Топлива на нитрате натрия и двигатели на них.

Mator> Мммммм!! Как у тебя всё серьёзно!!!

Нормально, у меня ещё много подобных файлов есть, например на статистику системы воспламенения, правда не таких аккуратно оформленных.

Как видишь, взрывы были обусловлены по двум основным причинам:
1. Превышение допустимого давления, которое вообще может выдержать корпус, когда Кн зашкаливает.
2. Прессование топлива, которое пропитало перегородки, сорбитом и шашка снова стала монолитной.

Если по п.1 всё вполне нормально, такое бывает, когда не знаешь как горит топлива при заданном Кн, тут достаточно просто занизить Кн до потребного рабочего давления в КС.
А вот с п.2 было много дури. Во-первых ещё изначально и довольно вовремя такое явление было просчитано и можно и нужно было отказаться сразу от всех этой технологии. Но как-то видимо из-за жизненной суеты, это также быстро и стёрлось в моей памяти, как и появилось. Потом было сделано много двигателей, которые порвало из-за этой проблемы и снова о ней вспомню, точнее снова выйду логически на неё. Но потом будут новые трудности в жизни и перерыв, из-за которого я вообще почти все свои выводы забуду, наделаю ещё кучу двигателей по этой гиблой технологии, и они тоже полопаются. Сейчас эта технология снята, и взрывов больше нет. Осталось ещё разобраться с герметичностью корпуса и всё будет готово. Например, новое бронирующее ТЗП уже есть, застывает надёжно при любом виде применения, ногтем не отковырять. Главное, что хотя бы с этим не будет больше метаморфоз после окончательной сборки двигателя, а то это уже реально достало, что там ещё чего всё происходит, видоизменяется, когда уже всё должно быть на своих местах.

Ну так-бы сразу и сказал: у меня двигатели ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ. Я-бы сразу всё понял.

Mator> Ну так-бы сразу и сказал: у меня двигатели ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ. Я-бы сразу всё понял.

Ну неужели это непонятно! Да все любительское ракетостроение экспериментальное, в чем его прелесть. Никто здесь не предлагает промышленное производство и разработанные технологии. Для этого этот форум и создан - делиться опытом.

Mator> Ну так-бы сразу и сказал: у меня двигатели ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ. Я-бы сразу всё понял.

Под общую статистику попадают пока только двигатели с номера 23 по 34 (их можно засчитать за готовый вариант двигателя с пониженным УИ 60-70с), в них не вводилось сколько-нибудь значительных изменений и результат не менялся принципиально. А вот потому уже я начал и доработку двигателя и экспериментальную отработку отдельных идей. То топливо новое, то новая технология, то ещё чего-нибудь... Поэтому просто так взять и зачесать все двигатели под одну гребёнку будет не правильно.

П.С.
Вчера получил положительный результат ещё и по разработке герметизирующего покрытия для тыка корпуса после проведения натурного эксперимента. Получилось оригинально просто и дешево. Надеюсь, что в двигателе всё будет так же надёжно работать.

А каковы всё-же причины неустойчивого горения?
И это, какова мощность твоего 60 двигателя в киловаттах?

Mator> А каковы всё-же причины неустойчивого горения?

Если просто, то в материале сопла - силикатном ватмане.
Если копать глубже, то в математической зависимости скорости горения топлива от скорости эрозии сопла.

Нормально - это когда рост скорости разгара сопла от давления имеет монотонный характер, не нормально, когда есть резкие выбросы. В силикатном ватмане стационарность разгара сильно и периодически нарушалась срывом слоёв бумаги по мере их обугливания, что приводило к почти скачкообразному росту площади критического сечения. Для топлив с высокой чувствительностью горения от давления - это приводит к прогрессивному падению давления в КС до окружающего с последующим повторным самовоспламенением.

Mator> И это, какова мощность твоего 60 двигателя в киловаттах?

В среднем примерно 480кВт, максимум 630кВт. Но это пока предварительные цифры.

SashaMaks> Если копать глубже,

Может, причина в составе топлива? Оказывается, там бывают и сода, и нитрата аммония... Потом, причина может быть в отсутствии катализатора - он вроде как стабилизирует горение. Не обязательно окись железа, может уголь?

