006 16:34
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

А.С.> Закуплены трубы из сплава АД31, 3 куска по 2м диаметр 100мм стенка 3мм и два куска по 1,5 м диаметр 125 мм стенка 4 мм. Сегодня мы оценивали их ровность и перспективность. Мне больше нравится сотка, Олегу и Мукселю - 125-ка.
А.С.> Конечно, ракета из сотки получается чересчур длинной - 2 метра только перекисной бак, плюс двигательный отсек 30 см, плюс отсек полезной нагрузки минимум полметра, плюс парашют и обтекатель ещё сантиметров 70 - итого три метра даже без бустера... Бустер из шпули 84 см.

Сделайте с переменным сечением миделя. Бак из 125, камеру из сотки. Такая форма к тому же даст большую аэродинамическую устойчивость после отработки топлива. Я бы вам не советовал рисковать проектом, используя картонный корпус для boоster. Сделайте booster в калибре дюралевой трубы 100 мм
(но только марка дюраля не годиться). Можно будет поднять давление и не бояться взрыва на старте.
   
+
-
edit
 

Piroman
Ignis Caelum

опытный

Поддерживаю мнение a_centaurusa по материалу и давлению в бустере.
   
Это сообщение редактировалось 18.10.2006 в 11:19

_B1_

опытный

Я, конечно, кто такой чтобы концептуальные вопросы задавать. Права голоса, ткскзть, не заработал, и всё же...

А вы не думали ТНА замутить для этого двигателя?
Компонент всего один, давление сравнительно небольшое.
Центробежный насос можно сделать сравнительно малооборотным, и даже с прямыми лопатками. Газ для турбины можно прямо из КС отбирать (у него ведь температура не очень большая?).

Из проблем - изготовление турбины, уплотнения для минимизации перетечек (впрочем, утечки можно сбрасывать перед насосом, так что будут просто потери мощности). Для простенького ТНА, в принципе, изготовить все элементы без литья.
   
RU Олег Лазутченко #24.11.2006 00:35
+
-
edit
 

Олег Лазутченко

втянувшийся

(поправил очки на переносице) за исключением залихватского "замутить" вопрос вполне себе корректен и имеет право на ответ.
Думать на тему изготовления каких угодно железяк имеет смысл тогда, когда они уже рассчитаны, начерчены и, так сказать, "технологизированы". В этом случае можно прикидывать варианты и стоимость изготовления, обдумывать, стоит ли овчинка выделки и т.п. Возьмёшься всё рассчитать и начертить?
   

_B1_

опытный

Расчитать в пределах ДЗ по ТНА - да. На выходе будет описание колеса (геометрия), кой-какие характеристики и параметры насоса.
В пределах своих познаний могу начертить (попробую привлечь человека, делавшего уже курсач по ТНА). Но это, сразу предупреждаю, будет лишь некоторое приближение к реальности. Довольно грубое при том.
А вот с турбинами я пока не дружу, увы. Попробую что-нибудь почитать.
По крайней мере потребную мощность назвать смогу.
   
RU Олег Лазутченко #24.11.2006 08:09
+
-
edit
 

Олег Лазутченко

втянувшийся

В твоём сообщении содержится львиная доля ответа на твой же предыдущий вопрос. Не буду говорить за всех членов нашей группы, но те расчёты, которые могу осуществить лично я, есть лишь "некоторое приближение к реальности, довольно грубое при том" :) Конечно, объём шара по известному радиусу я найду весьма точно. Но вот чтобы рассчитать ТНА, нужны специальные знания и хотя бы небольшой опыт аналогичных расчётов. У меня нет ни того, ни другого. А прикидки с учебником на коленях без опыта оценки получающихся результатов - самообман…
Ладно, это всё лирика. Объём работы ты определил. Возьмёшься или нет? :) И если да, то в какие сроки?
   

_B1_

опытный

Возьмусь посчитать насос и начертить его. Сроки... Ну, допустим, к следующему вс.

Подумал. Пожалуй, основной проблемой всё таки станет точность изготовления. Очень уж там зазоры маленькие должны быть...
   
