Rakieta HIPERSONAL

Piszemy tylko o własnych konstrukcjach modeli - ale nie o silnikach!
Awatar użytkownika
PINOT
PROFI
Posty: 352
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30

Post autor: PINOT »

Tak, paliwo jest już z pewnością calkowicie dopracowane. Przeprowadziłem kilka testów statycznych i jeden nieudany start rakiety (o czym pisał KSARD), we wszystkich próbach paliwo sprawowało się znakomicie i było bardzo powtarzalne. Zważywszy że silnik ma średnicę wewnętrzną 30mm a zewnętrzną 35mm łoże wygląda na idealnie dopasowane.

Niestety, aby zmieścić w tym silniku 300 gram paliwa musimy komorę spalania znacznie wydłużyć i doprowadzić do stosunku dlugości do średnicy = 12. Myślę, że to nawet dobrze gdyż kadłub rakiety będzie niemal calkowicie wypełniony paliwem, a mała średnica rakiety umożliwi zmniejszenie oporów.



Teraz coś o paliwie:

skład jest następujący

AN 50%

AP 20%

Metale 15%

HTPB 3%

HTPE 3%

PAPI 4%

DOA 5 %

dwuchromian amonu +1%



Metale to złożona mieszanina 3% aluminium dark 5um (dla ułatwienia zapłonu i przenoszenia płomienia), 7% stopu AL-Mg o rozdrobnieniu 63um (stabilniejsze spalanie w obecności AN) oraz 5% aluminum sferycznego 63um



AN materiał nawozowy, mielony wraz z AP i katalizatorem



HTPB - klasyczny R45HTLO używany w niektórych masach zalewowych do elektroniki.



HTPE - poliol na bazie oligomerów tlenku etylenu i pentaertrytu. Stosowany do poliuretanów o bardzo dużej wytrzymałości (np. na miękkie rolki o dużej wytrzymałości), spowalnia proces sieciowania, zwiększa przyczepność lepiszcza do składników stałych, obniża blans tlenowy paliwa.



PAPI - zwyczajny oligomeryczny poliizocyjanian występujący np. w kleju 64A Soudala, a także lakierach typu domalux



DOA lub DOF - ftalan dioktylu, plasyfikator ułatwiający mieszanie składników stałych z ciekłymi, a po utwardzeniu nadający ziarnu zwiększoną elastyczność.



dwuchromian amonu - katalizator rozkładu AN.



Paliwo nie jest odgazowywane, a pełną wytrzymaość osiąga po 7 dniach (HTPE reaguje kilkakrotnie wolniej niż HTPB, ale za to nadaje ziarnu nieprawdopodobną wytrzymalość dzięki tworzeniu sieci przestrzennej polimeru lepiszcza).
Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1362
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Post autor: robercik »

Według moich obliczeń Wasza rakieta nie tylko przekroczy barierę dźwięku ale uzyska <span style="font-weight: bold">1,5 Ma</span> :!:

Założenia:

masa paliwa 300g

masa korpusu silnika 250g

pozostałe 450g

RAZEM masa startowa 1kg

ISP 205s

czas ciagu 1,5s

kaliber 50mm

Cx podźwiękowy 0,65

Cx nadźwiękowy 0,75



Życzę udanego odpalenia spadochronu na wysokości <span style="font-weight: bold">2,1km</span> :wink:



pzdr
Awatar użytkownika
KSard
Supersonic PROFI
Posty: 1499
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Post autor: KSard »

Nie, nie, nie - na 100% nie w tym roku.

Jest jeszcze bardzo dużo rzeczy do zrobienia.

HIPERSONAL - to bardzo poważne wyzwanie. Ciągle jeszcze borykamy się z różnymi problemami. Nawet ostatnia nasza wyprawa pokazała boleśnie, ile jeszcze czeka nas pracy aby wszystko działało jak należy.

