ГРД:от тактики к практике. Часть II

Foto 3

Foto 4

Foto 5

Здравствуй a_centaurus , мне на днях при разборе силового агрегата попалась как я понял форсунка, интересной конструкции, могу выложить фотку если интересно, а пока выкладываю упрощенный эскиз. У нее 4 отверстия, 1 центральное D-4мм и 3 D-3мм расположенных под углом 120* друг к другу. Ради интереса проверил распыл (грубый), к сожалению кроме воды здесь проверить нечем:-(. На выходе через малые отверстия распыл составил 10*-15* , расстояние и размер этих отверстий подобрано так чтобы при распылении они пересекали распыл центрального отверстия, а внутренний конус формирует окончательный, общий угол распыла (очень грубо показано на рисунке). К сожалению окончательный угол распыла я не скажу, давлении воды не позволило это выяснить. А теперь вопрос, стоит ли такую конструкцию применять в ГРД, и еще, я наконец то купил ПВХС для формирования из него шашек, как я понял его нужно растворить в фтолате при нагреве и отверждать правильно нет. Прошу прощения за свою ошибку в письме:-)

Схема эта классическая. Применяется в ЖРД для лучшей атомизации и смеси компонентов. В ГРД классической схемы многоструйные форсунки применяются для распыления только окислителя. Но необходимо рассчитывать угол входа струи в зависимости от диаметра и длины канала. Ratt Works экспериментировал с многоструйными форсунками, где отверстия сверлились радиально (и перпендикулярно оси) по длине инжекторной трубки, которая входила в шашку (цилиндрической формы из полимеров) на 1/3. Исп при этом вырастал на 30%, но и операбельность (особенно в части старта) мотора резко падала. SORAC (Б.Колбурн) делал двиги с многоструйными форсунками, где отверстия располагались под отрицательным углом к оси канала. Этот угол был достаточно плоским ок. - 15º. В случае применения шашки из HTPB с каналом "звезда" эффект был стабильно положительным. У меня в новом мини ГРД Ме_200_01 стоит splash-plate inyector с тремя коаксиальными отверстиями. Правда оси их параллельны каналу. Таким образом, если сможешь эту форсунку "национализировать" , для будущей экспериментальной работы на "гражданке", то сделай это. По крайней мере будет прототип. На всякий случай замеряй диаметры отверстий и посчитай общую площадь эффективного отверстия. С этим у тебя будет известен возможный расход окислителя (закиси?). Хотя, начинать лучше с простейшей однопортовой форсунки. С ней проще реализовать конструкцию в малых калибрах двигателя.

Вот эта форсунка. Центральное отверстие служит направляющей для хвостовика поршня пироклапана. Общая площадь эффективного отверстия соответствует расчётному расходу окислителя (RR).

Первый статический тест мини ГРД Me_H_100_01. С неполной массой окислителя - 55-60 г.
Шашка пока не стандартная и без preheater grain. Собственно цель была проверить весь процесс испытания от заправки бутыли от баллона, перезарядки из него бака двигателя, установки его на стенд и пуска. Ну и в основном, пироклапан в штатных условиях.
Весь процесс подготовки занял около получаса. С учётом, что баллон у меня стоит на хоз. дворе лаборатории в 50 м вниз с горы и в гору. А накануне поменял заправочный шланг двига. Снял второй бронированный с неработающего эксимерного лазера. Теперь заправка-перезаправка идёт как по маслу без течей и с почти абсолютной надёжностью на стыках. Дренажный клапан также подработал следующим образом: смял пассатижами верхнюю иглу и согнул осторожно под 90º нижнюю. Этого оказалось более чем достаточно. Даже слишком. Поскольку бак наливался медленно, мин 8. Хотя и в бутыль я залил всего 200 г, чтобы за выходные не утекло (есть немного через дренаж, скорее всего) . Поэтому текло не так живо, как в первый раз с 400 г. Раскрутив стык, стравил давление, открутил заправочный шланг от клапана. Из патрубка слегка травило. Надел колпачок на патрубок и закрутил его. При этом из дренажной иглы выходило совсем немного паровой фазы. Поставил ещё раз на весы и удостоверился, что заправил около 60 г закиси (80 г статная заправка). Отнёс двиг на стенд, установил его в посадочные места, соединил "крокодилы" от пульта с каблем пироклапана, вернулся в укрытие, включил камеру и нажал кнопку. Обычный пистолетный хлопок сработавшего клапана, выход пороховых газов, пауза... и свист вылетающей закиси через сопло. Конечно, без преднагревателя процесс не пошёл. На видео посчитал время - около 4 на весь процесс. Это в пределах расчётного. Ну что же 1 испытание двигателя на функционирование систем можно считать положительным. "Будет работать. Я сказал..." Видео выложу в понедельник.