уголь плотность понизит. лично мне кажется что железо получше будет.

Mator> уголь плотность понизит. лично мне кажется что железо получше будет.

а его там немного, 3-5%, ерунда. Плюсы также в том, что расплав лучше кристаллизуется,становится прочнее, лучше поглощается тепло пламени. Кроме того, плюс в том, что уголь ускоряет горение незначительно.

CRC> Может, причина в составе топлива?

Не может. Я дал точный ответ, реальный и многократно проверенный на практике. Более того я и по сей день использую. эти математические зависимости для настройки режимов работы своих двигателей. Устойчивость давления в КС не только от топлива зависит.

CRC> Оказывается, там бывают и сода, и нитрата аммония...

Эти примеси ни на что не влияют сколько-нибудь существенно.

CRC> Потом, причина может быть в отсутствии катализатора - он вроде как стабилизирует горение.

Катализатор и так уже присутствует - это сера, ускоряет горение натриевой карамели почти также, как и окись железа, при этом ещё и шлака меньше выделяется.

CRC> Не обязательно окись железа, может уголь?

У угля только один плюс - это более быстрое воспламенение, но мне это не так важно.

SashaMaks> В среднем примерно 480кВт, максимум 630кВт. Но это пока предварительные цифры.

Для подсчета мощности двигателя необходимо иметь только m, где m- секундный расход топлива (кг/сек), и v- скорость истечения(м/сек)
m= 3.4кг/4.6сек, v=948 м/сек. N= ((3.4/4.6)* 948²)/2= 332129.755 Вт ~ 332 КВт. И это все по максимуму. Это не предварительные, а окончательные цифры.
Если тебе все-же удастся уменьшить время работы двигателя до 4 сек, мощность увеличится только на 60 КВт и составит 382 КВт.

s.b.> Для подсчета мощности двигателя необходимо иметь только m, где m- секундный расход топлива (кг/сек), и v- скорость истечения(м/сек)

По твоей формуле необходимо ещё знать полное время работы двигателя на режиме. Проще считать через тягу, которую сразу получаешь на испытании по формуле: N = F * УИ / 2. Вот тут будут две величины, а не три.

s.b.> m= 3.4кг/4.6сек, v=948 м/сек. N= ((3.4/4.6)* 948²)/2= 332129.755 Вт ~ 332 КВт. И это все по максимуму. Это не предварительные, а окончательные цифры.

1. Правильно будет так: N= ((3.41кг/5.25)* 1200м/с²)/2= 467657.1 Вт ~ 468 КВт.
2. 468 КВт - это не по максимуму, а по среднему, так как было взято всё время работы двигателя, которое равно для размера 60мм от 40мм: 3,5с * 1,5 = 5,25с.

s.b.> Если тебе все-же удастся уменьшить время работы двигателя до 4 сек, мощность увеличится только на 60 КВт и составит 382 КВт.

По твоей формуле определить максимальную мгновенную (текущую) мощность не возможно.

SashaMaks> Катализатор и так уже присутствует - это сера,

Может, она распределяется неравномерно в массе топлива? Кажется, в сорбите она не растворима.

CRC> Может, она распределяется неравномерно в массе топлива? Кажется, в сорбите она не растворима.

В сорбите и окись железа 3 не растворима, и уголь не растворим... Всё распределяется равномерно, есть такой процесс: эмульгирование.

П.С. К системе сорбит-сера-вода также можно применить и процесс коагуляции серы, тогда её можно собрать целым куском, а гидрофильные примеси останутся в сорбите. Так можно выделить чистую серу из серных шашек:

SashaMaks> В сорбите и окись железа 3 не растворима, и уголь не растворим... Всё распределяется равномерно, есть такой процесс: эмульгирование.

Понятно! А есть ли данные, насколько сера ускоряет горение ? Заранее благодарен.

CRC> Понятно! А есть ли данные, насколько сера ускоряет горение ? Заранее благодарен.

На 35-40%, последующее введение окиси железа 3 уже почти ничего не меняло.

SashaMaks> 1. Правильно будет так: N= ((3.41кг/5.25)* 1200м/с²)/2= 467657.1 Вт ~ 468 КВт.
Интересно, откуда ты взял цифру скорости истечения 1200 м/сек. Она считается по формуле:
V=SQR(R*T/k*((k+1)/2^((k+1)/(k-1))), где R-газовая постоянная, T-реальная температура горения, k-соотношение удельных теплоемкостей. R=220.4Дж/кг*К, T=1632K, k=1.1207.
Подставляя значения в формулу, получаем: V=947.96622 м/сек ~ 948 м/сек.
Если мощность посчитать с твоим временем горения - 5.25сек, то получим 291КВт. Впредь, просьба цифры обосновывать, а не брать от потолка.

SashaMaks> По твоей формуле определить максимальную мгновенную (текущую) мощность не возможно.
А разве кто-нибудь меряет этот параметр? Объясни.

SashaMaks> На 35-40%, последующее введение окиси железа 3 уже почти ничего не меняло.

а сколько процентов серы, если не секрет?

CRC> а сколько процентов серы, если не секрет?

5-11%.
Всё в файле я уже писал детально по каждому двигателю указан состав.
Меньше 5% не пробовал, думаю, что максимум достаточно 1%-2%, но 5% взято из других соображений, которые мне тут не доказать...

s.b.> Интересно, откуда ты взял цифру скорости истечения 1200 м/сек.

Со стендовых данных с поправкой на топливо с меньшим содержанием серы и большим рабочим давлением. УИ уже был получен порядка 116с, что составляет 1138м/с (давление на выходе из сопла = окружающему давлению) для скорости истечения при давлении 21атм и содержанием серы 10%. Теперь серы будет 5%, а давление похоже где-то 26-27атм. Может в итоге даже и больше, чем 1200м/с получится.

s.b.> Она считается по формуле:
s.b.> V=SQR(R*T/k*((k+1)/2^((k+1)/(k-1))), где R-газовая постоянная, T-реальная температура горения, k-соотношение удельных теплоемкостей. R=220.4Дж/кг*К, T=1632K, k=1.1207.

По всей видимости, исходные данные взяты из программы (см. приложение расчёт.xlsx), которая уже рассчитывает скорость истечения (УИ), но у тебя результат с её вычислениями не совпадает.

1. Давление в КС: 27атм.
2. Состав топлива: НН-Сорбит-S 65-30-5.
3. Начальная температура: 20гр.С.
4. Тогда R=224.3Дж/кг*К, T=1923K (для камеры сгорания!), k=1,1268.
5. Формула (см. рис.). Сопло Лаваля — Википедия
6. Тогда результат для скорости истечения будет: 1541м/с (УИ=157,2с).

П.С. 157,2с несколько больше, чем 146,7с или 148,9с, что рассчитала программа. Скорее всего это связано с тем, что для указанной формулы k берётся только для газовой фазы, а не для всей смеси в целом. Для газа k должно получится где-то 1,2-1,25, тогда цифры сойдутся точно.

s.b.> Впредь, просьба цифры обосновывать, а не брать от потолка.

Про потолок ты лихо загнул, но видимо новичок ещё, просто не в курсе:


s.b.> SashaMaks> По твоей формуле определить максимальную мгновенную (текущую) мощность не возможно.
s.b.> А разве кто-нибудь меряет этот параметр? Объясни.

Все, у кого есть стенд, получают текущее значение тяги двигателя, а, значит, могут рассчитать и его текущую мощность. Через расход это сделать будет сложнее, практическая достоверность будет много ниже. Так как формула N = F*УИ/2, использует именно текущее значение тяги, то и мощность тоже получается текущей.

SashaMaks> 1. Давление в КС: 27атм.
SashaMaks> 4. Тогда R=224.3Дж/кг*К, T=1923K (для камеры сгорания!), k=1,1268.
SashaMaks> 6. Тогда результат для скорости истечения будет: 1541м/с (УИ=157,2с).

Пишешь одно, а для вычислений берешь совсем другое (какие преследуешь цели):
M=37.481, тогда R=221.8324Дж/кг*К, T=1444К, k=1,1277.
Тогда результат для скорости истечения будет: 1537.56м/с.

Если взять строчку, указанную тобой, то скорость будет:
(М=37.066), тогда R=224.3(161)Дж/кг*К, T=1923K (для камеры сгорания!), k=1,1268.
Тогда результат для скорости истечения будет: 1785.149м/с.
То ты указываешь скорость 1200м/c, то 1541м/c. Где истина? Для начинающих надо все объяснять подробно.
На когда намечено очередное испытание МА-60-13(Р-60-8).

