Высотные ракеты SashaMaks

SashaMaks> Я про свою первую картинку писал...

"Графитно/эпоксидный композит"?

SashaMaks> Нет, всё-таки 2-3г добавится в массе, если увеличить толщину расширяющейся части сопла на 1мм.

Переделка сопла с внешним профилем увеличила его массу на 3г с 9г до 12г, но всё равно оно почти в 4 раза легче старого образца в 40г!
А самое большое сопло для двигателя с удлинением в L/D=16 имело бы массу 260г, а в новом исполнении только 64г.

SashaMaks> Переделка сопла...

При этом удалось добраться до температуры обжига в 1200°С.

Tayfur> Не смог найти информации на какую высоту у вас получается запускать ракеты.

Было где-то (1600...1800)м, потом больше 2000м, далее начались проблемы в попытках повысить характеристики двигателей и ракет...

Tayfur> Интересно было бы почитать. И возможно выделить это в отдельную тему "Рекорды"?

Да было уже: (Рекорд высоты запуска любительских ракет в России [SashaPro#02.01.13 00:55])

SashaMaks> И вот, я наконец САМ сделал первый успешный расчёт многокомпонентной системы на химическое равновесие.

Здорово!
А мы вот даже в финальных строчках твоего "PropeLant" пока не разобрались.
Хочу тебя попросить расшифровать данные вот этого расчета, наименования столбцов, и чем верхняя строчка отличается от нижней.
И еще, я впервые такое вижу, чтобы в нижней строчки было обозначено давление точно такое-же какое задано в КС (50,00атм). Как такое может быть?

Mihail66> Хочу тебя попросить расшифровать данные вот этого расчета, наименования столбцов, и чем верхняя строчка отличается от нижней.

"Замороженное" и "Равновесное".
В камере сгорания при высокой температуре существуют молекулы, "разбитые и покорёженные" высокой температурой на неправильные куски.
Например, для кислорода и водорода кроме H2O будут:
H2, O2, H, O, HO, HO2 и ещё что-нибудь.
Расширяясь в сопле газ охлаждается.
Если газ охладить достаточно быстро до низкой температуры, то все эти молекулы могут сохраниться.
Химики иногда так делают, чтоб получить всякую экзотику.
И это называется "замораживание".
Замораживания перехода смеси в равновесное состояние.
А если газ охлаждать медленно, вся эта экзотика успеет прореагировать и превратиться в обычные молекулы.
И при этом — что важно — выделится некоторая энергия. Хоть и небольшая.

Ну так вот, в маленьком двигателе, где газ расширяется быстро, равновесие может не успеть "придти в себя" и эта энергия будет потеряна.
И УИ будет несколько меньше, чем в большом двигателе.

Поэтому в Пропепе две строчки для крайних значений, замороженного и равновесного.
В реальности будет получаться что-то среднее.
К чему ближе — совершенно не предсказать.

Xan> Поэтому в Пропепе две строчки для крайних значений, замороженного и равновесного.

Ага!
Со строчками разобрались. Стало быть для "моторчиков" верхняя строка будет ближе к истине. Но наименование столбцов и их физический смыл мне все равно до конца не ясны.
И как объяснить "явление" с давлением во второй строке?
Причем такое положение существует только для определенной комбинации компонентов, стоит отступить на 1% в составе, как давление приходит в норму (~29атм).

Mihail66> Хочу тебя попросить расшифровать данные вот этого расчета, наименования столбцов, и чем верхняя строчка отличается от нижней.

УИ - удельный импульс, с
ЭКС ИЗ - тот самый показатель k
Т* - температура в крит.сечении, °С, но может быть и в К, если версия старая
Р* - давление в крит.сечении, атм
С× - характеристическая скорость в крит.сечении, кажется тут еще в футах в сек.
ИМП* - удельный импульс для сопла-отверстие в вакууме, с
ОПТ-ЕХ - оптимальное расширение сопла Лаваля по площади
УИр - плотностной удельный импульс
А*М - не знаю
ВЫХ-Т - вероятно температура на выходе из сопла, К

Про строки уже ответили)
В первой строке один и тот же состав газов идет в расчет во все сечения сопла, а для второй строки, на выходном сечении, считается новое равновесие при вых Т и Р.

Mihail66> И еще, я впервые такое вижу, чтобы в нижней строчки было обозначено давление точно такое-же какое задано в КС (50,00атм). Как такое может быть?