RU Андрей Суворов #24.11.2006 09:14
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Молодец, возьми с полки пирожок :)
Чем меньше насос - тем меньше его КПД.
Хотя Олег и убеждён, что насосный движок всегда лучше вытеснительного, мне сдаётся, что это не совсем так.
Пусть даже вытеснительный выигрывает ТОЛЬКО по времени отработки, в наших условиях это запросто может стать решающим - ибо.
Я б тебе предложил лучше рассчитать насосы для двухкомпонентного однотонника на пары керосин-перекись и этиловый спирт-перекись. Т.е. суммарный расход компонентов в районе 5 кг/с
Правда, мы им займёмся, когда однокомпонентник будет готов. Но займёмся - обещаю.
   

RLAN

старожил

Уверен (готов поспорить), что для вашей ракеты, прикидки которой я видел,
конструкция насосная будет тяжелее вытеснительной.
Не, ну назло можно сделать и наоборот, но если по чесному, то будет именно так.
До ракет массой в тонны.
   
RU Олег Лазутченко #24.11.2006 22:15
+
-
edit
 

Олег Лазутченко

втянувшийся

Это пока гадание - нужен расчёт.
   
RU Андрей Суворов #25.11.2006 19:54
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

RLAN> Уверен (готов поспорить), что для вашей ракеты, прикидки которой я видел,
RLAN> конструкция насосная будет тяжелее вытеснительной.
RLAN> Не, ну назло можно сделать и наоборот, но если по чесному, то будет именно так.
RLAN> До ракет массой в тонны.
Строго говоря, движок возвратной ракеты "Луны-16" был насосным, что давало выигрыш в стартовой массе возвратной ракеты. А там, как мы помним, было заметно меньше тонны. Если "Луноход-1" весил меньше 800 кг ("Луноход-2" несколько больше, 840, что ли), то возвратная ракета должна весить ещё меньше, т.к. нужна масса на грунтозаборное устройство и т.д., железо, которого не было на луноходах.

Другой вопрос, что выигрыш в УИ при этом был ну очень академическим. Для сравнения - УИ движка Аполло 314 секунд, а насосного движка Бриза, который, кстати, на 20 лет моложе, 326 секунд. Меньше 4 процентов. Это легко растерять на гравитационных и иных потерях - недаром Бризы-М вывод на ГПО делают в два импульса.

Но неспроста же все двигатели Аполло были с вытеснительной подачей - и движок CSM, и посадочный, и взлётный движки ЛМ!
   

_B1_

опытный

Дык насосная система подачи нужна не для увеличения УИ, а для уменьшения массы баков :)
Согласитесь, наддувать 2 атм вместо 20 - перспектива довольно приятная.

А в Аполло-ЛМ вытеснительную, насколько я понял, сделали по двум причинам:
1) Надёжность. Жертвовали ради неё характеристиками и массой.
2) Невесомость. В этом на 100% не уверен, но подозрение такое есть.

P.S. Кстати о расчётах - я у вас на сайте не нашел расхода и потребного давления. А без этого расчёт будет несколько затруднён.
P.P.S. Но уже сейчас могу сказать, что для насоса потребуется мощность менее 3кВт.
   
RU Андрей Суворов #25.11.2006 21:51
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

как только стенка бака становится тоньше 1 мм, всё равно, каким давлением наддувать :) - вес бака определяется не давлением, а конструкционными и технологическими соображениями. Ну, ещё нужно учитывать вес газа наддува, и вес баллонов под него, проблема, однако, в том, что при насосной подаче наддув нужен всё равно, и баллоны тоже, а насос съедает разницу в весе баллонов, и частично в весе баков.

Хотя, конечно, верх бака керосина у "Атласа" был из нержа толщиной 0,254 мм... а бак водорода у "Центавра" ещё вдвое тоньше - почти как лезвие безопасной бритвы.

Что же касается мощности насоса, то она считается довольно просто.

