РДТТ конструкции технологии материалы - XVIII

LEVSHA>> Вопрос актуальный, так как на форуме встречаются конструкции двигателей похожих на эскиз приведенный ниже.
Serge77> Не вижу, как не очень правильные конструкции делают вопрос актуальным. Делай правильно и не будет проблем и вопросов.
и чем же неправильна конструкция??

Serge77> Делай правильно и не будет проблем и вопросов.

Чтобы делать правильно, нужно знать правильно, а знаний в этой области почти нет. По мотивам кота матроскина.

Serge77> Какие перепады давления - этого никто не знает.

Вот и я об этом.
Любая величина, не требующая проверки, является ошибочной. Классика.

Serge77> Почему вообще у тебя возник такой вопрос?

По ходу изготовления стенда и старта размышляю над конструкцией двигателя из купленной трубы внешний ф40мм внутренний 34мм.(буду протачивать) под карамель КNО3 65%, сахар 30%, сорбит 5%.
По моим дилетантским (в газовой динамике) прикидкам длинна шашки(шашек) ограниченна 20см. если не делать канал в пол диаметра шашки.
А вообще я считаю, что на совести тонкого канала далеко не один взрыв мотора у участников форума.
И интересно, что обсуждение была детонация или нет, при взрыве двигателя занимает несколько страниц.
А по этой теме нет, не только приблизительных расчетов но даже серьезного обсуждения.

Mester> и чем же неправильна конструкция??

В этой конструкции непонятно чем Kn задаётся соплом или каналом.
Кстати ведь давление от Kn зависит.

Mester>> и чем же неправильна конструкция??
LEVSHA> В этой конструкции непонятно чем Kn задаётся соплом или каналом.
LEVSHA> Кстати ведь давление от Kn зависит.
конкретно в этой конструкции Кн задается расчетом, что б не превысить максимальное рабочее давление для корпуса двигателя. А сопло и диаметр канала привязаны к оснастке :), то есть я могу без проблем менять только длину шашек и их количество.

Mester> что б не превысить максимальное рабочее давление для корпуса двигателя.

В какой точке возле сопла или крышки.

Mester> А сопло и диаметр канала привязаны к оснастке :), то есть я могу без проблем менять только длину шашек и их количество.

Моя цель в данном случае получить ответ на свой вопрос, который для себя считаю важным.
Попробую донести свой ход мыслей.
В литературе по ракетным двигателям всегда упоминают, что избыточная длинна критического сечения вредна. Ведь это на поверхности лежит длиннее труба больше сопротивление потока.
А в нашем случае несколько сантиметров канала.
А то что можно количество шашек или диаметр канала менять это понятно.
Непонятно от какого забора и до какого обеда.

LEVSHA> В литературе по ракетным двигателям всегда упоминают, что избыточная длинна критического сечения вредна. Ведь это на поверхности лежит длиннее труба больше сопротивление потока.
LEVSHA> А в нашем случае несколько сантиметров канала.

На мой взгляд избыточная длинна критического сечения сопла и длинна канала шашки вещи совершенно разные по своей природе. Стенки трубы критики классического сопла иннертны потому и дают сопротивление газовому потоку, стенки же трубы канала топливной шашки горят потому на них образуется газовая подушка и соответственно газовый поток идущий по этой трубе не испытывает такого сопротивления вследствии трения как в трубе иннертного критического сечения сопла. Из практических поясняющих примеров - в бессопловом ракетном двигателе диаметр канала в топливной шашке = диаметру критического сечения на протяжении всей работы двигателя и при этом эффективности двигателя сей факт не снижает. Из отдаленных примеров: газовая подушка на скоростных торпедах и плазменная на высокоскоростных летательных аппаратах весьма существенно снижают сопротивление вследствии снижения трения.

Mester>> что б не превысить максимальное рабочее давление для корпуса двигателя.
LEVSHA> В какой точке возле сопла или крышки.
в любой.чтоб не превысить максимальное давление, на которое рассчитана труба
Mester>> А сопло и диаметр канала привязаны к оснастке :), то есть я могу без проблем менять только длину шашек и их количество.
LEVSHA> Моя цель в данном случае получить ответ на свой вопрос, который для себя считаю важным.
LEVSHA> Попробую донести свой ход мыслей.
LEVSHA> В литературе по ракетным двигателям всегда упоминают, что избыточная длинна критического сечения вредна. Ведь это на поверхности лежит длиннее труба больше сопротивление потока.
LEVSHA> А в нашем случае несколько сантиметров канала.
а где там сантиметры в критическом сечении??
LEVSHA> А то что можно количество шашек или диаметр канала менять это понятно.
LEVSHA> Непонятно от какого забора и до какого обеда.