Может и не такое быть, это косяк алгоритма, которой перекочевал от PROPEP и в мою программу. Я его всего лишь переписал тогда с фортрана на Delphi и сделал удобнее.
Пришли лучше весь файл отчет, так проще будет понять, что это и где это, но переписывать я не стану, так как все равно там все очень заплетено и черт ногу сломит - издержки низкоуровнего программирования...

SashaMaks> Пришли лучше весь файл отчет, так проще будет понять...

Блин, я еще в первом посте это хотел сделать.
Вот смотри.

ПС.
И до кучи файл из программы.

Mihail66> И до кучи файл из программы.

Ну что, Саш, это глюк или есть иное объяснение?

SashaMaks> А самое большое сопло для двигателя с удлинением в L/D=16 имело бы массу 260г, а в новом исполнении только 64г.

К испытанию полностью готов ещё один двигатель РДМ-60-3 №106 с увеличенной толщиной стенки раструба сопла Лаваля.
На этот раз удалось добиться очень высокого качества формования керамических поверхностей, что хорошо заметно на самом большом образце сопла для двигателя с удлинением L/D = 11. Это ещё не самое большое сопло, но, надеюсь, что вскоре будет и для удлинения L/D = 16.

Mihail66> Стеклопластик "горит" от нагрева керамики?

Боюсь, что тут подтверждается худшее - это скрепление хрупкой керамики под внутреннее давление, из-за чего образуются трещины, которые быстро размывает и дальше кусками сносит уже потоком под конец работы двигателя.

Такое может работать только с опорой на раструб, но там большой диаметр, который не помещается в сопловый корпус-конус и он ещё сам - обратный конус. Теоретически можно сделать рефление на внешней поверхности раструба, и я так уже делал. Сейчас даже это легко будет сделать по новой технологии формования, видимо, так придётся делать. Плюс снова надо откорректировать ТЗП в сопловом блоке.

SashaMaks> Боюсь, что тут подтверждается худшее - это скрепление хрупкой керамики под внутреннее давление, из-за чего образуются трещины...

Значит нужно укорачивать "конфуз" чтобы у него стало меньше стенок на которые можно надавить. А освободившуюся массу керамики пустить на упрочнение зоны крепления сопла со "стеклом".

Mihail66> Значит нужно укорачивать "конфуз" чтобы у него стало меньше стенок на которые можно надавить. А освободившуюся массу керамики пустить на упрочнение зоны крепления сопла со "стеклом".

Если бы всё было так просто.
Перепробовал уже кучу вариантов в САПР, но ни один не прошёл ещё даже по расчёту!
Всё разрушается.

Причём:
1. Вчера вскрыл двигатель - остаток от сопла - целое кольцо критического сечение с обломанным раструбом, т.е. это была не эрозия, а механическое разрушение и это факт.
2. До перегиба корпуса керамика сохраняется, а после перегиба на раструб всё разваливается.
3. Влияет на это давление! По расчёту зона комфорта (20...30)атм и ниже!

Пока вариантов нет. Из термостойкого только керамика и графит и то и другое - хрупкие малопрочные на разрыв материалы. Есть только вариант "любительский булыжник", который не впихнуть в двигатель с большим удлинением да и дорогой или УУКМ - тоже недешёвый и не простой.

Хотя теоретически ещё, наверное, пройдёт совмещение стального или углепластикового корпуса в раструбе и твоей любимой ФФ-смолы, но только на некотором удалении от критического сечения, остальное так же графит или графит+УУКМ. Получается технологическое месево, не двигатель, а какое-то военно-промышленное производство

SashaMaks> Хотя теоретически ещё, наверное, пройдёт совмещение стального или углепластикового корпуса в раструбе и твоей любимой ФФ-смолы, но только на некотором удалении от критического сечения, остальное так же графит или графит+УУКМ. Получается технологическое месево, не двигатель, а какое-то военно-промышленное производство

И да, важно, что этот огород лишь будет иметь несколько больший потолок по давлениям. Может и получится как раз где-то (60...80)атм, а там усё.

SashaMaks> Может и получится как раз где-то (60...80)атм, а там усё.
Ничего себе "усё!"

SashaMaks> Перепробовал уже кучу вариантов в САПР, но ни один не прошёл ещё даже по расчёту!

Значит кучка была не сильно большая.
Мне видится что твою сужающуюся часть корпуса нужно оставить вообще без керамики. В этом месте расположить ТЗП. А вот сопло крепить не за конус, а за реборду. В этом случае площадь поперечного сечения у сопла будет небольшой, и его не раскрошит давлением.
Как я вижу в современных ТТ двигателях "конфуз" практически не используется, видимо толку от него на 3 копейки. Зато избавившись от этого хрупкого элемента сопла и заменив его на термозащиту, сходу решается множество проблем, и с ТЗП, и с креплением, и с лишней массой.
Лишь бы унос критики у твоей керамики работал расчетно.

