Stanowisko pomiarowe do paliw rakietowych

urządzenia naziemne
Awatar użytkownika
Kacper
Supersonic PROFI
Posty: 686
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków

Stanowisko pomiarowe do paliw rakietowych

Post autor: Kacper » wtorek, 25 kwie 2017, 17:53

Wiadomo jak ciężko jest zebrać dane potrzebne do opisania danego paliwa. Wyznaczenie współczynników n i a wymaga zmierzenia prędkości spalania danego paliwa przy kilku różnych ciśnieniach. Zazwyczaj wiązało się to z budową kilku podobnych silników o różnej średnicy dyszy co jest bardzo pracochłonne i wprowadza dużo zmiennych (niepowtarzalny zapłon, różna temperatura itp). Wcześniej badaliśmy próbki w komorze silnika testowego z wymiennymi wkładkami w dyszy. Jednak w sumie nigdy nie udało się nam zebrać pełnej charakterystyki paliwa (nawet dla karmelki). A to by bardzo ułatwiło projektowanie silników.

Powstał pomysł zbudowania stanowiska testowego, w którym będzie można spalić próbkę i zebrać za jednym zamachem dane z dużego przedziału ciśnień. Poniżej przedstawiem wstępną koncepcję urządzenia:
stanowisko pomiarowe.png
stanowisko pomiarowe.png (11.58 KiB) Przejrzano 659 razy
Butla będzie miała max 11l pojemności. Nie znam jeszcze wytrzymałości ciśnieniowej ale zrobię wcześniej test wodny. Powinna wytrzymać ponad 30MPa. W każdym razie najlepiej będzie tak dobierać próbki żeby od ciśnienia początkowego 4MPa (które będzie nabite powietrzem z kompresorka lodówkowego) była w stanie sobie sama podnieść ciśnienie do około 15MPa. Butlę umieściłbym na leżąco i nalał do środka trochę wody, która obniży nagrzewanie i pochłonie większość zanieczyszczeń z gazów spalinowych. Próbka też musiałaby palić się na leżąco żeby nie oddziaływać płomieniem bezpośrednio na ściankę butli. W butli byłby zawór bezpieczeństwa w postaci iglicy dociskanej mocną sprężyną z możliwością regulacji ciśnienia przy którym zacznie przepuszczać. Dodatkowo wstawiłbym dużą membranę np z blaszki aluminiowej, która w razie zbyt gwałtownego wzrostu ciśnienia (np wybuch próbki) otworzy duży wylot. Po teście jak wszystko pójdzie ok można będzie potrząść butlą żeby woda mogła pochłonąć co się da i schłodzić butlę razem ze spalinami (pewnie od razy ciśnienie mocno spadnie co ułatwi spuszczanie spalin).

Teraz sama próbka:

W grę wchodzą ilości rzędu 50-100g paliwa żeby wytworzyć odpowiedni wzrost ciśnienia w środku (przy objętości w środku około 10l).
Myślę, że najwygodniejszym korpusem dla próbek byłyby rurki PP do wody (mają grube ścianki i słabą przewodność więc ochronią próbkę przed nagrzewaniem się przez te kilkanaście sekund.
Rurka PP będzie miała porobione małe otworki co 5-10mm w sumie około 10 par otworów
Po napełnieniu rurki paliwem przez te otwory będzie można igłą przeciągnąć cienkie miedziane druciki i uszczelnić silikonem. Z jednej strony podepnie się wszystkie do wspólnej masy a z drugiej do przewodów wyprowadzonych na zewnątrz butli. Kable będą zaizolowane żeby się nie stopiły od spalin.

W butli będzie też wkręcony elektroniczny czujnik ciśnienia. Wszytko będzie podłączone do wielokanałowego rejestratora, który zmierzy ciśnienie i momenty przepalania kolejnych drucików względem wspólnej podstawy czasu.

Tym sposobem jedną próbką zbierzemy całą charakterystykę paliwa. A same próby będzie można robić w warunkach laboratoryjnych, o ile pierwsze testy poligonowe wykażą odporność urządzenia na niekontrolowane spalanie. Być może nawet wybuch próbki wewnątrz nie będzie powodował przekroczenia ciśnienia bezpiecznika (ale to będę chciał sprawdzić).

Dysponując takimi wynikami będzie można wklepać je do profilu paliwa w arkuszy Nakki i symulować silniki na dowolne paliwa. :D

Można by się również pokusić o umieszczenie całości w izolowanym zbiorniku z wodą i mierzyć wzrost temperatury po odbytej próbie w celu pomiaru kaloryczności próbki. Jednak to by wymagało maksymalnej miniaturyzacji urządzenia.

Awatar użytkownika
jaskiniowiec
Administrator
Posty: 2187
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Re: Stanowisko pomiarowe do paliw rakietowych

Post autor: jaskiniowiec » wtorek, 25 kwie 2017, 18:49

Kacper, a tak mi przyszło na myśl jeszcze jedno rozwiązanie. Gdyby próbkę paliwa zamontować na belce tensometrycznej zatopionej w wodzie, to można by na bieżąco mierzyć ciężar próbki paliwa, a co za tym idzie wykres względem n byłby ciągły, nie kwantowany. Strumień gazów działał by bardziej w osi, wiec jego wpływ na wartość ciężaru powinien być niewielki.

Awatar użytkownika
zgr3doo
*
Posty: 14
Rejestracja: czwartek, 4 lut 2016, 12:05

Re: Stanowisko pomiarowe do paliw rakietowych

Post autor: zgr3doo » sobota, 29 kwie 2017, 20:14

A czy test przeprowadzny w cisnieniu od 4mPa w góre odzwierciedli warunki spalania w naszej atmosferze. Tak mi sie wydaje ze wraz ze wzrostem cisnienia parametry spalania materialu ulegna chyba zmianie.

Awatar użytkownika
jaskiniowiec
Administrator
Posty: 2187
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Re: Stanowisko pomiarowe do paliw rakietowych

Post autor: jaskiniowiec » sobota, 29 kwie 2017, 21:31

Dokładnie, i dlatego się to mierzy

Awatar użytkownika
Stefan
*
Posty: 12
Rejestracja: piątek, 13 wrz 2013, 20:16

Re: Stanowisko pomiarowe do paliw rakietowych

Post autor: Stefan » czwartek, 4 maja 2017, 22:36

Najpierw przegląd istniejących rozwiązań potem dyskusja usprawnienie lub uproszczenie i projekt.

Istniejące rozwiązania np.
https://www.google.pl/url?sa=t&rct=j&q= ... 4ei1NPuQTw

Widzę kilka problemów jak będę miał chwilkę to więcej napisze ale jeden już teraz.

Za dużo paliwa = wyrafinowane samobójstwo.

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość