Polskie Towarzystwo Rakietowe - Amatorskie Konstrukcje Rakiet

Moda na legalne silniki rakietowe dotarła również do Tczewa, tak więc ruszamy z tematem tczewskich hybryd...

Na początek kwestia N2O, bo nie mało z tym miałem zachodu.
Otóż sprawa aktualnie wygląda w ten sposób, że firma Messer oferuje N2O techniczny w cenie 25 zł/kg netto. Niby wszystko super, ogólnie podtlenek względnie tani, więc pod koniec kwietnia ruszyłem do boju z tą firmą. Na umowę czekaliśmy prawie dwa miesiące, a na umowę z poprawkami o które wnioskowali prawnicy czekamy do teraz bo jej się jeszcze nie doczekaliśmy - pomimo zapewnień pani z firmy Messer, że umowa została wysłana.
Po tak długim czasie rwania sobie włosów z głowy zmieniłem dostawcę na firmę Linde, która gaz ma droższy (44zł netto za kilogram), ale od momentu podpisania umowy minął nieco ponad tydzień, a podtlenek już stoi w pracowni. Ech.. Nie wiem czy tylko ja miałem takiego pecha z firmą Messer, czy ktoś z Was też?

Przechodząc do sedna, to mamy w stajni zaprojektowane dwa silniki hybrydowe, które czekają na test. Są to kolejno:

• TH40 (Tczewska Hybryda 40mm)
• TH60 (Tczewska Hybryda 60mm)

Główne założenie jakim kierowałem się podczas projektowania silników była prostota konstrukcji. Nie mam wielkiego doświadczenia z hybrydami, dlatego chcę aby konstrukcja była jak najprostsza, aby można było modyfikować takie rzeczy jak długość ziarna, średnica dyszy, średnica wtrysku, itd. Tak więc po przyjrzeniu się konstrukcjom zachodnim postanowiłem zrobić silnik, który po ichniejszemu jest nazywany "monohybrydą". Pomysł okazał się trafny (tak sądzę), bo konstrukcja jest banalna, prawie tak prosta jak w silnikach na paliwo stałe.

TH60:





Długość korpusu: 815 mm
Długość całkowita: 840 mm
Średnica: 60 mm

Symulowane osiągi:
Czas pracy: 6,8 s
Ciąg średni: 200 N
Masa N2O: 700 g
Masa paliwa: 68 g
Impuls calkowity: 1400 Ns


Średnica krytyczna dyszy:11 mm
Średnica kanału: 25 mm
Średnica wtrysku: 4,2 mm





Na silniku TH60 ma lecieć METEOR 2014, więc mam nadzieję że nowy typ napędu mnie nie zawiedzie . Dysza i zatyczka w tym silniku mocowane są na śruby imbusowe M4.

W obu silnikach tankowanie będzie przez przewód poliamidowy 8x6 podłączony do butli. Zapłon nastąpi poprzez przepalenie przewodu, a dalej gazy wypchnął przewód przez dyszę i będzie grało. Tak sądzę.

Pierwsze testy jeszcze w tym tygodniu.

Pzdr,
Damian

verex pisze: przewód poliamidowy 8x6 podłączony do butli.

Wytrzyma 50 bar?
Na rysunku ani zdjęciach nie ma odpowietrznika - nie zatankujesz zbiornika fazą ciekłą.
Co do Messera to raczej słyną z wysokich cen, więc 25 zł/kg to podejrzanie mało.
Jaką umowę z nimi podpisujesz? Nie można kupić na firmę czy jakąś organizację?
Pozdrawiam!

Adam pisze:

verex pisze: przewód poliamidowy 8x6 podłączony do butli.

Wytrzyma 50 bar?

Powinien wytrzymać, pisze na nim że wytrzymałość ma 50 bar - się okaże.

Adam pisze: Na rysunku ani zdjęciach nie ma odpowietrznika - nie zatankujesz zbiornika fazą ciekłą.