SashaMaks> 1. Вчера вскрыл двигатель - остаток от сопла - целое кольцо критического сечение с обломанным раструбом, т.е. это была не эрозия, а механическое разрушение и это факт.
SashaMaks> 2. До перегиба корпуса керамика сохраняется, а после перегиба на раструб всё разваливается.

А я видимо неправильно тебя понял.
У тебя разрушается не зона крепления, а сам диффузор?

Mihail66> У тебя разрушается не зона крепления, а сам диффузор?

Да и не только у меня, а и у тебя и даже у RLAN-а только в щадящем режиме из-за более низкого давления.

SashaMaks> Да и не только у меня, а и у тебя и даже у RLAN-а только в щадящем режиме из-за более низкого давления.

Ну это понятно, он и должен в какой-то мере разрушаться. Пусть он хоть цельнографитовый будет, а следы абразивного воздействия не нем все равно останутся. Но это ведь будет происходить не из-за давления, а ты говоришь именно о том, что твой "дифф" трескается именно от воздействия давления, т.е. от приложения к нему некоторой силы, которую твоя керамика не переносит. Ну так это можно решить замотав твой раструб снаружи в "стекло", и покрепче, закрыв глаза на КМС ради эксперимента.
Ну у меня почему-то есть предчувствие, что это не поможет, потому что проблема совсем иная. И проблема эта именно в происхождении трещин от термического воздействия с последующим "выносом тела".

Mihail66> Пусть он хоть цельнографитовый будет, а следы абразивного воздействия не нем все равно останутся.

Раструб в ваших двигателях не из графита, а из ФФ-смолы, которую тоже интенсивно выносит в закритических сечениях, там не следы "абразивного воздействия".

Mihail66> Ну так это можно решить замотав твой раструб снаружи в "стекло", и покрепче, закрыв глаза на КМС ради эксперимента.

Увеличил толщину стенки, запас прочности снизился.
Там вообще рисуется картина вроде того, что надо делать голую керамику в раструбе без корпуса с достаточной толщиной для удержания наддува без скреплений.

Mihail66> И проблема эта именно в происхождении трещин от термического воздействия с последующим "выносом тела".

Почему же так не происходит в конфузоре???

SashaMaks> Почему же так не происходит в конфузоре???

Вот только что именно про это подумал. И сразу в голову прилетело, а может быть тепловое линейное расширение виновато. Конфузор и критика сильно горячие, а вот "дифф" нагревается значительно меньше. В каком-то уже известном тебе месте проходит граница этих температур, вот в этом месте и начинается "треск".
(Вспомнилось, как можно с помощью локального нагрева располовинить бутылку, хоть это и не совсем в тему.)

Mihail66> (Вспомнилось, как можно с помощью локального нагрева располовинить бутылку, хоть это и не совсем в тему.)

А вот как раз таки в тему.
Приведу несколько примеров.

При распиловке булыжника камня доломит , который размером 1/2 объёма легкового автомобиля , если его в холод пилить не прогрев совсем , а прогревать надо дня три минимум , то начиная от минус 1'С температуры массива камня , как только включишь подачу воды и она попадёт на камень , то каменюка сразу лопнет.
Лопаются просто слэбы 300х600х400 , если перезимовали и , только от перепада температуры при нагреве солнцем и охлаждении ветром.
А вот пиленая плита , любой геометрии , но толщиной до 60 мм выдерживает 80 циклов заморозки/разморозки.

Второй пример:
Все мои керамические стаканы для чая (толщина стенки 6 мм) , за 5 лет покрылись паутинкой мелких трещин.

Ну и третий на подумать:
Китайский фарфор , толщина стенки кружки ~ 1.5 мм , который реально можно ненароком откусить , ничерта нет трещинок , хотя не меньше "моточасов" претерпели циклов нагрев/охлаждение по отношению 5-и летних стаканов.

П.С.
Саш , всё вроде понятно , из за чего это происходит , из за разности температурных расширений оболочки и сердцевины стенки , как следствие отвратной теплопроводности материала , но золотой середины НЕТ , слишком узкие её рамки и всё зависит от дофига факторов на всех этапах (прочностной рассчёт , где надо учитывать и абразивный износ ; само по себе производство ; МАТЕРИАЛ , его стабильность , чистота и т.п.) , ещё лет 5 бочку НН потратишь на керамику ... , а лучше на бочку варения и к ней корзины печения.