Silniki hybrydowe by Poznań

Czyli serca naszych niebolotów !
tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » czwartek, 2 kwie 2020, 19:19

SILNIK HYBRYDOWY Typ B.
To silnik,który ma utleniacz w postaci stałej a paliwo płynnej lub gazowej.Robiąc próby z silnikami na paliwo stałe z utleniaczem i paliwem rozdzielonymi od siebie,doszedłem do wniosku,że można z takiego silnika zrobić hybrydę typu B.
16.03.2016r.przeprowadziłem próbę takiego silnika ale bez pomiaru na hamowni.Mój silnik zrobiłem z Al:rury PA38
fi25x1,5x135mm i pręta PA6.Dysza i zatyczka wkręcane do korpusu.Dysza Al fi8,4mm połączona z krążkiem papierowo-fenolowym fi 22/5,2x2mm.Cały silnik miał fi25x145mmx130g/czyli mniej niż ROS/.
Ziarno utleniacza fi22/5,2x53,5mmx33,4g o składzie 30gPP;0,3g sadzy gazowej;0,6gPbO i 3,0g żywicy epoksydowej 358
/rzadka/.Paliwo to 13,2g ciekłej parafiny +1g parafiny stałej rozdzielającej cienką warstwą utleniacz od paliwa ciekłego/żeby się nie wylewało w czasie transportu/.Izolację termiczną stanowiły 2 zwoje preszpanu 0,1mm nasączone parafiną o dł.100mm.
Próba była przeprowadzona w pozycji pionowej dyszą do góry.Utleniacz był na górze a pod nim paliwo.Przed zapłonem
kanał utleniacza zwilżyłem paroma kroplami parafiny/inaczej silnik nie dał się uruchomić/.Zapłon od własnego zapłonnika.
Silnik pracował 3,14s z przerwami ale czuć było jego ciąg/były nawet diamenciki/.Silnik bezdyszowy na paliwo stałe z
rozdzielonym utleniaczem i paliwem/ubita parafina stała/pracował ok.7s ale ciągu nie dało się wyczuć.W wyniku pracy
silnika HB zużyte zostało 36,8g paliwa w tym 33,4g utleniacza i 3,4 g parafiny.Reszta parafiny pozostała w KS a stała parafina zastygła na wierzchu tak,że po odwróceniu silnika dyszą w dól nie było wycieku jakby cała parafina się wypaliła.
Dysza papierowo-fenolowa fi5,2mm wypaliła się do fi6,5mm.
Mimo,że ciekła parafina była na dole KS to jednak termicznie,ciśnieniowo/kawitacyjnie?/była podawana do kanału utleniacza bez żadnych urządzeń pomocniczych.
Konstrukcja silnika przypomina silnik na paliwo stałe i jest bardzo prosta.Ciśnienie w silniku panuje tylko podczas pracy
a nie jak w hybrydzie na N2O po napełnieniu zbiornika do zakończenia pracy.
W załączeniu:film https://youtube.com/video/A5AZ1g-G1ag

tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » piątek, 1 maja 2020, 23:15

"Tym co istotę hybryd pochwycić się trudzą /w oryginale szachów/".

AMATORSKIE SILNIKI HYBRYDOWE /aluminiowe/ na bazie własnych konstrukcji.
Silniki hybrydowe/silniki na paliwa dwufazowe/to silniki,w których utleniacz i paliwo znajdują się w 2 różnych stanach
skupienia/fazach/:
-ciekły utleniacz i stałe paliwo - klasa A
-stały utleniacz i ciekłe paliwo - klasa B.
Jako utleniaczy można stosować N2O,H2O2 i ciekły O2.
Jako paliw można używać materiałów naturalnych jak drewno,celuloza,węglowodany oraz sztucznych jak węglowodory,
tworzywa sztuczne i różne kompozycje na ich bazie.
W zastosowaniach nie tylko amatorskich,często jako utleniacz wykorzystuje się podtlenek azotu N2O ze względu na jego
właściwości tj.prężność par,dzięki której do komory spalania/KS/podawany jest pod własnym ciśnieniem.Perhydrol i ciekły
tlen przy pomocy pomp i gazogeneratorów.H2O2 w obecności katalizatora srebrowego rozkłada się samoczynnie dając
temperaturę 900st.C co powoduje zapłon większości paliw.
Pojawiły się też komercyjne silniki amatorskie na bazie H2O2.
Mam nadzieję,że hybrydy klasy B również się niedługo pojawią.
Proszę nie odpowiadać do zakończenia wątku.
CDN.

tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » sobota, 2 maja 2020, 00:24

CD AMATORSKIE SILNIKI HYBRYDOWE.

Konstrukcje silników hybrydowych można podzielić na 3 grupy:
1.-Silniki z rozdzielonym zbiornikiem i komorą spalania/KS/,które są ze sobą skręcone.Z reguły zbiornik N2O jest większy
bo jego ilość jest kilkakrotnie większa/stechiometrycznie do 8,5raza/od ilości paliwa,którego daje się więcej ze względu
na jego nierównomierne zużycie.Paliwo wypala się w kanale bardziej im dalej od wtrysku w stronę dyszy.Początkowy kanał
walcowy zmienia się w ostry stożek,który przy wtrysku może zachować średnicę początkową kanału,natomiast przy dyszy jego średnića może być 3-krotnie większa i dochodzić do ścianek KS.Dzięki gwintowanemu łącznikowi/fi20x25mm GZ M20x1
i GW 1/4"/można łączyć dowolny zbiornik z dowolną KS i wkręcać pirozawór.
2.-Silniki z pływającą przegrodą z jednej rury Al,której objętość podzielona jest za pomocą ruchomej przegrody
uszczelnionej 2 oringami. Można zmieniać objętość zbiornika i KS,jednego kosztem drugiego.Dysza i zatyczka uszczelnione
oringami a skręcone za pomocą śrub.Ziarno paliwa musi być sztywne bo parcie przegrody na nie/przy fi 38mm/może dojść
do 680kG przy temp.30stC.
3.-Silniki z wewnętrzną KS gdzie rura dłuższa o większej średnicy stanowi obudowę zbiornika i silnika,natomiast krótsza
o mniejszej średnicy skręcona z dyszą stanowi KS zanurzone w N2O.Zatyczka zbiornika może być spawana,wkręcana lub
skręcana śrubami.Dysza jest wkręcana i do KS i do zbiornika.Na początku pracy KS jest zasilana ciekłym N2O a po
zrównaniu jego poziomu z wtryskiem, gazowym.
Załącznik:rysunek poglądowy/przekroje silników/.
3x.jpeg
Przekroje silników hybrydowych
3x.jpeg (425.03 KiB) Przejrzano 883 razy

Otwory pod cyframi 1,2,3 to gwinty wewn.1/8" na wtyki szybkozłączy dwustronnie odcinających DN5 do napełniania.
Otwory obok to odpowietrzniki,brakuje tam śrub imbusowych M4x6-10.
CDN.

tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » sobota, 2 maja 2020, 23:07

