Silniki hybrydowe by Pomorze

[robercik]

Cześć

Wydaje się że prawdziwe wartości temperatury dla komory pokazuje dopiero po wygaszeniu płomienia pod koniec, czyli około 125C w okolicach dyszy.

Nie ma co narzekać. Ważne że dysza w zasadzie jest chłodna. 125 st. C ? to jest śmiech jak dla dyszy. Kolejnym razem musimy zintegrować detektor ze stanowiskiem badawczym.

Wykonałem pomiary po rozmontowaniu silnika. Okazuje się, że przyczyną kichnięcia nie było ziarno, jak wcześniej myślałem, tylko zerwanie aluminiowego wtrysku o masie 65g. Wtrysk poobijał stożek wlotowy dyszy a następnie "anihilował" w komorze dopalania.
W poprzednim teście nr 5, jeśli przeanalizujecie film klatka po klatce, można zauważyć że podczas podgrzewania ziarna parafina bardzo chlapała na zewnątrz silnika, następnie po otwarciu zaworu z silnika wydostała się duża chmura oparów parafinowych a dopiero później pojawił się płomień. Prawdopodobnie więc przyczyną latających kostek brukowych był wybuch oparów parafiny. Aby temu zapobiec w dzisiejszym teście zabezpieczyłem port papierową gilzą o grubości około 1mm na czas działania zapłonnika. Gilza była przesączona parafiną. To jest ta kombinacja z ziarnem, o której wspominałem. Początkowo myślałem, że to może ta gilza zapchała dyszę, jednak okazuje się, że brakuje wtrysku. Patent z rurką papierową okazał się więc dobry - zapłon przebiegł prawidłowo, infrastruktura nie ucierpiała. Miałem nadzieję że utratę wtrysku zobaczymy na filmie w zwolnionym tempie, szkoda że laptop nie wydolił... Poniżej film z bunkra, niestety też niewiele widać:

FILM: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybridS ... unkier.mov

Oraz film z manometrów, na podstawie którego wykonałem wykresy ciśnienia w zbiorniku i w komorze spalania.

FILM: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybridS ... 6.mano.avi

Poniżej zamieszczam wykres pracy silnika: (2013.05.27 dopisane: wykres zawiera gruby błąd, silnik wygenerował 7,8 [kNs], poprawny wykres podano w opisie testu nr 14)



Na wykresie podałem masę paliwa jako 0,92 [kg], w zasadzie należy jednak podać że ubytek ziarna parafinowego wyniósł 855 [g] a pozostałe 65 [g] to stracony wtrysk.
Wobec tego nie bardzo wiem jak wyliczyć efektywność silnika. Jeśli nie liczyć masy wtrysku (silnik odzyskał ciąg po pozbyciu się wtrysku więc jego masa nie wpływa na impuls), wówczas nowy rodzaj zbrojenia poprawił proporcje paliwa i współczynnik O/F = 4,2 procentowa zawartość utleniacza wyniosła 80,7 % a impuls jednostkowy wyniósł 2125 [Ns/kg] (lub 216,6 s). To zaskakująco dobry wynik, prawdopodobnie jednak może być jeszcze lepszy, jeśli uda się w końcu uzyskać żądaną proporcję paliwa.

(2013.05.27 dopisane: nie ma mowy o impulsie powyżej 200s, patrz opis testu nr 14)

pzdr

[rawsock]

Kosmetyczna uwaga - od początku wciągnąłeś literówkę i tak już zostało, nie thurst tylko thrust .
Ciekawe jest że z wykresu manometru w komorze widać ewidentnie że się przytkało. Pewnie wzrost cisnienia był większy ale wskazówka nie nadążyła. Przydałby się jakiś cyfrowy pomiar.
Jak się ogląda ujęcie na dyszę to ładnie widać jak diamenciki w płomieniu zmieniają dystans między sobą w zależności od ciśnienia. Wydaje mi się że można ustalić najlepszy punkt równowagi, ponieważ im większy dystans tym wyraźnie mniej stabilna praca (abstrahując od przytkania komory) oraz im mniejszy tym pewnie mniejszy ciąg. Na początku ciśnienie jest na tyle duże że ten dystans dąży do nieskończoności. Wygląda mi jak by bardziej sensowne było obniżenie ciśnienia a wydłużenie pracy w celu poprawy stabilności, ale oczywiście to tylko takie moje gdybanie.

[rawsock]

Filmik 460 FPS z dzisiaj:
http://youtu.be/4ggQl7f2mUI

Teoretycznie nie ma strzałów ale widać że nadal część gazów spala się poza komorą. Płomień jest zbyt jasny i szeroki.
Wygląda jak by ciśnienie było ok, ale być może trzeba by na tym etapie pobawić się w zmianę przekroju kanału? Patrząc jak zmienia się płomień na początku można odnieść wrażenie, że silnik nie pracuje w okolicach szczytu charakterystyki.

[przemo]

Świetna taka kamerka HF
Robi się z niej nie tylko narzędzie dokumentujące ale i przede wszystkim badawcze.
Sporo niuansów można zaobserwować.
Super zabawka !

(Czy "szybki" i mocny blask światła nie przeszkadza?
A może wzorem spawczy jakieś filtry znalazłyby zastosowanie ?)

[Adam]

Witam!

nadal część gazów spala się poza komorą.

Tak ma być. Spaliny z silnika rakietowego muszą mieć ujemny bilans tlenowy, czyli być palne. Z pozoru to strata energii możliwej do uzyskania ale tylko z pozoru. W praktyce ważniejsze, żeby gazy wylotowe miały jak najmniejszą masę cząsteczkową, zatem wodór jest lepszy od pary wodnej a tlenek węgla od dwutlenku węgla (czy też ditlenku czy jak się tam teraz nazywa...). Gazy o mniejszych masach cząsteczkowych są "sprawniejszym" czynnikiem roboczym w dyszy a to, że cześć energii wyzwala się już poza komorą stanowi mniejszą stratę. W rzeczywistości gazy wylotowe są to mieszaniny pary wodnej, wodoru, tlenków węgla, tlenków azotu, azotu, tlenu, węgla, niedopalonych węglowodorów, węgla i jeszcze masy produktów reakcji między tymi związkami i pierwiastkami.
Generalnie: Szacunek Panowie! Świetnie zagadał, ciekawią mnie uzyskane parametry.
Pozdrawiam!

[robercik]

Cześć
Dzisiejsza próba wyszła znakomicie, nie było żadnych historii podczas pracy silnika.
Poniżej materiał z kamery HD:



FILM HD: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybridS ... 7.robw.m2t

Huk jest tak duży, że na kolejny test zabieram tłumiki


Tym razem do nagrania manometrów użyłem lepszej kamery:

FILM z manometrów: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybridS ... 7.mano.avi

Nad wykresami pracuję, zapodam jeszcze dzisiaj.

pzdr

[RobertW]

Płomień jest zbyt jasny i szeroki.

dla porównania film ze 'zwykłej' kamery:
http://youtu.be/VMBVX2eUH6M

[robercik]

Cześć
Przedstawiam wykres pracy silnika podczas dzisiejszej próby:



W teście nr7:
udało się utrzymać takie samo ciśnienie początkowe w zbiorniku,
zastosowano identyczne ziarnio względem próby nr6,
wyremontowano wyszczerbioną dyszę, przekrój krytyczny pozostał bez zmian,
wykonano nowy wtrysk o mnieszym przekroju,
współczynnik przekrój krytyczny/przekrój wtrysku wynosił 6 (w teście nr6 wynosił 4)
uzyskano ponad 7 kNs impulsu całkowitego.

Celowo na wykresie nie podaję liczb, ponieważ okazało się, że dotychczasowa metoda wyliczania pola pod wykresem ciągu, różni się znacznie (o ponad 8%) od metody średniego ciągu. Tutaj poproszę o Waszą opinię. Wykres całkowałem w taki sposób:

Brałem średnią arytmetyczną z dwóch kolejnych próbek i mnożyłem przez czas, jaki upłynął pomiędzy próbkami.
Sumując pola takich słupków, otrzymujemy impuls całkowityu 7,6 kNs.
Biorąc średnią arytmetyczną wszystkich próbek ciągu otrzymujemy ciąg średni 1300 N.
Mnożąc tą wartość przez czas pracy silnika, otrzymujemy impuls całkowity 7 kNs.
Poniżej przedstawiam arkusz z tymi wyliczeniami.

http://rakiety.pomorze.pl/foty/hybridSF1.test7.xlsx

Gdzie jest haczyk?

pzdr

[RobertW]

Biorąc średnią arytmetyczną wszystkich próbek ciągu otrzymujemy ciąg średni 1300 N.

Średnia arytmetyczna to jest właśnie haczyk.
Rozkład próbek nie jest niestety równomierny.
Co gorsza jest skorelowany z wartością ciągu.
Próbki są rzadsze dla wyższych wartości ciągu
co powoduje że średnia arytmetyczna jest nizsza od średniej ważonej (która wynosi około 1409 N).

[rawsock]

Wykres całkowałem w taki sposób:
Brałem średnią arytmetyczną z dwóch kolejnych próbek i mnożyłem przez czas, jaki upłynął pomiędzy próbkami.
Sumując pola takich słupków, otrzymujemy impuls całkowityu 7,6 kNs.

A po co uśredniać dwie próbki? Nie taka jest definicja całki. Trzeba brać normalnie każdą wartość * (1 / sampling_rate).