Прошу помощи в анализе околоракетной проблемы.

 

_B1_

опытный

Граждане, предлагаю всем желающим размять мозг.


Имеется камера свободным объемом порядка литра.
В камере сгорает образец массой до десятков грамм. Выхода газа нет - камера замкнутая.
Цель проводимых работ - "разогнать" камеру до 300-400 атм и снять параметры по времени (давление и т.п.).

В чем проблема? Не удается поднять давление. На данный момент только к 150 атм подошел.
В зависимости от типа рабочего материала и свободного объема камеры степень реализации давления (отношение практически достигнутого к теоретическому; последнее считал тупо по уравнению состояния) составляет 0,13-0,20 и слабо коррелирует с параметрами образца и системы. Время работы образца - от 1,5 до 15 секунд в зависимости от типа топлива.
При этом прослеживается четкая связь со скоростью процесса: для воспламенителя (время сгорания - доли секунды) степень реализации давления добивает до 0,3-0,4.

Основной вывод - развитая металлическая поверхность быстро высасывает в себя теплоту из продуктов сгорания, отсюда и недобор давления. При проектировании системы этот момент позорно проглядел - не думал, что процесс теплоотвода может быть настолько интенсивным.
Значимых утечек с вероятностью близкой к 1 нет, это было бы заметно по характерному запаху ПС в помещении - проходили.
Пытаюсь исправить одновременным уменьшением свободного объема и теплоизоляцией нижней части системы (заливая объем водой). Верхнюю часть изолировать сложно - очень плотная компоновка.


Может быть у кого здесь родятся одна-две светлых идеи?
Сам, судя по всему, пойду по пути балластирования/изоляции верхней части где это возможно (эпоксидка с наполнителем всяко лучше металла).. больше мыслей нет :(
Можно еще увеличить длину/массу образца - но это долго и дорого. Впрочем, похоже, рано или поздно все равно придется (
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  6.0.26.0.2
RU Ignis Caelum #15.09.2011 14:10  @_B1_#15.09.2011 13:55
+
-
edit
 

Ignis Caelum

опытный

_B1_> Пытаюсь исправить одновременным уменьшением свободного объема и теплоизоляцией нижней части системы (заливая объем водой). Верхнюю часть изолировать сложно - очень плотная компоновка.
предлагаю изнутри изолировать жидкой теплоизоляцией на микросферах. типа Астратек ли алогичные.
Сложная поверхность не проблема.
Лучше быть оптимистом и ошибаться, чем пессимистом, который всегда прав.  8.0.552.2158.0.552.215

Ckona

опытный
★☆
Наверняка имеется патрубок стравливания давления.
К нему - балон с давлением от акваланга.
 

Xan

координатор

Всё что можно, особенно металлическое, покрыть органикой. Из органики самое нетеплопроводное - резина (эбонит). Можно сырой резиной.
 7.07.0

Mester

втянувшийся

_B1_> В чем проблема? Не удается поднять давление. На данный момент только к 150 атм подошел.

_B1_> Основной вывод - развитая металлическая поверхность быстро высасывает в себя теплоту из продуктов сгорания, отсюда и недобор давления. При проектировании системы этот момент позорно проглядел - не думал, что процесс теплоотвода может быть настолько интенсивным.

_B1_> Пытаюсь исправить одновременным уменьшением свободного объема и теплоизоляцией нижней части системы (заливая объем водой). Верхнюю часть изолировать сложно - очень плотная компоновка.
а водичка то при таком давлении сколько в себя продуктов сгорания может принять??
rocketry.msk.ru  6.0.26.0.2

varban

администратор
★★★★
Ckona> Наверняка имеется патрубок стравливания давления.
Ckona> К нему - балон с давлением от акваланга.

+100500!



