Polskie Towarzystwo Rakietowe - Amatorskie Konstrukcje Rakiet

Już to dawno mówiłem że Al płatkowe nadaje się do amonówki ale nie do Knosala bo ten ma zawalistego kopa i znowu to zawężenie dyszy czyli im drobniej tym lepiej ale nie do końca co wy na to bo jednak wywód kolegi na temat przebiegu spalania i faz rozprżenia jest teoretycznie ok ale praktyka mówi co innego więc trzeba eksperymentować.Ja też robiłem klasyka na płatkowym i problemy pokazywałem na forum ale jak zmieniłem Al na mielone w kulowcu to chodzi spokojnie .Chciałbym jeszcze dodać ,że sami mówiliście że knosal jest dopiaro spokojny na grubym Al.Co Was podkusiło ?Naprawde macie dużo wolnego czasu!

Cześć

W sobotę testowaliśmy kilka paliw. Miedzy innymi ZPAM na proszku PAM 63 mikrometry:



Opis na stronce.

pzdr

Witam
Dzisiaj przeprowadziliśmy kolejny test paliwa ZPAM.



Był to jednocześnie test nowego składu 60KN 15PAM 9Mg 1Ti 15EPOXY do silnika który ma napędzić nasz model Wołchowa.

Rakieta przeleżała dwa lata z powodu problemów z erozją dyszy większych silników z paliwem żywicznym.

Silnik który napędzał Striełę 8 tym razem zawierał 714g paliwa w czterech blokach.

Ponieważ dysza została niezmieniona zacisk początkowy wynosił zaledwie 190.

Chodziło nam o zbudowanie widowiskowego silnika o czasie pracy 2,5 - 4s który nie wyniesie modelu zbyt wysoko

i sprawdzenie czy erozja dyszy jest wynikiem za dużej ilości tlenu w paliwie.

Dlatego w składzie było tylko 60%KN i aż 25%proszków metali w tym Ti.

Silnik pracował ponad 4s i wygenerował 911Ns impulsu całkowitego co daje impuls paliwa 130s.

Na dyszy zebrał się spory nagar. Wychodzi na to że za erozję dysz odpowiada nadmiarowy tlen a nie grube proszki metali.



http://www.rakiety.pomorze.pl/KNOSAL/TE ... M.740g.avi

Chyba w końcu Wołchow wzbije się w powietrze

Pozdr

Wspaniały. Regularna krzywa spalania.



Bardzo dobra robota. Kiedy zobaczymy ten silnik na niebie?



Ciekaw jestem skąd tytan? Wiórki z obróbki, czy zakup z rynku?



Co do nagaru, sądzę, że najlepiej go dać gdzieś do analizy. ALe jest niewal pewne, że przy tych paliwach zawsze będzie się gromadził. Nie ma sensu go unikać, o prostu pamiętać o nim przy projektowaniu dyszy.

Do tej pory to przeważnie wybierało dyszę. Popracujemy nad składem tak aby nie wybierało dyszy a nagar był minimalny lub wcale - myślę że to kwestia proporcji utleniacz - metal.

Wiórki tytanu od Milimetra a rakieta może poleci jeszcze w tym roku

Cześć
Silnik odpowiedział na ważne pytania.
Andżejek wykonał paliwo na bloki po 180g - silnik degresywny. Tymczasem nagar w przekroju skompensował zbyt małą długość bloków i mamy wykres jakiego jeszcze nie było . Oznacza to że:

Nagar odkłada się cały czas podczas pracy silnika, teorie że proces osadzania się nagaru odbywa się pod koniec pracy silnika i można go zaniedbać nie potwierdziły się.
Przy 68% KN paliwo żywicznie posiada zbyt wysoki bilans tlenowy i niszczy dysze alluminiowo grafitowe. Przy 60% nie ma jak widać tego problemu.
Mamy potwierdzenie że nasza modyfikacja bloku beates działa pawidłowo, chodzi o wklęsłe czoła dzięki którym nie trzeba stosować przekładek.
Ziarna inhibitowane były podwójnym malowaniem farbą anty-ogniową do zabezpieczania stali, bez owijania taśmą malarską, co oznacza że malowanie jest ok. ale w przypadku silników o długim czasie pracy farba nie może być dowolna jak dla karmelka. Warstwa farby miała spokojnie 0,5mm. Farba pod wpływem ognia puchnie i tworzy na chronionej powierzchni izolacyjny korzuch.

Rozmawialiśmy kiedyś z Pinotem o azotanie guanidyny jako ciekawym dodatku do paliw na KN. Dla 60% KN zostaje ładnych kilka procent wolnego miejsca w paliwie żywicznym. Z rozmowy wynikało że GN uwalnia mało tlenu więc nie nadaje się na samodzielny utleniacz, jednak posiada trzy znakomite właściwości:

jest całkowicie niehigroskopijny
nie reaguje z Z1
rozkłada się w całości do gazów

Jak w tej sytuacji widziałbyś kompozycję:60KN 10GN 15PAM 15EPOXY

pzdr

Trudno przewidzieć jak się paliwo zachowa. GN dość mocno wychładza spalanie. Można się więc spodziewać, że będzie on sporo wolniejsze, o trudniejszym zapłonie, ale za to być może o mniejszym wykładniku eksponentu. To wszystko trochę gdybanie, niemniej poparte jakimś tam moim doświadczeniem z GN.

Z punktu widzenia inżyniera materiałowego nagar jest materiałem ceramicznym. Żeby się nie gromadził można go albo osłabić tak, żeby odpadał, albo wzmocnić tak, żeby nie spiekał się do dyszy i samego siebie.

Drugie wyjście jest niemożliwe w układzie z KN (przynajmniej ja nie wyobrażam sobie).

Żeby osiągnąć pierwszy cel można wytworzyć duże ilości fazy ciekłej, lub szklistej. Wtedy nagar miałby w wysokiej temperaturze postać "papki". Nadal zbierałby się na zimnych elementach. Czyli pewnie wszędzie poza przekrojem krytycznym dyszy.

Jeżeli dobrze liczę to ze 100 g paliwa mamy w nagarze:

14,5g K2O

27,5g MgO

15g Al2O3

1,7g TiO2



Najbardziej pasujący na pierwszy rzut oka skład fazowy nagaru to MgO, spinel MgAl2O4 i K2O, może K2Al2O4. Czyli poza K2O wszystko wysokotopliwe.

Dodatek kriolitu Na3AlF6 (najlepiej nanieść go na proszki metali) powinien doprowadzić do zmniejszenia wytrzymałości nagaru i zwiększenia stopnia spalenia aluminium. Cieczy można spodziewać się od 900C

Wprowadzenie do nagaru tlenków żelaza, lub tlenków miedzi również może pomóc w upłynnieniu. Temperatury są tu już wyższe ok 1300C. Podejrzewam tylko, że miedź może ulec redukcji.

Z moich badań wynika, że szczawian żelaza jest dobra drogą do wprowadzania katalizatora do paliw. Można go otrzymać z kwasu szczawiowego i chlorku żelaza(II). Jest nierozpuszczalny w wodzie, a ziarna proszku wychodzą rzędu mikrometrów. Rozkład termiczny powoduje powstawanie tlenków żelaza, które przez chwilę są nanometryczne, a więc mają olbrzymią powierzchnię do katalizy.



Dodatki szkłotwórcze to tlenki fosforu i boru. Temperatury nawet nie podejrzewam. No i nie wiem jak takie coś można by łatwo wprowadzić. Kwas borowy i boraks są higroskopijne. Bor i fosfor mogą być trudno dostępne, drogie i niezbyt bezpieczne.

Zgodnie z moim obecnym stanem wiedzy krzem nie wydaje się dobrym pomysłem. Krzemionka powinna stanowić ponad 60% nagaru.



Generalnie problem jest ciekawy, ale bardzo skomplikowany.

Dla jasności przypominam, że mój tok myślenia jest ukierunkowany i nie wyczerpuje tematu. Wszystkie pomysły są czysto intelektualną rozrywką i nie wiem czy były testowane. Pozdrawiam.