Fig 2. After st. test

Видео можно посмотреть здесь. Хорошо заметен delay между началом работы пироклапана и впрыском закиси через форсунку.

a_centaurus, я хотел бы по консультироваться по поводу дренажного клапана следующей конструкции, втулка 2 накручивается на 1 тем самым открывая или закрывая отверстия.

Скорость дренажа через канал клапана должна: 1 - соответствовать оптимальной скорости заправки бака; 2 - соответствовать уровню поддержания расчётного обьёма закиси в баке после заправки с минимальными потерями.
Проблема с дренажным клапаном возникает в случае его неправильного расчёта. Или невозможности изготовить в соответствии с расчётом. Второе чаще всего встречается. Особенно в случае двигателей малого класса. Из-за сложности изготовления канала расчётного сечения. Как правило используют иглы для иньекций. И не всегда удаётся попасть в точку. А изменить уже ничего нельзя. Конструкция сделана. Поэтому я в конструкции монокока применял шаровой клапан, регулируемый затяжкой гайки. В бутыли, которую я применяю для зарядки бака в качестве дренажного я использую safety burst valve на корпусе самой бутыли. Это накидная гайка с радиальными отверстиями прижимающяя специально расчитанную медную мембрану полусферической формы к тефлоновому уплотнению.
Я всё это написал к тому, что твоя конструкция на практике работать не будет. Утечка по резьбе будет иметь почти тот же расход, что и без колпачка. Как правило все подобные системы должны иметь либо точно сделанное металлическое уплотнение типа: конус-конус, шар-конус (заправочный клапан имеет такую конструкцию), либо иметь уплотнение из материала химически инертного и не боящегося низких температур. Кстати, вторым вариантом в конструкции дренажного клапана подходящим по размерам, было использования клапана от безшинной велокамеры. Там используется система: конус-конус и пружина. Меня остановила слишком мелкая резьба на боковой латунной поверхности. Вот там крышка с тефлоновой прокладкой на дне, даже при наличии небольшого подтравливания из-за возможного провисания пружины из-за переохлаждения, снимала бы проблему. Посмотри на фото возможные решения. Кстати также всё оборудование для зарядки бутыли упакованное в контейнер с теплоизолирующими и противоударными стенками.

Foto 2 High pressure bottle safety burst valve as ventvalve for nitrose oxid filling.

Container for NOx filling equipment.

AC .."клапана от безшинной велокамеры."

У тебя есть какие-то наблюдения, какое давление может вьiдержать такой вентиль?
До 7 атм я пробовал, больше не бьiло.

Да интересно сколько Атм выдержит этот золотник...
По ходу дела определились с другом с выбором топлива - капролон (нейлон), нашли возможность купить круглые пруты нужных диаметров. На днях сделал теорию Центаураса в екселе, потренировался в расчетах, вроде нормально получилось. Центаурус, если ты не против, выложу файл в топик, и в принципе в будующем можно развить этот файл и сделать из него русскоязычную прогу для расчета ГРД, а таких как ты знаешь нет, а это я думаю не совсем гут. Дженерал,привет ты далеко от Москвы служишь, если нужны прайсы на нейлоновые стержни - пиши, скину на мыло. Ну а так я сейчас занят расчетами своего первого ГРД и фрмирую свои ТТТ к нему(однозначно корпус КС дюралевая труба 36х32, время работы я думаю 5 с, клапан инжектора - пиро, сам инжектор однопортовый, сопло дюралевое и вставка в него первоначально будет из металла (графита), топливо капролон, тяга естественно максимально возможная для этой конструкции

Don Pedro!
Я его не испытывал специально, но: 1 - знаю что такой клапан-ниппель был использован в гибридах на закиси. 2 - нет ничего такого в его внутренней конструкции, чтобы запрещало его использование в широком диапазоне давлений. Скажем до 50 Атм. И тогда, когда это давление направлено изнутри. 3 - то, что ограничивает его применение - мелкая посадочная резьба М10х0.5. Но это проблема решаемая, например впаиванием или вкручиванием в переходник. Другое дело, что диапазон температур у него очень ограничен как наличием гермопоясков из резиноподобного материала, так и пружиной. Именно поэтому я не поставил ни этот, ни другие имеющиеся у меня в наличии клапаны (quick connectors) промышленного типа. А спец. клапан Swagelok, который свободен от указанных недостатков отложил по его деликатности и высокой цене. Ракетный двигатель многоразового использования должен быть аналогом Калаша а не Зиг Зауера. Мое глубокое убеждение, подтверждённое практикой.
Так что если чешется рука поставить его для определенного спектра функций, то ставь смело. Из тех миниатюрных, которые под руками, кроме газовых, 1/4 " (у меня есть такие) ничего нет.

