Silniki hybrydowe by Pomorze

Czyli serca naszych niebolotów !
Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1361
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: robercik » sobota, 16 lis 2013, 10:28

Cześć
Ponieważ nie mamy do końca roku wstępu na poligon, i odbudowana rakieta RTP8 nie może polecieć, postanowiliśmy przetestować silnik na hamowni, w konfiguracji, w jakiej miał lecieć w rakiecie. Zmiany polegają na skróceniu ziarna i korpusu silnika o niezbędne minimum, zastosowanie nowej konstrukcji wtrysku ( ten sam element rozpylający ale wyjmowany bez potrzeby demontażu całej przegrody wtryskowej), zastosowanie zapłonu przez przegrodę wtryskową.

Obrazek

FILM: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybSF1.test22.and.avi
FILM: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybSF1.test22.rob.avi

Niestety praca w fazie ciekłej była nieregularna podobnie jak odczyt z Arecordera przy starcie RTP7 (który można uznać za test 21).
Natomiast dzięki skróceniu ziarna, uzyskaliśmy idealną proporcję składników z udziałem utleniacza na poziomie 85%, a co za tym idzie otrzymaliśmy 200 impulsu właściwego przy 52[bar] w zbiorniku N2O.

Obrazek

Dane do wykresu uzyskano z 14-bitowego przetwornika NI przy częstotliwości próbkowania 1 [kHz]. Wykres odszumiony średnią po 10-ciu próbkach.
Jak widać fluktuacje ciągu mają nieco inny charakter jak dotychczas obserwowano i można uznać, że ich częstotliwość wyniosła około 8 [Hz].
Podejrzana jest konstrukcja pierwszej przegrody mieszajacej w komorze dopalania.

pzdr

Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1361
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: robercik » poniedziałek, 25 lis 2013, 15:30

Cześć
Wykonałem sekcję silnika po pracy i okazało się, że udział parafiny wyniósł jedynie 420 [g] . Pozostałe 200 [g] paliwa to zjedzona komora dopalania i inne elementy. Pierwsza płytka mieszająca anihilowała całkowicie, podobnie jak klingerytowa osłona oprawki dyszy (iskry w płomieniu to nadjedzone aluminium z oprawki dyszy). Wygląda na to, że przyczyną niestabilnej pracy była nie konstrukcja, a brak pierwszej płytki mieszającej.
Dostało sie też grafitowi. Po przetoczeniu dla wyrównania powierzchni i wyszlifowaniu przekrój krytyczny powiększył się z 25,5 do 29,5 mm średnicy. Przy takiej dyszy uzyskamy prawdopodobnie ponad 400 kG ciągu startowego.
W następnym teście użyte zostanie ziarno dłuższe o 20%, co mam nadzieję zapobiegnie nadmiernej komsumpcji komory dopalania.

pzdr

Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1361
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: robercik » sobota, 21 gru 2013, 01:57

Cześć
Chciałbym przedstawić model silnika hybrydowego dużej mocy na potrzeby członków PTR.

Założenia projektowe były następujące:
- prostota użytkowania i obsługi
- standardowa średnica i mocna konstrukcja
- kompaktowa budowa
- duży ciąg, pozwalający na napędzanie dużych modeli do 10 kg masy własnej
- udostępnienie silnika członkom PTR w celu zdobywania licencji 2 stopnia i na imprezach PTR

Aby sprostać założeniom, uzgodniliśmy, że silnik po zatankowaniu nie ma różnić się od silnika na paliwo stałe. Zrezygnowaliśmy zatem z zaworów na rzecz przepalanej przepony (stanowiącej jednocześnie przegrodę wtryskową). Silnik będzie odpalany standardowym zapłonnikiem wprowadzanym przez dyszę.

