Ciąg vs ciśnienie

Czyli serca naszych niebolotów !
Awatar użytkownika
Puhacz
Podniebny Filmowiec
Podniebny Filmowiec
Posty: 75
Rejestracja: wtorek, 24 maja 2011, 20:42
Lokalizacja: Kraków

Ciąg vs ciśnienie

Post autor: Puhacz » wtorek, 25 paź 2016, 09:26

Cześć braci!

Kwestia podniesiona w tytule jest niby oczywista i do przeliczenia w prost, ale czy na pewno?
Niebawem przymierzam się do próby silnika w klasie H (potem I). Niby nie aż tak wiele ale ze
względów konstrukcyjnych wylałbym zrezygnować z hamowni (analogowej) i pozostać
jedynie przy pomiarze ciśnienia w komorze spalania. Do tej pory mierzyłem wyłącznie
ciąg na hamowni (wagowej z odczytem 30 kl/s :)) i przeliczałem na ciśnienie
robocze w komorze spalania.

Tym razem przyłącze U-rurki z medium pośredniczącym będzie się znajdować od strony zatyczki.
Mam pewne wątpliwości czy ciśnienie wskazane przez manometr będzie odpowiadało
(po przeliczeniu) ciągowi silnika, szczególnie w pierwszej fazie jego pracy gdy średnica
kanału (kanałów w paliwie bates, 5 szt.) będzie porównywalna z średnicą krytyczną dyszy.
Mam pewne teorie (eksperymenty myślowe:)) które mogą sugerować iż wskazane ciśnienie
może być równocześnie zaniżone lub i zawyżone (w zal. od wagi różnych czynników).

Mam pytanie czy ktoś robił próby silników z jednoczesnym pomiarem ciśnienia i ciągu
oraz czy zależność:

F (ciąg, N) = A (pole przekr. Kn, mm2) * P (ciśnienie, MPa)

jest z zadowalającą dokładnością (np. <10%) sprawdza się w praktyce?

Pozdrawiam!

Awatar użytkownika
Adam
Supersonic PROFI
Posty: 391
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków

Re: Ciąg vs ciśnienie

Post autor: Adam » środa, 26 paź 2016, 20:05

Witam.
Do tych obliczeń potrzebny jest stosunek ciepeł właściwych, ciśnienie i temperatura w komorze i współczynnik ekspansji dyszy.
Generalnie ciąg powinien być wyższy niż wynika z prostego przeliczenia: ciśnienie*powierzchnia krytyczna.
Różnica może być duża, np. dla ciekłopaliwowców rzędu 40-50% (in plus).
Co ma być paliwem?
Pozdrawiam.

Awatar użytkownika
Kacper
Supersonic PROFI
Posty: 706
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków

Re: Ciąg vs ciśnienie

Post autor: Kacper » środa, 26 paź 2016, 21:15

Puhacz pisze: [...]Mam pewne wątpliwości czy ciśnienie wskazane przez manometr będzie odpowiadało
(po przeliczeniu) ciągowi silnika, szczególnie w pierwszej fazie jego pracy gdy średnica
kanału (kanałów w paliwie bates, 5 szt.) będzie porównywalna z średnicą krytyczną dyszy.[...]
Co prawda mierzyłem równocześnie ciśnienie i ciąg na hamowni ale pomiar ciśnienia realizowany manometrem do tlenu jest zbyt niedokładny żeby na jego podstawie coś policzyć (zakres do 300bar a wskazówka zaczyna się ruszać od jakiś 10bar :???: ).

W każdym razie efekty można zaobserwować podczas sekcji zwłok:
inhibitory.JPG
k1-x boosters
inhibitory.JPG (193.82 KiB) Przejrzano 993 razy
Powyżej widać inhibitory ziaren odwinięte z izolacji termicznej. Inhibitory po prawej stronie są wyraźnie bardziej przypalone. 8 ziaren bates w jednym silniku, kanał 16mm a dysza 13,5mm (mała różnica). Przy takiej geometrii jest ryzyko spalania erozyjnego przez co ziarna od strony dyszy gdzie w kanale gazy lecą z większą prędkością wypaliłyby się szybciej. Ale tutaj jest na odwrót, na zdjęciu dysza znajdowała się po lewej stronie. Przewagę wzięła prędkość spalania związana z ciśnieniem. Gazy przyspieszają od zatyczki w kierunku dyszy więc ciśnienie przy zatyczce siłą rzeczy musi być wyższe. Różnica jest na tyle duża, że ziarna przy zatyczce wypalają się pierwsze i dłużnej odsłonięta inhibitacja i izolacja termiczna bardziej na tym cierpi. Identyczny efekt zaobserwowałem po pozostałych 4 odpaleniach tych silników.

Awatar użytkownika
Puhacz
Podniebny Filmowiec
Podniebny Filmowiec
Posty: 75
Rejestracja: wtorek, 24 maja 2011, 20:42
Lokalizacja: Kraków

Re: Ciąg vs ciśnienie

Post autor: Puhacz » czwartek, 27 paź 2016, 10:07

Czyli jednak bez jednoczesnego pomiaru się nie obejdzie!
Posiadłem manometr z zakresem 16 MPa, czy przy spodziewanym ciśnieniu pracy do 10 MPa powinno dać jakieś miarodajne wyniki.
Kacper: możesz coś powiedzieć jak odseparowałeś manometr od gazów w komorze spalania?
Ja planuję U-rurkę i wypełnić ją do ok. 1/3 od strony przyrządu jakimś olejem wysokotemperaturowym. U-rurka wkręcana w zatyczkę silnika.

Sam silnik to konstrukcja z wątku:
http://forum.rakiety.org.pl/budowa-siln ... 29-10.html
Budowa i kształt dyszy są tu:
http://forum.rakiety.org.pl/download/file.php?id=1892
Natomiast wygląd gotowych elementów tu:
http://forum.rakiety.org.pl/download/file.php?id=1950

Paliwo to klasyczny karmelek.
Celem prób jest ustalenie max. zacisku aby nie przekroczyć ciśnienia projektowego 10 MPa (konstrukcyjnie silnik jest na max. 20 MPa). Zacznę od Kn = 200 (tyle w porywach wytrzymywała rurka PVC-33x3,2-SCH40).
Zamierzam również umieścić co najmniej 3 czujniki temperatury aby sprawdzić sprawność izolacji termicznej (na początek 2x klingeryt) w postaci termopary i dwóch skalibrowanych diod krzemowych (czujniki w połowie długości korpusu, pod koniec korpusu na łączeniu z dyszą oraz na zewn. stronie przekroju krytycznego dyszy).

Test już bym dawno wykonał gdyby nie zmiany w rodzinie itp...

Pozdrawiam!

Awatar użytkownika
Kacper
Supersonic PROFI
Posty: 706
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków

Re: Ciąg vs ciśnienie

Post autor: Kacper » czwartek, 27 paź 2016, 18:15

Taki manometr będzie w sam raz.
U siebie niczym nie odseparowywałem manometru, był jedynie podłączony metalową rurką jak na przewody hamulcowe o długości około 50cm. Po teście rurka ulegała zabrudzeniu nagarem ale do samego manometru zanieczyszczenia już właściwie nie dochodziły (powietrze z rurki robi poduszkę).
Ale w innej konstrukcji - pancernym silniku do testów paliw- żeby ochronić dość drogi czujnik ceramiczny (tensometryczny) napełniliśmy rurkę płynem hamulcowym a dodatkowo w zatyczce był zrobiony mały tłoczek na o-ringu który przekazywał ciśnienie na płyn. Oprócz szczelnego zamknięcia płynu dało to możliwość łatwej kalibracji czujnika poprzez nacisk na tłoczek ze znaną siłą przy znanej powierzchni tłoczka.

Awatar użytkownika
Puhacz
Podniebny Filmowiec
Podniebny Filmowiec
Posty: 75
Rejestracja: wtorek, 24 maja 2011, 20:42
Lokalizacja: Kraków

Re: Ciąg vs ciśnienie

Post autor: Puhacz » piątek, 28 paź 2016, 10:31

Hej,

chyba jednak zabezpieczę olejem!
Sprawdziłem z ciekawości ile skurczy się powietrze w rurce przy ciśnieniu 10 MPa:
Współczynnik sprężystości powietrza ok. 0,15 MPa.
A więc powietrze skurczy się 10 / 0,15 = 67 razy (sposób liczenia wg. wikipedii).
Czyli słup powietrza w rurce 50 cm (tyle pewnie moja też będzie miała jak bym ją wyprostował)
skurczy się do mniej niż 1 cm - to bardzo blisko gwintu manometru i szkoda by było by się
dostały do jego środka jakieś pozostałości z paliwa :???: (oczywiście powietrze w manometrze też się
skurczy dodatkowo pogarszając sprawę...).

Dzięki i pozdrawiam!

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 2 gości