Ehcelente! Biostar!
Вот так и надо. "Конкретно!", как любил повторять наш старшина. Конечно же, выкладывай всё сюда. "От тактики к практике" - лучше не придумаешь. И обсуждать проще будет. Про ниппель уже ответил. Про капролон. Это то что надо. Он близок по составу к grilon poliamida-6 (есть в PROPEP). По конструкции: для резьбы стенки тонковаты. Придётся делать на винтах. А тогда нужны о-ринги. Как вы с ними. Умеете резать из маслобензостойкой резины? Или уже есть в продаже стандартные?. Можно конечно и на силиконе попробовать. С лабиринтным уплотнением. 5 с - это многовато для таких материалов. Может не выдержать сопло и стенка рядом прогореть. Не жадничайте. 3 с для начала покажутся вечностью. Это около 300 г закиси. Длина мотора под 700 мм. Непросто будет его оперировать. Как на стенде, так и в ракете. Но для начала рисуйте. Если будет в AutoCADе, то сможем напрямую обмениваться files. Рекомендую , чтобы не заморачиваться с пироклапаном, придерживаться моей схемы последних мини ГРД. Просто и надёжно. И материалы все под руками.

Ну вот, первые огневые испытания. То есть много огня, дыма и ... звука. Особенно, когда находишься в 2 метрах от ревущего движка. Прошло всё так гладко, что не верится. Заправил бутыль. Перезаправил в бак. Предварительно приготовил шашку и прехеатер. Шашка штатная - из трубы PVC 21/15 мм. Отрезал кусок и вставил. P.g - стандартного состава - 5 г. Всё поместил в бумажный стакан и опустил в камеру. Запустился сразу, но пока прогорел пироклапан и занялась шашка прошло несколько сек. Затем пошёл окислитель и вылетел факел и звук. На видео видно, что активная часть тэги длилась около 3 с. Как и было посчитано. Догорание ещё в пределах 2.5 с. То есть всего около 6 с. После разборки двигателя, а разобрал сразу и без перчаток, поскольку не было перегрева, обнаружил, что вставка в критику разгорелась до дыры в оправке (7.5 мм) , но осталась целой без трещин. То есть, как и ожидалось, вставка такого рода - одноразовая. Ну и если будет графит, то и давление будет держаться подольше. Пока screen shot. Видео и фото - завтра. Надо обмыть это дело. Пока маркет не закрыли.

Ок, центаурус выкладываю файл, строго прошу не судить делал быстро и по сути это еще сырец, ф файле ничего не заблокировано, такчто милости просим всех улучшаить и дополнять в пределах разумного (не надо добавлять в расчеты например несимметричный ДГ и т.д., фтор и его смеси с кислородом ). Идея сделать этот файл открытым и обсуждаемым и т.о. прийти к его логическому совершенству и полезности. После изменений каких-либо ставте дату и имя, а дальше каждый сам в праве решать подходит для него тот или иной файл, но версию предлагаю присваивать центаурусу, как автору теории.

файл

На самом деле я только адаптировал и перевёл на русский алгоритм расчёта Пола Келли. Так что мое имя там ставить надо типа: Р. Бернс, "Баллады" пер. С. Маршака... Пока только грамматические ошибки (в русском!!!) поправил. А технически вроде на первый взгляд работает нормально. Только функции графиков не хватает. Хорошо бы что-нибудь типа: It vs.Time, Favg vs. Pressure. На выходных посмотрю внимательнее. Да "justman" пошлю. Он в этих делах получше нас всех соображает. Ну и большое тебе спасибо, "biostar". Большое дело сделал. Очень надеюсь когда-нибудь (и не в очень далёком будущем) увидеть построенный тобою гибрид в действии. Да напиши мне на е-маил. Чтобы знать, как тебя звать без этих кликух. Всё равно, наверное тебе понадобится подробнее конструкцию посмотреть.

Здесь можно посмотреть видео первого огневого испытания минигибрида Me_H_100_01.

Центаурус, поздравляю с успешным испытанием, здорово! Про о-ринги: резать сам не пробовал, хотя было бы здорово научится. Про 3 сек: согласен, но хочется ведь все и сразу , поэтому будем делать на 3 сек. как ты и рекомендовал.Про файл программы: недостатки учел, исправил, задолбала клавиатура поэтому и ошибки, а проверить поленился - мне минус. Выкладываю новый файл, тот предлагаю удалить если никто не против. Про AutoCAD у меня версия 7, но в нем я слабоват пока, в основном сейчас черчу все в CorelDraw, но буду учить АС между делом, а дело то нужное .Про письмо: написал. Дженерал отправил тебе ссылку черкни пару строк получил или нет. С 1 мая иду в отпуск, приезжает друг на праздники, начинаем трудится над воплощением мечты