Пиротехническая химия: Добавить материал


Здесь Вы можете отправить нам книгу Спасибо от всех желающих знаний людей за то, что Вы задумались о том, чтобы показать людям книги, котрые не оставили Вас равнодушными . Отправленный Вами материал, если он не противоречит правилам сайта, будет выложен на свободное обозрение и скачивание . Однако, следует заметить, что отпарвляемый Вами материал

// pirochem.net
 
 

Azot

втянувшийся

_B1_> Основной вывод - развитая металлическая поверхность быстро высасывает в себя теплоту из продуктов сгорания, отсюда и недобор давления.
_B1_> Можно еще увеличить длину/массу образца - но это долго и дорого. Впрочем, похоже, рано или поздно все равно придется (
Еще вариант - увеличить скорость горения.
 6.06.0

_B1_

опытный

> Наверняка имеется патрубок стравливания давления.
> К нему - балон с давлением от акваланга.
Имеется один рабочий патрубок с обратным клапаном, через который осуществляется предварительный наддув воздухом до 1,5-3,0 МПа и последующий сброс давления из камеры (путем утапливания штока клапана вручную, колхоз, да). Выше предварительно надуть не представляется возможным - под давлением заряд воспламенителя сгорает практически мгновенно: не успевает гарантированно запустить рабочий образец, а давление в воспламенителе зашкаливает - обечайку последнего уже подраздуло, когда мы пустились с наддувом до 6 МПа. Хотя сейчас основное топливо достаточно легкое на подъем - можно попробовать повысить давление наддува одновременно уменьшив массу воспламенителя...
Осуществлять наддув в процессе горения не хочу - автоматизировать долго и сложно, а вручную - легко проморгать начало горения.

> Всё что можно, особенно металлическое, покрыть органикой. Из органики самое нетеплопроводное - резина (эбонит). Можно сырой резиной.

Резины с йебонитом под рукой нет - решил крыть эпоксидкой с бумагой - теплопроводность у них всего в два раза выше чем у резины, но при этом на порядки ниже чем у стали.
Вот как сейчас выглядит сечение камеры (извиняюсь за вырвиглазную графику - спешил).
Продукты сгорания из основного объема затягиваются внутрь сборки, где площадь поверхности намного больше. Но внутренние объемы - глухие, а основной - проточный для значительной части газа. то есть при протекании через основной объем теплообмен активнее чем в застойной зоне, но и стенка нагревается быстрее...
В первую очередь закрою канал проставки с внутренней стороны (показано фиолетовым цветом) и, если получится, эту же деталь снаружи (там зазор - меньше миллиметра на сторону). Посмотрим что получится...
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  6.0.26.0.2
+
-
edit
 

a_centaurus

опытный

Если правильно понял: ты наддуваешь воздухом объём камеры перед воспламенением заряда? А потом его стравливаешь, одновременно с воспламенением? Или сначала открываешь клапан, а потом поджиг? В последнем случае процесс пойдёт неравновесно, с адиабатическим охлаждением внутреннего обьёма и кластеризацией/конденсацией паров. После этого естественно, энергия газообразования будет расходоваться на нагрев и испарение этого конденсата. Эффективным поглотителем является FOAM. Алюминий никель, никель-медь. Покрытая оксидом. Такие штуки делались ещё в 80 годы на некоторых бортовых системах. ERG Materials Duocel® Foam application guide Посмотри эту ссылку. Вообще, подобными штуками в России занимались и занимаются в Бийске(ФНПЦ "Алтай"). Вот посмотри эту статью: file.qip.ru - хранение и обмен файлами - бесплатно
Описан топливный элемент на матрице из такого материала.
 6.0.26.0.2
Это сообщение редактировалось 16.09.2011 в 20:34

varban

администратор
★★★★
Azot> Еще вариант - увеличить скорость горения.

Факт. Монтажные пистолеты, устройства перезарядки пушек, бомбосбрасыватели работают довольно быстро.

Вот картинка такого штатного патрона с электрокапсюлем. Внутри 3 грамм винтовочного пороха:

Взято тут

Производитель - Барнаульский патронный завод.

Есть подобные патроны, но термостойкие. ППЛТ. Заряд - из смесевого топлива на перхлорате калия.
Гильза - такая же, но без конуса и дульца.

Правда, свободный объем бомбосбрасывателя намного меньше. Для больших объемах можно использовать нескольких таких патронов. У них - электрокапсюль, так что синхронизация срабатывания - не проблема.
 13.0.782.22013.0.782.220

Xan

координатор

varban>

Кстати, а как электричеством поджигают порох в больших пушках?
Как у Айовы, например?
 7.07.0
+
-
edit
 

_B1_

опытный

a_centaurus> Если правильно понял: ты наддуваешь воздухом объём камеры перед воспламенением заряда? А потом его стравливаешь, одновременно с воспламенением? Или сначала открываешь клапан, а потом поджиг?