CD.AMATORSKIE SILNIKI HYBRYDOWE.
"Projektowanie" silnika.
Do tego celu potrzebny będzie impuls całkowity silnika Ic w Ns,na podstawie którego możemy obliczyć objętość zbiornika
N2O.Do tego celu przyjmiemy wydajność 1,7Ns/1gN2O co daje impuls właściwy 155/do osiągnięcia/.
Dzieląc założony Ic przez 1,7Ns otrzymamy potrzebną ilość N2O w [g].Przy Ic-340Ns bedzie to 340Ns:1,7Ns/g=200g.
Liczymy objętość N2O dzieląc 200g przez jego gęstość w temp.20st.C równą 0,7866g/cm3 200:0,7866=254cm3.
Należy uwzględnić jeszcze współczynnik napełnienia zbiornika 0,8-0,9 żeby w zbiorniku była poduszka gazowa dla celów
bezpieczeństwa.Dzieląc 254cm3:0,9 otrzymujemy objętość zbiornika Vzb równą 282cm3.Będę bazował na własnym silniku
z pływającą przegrodą z rury fi40x1.Długość zbiornika otrzymamy dzieląc jego objętość przez powierzchnię przekroju rury
czyli 3,14x1,9x1,9=11,3354cm2 282cm3:11,3354=24,9cm przyjmijmy 250mm.Zakładamy długość KS 100mm,długość
przegrody 35mm ,wpust zatyczki 20mm i wpust duszy 25mm.Dodając 250+100+35+20+25=430mm otrzymujemy długość
rury na silnik.Z takiej samej rury i tych samych elementów można zbudować większe silniki:
650Ns-rura Al fi40x1x650mm KS-120mm i 800NS-rura Al fi40x1x800mm KS-150mm.
Rura PA38 fi40x1mm ma wytrzymałośc na rozerwanie 107bar co daje 2-krotny współczynnik bezpieczeństwa w temp.20stC
przy ciśnieniu 50bar w zbiorniku.Rura PA38 fi40x1,5mm ma wytrzymałośc 160bar.
Zatyczkę,przegrodę pływającą i dyszę toczymy z wałka PA6 do wymiarów posiadanej rury Al/różnice wymiarów mogą
wynosić +/-0,5mm/.Do uszczelnienia w rurze potrzeba 4 o-ringów 30x3,5mm w rowkach o szerokości 4 i głębokości 3mm.
Na obwodzie zatyczki i dyszy wiercimy po 6 otworów fi3,2x7mm po uprzednim wsadzeniu ich do rury 10mm od jej końców.Po nawierceniu pierwszego otworu gwintujemy go gwintownikiem M4 wkręcamy śrubę M4x6,zaznaczamy
punktakiem na rurze i dyszy a następnie wiercimy i gwintujemy pozostałe otwory.Wybijamy dyszę i zatyczkę a otwory
w rurze rozwiercamy do 4mm a ich krawędzie wewnętrzne dokładnie gradujemy żeby nie uszkodzić o-ringów.
W zatyczce wiercimy osiowo otwór fi8,5mm pod gwint wewnętrzny 1/8" a jego wlot fazujemy pod oring fi7x1,5mm
do zamocowania wtyku szybkozłącza.Między dwoma śrubami/13mm od osi lub 7mm od krawędzi zewnętrznej/wiercimy
stopniowany otwór fi6,5x5+fi3,2x8+fi1,5x10mm pod śrubę imbusową M4x6-10 odpowietrznika.Otwór 3,2mm gwintujemy
gwintownikiem M4,czyścimy wsadzamy kulkę łożyskową fi2,5-3mm i dokręcamy śrubą do uzyskania szczelności/przez obrót śruby odpowietrznik powinien się zamykać i otwierać/.
Pływającą przegrodę f38x35 toczymy w postaci kubka o ściankach grubości 6,5mm i dnie grubym na 15mm.Od góry wytaczamy otwór fi25x20mm.W dnie osiowo wiercimy otwór przelotowy 11,5mm pod gwint 1/4" do wkręcania wtrysku
o średnicy otworu 2mm.Osie rowków pod oringi odległe o 25mm od siebie.
Dyszę Al fi40x5/38x25 długości 30mm przewiercamy wiertłem fi7,5mm/przekrój krytyczny docelowy fi8x5mm/
roztaczamy wlot fi16x90st. a wylot fi16x30st.Oś rowka pod oring 4x3mm 6mm od powierzchni wlotowej dyszy.

CDN.

tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » wtorek, 5 maja 2020, 17:11

CD AMATORSKIE SILNIKI HYBRYDOWE.

Pora przedstawić na zdjęciach silniki z pływającą przegrodą/przekrój 2/.
Silniki:
IMG_0109x.JPG
Od lewej:2x340Ns,2x650Ns,800Ns i testowy 330Ns.
IMG_0109x.JPG (289.68 KiB) Przejrzano 759 razy
Silnik testowy do badania wtrysków wielopunktowych,zawór uruchamiany ręcznie za pomocą linki.
Elementy silnika:
IMG_0111x.JPG
Zatyczka,przegroda,dysze,wtyk szybkozłącza, śrubka i kulka odpowietrznika widok od góry.
IMG_0111x.JPG (200.38 KiB) Przejrzano 759 razy
IMG_0114x.JPG
Jak wyżej,widok od dołu.
IMG_0114x.JPG (200.92 KiB) Przejrzano 759 razy
Dysza grafitowa/G348/ wykonana z rury PA4 fi40x5x35mm i grafitu fi30x30 podpartego Segerem 32W i uszczelnionego
czerwonym silikonem/300st.C/.
Dalej tabela wytrzymałości rur Al obliczonych na podstawie kalkulatora przez Przemka/str.2i3 Hybrydy by Poznań/.
1x.jpeg
Tabela wytrzymałości rur Al.
1x.jpeg (379.73 KiB) Przejrzano 759 razy
Może tyle na razie.
CDN
Ostatnio zmieniony czwartek, 7 maja 2020, 19:36 przez tadeusz, łącznie zmieniany 1 raz.

tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » wtorek, 5 maja 2020, 18:43

CD AMATORSKIE SILNIKI HYBRYDOWE.

Do projektowania potrzebna będzie Tabela gęstości fazy ciekłej i gazowej oraz prężności par w zależności od temperatury
podtlenku azotu N2O:
2x.jpeg
Tabela gęstości i prężności par N2O.
2x.jpeg (478.48 KiB) Przejrzano 755 razy
Wykonanie ziarna silnika 340Ns.Proponuję ziarno parafinowo-epoksydowe 60/40% sprawdzone w locie gwarantujące
dynamiczny start i pułap ponad 1000m rakiecie fi62 o masie 1400g.
150mm rury Al fi40x1,planujemy końce i mamy formę na paliwo.Do tego wałek Al lub tekstolitowy fi40x30,który toczymy
do średnicy wewnętrznej rury na długości 15-20mm i wiercimy w nim osiowo otwór 10mm pod trzpień lub rurkę fi10x200.
Rurkę smarujemy smarem i naciągamy na nią tulejkę termokurczliwą/do formowania kanału w ziarnie/.Zwijamy w rulon
parafinowany arkusz preszpanu lub papieru 0,1x150x150mm i wkładamy do rury.Dół formy malujemy parafiną w benzynie.
Ziarno zrobimy z żywicy epoksydowej L285-36g + utwardzacz Z1-4g/lubL285-28,6g + H286-11,4g/ i parafiny sypkiej /jak
piasek i nisko olejowej LTP-56 w ilości 60g/trzeba uwzględnić straty/ .Mieszamy żywicę z utwardzaczem a potem z parafiną
na gęstą masę.Nakładamy drewnianą łopatką i ubijamy rurką polipropylenową żeby usunąć powietrze.Na dole ziarna można dać trochę więcej żywicy bo tam będzie największe zużycie.Ziarno fi38/10,7x100x100g ma gęstość ok.0,9g/cm3.
Po utwardzeniu wyjmujemy ziarno z formy a rurkę Al z rurki termokurczliwej a ją samą przy pomocy ostrego końca
patykiem do szaszłyków odklejamy od kanału.Górną część kanału rozwiercamy do średnicy 18mm na głębokość 5mm
/pod łeb wtrysku/.Zużycie ziarna wynosi ok 22g.Zużyte ziarno można uzupełnić i wykorzystać ponownie.Koszt ziarna
ok.3zł.
Zdjęcie formy:
IMG_0125x.JPG
Forma do ziarna.
IMG_0125x.JPG (336.08 KiB) Przejrzano 755 razy