это вообще то был не пример конкретного двигателя а образец рисунка в Кореле . Хотя рабочие тестовые моторы в принципе похожи.

LEVSHA> А по этой теме нет, не только приблизительных расчетов но даже серьезного обсуждения.

По теме соотношения диаметра канала и сопла все обсуждения прошли уже очень давно.
По теме проектирования двигателя есть статья, смотри ссылку в теме "Для тех, кто впервые..."
Там и про канал, и про сопло, и про длину шашек и т. д.

Mester> и чем же неправильна конструкция??

На глаз - канал узковат.

GENESIS> На мой взгляд избыточная длинна критического сечения сопла и длинна канала шашки вещи совершенно разные по своей природе. Стенки трубы критики классического сопла иннертны потому и дают сопротивление газовому потоку, стенки же трубы канала топливной шашки горят потому на них образуется газовая подушка и соответственно газовый поток идущий по этой трубе не испытывает такого сопротивления вследствии трения как в трубе иннертного критического сечения сопла.

Согласен зерно правды в этих рассуждениях есть.
Но к сожалению нету хотя бы приблизительных цифр на которые можно опереться при расчетах(это не к тебе а констатация факта).
Идём дальше, газовая подушка в первый момент времени после образования стоит на месте и её надо разогнать, чтобы выплюнуть в сопло, а для этого нужно потратить энергию и не малую. Массы конечно не большие, а вот скорости в узком канале сотни метров в секунду.


Из практических поясняющих примеров - в бессопловом ракетном двигателе диаметр канала в топливной шашке = диаметру критического сечения на протяжении всей работы двигателя и при этом эффективности двигателя сей факт не снижает.

Э то не совсем корректный пример, у шашек в наборе горят торцы, газа больше.
А давление, в бессопловике которое создаёт тягу и есть сопротивление канала а там ведь газовая подушка везде.

LEVSHA> Идём дальше, газовая подушка в первый момент времени после образования стоит на месте и её надо разогнать, чтобы выплюнуть в сопло, а для этого нужно потратить энергию и не малую. Массы конечно не большие, а вот скорости в узком канале сотни метров в секунду.

Ну тут я с тобой не согласен, во первых она на месте не стоит, а вся горящая поверхность топлива с оттекающими от нее газами (которые я назвал подушкой) вообще то не иннертны и вносят свой вклад как раз в разгон струи а не в ее торможение, основные энергопотери на компрессию с последующим разогревом происходят как раз в сужающейся части сопла, перед критикой - и как раз по этому помимо критики тепловая нагрузка в этом участке двигателя максимальна. Потери на сопротивление в канале конечно же тоже есть, иначе не было бы такого явления как эрозионное горение, но они явно мизерны.

LEVSHA> Из практических поясняющих примеров - в бессопловом ракетном двигателе диаметр канала в топливной шашке = диаметру критического сечения на протяжении всей работы двигателя и при этом эффективности двигателя сей факт не снижает.
LEVSHA> Э то не совсем корректный пример, у шашек в наборе горят торцы, газа больше.

Как газа больше? Откуда его больше? Количество газа единомоментно прибывающего в канале зависит не от конструкции топливного заряда а от давления в двигателе. Если в бессопловике давление будет больше, то и вещества на единицу объема в канале тоже будет больше. Это зависит от скорости горения, КН и скорости истечения.

LEVSHA> А давление, в бессопловике которое создаёт тягу и есть сопротивление канала а там ведь газовая подушка везде.

Как это тягу может создавать давление вызванное трением выхлопной струи о стенки канала, ты чего?)))) Давление возникает за счет того, что газ имеет иннертную массу и что бы его разогнать до определенной скорости нужно произвести определенную работу на разгон этой инертной массы, при разгоне массы возникает сопротивление - иннерция, вот из за этого сопротивления и возникает давление. Опять отдаленный пример тебе. Откуда при детонации ВВ в вакууме берется давление?))

.
Serge77> По теме проектирования двигателя есть статья, смотри ссылку в теме "Для тех, кто впервые..."

Вот пример из этой темы.



То есть если принять шашку возле сопла как сопло для верхних четырёх то Kn ~ 140.
А ведь длинна канала шашки как и сопротивление газовому потоку намного больше чем длинна критического сечения.
А будет газовая подушка помогать или не будет, кто знает.
Вот я и хочу узнать порядок разницы давлений возле сопла и у крышки.
Ведь это влияет не только, разорвет корпус или нет, а и на то с какой силой уравнивающий поток будет сдувать теплоизоляцию и бронировку шашки.
Последний вопрос тоже остался без внимания.
Вот пример.