Предварительный наддув объема воздухов -> воспламенение -> горение образца с ростом давления в КС -> сброс давления из КС после завершения горения
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  3.6.233.6.23

_B1_

опытный

Всем спасибо, в некоторой степени проблему порешали. Не абсолютно, но пути намечены.
Отчасти - теплозащитой доступных поверхностей. Но в большей степени - дополнительным зарядом.

Конструктив до смешного прост. Аж обидно что не сам придумал ))
Берется лист бумаги. Намазывается обычным клеем-карандашом канцелярским. Посыпается стружкой баллиститного топлива, прижимается как следует, остатки стряхиваются. Таким макаром удается нанести 2 грамма топлива на одну сторону кусочка бумаги 10х10см.
Пуск без заряда дал что-то порядка 13-14 МПа. Пуск с допзарядом - 22 МПа.

Свод никакующий, топливо легкое на подъем - посему воспламенитель с допзарядом забрасывают давление до 5 МПа, откуда уже стартует штатный заряд. А поскольку время горения, как и полный теплообмен, обратно пропорциональны температуре - прибавка давления от работы штатного заряда больше начальной прибавки от допзаряда (в том случае, если рабочему образцу удается завалить тепловой баланс в камере в нужную сторону).

А покрывать листочек можно с двух сторон. А квадратиков таких намотать можно и пару, и тройку, и.. общем, пока жадность позволит )))
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  3.6.233.6.23

_B1_

опытный

Дабы не плодить общественно малополезных тем, спрошу тут.
Загадка для ракетных мозгов ))

Имеется широко известное в узких кругах, старое-престарое, абсолютно несекретное баллиститное топливо. Все характеристики и закон горения даавным давно известны.

Заряд горит себе спокойно в замкнутом объеме. Внезапно, скорость горения возрастает примерно вдвое и с такой скоростью заряд горит до конца.
Сабж. У кого есть идеи? )

Первой мыслью был прогар - как очевидное объяснение внепланового роста давления. Однако некоторые параметры экспериментальных данных позволяют достаточно уверенно утверждать - никакого прогара не было даже близко - все горело по торцу, как и положено.
Вторая мысль - камера травила, потом внезапно перестала, последовал рост давления и скорости. Все бы ничего, если бы не два нюанса. Во-первых, скорость увеличилась не плавно, а скачкообразно (хоть и не очень ровно, а со ступенькой). Во-вторых, скорость горения увеличилась ДО того как начало увеличиваться давление. Примерно за 0,2с до того.

Я моск уже сломал.
Осуществлялась подсветка электромагнитным излучением, но мощность - миливатты.
Пока грешу на непромес топлива (это вообще возможно при изготовлении БТРТ?) с последующим локальным изменением характеристик.
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  3.6.233.6.23

Serge77

модератор

_B1_> Берется лист бумаги. Намазывается обычным клеем-карандашом канцелярским. Посыпается стружкой баллиститного топлива

Так это же вторичный воспламенительный состав ))))

Serge77

модератор

_B1_> Заряд горит себе спокойно в замкнутом объеме. Внезапно, скорость горения возрастает примерно вдвое и с такой скоростью заряд горит до конца.

И сколько раз такое повторилось?

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
_B1_> Заряд горит себе спокойно в замкнутом объеме. Внезапно, скорость горения возрастает примерно вдвое и с такой скоростью заряд горит до конца.

Гипотеза навскидку (на верность не претендую): не могло ли быть такого, что, поскольку объём замкнут и давление растёт, заряд как-то "упрессовался", и повышение плотности привело к повышению скорости горения?
 3.6.33.6.3

_B1_

опытный

_B1_>> Заряд горит себе спокойно в замкнутом объеме. Внезапно, скорость горения возрастает примерно вдвое и с такой скоростью заряд горит до конца.
Serge77> И сколько раз такое повторилось?

Пока один. Ждем-с. Экспериментов было мало, может еще повторится. Мне уже поставили задачу повторить, но это примерно как искать черную кошку на темном складе, не зная есть ли она там вообще =)
Упрессоваться вряд ли могло - и так уже как пластик, пористость практически нулевая.