Dlaczego? Myślałem, że odpowietrznik nie ma wpływu na to, czy faza ciekła przejdzie, czy nie, lecz na wypchnięcie nadmiaru poduszki gazowej w celu zatankowania większej ilości fazy ciekłej.

Adam pisze: Co do Messera to raczej słyną z wysokich cen, więc 25 zł/kg to podejrzanie mało.
Jaką umowę z nimi podpisujesz? Nie można kupić na firmę czy jakąś organizację?
Pozdrawiam!

Taka cena za kilogram N2O technicznego została podana telefonicznie i potem przewijała się w kilku następnych papierach. Niestety ostatecznie nic z tego nie wyszło - a szkoda, bo cena fajna. Choć podobno w Azotach sprzedają N2O po 15,50/kg... Trzeba będzie sprawdzić.
Co do umowy, to nie ja ją podpisywałem, tylko ktoś z góry - wszystko szło na pracownię, więc niezbyt orientuję się w treści umowy...
Na firmę da radę wziąć, na organizację nie wiem - być może też. Musiałbyś zadzwonić i sprawdzić.

Pzdr

Witam!

verex pisze:Powinien wytrzymać, pisze na nim że wytrzymałość ma 50 bar - się okaże.

Jeśli ma ciśnienie pracy 50 bar to wytrzyma na pewno i to z zapasem. Jeśli ma ciśnienie zrywające 50 bar to już może być gorzej.

verex pisze:Dlaczego? Myślałem, że odpowietrznik nie ma wpływu na to, czy faza ciekła przejdzie, czy nie, lecz na wypchnięcie nadmiaru poduszki gazowej w celu zatankowania większej ilości fazy ciekłej.

Dokładnie tak jest ale może się okazać, że fazy ciekłej przejdą znikome ilości. Poduszka gazowa (powietrzna) zostanie dość mocno ściśnięta ale z kolei przy sprężaniu dość mocno się ogrzewa. Gdyby jednak usunąć powietrze i zastąpić podtlenkiem (przepłukać) a do tego chłodzić zbiornik albo grzać butlę, żeby zwiększyć różnicę prężności par podczas przetaczania, to jest szansa, że zatankuje się cieczą do pełna. Doświadczeń jednak nie mam więc trzeba sprawdzić. Inna sprawa, że wypełnienie zbiornika ciekłym gazem jest niebezpieczne i zawsze dobrze mieć zapas jakiejś poduszki gazowej.
Pozdrawiam!

Cześć
Jeśli chodzi o tankowanie małego zbiornika wykonanego z aluminium, stosujemy metodę chłodzenia w zamrażalniku.
Jeśli butla źródłowa jest w temperaturze otoczenia a tankowana w -10 st. , to można napełnić zbiornik w optymalny sposób bez użycia pompy i "odpowietrzania".
Ilość podtlenku w tankowanym zbiorniku kontrolujemy na wadze, żeby nie przesadzić.
Należy zatankować taką masę N2O, żeby po późniejszym ogrzaniu się zbiornika (przed startem) pozostała w nim "poduszka" gazowa.

Nie przepłacaj za podtlenek. Zapraszam z butlą do Gdyni.

pzdr

Robert, dzięki za propozycję, z chęcią skorzystam jak będzie brakowało podtlenku .

Dzisiaj wybraliśmy się na działkę, gdzie zrobiliśmy sobie w altanie piękne otwory do przymocowania hamowni w pozycji pionowej. Przy okazji testu obeznałem się z metodą prawidłowej kalibracji tensometru, żeby uniknąć takiej wtopy jak przy poprzednim teście mojego silnika 35mm, że ciąg wyszedł jakiś mały...


Jak już hamownia była prawidłowo skalibrowana i umocowana solidnie na ścianie, przyszedł czas na eksperymenty z tankowaniem...