Do budowy zbiornika użyłem korpus fi 75 mm z PA7 od dużego stałopaliwowca, montując w zatyczce szybkozłączkę 1/4 cala. Oprawka dyszy (fi 80 mm) wystaje na 2,5 mm względem korpusu i służy do przeniesienia napędu. Wytrzymałość zbiornika i komory spalania przekracza 200 [bar].
Zamiast dotychczasowej dyszy zamocowałem w oprawce silnik fi 45 mm pełniący rolę komory spalania, tyle że wewnątrz zbiornika. W mniejszym silniku zmodyfikowałem zatyczkę tak, żeby pobierać ciekły podtlenek przy samej dyszy za pomocą trzech rurek. Komora spalania i dysza są więc dodatkowo chłodzone utleniaczem.
Silnik gotowy do tankowania wygląda tak:

Obrazek


Zatankowany silnik będzie ważył około 2,6 [kg] w obecnej wersji. Nie przewiduję odpowietrzania, silnik będzie wypełniany ciekłym podtlenkiem w połowie objętości. Całość da się jeszcze odchudzić o około 0,3 kg ale na tym etapie nie jest to istotne. Spodziewany ciąg główny ma wynosić 900 [N] przez 2 . Spodziewany impuls całkowity to około 2 [kNs].

Wydaje się, że taki silnik ma prawo działać, pytanie który z "elementów nowości" zawiedzie :smile: . Jeśli uszczelnienia wytrzymają i przepona się spisze, o resztę się nie martwię. Wadą silnika jest spora długość wynosząca 620 mm (nie licząc rantu przy dyszy) i spora objętość w stosunku do impulsu - silnik o tym samym impulsie na amonówie mógły być o połowę krótszy. Silnik można testować tylko dyszą w dół, więc czeka nas obrócenie hamowni o 90 stopni, zatem test prawdopodobnie już w Nowym Roku.

pzdr

Awatar użytkownika
rawsock
****
Posty: 213
Rejestracja: niedziela, 5 lut 2012, 11:59
Lokalizacja: Gdańsk
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: rawsock » sobota, 21 gru 2013, 12:04

Coś musi zawieść. Jak nic nie zawiedzie, znaczy - słabo przetestowane :D
A z czego będzie przepona? Bo jest to dość ciekawy pomysł.
Sebastian

Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1361
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: robercik » piątek, 27 gru 2013, 20:53

Cześć
No i udało się za pierwszym podejściem, silnik zagrzmiał jak patefon:
Obrazek

Silnik zatankowany został na "pół gwizdka" czyli ilością 0,5 kg podtlenku. Zbiornik wypełniony był więc objętościowo w 70% fazą gazową.

FILM: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybrid.SF2.test1.avi

Dziwne jest trochę to fuknięcie na koniec, zobaczymy jak będzie za drugim razem po podłączeniu hamowni.
rawsock pisze:A z czego będzie przepona? Bo jest to dość ciekawy pomysł.
Pomysł z przeponą jest stosowany w modelarskich konstrukcjach powszechnie. My użyliśmy "kapelusik z rosa" :smile: dlatego opóźnienienie zapłonu wyniosło ponad 5 .
Sprawdziło się też chłodzenie. Silnik po pracy można dotykać gołą dłonią !

pzdr

Awatar użytkownika
Kacper
Supersonic PROFI
Posty: 695
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: Kacper » piątek, 27 gru 2013, 23:11

Świetna sprawa. Myślę, że ten silnik w znaczący sposób przysłuży się PTRowi :smile:
Czy opóźniacz z rosa jest równocześnie zapłonnikiem czy dodaliście po za nim oddzielny zapłonnik?
Widzę, że wypalił sporą dziurę w deflektorze. Co to była za blacha?

Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1361
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: robercik » sobota, 28 gru 2013, 12:07

Cześć
Kacper pisze:Czy opóźniacz z rosa jest równocześnie zapłonnikiem czy dodaliście po za nim oddzielny zapłonnik?
Widzę, że wypalił sporą dziurę w deflektorze. Co to była za blacha?
Oddzielny zapłonnik był konieczny. Kapelusik posiada otworek średnicy 4,5mm, za mały w tej konfiguracji i w dodatku niezbyt centralnie wykonany. Został on rozwiercony do fi 6mm i pogłębiony na 3mm na tokarce , przez co został także wycentrowany. Ponieważ trudno byłoby to odpalić przez tak mały otwór, w powstałym zagłębieniu ubiłem odrobinę sypkiego p.cz. Odrobiną p.cz. wspomogłem także zapłonnik elektryczny.
Materiał w opóźniaczu zawiera opiłki metalu, i świetnie nadaje się do podgrzewania ziarna. Po wypaleniu się tego materiału, w zainicjowaniu zapłonu pomaga także oryginanlna warstwa p.cz., do której płomień dociera na końcu.
Faktycznie wypaliło dziurę w blasze alumioniowej 4 mm grubości. W następnej próbie użyję blachy stalowej.

pzdr

Awatar użytkownika
Tofifi
PROFI
Posty: 751
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Białystok, Nowe Miasto

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: Tofifi » sobota, 28 gru 2013, 12:28

Super! Jestem pod wrażeniem! Nareszcie będzie mozna budować nieco większe rakkiety bez obaw o napęd.

A co z pomiarami - udało się zarejestrować?
I czy osiągi tego silnika będzie się dało minimalnie podnieść - chodzi mi o ciąg.

Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1361
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: robercik » wtorek, 18 lut 2014, 23:11

Cześć
Przez styczeń i luty przeprowadziliśmy kilka testów hybrydy modelarskiej SF2 na hamowni i w różnych konfiguracjach.
Sporo się nabiedziłem z uszczelnieniem tej konstrukcji. Główną przyczyną problemów okazał się kapelusik z rosa, który trzeba dodatkowo uszczelniać.
Dzisiaj korzystając z ładnej pogody wykonaliśmy testowy lot rakietą RTP34.

Obrazek
Silnik w konfiguracji statrowej ważył 2,2 kg i zawierał 0,7 kg N2O, cały zaś zestaw ważył 6 kg

Obrazek
Rakieta zeszła z wyrzutni z przyspieszeniem ponad 10g, z mocnym hukiem i tłustym żółtym płomieniem

Obrazek
Arecorder zarejestrował pokaźne oscylacje ciągu silnika, podobnie jak wcześniej hamownia. Jednakże wizualnie wszystko było ok. Uzyskaliśmy 1,1 kNs impulsu całkowitego z 786 g spalonych materiałów pędnych.

Jutro wstawimy jakieś filmy.

pzdr

Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1361
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Pomorze

Post autor: robercik » czwartek, 20 lut 2014, 20:36

Cześć
Poniżej zdjęcie silnika po teście nr 8 w obecnej konfiguracji:

Obrazek

Od góry:
- korpus zbiornika 75x2x430 mm PA38 z zatyczką zawierającą szybkozłącze 1/4" do napełniania gazem
- kolektor zasilający, uszczelnienia, kapelusik ros pełniący rolę podgrzewacza i wtrysku
- wkład komory spalania: zatyczka, komora wtryskowa pcv, ziarno parafinowe, komora dopalania pcv, część grafitowa dyszy; oraz część aluminiowa dyszy zintegrowana z korkiem zbiornika
- korpus silnika 45x1,5x350 mm PA7

W zasadzie oprócz ziarna i podgrzewacza, do wymiany są tylko o-ringi na graficie i jeden o-ring w oprawce dyszy.
Silnik nie zawiera odpowietrzenia. Aby zatankować go ilością 700g podtlenku został schłodzony w zamrażalniku do -13 st. C
Po ogrzaniu się gazu do temperatury pokojowej, faza ciekła zajmowała 80% objętości zbiornika, co uważam za bezpieczny margines.
Tankowanie należy kontrolować na wadze. Zatankowanie ilością 800g podtlenku spowoduje skurczenie się poduszki gazowej do 3% w temp. pokojowej.

Kolejny test w sobotę, jak pogoda pozwoli. Silnik jest już złożony i gotowy do zatankowania.

pzdr

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Yahoo [Bot] i 2 gości