На предстоящей неделе хочу сжечь эпокси/KNO3 30/70. Прелесть метода в том, что позволяет за один пуск в замкнутом объеме снять закон горения ). С ощутимой погрешностью, конечно, и в том диапазоне, который будет реализован за время горения, но тем не менее.
Еще бы тепловыделение как померить )))
Валяется на работе калориметрическая бомба, но некомплектная и без мануала - реанимировать практически нереально (
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  3.6.233.6.23

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
_B1_> Упрессоваться вряд ли могло - и так уже как пластик, пористость практически нулевая.

А можно ли чисто механически проверить при соотв. давлении? Упрессуется или нет.

Ну и главное - может ли в принципе повышение плотности заметно увеличить скорость горения. Если нет, то впрямь можно сразу отметать.
 3.6.33.6.3

Serge77

модератор

_B1_> Пока один. Ждем-с. Экспериментов было мало, может еще повторится.

То есть в ряду одинаковых экспериментов один раз получилось что-то не так?
И почему ты не согласен с самым простым объяснением - браком(отслоением) бронировки?

_B1_

опытный

_B1_>> Пока один. Ждем-с. Экспериментов было мало, может еще повторится.
Serge77> То есть в ряду одинаковых экспериментов один раз получилось что-то не так?
Serge77> И почему ты не согласен с самым простым объяснением - браком(отслоением) бронировки?

Да, один раз. Эксперименты не абсолютно идентичны, но различия только в величине давления, что, кмк, не могло повлиять.

Скорость горения определяется свч-методом.. среди выходных данных есть... эмм.. годограф фазового положения фронта горения.. кажется так называется. Я больше по железу; честно пытался электродинамику всосать и осознать, но кирпичи по этой электродинамике, похоже, для моего организма - эталонное снотворное, реально больше двух страниц просто не могу прочитать ).
Отвлекся. Короче, на этом годографе все аномалии видны достаточно четко. И явные пузырьки бронировки светятся. Пуски с гарантированным прогаром тоже были - там картина явно рваная.
А в указанном пуске картина хорошая, чистая. Конец (последние 30% горения) практически идеальный.
Я не отметаю прогар абсолютно, но мой скромный опыт и интуиция подсказывают, что для получения таких результатов это должен был быть какой-то ну оочень специфический прогар.
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  3.6.233.6.23

Xan

координатор

_B1_> Валяется на работе калориметрическая бомба, но некомплектная и без мануала - реанимировать практически нереально (

Вставляешь в неё резистор, включаешь напругу и секундомер, выключаешь, смотришь на градусник.
По школьным формулам считаешь.
 7.07.0

Yalex

втянувшийся
B1

А не могли бы вы поподробней рассказать про годограф? На чем основан принцип действия есть ли у сего изделия марка и модель?
 8.08.0

_B1_

опытный

_B1_>> Валяется на работе калориметрическая бомба, но некомплектная и без мануала - реанимировать практически нереально (
Xan> Вставляешь в неё резистор, включаешь напругу и секундомер, выключаешь, смотришь на градусник.
Xan> По школьным формулам считаешь.

Была бы она с градусником - проблем бы не было )
Только градусника в ней нет. Судя по огрызкам описания, тепловыделение она определяет через измеряемый теплопоток в стенку, интегрируя последний по времени. в понедельник посмотрю наименование.

Насичет бомбы с нагревом теплоносителя я думал.
Сперва думал жидкость греть, но не допер что делать с выделяющимися газообразными ПС - для нагрева воды на небольшое количество градусов (порядка 30-50) относительная масса последней очень уж маленькой выходила.
А вот если взять 20-100-литровый герметичный ресивер, качественно изолированный изнутри, поставить унутре вентилятор и сжечь грамм топлива - нагрев газовой смеси как раз должен составить порядка десятков градусов, а прибавка давления при таком соотношении объема и массы будет никакующей. Небольшая дельта_Т и значительное отношение объема к площади поверхности определит умеренные потери тепла, и с градусником подступиться можно )

В этом случае калибровка электронагревателем уже актуальна ))
Человек без мечты - как птица без крыльев. Главный по глупым вопросам.  4.0.14.0.1

в начало страницы | новое
 
Поиск
Поддержка
Поддержи форум!
ЯндексЯндекс. ДеньгиХочу такую же кнопку
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru