Silnik rakietowy o regulowanej sile ciągu.

Sprawdzone przepisy na wykonywanie poszczególnych elementów modelu rakiety
Awatar użytkownika
krzysiek2222
Nowy
Posty: 8
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31

Silnik rakietowy o regulowanej sile ciągu.

Post autor: krzysiek2222 » poniedziałek, 5 kwie 2010, 20:04

Witam wszystkich (pierwszy post na tym forum).

Ostatnio miałem w planach budowę samolotu napędzanego silnikiem rakietowym. Do tego potrzebna jest możliwość regulacji ciągu i dlatego typowe silniki odpadają. Doszedłem do takiego pomysłu: Pompka elektryczna pompuje 30% roztwór H<span style="font-size: 7px; line-height: normal">2</span>O<span style="font-size: 7px; line-height: normal">2</span> do komory spalania.... no i tutaj przestaje być tak fajnie. W komorze spalania musi znaleźć się srebro, bądź inny katalizator (np. tlenki metali), ale nie nadmanganian potasu, bo on się zużywa podczas reakcji. Problem jest następujący: z czego najlepiej zrobić komorę spalania, która będzie wielorazowa? Aluminium jest lekkie i łatwo ściankę pokryć tlenkiem żelaza, albo innego metalu, ale jest ciężko nadać mu okrągły kształt. Dobrze byłoby zbudować korpus z laminatu węglowego, który byłby pokryty od wewnątrz szkłem wodnym (szkło rozkłada nadtlenek wodoru), które chroniłoby przed temperaturą rozkładu H<span style="font-size: 7px; line-height: normal">2</span>O<span style="font-size: 7px; line-height: normal">2</span>, która według niektórych źródeł wynosi 650 st. C a na innym forum czytałem, że to nawet 900 st. C. Ze szkłem wodnym nie mam pewności jeszcze w tym, czy rozkłada ono na pewno nadtlenek wodoru (wiem, że normalne szkło powoduje rozkład). Pojawia się też problem z tym, czy gorąca para wodna nie naruszy warstwy szkła wodnego. Wiem też, że w wahadłowcach używa się wzmocnionego laminatu węglowego do ochrony nosa i krawędzi natarcia skrzydła przed plazmą powstającą przy wejściu w atmosferę, ale nie znalazłem na ten temat zbyt wielu informacji.

Inna sprawa, to problem z policzeniem potrzebnej ilości paliwa dostarczanej do komory w ciągu sekundy, aby uzyskać ciąg chociażby 30N (napęd samolotu, a silnik musi pracować chociaż 2-3 minuty, bo inaczej to nie ma sensu). Prosiłbym o jakiś link do instrukcji, jak to się liczy, albo o pomoc w policzeniu tego, bo przydałoby się znać też ciśnienie panujące wewnątrz - nie chce dać zbyt słabej komory, która eksploduje przy rozruchu silnika.

Wiem, że forum dotyczy, rakiet, ale jak silnik zda swój egzamin w samolocie, to może zbuduje z nim rakietę (najpierw musi działać). Pewnie te pytania są banalne, ale w internecie mało jest informacji dotyczących chemii i materiałów.

PS. Zauważyłem, że niektórzy użytkownicy tego forum mają ochotę bić rekordy wysokości. Może się mylę, ale taki silnik nadałby się chyba na silnik marszowy (trochę czasu musi lecieć rakieta, żeby osiągnąć dużą wysokość). Ale to na razie tylko takie rozważania. Najpierw trzeba zbudować silnik.



Pozdrawiam i z góry dzięki za odpowiedź.

Awatar użytkownika
kermit
PROFI
Posty: 387
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: znad stawu w Baninie
Kontakt:

Post autor: kermit » poniedziałek, 5 kwie 2010, 20:26

jak to będzie to można wtedy pogadać

Awatar użytkownika
Paul
Supersonic PROFI
Posty: 920
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Luedenscheid

Post autor: Paul » poniedziałek, 5 kwie 2010, 20:28

Witam,

Temat ktory poruszyles, jest bardzo interesujacy i nie jeden modelarz rakiet myslal juz o czyms takim. Mysle, ze jestes jeszcze na poczatku swoich rozwazan i z tad tez nie sa ci znane wszystkie problemy jakie na ciebie czekaja. Modelarze zajmujacy sie budowa samolotow odrzutowych juz od dawna ten problem rozwiazali w postaci silnikow pulsacyjnych oraz tych bardziej nowych- silnikow turboodrzutowych. Te ostatnie sa stosunkowo drogie, ale nadaja sie idealnie wlasnie do samolotow.

Wracajac do silnika rakietowego na paliwo ciekle, to widzalem juz mniej lub bardziej udane konstrukcje-glownie amerykanskie- ktore pracowaly jedynie jako silniki testowe. Jak do tej pory to jeszcze nie widzialem ani jednej rakiety - mysle tu o rakietach modelarskich- ani jednego samoloty wlasnie z takim silnikiem. Nie znaczy to, ze jest to nie mozliwe, ale do tego celu potrzeba ci duzo wiedzy teoretycznej wlasnie w tym kierunku oraz dobrze wyposazony warsztat mechaniczny.

Mysle, ze tansza alternatywa bedzie droga turbina !!!!!



Pozdrawiam

Paul

Awatar użytkownika
krzysiek2222
Nowy
Posty: 8
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31

Post autor: krzysiek2222 » poniedziałek, 5 kwie 2010, 21:01

Jeśli chodzi o to, czy poleci, to czytałem, że w reakcji 30% roztworu z nadmanganianem potasu reakcja wystąpi. Mi się wydawało, że założenie, że ciąg ma być równy 30N wywoła śmiech. Liczyłem teraz ile razy zwiększy się objętość, i wyszło mi, że podczas przejścia roztworu z stan gazowy objętość zwiększy się 1364 razy. Może to niepotrzebnie liczyłem, ale z tego wychodzi, że na zbiorniku o pojemności 1 litr mogę wyprodukować 1364 litry gazu. Problem jest taki, że moja wiedza z zakresu zachowania się gazów w komorze spalania jest nikła i nie wiem, jak mogę z tego wyliczyć ciąg. Bardziej bym się martwił tylko tym, czy szkło wodne nie zostanie zneutralizowane przez gorącą parę wodną i czy ta izolacja ochroni laminat przed zniszczeniem (użyję chyba żywicy epoksydowej). I ponawiam pytanie, czy szkło wodne spowoduje rozkład nadtlenku wodoru?

Jak będę miał komorę spalania, to od razu przetestuje ten silnik i będzie wiadomo, czy ma to szansę działać, czy nie.

Co do silników odrzutowych, to wiem, że takie są, i wiem, że są na prawdę dobre, ale sporo kosztują, a pulsacyjnych nie można włączyć, ani wyłączyć. W moim silniku wystarczyłoby tylko zmieniać tempo pompowania paliwa do komory, żeby regulować ciąg. Żadnego zapłonu, ani dłuższego rozruchu.



Pozdrawiam

Awatar użytkownika
Grafit_alpha3
Teoretyk
Posty: 102
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Serock
Kontakt:

Post autor: Grafit_alpha3 » poniedziałek, 5 kwie 2010, 22:06

:wink: Porywasz się z motyką na słońce. Dam ci kilka wskazówek. Nie żebym miał jakieś doświadczenia, ale kilka rzeczy utkwiło mi w pamięci.



Jeśli chodzi o rozkład nadtlenku wodoru to możesz dać sobie spokój z innymi katalizatorami niż platyna (cytowane za listą mailingową aRocket). Katalizator platynowy (siatkę) możesz nabyć od mennicy państwowej. Produkują takie dla przemysłu azotowego. Jeśli masz duży budżet to więcej niż połowa sukcesu.



Co do materiału komory to najpierw musisz zdecydować jak chcesz zasilać silnik. Prostszy system zasilania ciśnieniowego (zbiornik paliwa jest pod ciśnieniem większym niż w komorze spalania) spowoduje, że nie będziesz miał w komorze dużego ciśnienia. Będziesz mógł zastosować dowolny materiał pod warunkiem odpowiedniej żaroodporności (nie możesz zastosować stopów aluminium jeśli temp. ich topnienia to nieco powyżej 550*C). Jak dla mnie to w grę wchodzi głównie ceramika.

Pamiętać trzeba, że niskie ciśnienie = niska sprawność.



Jeśli chcesz większe ciśnienia i lepszą kontrolę mocy to potrzebujesz pompy paliwa, a tu już kończą się żarty i małe silniczki.



"Pewnie te pytania są banalne, ale w internecie mało jest informacji dotyczących chemii i materiałów."

Błąd jest mnóstwo informacji, ale w anglojęzycznym internecie.



IMO budowanie silnika tylko rozkładającego tylko H2O2 i to 30% jest trochę niedorzeczna.