А давления подачи мы не знали сами до недавнего времени - ибо только после проливки смогли его определить, падение на катализаторном пакете сложно рассчитать :)

У Феодосьева написано, что 40 атм в баке - это 25 атм в камере, вот мы и исходили из этой оценки, и, собственно, 25 в камере и хотим получить. И труба толщиной 3 мм - это как раз под давление в баке 40 атмосфер (4 мегапаскаля), и всё остальное примерно туда же.
   

_B1_

опытный

Ну, положим, есть у меня уже абстрактная мысль насчёт наддува. :)

А давлением ясно, а расход какой?
   

RLAN

старожил

Да, интересно...
Самому чтоль потеоретизировать...
Да, можно и на 20 кг ракете получить выигрыш от насоса.
Это если карманы (с деньгами) у вас безразмерные.
Но, вообще-то, с небес надо спрыгнуть.
И свои возможности не ровнять с возможностями Лавки даже 60-70 годов.
Разговор ведь о вашей ракете.
Если вы, конечно, хотите, чтоб она полетела.
   
RU Андрей Суворов #25.11.2006 23:58
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

_B1_> Ну, положим, есть у меня уже абстрактная мысль насчёт наддува. :)
_B1_> А давлением ясно, а расход какой?
Номинальный - 0,5 кг/с 85% перекиси. Это даст тягу в 500Н при УИ 1000 м/с, т.е. 102 секунды. У Уайтхеда на 85% перекиси было 980 м/с, но у него движок ещё меньше нашего, и много уходит в бронзовый корпус.

Объёмный расход при +20 градусов получается 0,366 л/с

Поскольку мы решили отказаться от редуктора для наддува, заменив его дросселем, то давление будет падать в процессе работы. Бак ёмкостью 12,3 литра заполняется 9 литрами, остаток наддувается до 40 атмосфер. Однолитровый баллон наддува с начальным давлением 250 атмосфер через капилляр восполняет расширение. Так что в конце работы будет около 25 атмосфер, расход уменьшится соответственно.
   

_B1_

опытный

> Номинальный - 0,5 кг/с 85% перекиси.
> Объёмный расход при +20 градусов получается 0,366 л/с
Да, я так и думал.


Насчёт реальности и целесообразности реализации:
Очень высокая частота вращения совершенно не обязательна - 600 об/мин хватит за глаза. Это я, правда, пока только насос смотрел. С турбиной, наверняка, будут свои трудности (их нам будут только в следующем семестре читать).
В принципе, единственная действительно проблема при создании такого агрегата - точность изготовления и уплотнения. При таком напоре даже сквозь небольшие щели перетечки будут значительными. Избежать потери топлива можно тупо сбрасывая утечки в магистраль перед насосом.
Если брать за факт низкий уровень изготовления, то есть наличие этих самых утечек и отсутствие эффективных уплотнений - можно добиться нужных выходных параметров переразмерив насос настолько, чтобы даже небольшой (ввиду многочисленых потерь) эффективной мощности хватало для наших нужд.

То есть, грубо говоря, насос можно сделать практически на сколь угодно низком техническом уровне. При этом он будет перетяжелён и будет требовать большей мощности.
Принципиально сложных элементов в насосе немного. Всё упирается именно в точность изготовления (и балансировку колеса).

С турбиной проблема немного иного характера. В принципе, всё то же, что и для насоса. С точки зрения утечек, наверное, даже несколько проще.
Но для турбины может тупо не хватить расхода рабочего тела.


Процент расхода рабочего тела, который идёт на турбину равен процентам потери УИ двигателя.
Такие вот дела. Посчитаю - это даст ответ на вопрос есть ли, в принципе, резон напрягаться.
   
Это сообщение редактировалось 26.11.2006 в 01:41

_B1_

опытный

Начались неприятные открытия. :(
Каюсь, ошибался в прикидках - 600 rpm не хватит. Даже при 1500 колесо получается диаметром 0,6м :(

Как проснусь, попробую посчитать на 6000 rpm (100 об/сек). По идее диаметр должен получиться порядка 80-100 мм.
   