Tak jak przewidział Adam najsłabszym elementem okazał się przewód tankujący. Przewód ma ciśnienie chwilowe 50 bar i ciśnienie robocze 35 bar, jednak jest to podawane zapewne z jakimś współczynnikiem bezpieczeństwa. Po oględzinach mogę stwierdzić, że przewód poszedł nie na skutek jego słabości, a przegięcia podczas przenoszenia butli. Przegięty w pół przewód na skutek niższej temperatury stał się bardziej kruchy i pękł w najsłabszym punkcie. Gdyby przewód pękł na skutek przekroczenia ciśnienia rozrywającego przewodu, to "rana" powinna być wzdłuż przewodu, a nie po obwodzie tak jak tutaj się stało.



Nie jest to najbezpieczniejsze rozwiązanie, ale od biedy da radę. Jednak z wielką chęcią zakupię mocniejszy przewód. Tak więc pytanie do Ciebie Adam, jakim przewodem tankowaliście waszą hybrydę?

Tak wyglądał silnik jak zatankowane 500g N2O poszło sobie w atmosferę... Piękny efekt szronu. Swoją drogą idealny sposób na ochłodzenie się w upalny dzień



Zerwanie przewodu tankującego nie było jakimś wielkim zaskoczeniem, bo obrałem to za najsłabszy punkt całej konstrukcji. Jakkolwiek trochę nas to przestraszyło, potem z wiadomych względów rozbawiło, a jak emocje opadły to podjęliśmy drugą próbę tankowania. Weszło 400g podtlenku, które również się ulotniło do atmosfery. Tym razem nie przewodem. Okazało się, że nie tylko przewód jest słabym punktem, ale również ta "prostota konstrukcji" którą się kierowałem przy projektowaniu silnika. Rura z preszpanu w którą wlana była parafina nie była całkiem równo ucięta i na skutek dużego ciśnienia, wtrysk oparł się na jednym końcu tej rury, a na drugim nie - przekrzywił się, zaklinował, zakleszczył i... nastąpiła nieszczelność. Przez tą właśnie nieszczelność powolutku wydobywał się podtlenek. Gdy zdawało się, że ciśnienie spada i podtlenku leci coraz mniej przeciąłem przewód przy dyszy, żeby iść rozkręcić silnik. Gdy odciąłem przewód okazało się że ciśnienie jeszcze było spore, tak samo jak ilość gazu w silniku. Przez około sekundę gaz się ulotnił i można było przystąpić do rozebrania silnika.

Zakleszczony wtrysk:


Parafina po zgnieceniu przez gaz pod ciśnieniem:

Jak widać poszło bokiem:


Jak nie trudno się domyśleć, tak zakrzywiony wtrysk zostawił po sobie pamiątkę pod postacią garba na korpusie:


To tak podsumowując plusy i minusy dzisiejszego testu:

+ wiem, że konstrukcja wytrzyma takie ciśnienie
+ wiem, że wąż poliamidowy wytrzymuje ciśnienie z butli przynajmniej przez 6min30s i jego najsłabszy punkt to zgięcia
+ wiem już jak wszystko się zachowuje w trakcie tankowania, co nieco mnie uspokoiło
+ zgniecenie ziarna wybiło mi takie "proste" rozwiązania z głowy
+ nabrałem doświadczenia z robieniem ziarna parafinowego
+ nabrałem jakiegoś doświadczenia ogólnie z hybrydą

- ziarno zgniecione, co wymusza zastosowanie innej konstrukcji
- garbata rura, co wymusza kupno nowej i zrobienie nowego korpusu
- zniszczone krzesło które posłużyło za prowizoryczny stojak na butlę

Jak widać więcej plusów niż minusów, ja się cieszę że mam już jakieś nikłe bo nikłe ale jednak doświadczenie z hybrydami, no i ważne że eksperyment nie odbił się żadnym uszczerbkiem na zdrowiu czy życiu . Dopiero teraz widzę jak różne są silniki hybrydowe od stałopaliwowych i jak różnego podejścia wymagają te dwa typy silników. Szkoda, że nie udało się dzisiaj odpalić konstrukcji, ale wtedy żył bym w przekonaniu że takie rozwiązanie jest dobre. Jak widać niezbyt jest, więc silnik przejdzie lekkie modyfikacje i jak dobrze pójdzie to za tydzień kolejny test. Może do FM się wyrobię, to jeszcze w tym roku polatam na hybrydzie.

Co do modyfikacji... Chcę oddzielić komorę spalania od zbiornika z N2O i przede wszystkim dać odpowietrzenie. Przy okazji pomyślę nad stabilnym stojakiem na butlę, bo krzesło na którym stała butla podczas tankowania to totalna prowizorka i strach się bać.

Galeria z testu: https://picasaweb.google.com/1025089917 ... /TH60Test1#
Filmy będą jutro. W zasadzie nic ciekawego na nich nie ma, ale wrzucę jako ciekawostkę .

Pzdr,
Damian

Witam

Verex, według mnie do "plusów" powinieneś dodać skutki uboczne tz: przynajmniej było Wam wesoło .

Z każdej lekcji można coś wynieść. Więc gratulacje.
Z rzeczy które ja zauważylem po zdjęciach nasuwa mi się pewna sugestia:

Popracuj nad odlewaniem ziarna, bo na zdjęciach widać, że kanał nie jest osiowo, czyli że w jednym miejscu jest grubsza ścianka a w innymi cieńsza.
Może się okazać, że ziarno wypali się szybciej tam gdzie jego ściana jest cieńsza, żar przeniesie się na papierową osłonę, a moze i na korpus i cato gotowe.

Filip, o jakich rurach z PA6 mówisz - średnica, grubość...? Ja znalazłem rury z PA7, ale ceny zaczynają się od 450zł/mb i to się mija z celem. Taniej i lepiej wychodzi kompozyt, przynajmniej jeśli jest mowa o zbiorniku na N2O w hybrydzie. Takie rozwiązanie będę chciał zastosować przy dużym silniku w przyszłym roku.

wrx, było trochę wesoło i trochę strasznie. Nie lubię eksperymentować z czymś, czego nie znam. No, ale pierwsze koty za płoty, troszkę się z tematem oswoiłem i zamierzam brnąć w to dalej.

Tomek, faktycznie to ziarno było wyjątkowo nieudane. Przy następnym zastosuję pierścienie centrujące i powinno wyjść dużo lepiej.

Na początek zmiany:

• Zmieniłem przewód do tankowania z 8x6 PA12 na 6x4 PA12. Złączki zaciskowe odpowiednio mniejsze, ale gwint 1/8" zostaje ten sam. Mniejszy przewód wytrzyma 100bar i będę miał pewność, że nic się nie stanie - rura ma taką samą wytrzymałość (obliczeniowo 107bar)
• Zwiększyłem o 10mm zbiornik na N2O - w zasadzie jest to nic nie znacząca zmiana, ale zawsze te kilka gram podtlenku więcej.
• Rozdzieliłem komorę spalania od zbiornika z utleniaczem - całość jest mocowana na wtrysku, który ma formę łącznika (projekt niżej)
• Dodałem odpowietrznik zrobiony z odpowietrzenia tłoczka hamulcowego. Będzie wmontowany w zatyczkę zbiornika z podtlenkiem.

No i robię solidny stojak na butlę. Jako że brak mi spawarki TIG, materiałem konstrukcyjnym stojaka będzie stal, którą da się pospawać zwykłą spawarką. Stojak będzie solidny i nie pozwoli butli na przewrócenie się, oraz zabezpieczy ją przed wyrwaniem zaworu.


Jeśli uda się test na zwykłej parafinie, to następny test będzie na mieszance sorbitol/parafina/aluminium.

Poniżej fotki i projekty.

Wtrysk: (sfazowanie od strony zbiornika jest dla zmniejszenia masy... I tak będzie ciężkie diabelstwo)


Tak będzie wyglądać zmodernizowany silnik:


Odpowietrzenie:


Pzdr,
Damian