Awatar użytkownika
krzysiek2222
Nowy
Posty: 8
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31

Post autor: krzysiek2222 » wtorek, 6 kwie 2010, 00:33

Czytałem o katalizowaniu tej reakcji też przez srebro, ale wtedy chyba potrzebne były większe stężenia. Pozostaje jedno pytanie: czy szkło wodne wytrzyma temperaturę 900 st. C? Jeśli tak, to pewnie mógłbym myśleć o zbudowaniu prototypu, a jeśli szkło jest zbyt słabe, zgodnie z radą poszukam materiału ceramicznego. Wtedy będę wiedział, czy jest sens się w to bawić, czy nie. W pompowaniem nie będzie chyba zbyt dużego problemu, bo pompkę mogę kupić. Brakuje tylko komory spalania i katalizatora. Platyna jest za droga, ale popróbuje z tlenkami metali, może się uda (Wikipedia twierdzi, że tak, ale Wikipedia nie zawsze ma rację).

Jeśli to wszystko się okaże niewykonalne, to dam za wygraną i zbuduje silnik w którym reakcję wywołuje nadmanganian potasu, który na pewno da odpowiedni ciąg, ale będzie się zużywał i eksploatacja silnika może być kosztowna i niewygodna.



Pozdrawiam

Awatar użytkownika
Grafit_alpha3
Teoretyk
Posty: 102
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Serock
Kontakt:

Post autor: Grafit_alpha3 » wtorek, 6 kwie 2010, 10:52

1. Szkło wodne to z chemicznego punktu widzenia mieszanina SiO2, Na2O, K2O i wody. Jeśli chodzi o wytrzymałość i żaroodporność to nie ma żadnej.

2. Porcelana, a na zewnątrz kompozyt z włókien węglowych to jedno z lepszych rozwiązań. To może być trudne do wykonania, stal nierdzewna jest łatwiejszym pomysłem.

3. Nie możesz kupić takiej pompki. Ciśnienie jakie wytwarza musi być większe niż w komorze spalania!

4. Platyna i/lub platynowce występują jeszcze w katalizatorach samochodowych. Nie słyszałem nigdy o próbach zastosowania. Jeśli chodzi o inne katalizatory to bardzo możliwe, że



No i tak jak mówiłem w USA jest wiele grup/ludzi budujących podobne konstrukcje. Tam powinieneś szukać. Powinieneś także bardzo dokładnie przemyśleć kwestie bezpieczeństwa. Ostatnio na wspomnianej liście dyskusyjnej opisywano wypadek po którym perhydrol rozpylił się na dużej wysokości gdy spadał na ziemie podpalił drewniane konstrukcje w pobliżu. Dobrze, że ludzie byli w bunkrze.

Awatar użytkownika
krzysiek2222
Nowy
Posty: 8
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31

Post autor: krzysiek2222 » wtorek, 6 kwie 2010, 16:59

Komora spalania będzie ceramiczna pokryta od zewnątrz laminatem (dla dużej wytrzymałości na rozciąganie). Co do pompki, to może być zrobiona z pompki mechanicznej napędzanej sinikiem trójfazowym (tam są zębatki, o można napędzać silnik tak, żeby uzyskać średnią wydajność, ale żeby ciśnienie w komorze nie zatrzymywało paliwa w przewodzie). Sam wtrysk paliwa jest dla mnie problemem, bo niestety z metali, to znam tylko aluminium, którego nie rusza H<span style="font-size: 7px; line-height: normal">2</span>O<span style="font-size: 7px; line-height: normal">2</span>, ale niestety 550 st C, to za słaba wytrzymałość. Wtrysk z założenia rozdmuchuje "paliwo" (w cudzysłowiu, bo się nie pali) na boki (po ściankach komory) i natrafia na katalizator. Wtedy ciśnienie nie działałoby tak bezpośrednio na wtryskiwaną ciecz. Może ktoś wie, gdzie kupić podobny wtrysk, ale wykonany z czegoś, co wytrzyma 1000 st C i H<span style="font-size: 7px; line-height: normal">2</span>O<span style="font-size: 7px; line-height: normal">2</span>? To jest ostatnia rzecz, które potrzebuje przed tym, jak wykonam próbę.



Pozdrawiam

Awatar użytkownika
jaskiniowiec
Administrator
Posty: 2264
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Post autor: jaskiniowiec » wtorek, 6 kwie 2010, 22:59

Spróbuj wykorzystać głowicę od pistoletu malarskiego. To najczęściej stal nierdzewna.

Awatar użytkownika
krzysiek2222
Nowy
Posty: 8
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:31

Post autor: krzysiek2222 » środa, 7 kwie 2010, 00:37

Tak chyba zrobię, tylko czy stal nierdzewna nie spowoduje rozkładu nadtlenku wodoru?

ODPOWIEDZ

Kto jest online

Użytkownicy przeglądający to forum: Obecnie na forum nie ma żadnego zarejestrowanego użytkownika i 1 gość