LEVSHA>> Идём дальше, газовая подушка в первый момент времени после образования стоит на месте и её надо разогнать, чтобы выплюнуть в сопло, а для этого нужно потратить энергию и не малую.

GENESIS> Ну тут я с тобой не согласен, во первых она на месте не стоит, а вся горящая поверхность топлива с оттекающими от нее газами (которые я назвал подушкой) вообще то не иннертны и вносят свой вклад как раз в разгон струи а не в ее торможение.

GENESIS> Давление возникает за счет того, что газ имеет иннертную массу и что бы его разогнать до определенной скорости нужно произвести определенную работу на разгон этой инертной массы, при разгоне массы возникает сопротивление - иннерция, вот из за этого сопротивления и возникает давление.

Или мы друг друга не поняли или ты сам себе противоречишь.

GENESIS> Как это тягу может создавать давление вызванное трением выхлопной струи о стенки канала, ты чего.
Вот тут ты точно меня не правильно понял.

GENESIS> Как газа больше? Откуда его больше?
При других равных условиях (длинна корпуса, тип топлива, скорость горения).

LEVSHA> Или мы друг друга не поняли или ты сам себе противоречишь.

Конкретно где и в чем я себе противоречу?

GENESIS>> Как это тягу может создавать давление вызванное трением выхлопной струи о стенки канала, ты чего.
LEVSHA> Вот тут ты точно меня не правильно понял.

Цитирую тебя: "LEVSHA> Э то не совсем корректный пример, у шашек в наборе горят торцы, газа больше.
А давление, в бессопловике которое создаёт тягу и есть сопротивление канала а там ведь газовая подушка везде." - мой ответ: " Как это тягу может создавать давление вызванное трением выхлопной струи о стенки канала, ты чего?)))) Давление возникает за счет того, что газ имеет иннертную массу и что бы его разогнать до определенной скорости нужно произвести определенную работу на разгон этой инертной массы, при разгоне массы возникает сопротивление - иннерция, вот из за этого сопротивления и возникает давление. Опять отдаленный пример тебе. Откуда при детонации ВВ в вакууме берется давление?)) " В чем же я тебя не понял? Ты выразил свою мысль вполне конкретно - я вполне конкретно ответил.

GENESIS>> Как газа больше? Откуда его больше?
LEVSHA> При других равных условиях (длинна корпуса, тип топлива, скорость горения).

А откуда ты взял такие "равные условия" Мы сравнивали бессопловик и мотор на стандартных шашках. Эффективный бессопловик и эффективный мотор на стандартных шашках будут иметь или разные габариты или разные типы топлив. А так какой смысл сравнивать эффективный сопловик инеэффективный бессопловик? Не вижу никакой логики, темболее что речь шла о сравнении газодинамики в сопловике и бессопловике, тут уж темболее надо сравнивать при равных условиях горения (давлениях). А то получается что сопловик работающий при 40атм эффективней бессопловика работающего при 5атм в таком же тяжелом как и сопловик корпусе

LEVSHA> А по этой теме нет, не только приблизительных расчетов но даже серьезного обсуждения.

Примерный расчёт и даже точный по практическим данным можно сделать в Flow Simulation, который входит в программный пакет SolidWorks. Ознакомься, узнаешь много новых возможностей.

Mester>> и чем же неправильна конструкция??
Serge77> На глаз - канал узковат.
ну....вроде работает, поставленным целям соответствует

SashaMaks> Примерный расчёт и даже точный по практическим данным можно сделать в Flow Simulation, который входит в программный пакет SolidWorks. Ознакомься, узнаешь много новых возможностей.

Я знаю.
Но для того чтобы сделать правильный расчет нужно ввести правильно данные а для этого нужно быть специалистом в данной области.
По парашютной теме я знаю, что ты моделируешь ситуации.
К сожалению, я не увидел оценки твоего труда.
Мне показалось, что все хотели от тебя абсолютного результата, а не общих тенденций. Хотя меня лично интересуют именно тенденции.

LEVSHA> Но для того чтобы сделать правильный расчет нужно ввести правильно данные а для этого нужно быть специалистом в данной области.

Почти все необходимые данные выдаёт моя программа PropeLant SashaPro - Ракетная мастерская - PropeLant 2011
Там есть значения теплотворности и состава продуктов сгорания для топлива. Для общих тенденций, показатель в законе горения топлива можно приближённо брать, для некоторых составов здесь он уже известен.

LEVSHA> Мне показалось, что все хотели от тебя абсолютного результата, а не общих тенденций. Хотя меня лично интересуют именно тенденции.

Не важно, чего там от меня хотели, там всегда будут говорить, что всё, что я делаю ерунда...
А обычный расчёт на аэродинамическую продувку в Flow не требует больших знаний, а если возникнут вопросы по тому, как там считать - обращайся.