CDN.
-

tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » środa, 6 maja 2020, 22:02

CD AMATORSKIE SILNIKI HYBRYDOWE.
Silniki z rozdzielonym zbiornikiem i KS,które są ze sobą skręcane/przekrój 1/.
Zbiorniki tych silników mogą być spawane lub skręcane śrubami.Spawane mają mniejszą masę.
Na zdjęciu widać silnik skręcany i spawane po obwodzie i wewnątrz rury.Spawane wewnętrznie zbiorniki wyglądają jak fabryczne:
IMG_0127x.JPG
Silniki z rozdzielonym zbiornikiem i KS.
IMG_0127x.JPG (274.75 KiB) Przejrzano 692 razy
Skręcany testowy fi40x1x330Ns;spawane fi30x2x140Ns,fi40x1x330Ns,fi50x1,5x350mmx700Ns,Fi50x1,5x550mmx1145Ns,
fi50x1,5x750mmx1500Ns.Nie pokazany na zdjęciu fi50x1,5x1000mmx2000Ns.Impusy całkowite tych silników szacowane
dla Iw-155/1,7Ns/1gN2O/ są 2 razy niższe od impulsów możliwych teoretycznie do osiągnięcia.Kwartalnik naukowy
Instytutu Lotnicwa 3/2009(198) podaje,że dla N2O i HTPB przy O/F=8,5 można osiągnąć Iw=3050m/s/czyli 310,9/.
Ze względów praktycznych lepiej korzystać z rur o średnicy do 50mm bo łatwiej znależc tokarkę o prześwicie wrzeciona
50mm niż większym.
Komory spalania/KS/do tych silników można robić z różnych rur o grubości 1;1,5 i 2mm.Zatyczki KS mają gwint M20x1
do połączenia ze zbiornikiem są najczęściej spawane lub lutowane z rurą KS.Najmniejszą rurę fi22x1,5 można nagwintować.
Dysze można wkręcać albo skręcać z KS śrubami.Nie polecam połączeń zaciskanych.Na zdjęciu widać również KS z rury
fenolowo-papierowej/miała być jednocześnie ziarnem i obudową ale nie chciała sie palić/.
Z reguły wykorzystuję 3 długości ziaren:100;150 i 200mm a rury na KS są o 35mm dłuższe czyli 135:185 i 235mm.
Każdą z tych komór można skrecić z dowolnym zbiornikiem.
Zdjęcie komór spalania;
IMG_0123x.JPG
Komory spalania.
IMG_0123x.JPG (122.46 KiB) Przejrzano 692 razy
CDN.
Ostatnio zmieniony czwartek, 7 maja 2020, 19:38 przez tadeusz, łącznie zmieniany 1 raz.

tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » środa, 6 maja 2020, 23:22