Bibliografia::

http://ras.material.tohoku.ac.jp/~molte ... query1.php

Tworzywa Ceramiczne, Marcin Janiec, WPW 1987

Z pamięci: materiały jednej z grup testujących metalizowane paliwa RNX (oni wpadli na pomysł z kriolitem nie pamiętam czy przetestowali. O zwiększeniu stopnia spalania Al czytałem jeszcze gdzie indziej)

Gratulacje. Piękna, efektowna kita i rewelacyjna krzywa ciągu. Uzyskany impuls 130s przy takim utleniaczu jest całkiem niezły. W sytuacji doboru ziaren, których kształt rekompensuje zmniejszenie się średnicy krytycznej, myślę, że można się pogodzić z nagarem. takie urok paliwa i już.

Co do azotanu guanidyny to był stosowany w silniczkach rakietowych typu "Jetex". Powinno sie to sprawdzić jako dodatek do paliwa.

Odpowiem tak, część nagaru jest bardzo higroskopijna i dopuki nie zamoknie i nie stanie się mazią - bardzo gwałtownie reaguje z wodą. Natomiast część nagaru jest bardzo twarda i ciężko go odkuć nie rysując grafitu. Po kilku dniach w wodzie idzie cokolwiek łatwiej. Nagar jest tym twardszy im więcej w składzie jest Al względem magnezu.

Co do kriolitu, no cóż nie wiem nawet gdzie tego szukać. A paliwo żywiczne w naszym zamyśle ma być tanie i proste do wykonania, przez co ma się stać popularne...

Dopuki nie przebrzmiał jeszcze start Wołchowa chciałbym pokazać zdjęcia dysz obydwu silników.

Paliwo startowe ZPAM:

62KN nawozowy mielony 1min
10PAM 32 mikrometry
4 PAM 63 mikrometry
5 Mg 105 mikrometrów
2 Ti 100-1000 mikrometrów
2 C pył wierzbowy
15 EPOXY Epidian 53 + Z1

Rozdrobnienie tytanu oszacowałem pod mikroskopem porównójąc do metali o znanym rozdrobnieniu.
Nagar wypełnił dokładnie wszystko.
Na przekroju krytycznym zebrała się 1,5mm warstwa:





Na kielichu wylotowym było znacznie więcej:



Nagar dało się odkuć wkrętakiem bez zniszczenia dyszy.
Nie nastąpiła żadna erozja ani wypalanie aluminiowego okucia.
62% KN daje zatem w tej kompozycji wystarczająco ujemny bilans tlenowy bez obawy o zniszczenie dyszy.[/img]

Paliwo marszowe ŻPP:

63KN nawozowy mielony 1min
15 Mg 100-200mikrometrów
8 Su cukier puder
14 EPOXY Epidian 53 + Z1

Zastosowaliśmy cukier - stary patent Pirotechmana na wypełnienie luki w paliwie, chodziło bowiem jedynie o sprawdzenie bilansu tlenowego.

Przekrój krytyczny pozostał czysty i wolny od nagaru, trochę smrodu zebrało się na aluminiowej części kielicha wylotowego, jednak pod wpływem wilgoci nagar ten sam zamienił się w papkę, wystarczyło dyszę wytrzeć:



Za to na kielichu wlotowym zebrało się sporo "miodu", dosyć łatwo usuwalnego:


Nie patrzcie na uszczerbki na graficie, dysza jest po przejściach i to efekt wcześniejszych odkuwań nagaru z anapala. W tej próbie nie nastąpiła żadna erozja dyszy, także części aluminiowe nie uległy uszkodzeniu.

Wiemy napewno że 63% KN to nadal jeszcze dobra zawartość ultleniacza - nie niszczy dysz grafitowo aluminiowych, bilans tlenowy jest odpowiednio ujemny.

Prosta recepta na brak nagaru - magnez. Nieważne jaki, grboziarnisty, drobny, przesiewany, czy mielony samodzielnie z odpadów

pzdr