GENESIS> Конкретно где и в чем я себе противоречу?

Если мы будем интерпретировать суждения своего оппонента на свой вкус или во главу угла поставим свое не всегда объективное мнение сути проблемы мы так и не достигнем. Предлагаю остыть и пройтись по поднятой теме с наглядным эскизом.

По очередности сверху вниз.
1. Двигатель с неправильным соотношением диаметра канала к критическому сечению с полноценным соплом.
2. Тот же двигатель с соплом (дыркой).
3. Тот же двигатель плавно ставший бессопловиком.
4. Двигатель с предположительно правильным соотношением диаметра канала к критическому сечению с полноценным соплом.

Сделаем допущение, что сечение канала равно сечению сопла, а топливо практически мгновенно загорелось по всем открытым поверхностям шашек.
Через точку (А) будет проходить ~ 90% всего газового потока от сгорания топлива.
И скорость газов в этой точке будет близка к скорости в критическом сечении.
То есть мы получим бессопловик вставленный в сопловой двигатель.
Дальше газ, образовавшийся после сгорания топлива в канале в первый момент времени движется перпендикулярно поверхности в центр канала маленькие стрелочки. Это практически ни чем не отличается от застойного явления возле поверхности трубы газа идущего по трубопроводу.
А скорость потока в этом месте будет высокая, и чтобы растолкать газ нужно сделать работу. Что и приводит к повышению давления возле глухой крышки.

Третий рисунок показывает, почему при одинаковой длинне двигателя, одинаковом топливе и диаметре канала в таком двигателе газов больше чем в бессопловике у которого горение происходит только по каналу.

SashaMaks> А обычный расчёт на аэродинамическую продувку в Flow не требует больших знаний, а если возникнут вопросы по тому, как там считать - обращайся.

А ты для своих двигателей такой расчет не делал.

LEVSHA> А ты для своих двигателей такой расчет не делал.

Делал, но здесь действительно считают точно, как в науке, а ещё обязательно всё нужно подтверждать практически, или...
Поэтому, чётко оформленного расчёта я не выкладывал.

LEVSHA> Сделаем допущение, что сечение канала равно сечению сопла, а топливо практически мгновенно загорелось по всем открытым поверхностям шашек.
LEVSHA> Через точку (А) будет проходить ~ 90% всего газового потока от сгорания топлива.
LEVSHA> И скорость газов в этой точке будет близка к скорости в критическом сечении.
LEVSHA> То есть мы получим бессопловик вставленный в сопловой двигатель.
это произойдет в момент воспламенения
LEVSHA> Дальше газ, образовавшийся после сгорания топлива в канале в первый момент времени движется перпендикулярно поверхности в центр канала маленькие стрелочки. Это практически ни чем не отличается от застойного явления возле поверхности трубы газа идущего по трубопроводу.
LEVSHA> А скорость потока в этом месте будет высокая, и чтобы растолкать газ нужно сделать работу. Что и приводит к повышению давления возле глухой крышки.
а так же увеличению скорости горения топлива, увеличению скорости истечения продуктов сгорания соответственно

LEVSHA>> То есть мы получим бессопловик вставленный в сопловой двигатель.
Mester> это произойдет в момент воспламенения

Правильное уточнение это будет актуально, пока канал не разгорится до приемлемых размеров. К сожалению, это время прекрасное корпус двигателя целым может не застать.

Mester> а так же увеличению скорости горения топлива, увеличению скорости истечения продуктов сгорания соответственно

И опять в точку + значительное повышение давления.

LEVSHA>>> То есть мы получим бессопловик вставленный в сопловой двигатель.
Mester>> это произойдет в момент воспламенения
LEVSHA> Правильное уточнение это будет актуально, пока канал не разгорится до приемлемых размеров. К сожалению, это время прекрасное корпус двигателя целым может не застать.
Mester>> а так же увеличению скорости горения топлива, увеличению скорости истечения продуктов сгорания соответственно
LEVSHA> И опять в точку + значительное повышение давления.
как я понимаю, у нас разные цели - мне нужен двигатель с заданными параметрами и из определенных материалов. Вам - более идеальный по характеристикам мотор?

Mester> а так же увеличению скорости горения топлива, увеличению скорости истечения продуктов сгорания соответственно
LEVSHA>>>И опять в точку + значительное повышение давления.
ну, насколько значительное? посчитать я не могу, мерять - откровенно лень, проще отжечь.

Mester> ну....вроде работает, поставленным целям соответствует

Конечно может и работать. Но как образец для новичка не годится, потому что при воспроизведении может и не сработать.