CD AMATORSKIE SILNIKI HYBRYDOWE.
Zbiorniki N2O.
Poprawka do rysunku: kąt ma 30 a nie 60st.
Większość swoich zbiorników fi30 dofi75mm dawałem do spawania.Wymaga to przygotowania wstępnego mocowania
elementów.Koszt spawania to ok.1zł za 1cm spawu.A teraz rysunek:
2x.jpeg
Elementy do spawania.
2x.jpeg (360.6 KiB) Przejrzano 688 razy
A teraz zdjęcia:
IMG_0092x.JPG
Mocowanie dna i góry zbiornika.
IMG_0092x.JPG (122.43 KiB) Przejrzano 688 razy
IMG_0096x.JPG
Mocowanie w rurze.
IMG_0096x.JPG (127.82 KiB) Przejrzano 688 razy
IMG_0098x.JPG
Góra i dno zbiornika po obróbce.
IMG_0098x.JPG (156.89 KiB) Przejrzano 688 razy
Teraz łączniki górny fi20x30mm GZ M20x1 i GW 1/8" do wkręcenia wtyku szybkozłącza dwustronnie odcinającego
/sfazowany wlot pod oring uszczelniający wtyk fi7,5x1,5;łącznik dolny fi20x25 z GZ M20x1 i GW1/4" do wkręcenia wtrysku
oraz tuleja gwintowana do ustalenia położenia obu łączników przy wklejaniu ich w zbiornik klejem anaerobowm 6638
/zielony gęsty/:
IMG_0118x.JPG
Łączniki,wtyk,wtrysk i tuleja ustalająca.
IMG_0118x.JPG (198.19 KiB) Przejrzano 688 razy
IMG_0108x.JPG
łączniki wklejone.
IMG_0108x.JPG (140.6 KiB) Przejrzano 688 razy
IMG_0099x.JPG
Łoże silnika z dołu.
IMG_0099x.JPG (205.96 KiB) Przejrzano 688 razy
IMG_0100x.JPG
Łoże silnika z góry.
IMG_0100x.JPG (229.5 KiB) Przejrzano 688 razy
Loże silnika z wałka bukowego fi60x80 z krążkiem fenolowo-papierowym z GW M20x1 do wkręcenia silnika.
Na dziś wystarczy.

CDN.
Ostatnio zmieniony środa, 27 maja 2020, 11:08 przez tadeusz, łącznie zmieniany 1 raz.

Awatar użytkownika
jaskiniowiec
Administrator
Posty: 2346
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: jaskiniowiec » czwartek, 7 maja 2020, 16:44

Dzięki, Tadek!

tadeusz
PROFI
Posty: 325
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31
Lokalizacja: Poznań

Re: Silniki hybrydowe by Poznań

Post autor: tadeusz » czwartek, 7 maja 2020, 20:36

CD AMATORSKIE SILNIKI HYBRYDOWE.

Silniki z wewnętrzną komorą spalania /KS/.
Silnik taki zrobiłem tylko jeden.Miałem gwintowaną dwustronnie rurę/Pa38/ fi40x1,5x335mm na KS ale zrobiłem z niej silnik.Dorobiłem gwintowaną zatyczkę M38x1x20mm,rurkę fi25x1,5x185mm nagwintowałem dwustronnie GW M23x1,
zrobiłem zatyczkę z GZ23x1x20mm i GW1/4" pod wtrysk i była KS.Zrobiłem blok dyszy/fi8/16mm/ze stopniowaną średnicą
z GZ M38x1x15 i M23x1x15mm z podcięciami na oringi.Rury KS i zbiornika sfazowane dwustronnie wewnętrznie pod oringi.
Pojemność zbiornika to163gN2O a szacowany Ic-280Ns.W czasie pracy silnik zużywał 76g podtlenku ciekłego i 87g gazowego.
Pierwszy lot:154gN2O;ziarno wąż PCV;W-2,5 i D-8 rakieta BŁYSKAWICA fi82x1270x1550g /Toruń 2016/osiągnęła pułap 734m.
Drugi lot również dynamiczny na FM2017 ale brak danych.Trzeci lot na FM2018 pułap 854m przy 163g N2O.W dwóch ostatnich
lotach wlot dyszy ulegał erozji dlatego/na zdjęciu są 2 dysze +1 w silniku/więc skróciłem KS ze 150 na 100mm a jej średnicę
zwiększyłem z 25 na 28x1,5mm żeby wsadzić grafit fi20x20mm z D-7/16 i dałem W-2.Przez te zmiany zwiększy się udział
fazy ciekłej do 120g a pojemność zbiornika do 166g/czyli o 3g więcej/.
Zdjęcie:
IMG_0102x.JPG
Silnik z Wewnętrzną KS.
IMG_0102x.JPG (196.5 KiB) Przejrzano 647 razy
CDN.

ODPOWIEDZ