RU Андрей Суворов #26.11.2006 10:36
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

Вообще-то, нам и 100 мм много. Вообще-то, вместе с улиткой, для ракеты на 500Н двигателе размер насоса должен быть не более 80 мм.
   

_B1_

опытный

Собственно, вопрос о реальности воплощения можете обсудить уже сейчас.

6000 rpm дают диаметр чисто колеса порядка 150мм.
Диаметр примерно обратно пропорционален скорости.
Так что, если хотите диаметр колеса 70-80мм требуется угловая скорость 1500рад/с, или 240 об/сек, или 14300 об/мин.

Это я считал для выходного давления 30 атм. Снижение этой величины так же уменьшит диаметр.



(!)
Хорошо, что у меня есть старшие товарищь, время от времени вправляющие мне мОзги.
Как я сам не допёр - насос можно сделать двухступенчатым! Это при неизменных оборотах резко уменьшит диаметр!
Правда, несколько увеличит осевой размер... но всё равно в одну сторону турбина торчать будет, так что вторая (точнее, как раз первая) ступень насоса всё это дело уравновесит. Пошел дальше считать на волне вдохновенья. :)
   
Это сообщение редактировалось 26.11.2006 в 17:06

_B1_

опытный

Можете задать ограничение по частоте вращения?
При 200 об/сек даже двухступенчатый насос не вписывается в требуемый диаметр.
По-хорошему надо увеличить частоту раза в 3.
   

FILAS

втянувшийся

Частота вращения вала сверху ограничена по:
1. Кавитация на входе (пока можно забить)
2. прочность дисков (пока можно забить, в принципе решается выбором материала (сигма/ro=max) и конструкции. Идеально титановые. Но в нашем случае нержавейка)
3. критическая частота вращения ротора (теоретически хрен посчитаешь, только эксперимент.необходимо чтобы рабочая частота была подальше от критической, желательно меньше.)
4. Опоры.

Собсно от последнего пункта и нужно скакать. Сначала посчитать потребный диаметр вала, исходя из передаваемой мощности. Под него найти подходящие радиально-упорные подшипники (по внутреннему диаметру).
Определитесь, чем будут смазываться опоры. Если перекисью, то подшипник д.б. из нержавейки. Если консистентной смазкой, то нужна система уплотнений, и дренажа (а может и продувки). Смазка перекисью резко снизит ресурс опоры, придется часто менять, но такой ТНА проще конструктивно.
В зависимости от смазки и внутреннего диаметра, выбираете опору с макисмальной частотой вращения (это есть в справочниках по опорам), которую (опору) сможете реально найти в магазине. B1, вам как студенту авиационного вуза, можно легко найти такой справочник в библиотеке вуза.
В результате будете иметь макимальную частоту вращения при заданном ресурсе (см справочник).
   

FILAS

втянувшийся

При прикидочном рассчете колеса насоса, важным параметром является безразмерный коэффициент быстроходности. Чем он меньше, тем менее технологично колесо и больше потери. В качестве минимального возьмем коэффициент равный 30.
   

_B1_

опытный

Собственно, базовые элементы расчёта насоса, связанные с кавитацией, коэффициентом быстроходности и проч я знаю.
Ограничение частоты вращения меня интересует чисто с той точки зрения, что с частотой растут проблемы с поиском подшипников и балансировкой (читай - технологичностью и стоимостью ротора). Коэфф быстроходности, кстати, получается порядка 15 и тоже зависит от частоты. По-моему даже линейно...

В моём представлении 12 000 rpm - это очень много. По крайней мере, сильно больше того что любители могут отбалансировать в домашних условиях.
Да и подшипники... ну да ладно - подшипники я сам посмотрю...

Ладно, посмотрим какая нужная частота для диаметра колеса 60..80 мм...
(Я ещё, кстати, КПД беру заниженный - 0,5 вместо 0,55..0,65)
   
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
RU Андрей Суворов #05.12.2006 00:10
+
-
edit
 

Андрей Суворов

координатор

12000 rpm - это скорость вращения кофемолки. На холостом ходу.
   
1 2 3 4 5 6 7

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