SashaMaks> Все, у кого есть стенд, получают текущее значение тяги двигателя, а, значит, могут рассчитать и его текущую мощность.

Все-таки я не понял, кому нужна максимальная мгновенная (текущая) мощность . Двигатели Saturn V имеют мощность 190 млн. Л.С. Двигатели производили энергию, которой бы хватило бы на освещение всего Нью-Йорка в течении 75 минут. Это я понимаю.

s.b.> То ты указываешь скорость 1200м/c, то 1541м/c. Где истина? Для начинающих надо все объяснять подробно.

Есть на практике ещё потери по УИ, которые в основном состоят из потерь на неточность горения в геометрическом законе плюс потери на сопло, обычно 3-5% от общего значения УИ. Я просто брал цифру с практических данных, она обычно ниже бывает расчётной, а вот то, что ты насчитал до сих пор неправильно:

s.b.> T=1444К.
s.b.> Тогда результат для скорости истечения будет: 1537.56м/с.

Перепроверь. Лучше где-нибудь в Экселе...

s.b.> Если взять строчку, указанную тобой, то скорость будет:
s.b.> (М=37.066), тогда R=224.3(161)Дж/кг*К, T=1923K (для камеры сгорания!), k=1,1268.
s.b.> Тогда результат для скорости истечения будет: 1785.149м/с.

Не будет, см. файл Excel.

s.b.> На когда намечено очередное испытание МА-60-13(Р-60-8).

Двигатель мог быть испытан ещё две недели назад, но из-за натурных испытаний, а точнее, из-за отчаянных попыток справится с геометрическими метаморфозами данного топлива, испытание всё время откладывается. Я определённо недооценил степень коробления поверхности натриевой карамели на торцах и того, как и почему это происходит, и что на это влияет. После таких результатов и количества уже проведённых попыток решить данную проблему, просто не могу, как раньше, взять и закрыть всё это в двигатель - это почти 100% провал будет.

s.b.> Все-таки я не понял, кому нужна максимальная мгновенная (текущая) мощность.

Ну тебе не нужна и ладно.

SashaMaks> Перепроверь. Лучше где-нибудь в Экселе...

Данные взял из программы Propellant. Смотри приложение.
С вычислениями разобрался, но универсальную газовую постоянную R я беру 8314.5(у тебя 8314.4).
Вот, что у меня вышло:
k=1.1268;M=37.066;T=1923;R=224.3161 V=1541.319 м/сек в камере
k=1.1277;M=37.481;T=1444;R=221.8324 V=1327.49 м/сек на выходе
Почему ты берешь верхнюю строчку, а не вторую - на выходе?

s.b.> но универсальную газовую постоянную R я беру 8314.5(у тебя 8314.4).

Я её не беру, а помню, чтобы каждый раз не лазить за ней в справочник, 5 первых цифр запомнил.
Думаешь, пятая цифра что-то изменит?

s.b.> Почему ты берешь верхнюю строчку, а не вторую - на выходе?

Потому, что в представленной по ссылке формуле используются значения для камеры сгорания, и результат рассчитывается для выходного сечения сопла.
И в программе можно брать только значения для камеры сгорания, так как то, что в ней написано для выходного сечение - есть результат аналогичного, но более сложного расчёта.

s.b.>> Для подсчета мощности двигателя необходимо иметь только m, где m- секундный расход топлива (кг/сек), и v- скорость истечения(м/сек)
SashaMaks> По твоей формуле необходимо ещё знать полное время работы двигателя на режиме. Проще считать через тягу, которую сразу получаешь на испытании по формуле: N = F * УИ / 2.

А откуда 2-ка взялась, непойму?

У меня 2 вопроса по топливам: состав с 5% серы есть рабочий? Как он по своим характеристикам в сравнении с 10%?
И про составы на эпоксидке: при горении они воняют? Меня сейчас интересует сильнее всего состав аммиачка и не более 20% эпоксидки (хоть это уже и не в тему ну надеюсь ничего страшного ). Обладает адгезией к материалам?