Jest jeszcze jedna sprawa - przyjazd Paula, wiem że w tym roku to niemożliwe.
Awatar użytkownika
PINOT
PROFI
Posty: 352
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30

Post autor: PINOT »

Małe sprostowanie,



Niestety, musimy założyć, że sama rakieta będzie ważyła 1000gram (mam na myśli korpus + cale wyposażenie). Jak pisze Paul powinniśmy się zmieścić w 800 gramach, ale biorę poprawkę na doatkowe obciążenie. Silnik waży 250 gram, a więc masa martwa to 1250 gram, zaś startowa 1550 gram

Ale mimo to sądzę, że przynajmniej barierę dźwięku powinniśmy przebic :)
Awatar użytkownika
KSard
Supersonic PROFI
Posty: 1499
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Post autor: KSard »

A mnie wyszło tak:

Dane wyjściowe



* Długość wyrzutni [m]: 2.00

* Kąt startu [º]: 85.00

* Ciężar rakiety bez paliwa[kg]: 0.80

* Średnica rakiety [mm]: 55.00

* Współczynnik oporu aerodynamicznego: 0.35

* Czas pracy silnika : 1.00

* Ciężar paliwa [kg]: 0.30

* Impuls właściwy paliwa : 230.00

* Impuls całkowity silnika [Ns]: 677.30 (Klasa J)









Maksymalne wartości:



* Prędkość: 624.2441 [m/s]

* Przyspieszenie: 647.5499 [m/s2]

* Odległość upadku od wyrzutni: 571.13 [m]



Wykres prędkości w funkcji czasu

Obrazek



Wykres prędkości w liczbie Mach’a

Obrazek



Wykres wysokości lotu w funkcji czasu

Obrazek



Wykres współczynnika oporu aerodynamicznego w pierwszych 10 sekundach lotu

Obrazek
Awatar użytkownika
KSard
Supersonic PROFI
Posty: 1499
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Kraków
Kontakt:

Post autor: KSard »

Witam jeszcze raz



Powyższa symulacja była robiona na początku naszej dyskusji.

Teraz sytuacja uległa zmianie - mamy już konkretne dane dotyczące napędu.



Dla takich założeń teoria mówi, co następuje:

-----------------------------------------------------------------

Project: HIPERSONAL



Initial Settings:

Tower Length [m]: 2.00

Tower Elevation [Deg]: 80.00

Flight Heading [Deg]: 270.00

Tower Position above Sea Level [m]: 400.00

Geographical Latitude of Tower Position [Deg]: 50.00



Stages:

Stage 1 Empty Weight [kg]: 1.35

Stage 1 Rocket Diameter [mm]: 55.00

Stage 1 Drag Coefficient: 0.35

Motor 1 Burning Time : 1.70

Motor 1 Propellant Weight [kg]: 0.30

Motor 1 Specific Impulse : 200.00

Motor 1 Remanence [%]: 5.00

Motor 1 Total Impulse [Ns]: 588.65 (I-Class)





Apogee: 2601.54



Extreme Values: Velocity 353.5242m/s Acceleration 211.8710m/s2

Nominal Touchdown Position: 1395.41m at 270.00deg



--------------------------------------------------------------------------------



Przy takich założeniach rakieta może nie przekroczyć 1 M.

Jak to się mówi popularnie - obliczenia wyszły na styk.

Jeśli zmienimy w obliczeniach cx na 0.6, to już schodzimy poniżej prędkości dźwięku.



Aby być pewnym, ze HIPERSONAL przekroczy 1M proponuję zwiększyć masę paliwa do 350 g.

Czy jest to możliwe?
Awatar użytkownika
PINOT
PROFI
Posty: 352
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30

Post autor: PINOT »

Jeśli codzi o sam korpus silnika, nie ma problemu, aby go przedłużyć o jedno ziarno i zwiększyć masę 300 w 7 ziarnach do 343 w 8 ziarnach. To wydłuży silnik o 48mm do około 450mm. Ptanie, czy nie jest to problem w rakiecie.



Można jednak utrzymać masę 300 paliwa i zwiększyć stopień ekspansji dyszy z 3 na 4,5 przez co zwiększyć ISP osiagany w silniku do wartości 210s, bądź spróbować utrzymać się w 1200 gramach masy martwej, co chyba powinno być do zrobienia. Najlepiej obydwa rozwiązania razem :)
Awatar użytkownika
robercik
Supersonic PROFI
Posty: 1362
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Gdynia
Kontakt:

Post autor: robercik »

Skoro założenia się precyzują ponownie wykonałem przymiarkę rachunkową. Wychodzi podobnie - jeśli masa rakiety bez silnika wyniesie <span style="font-weight: bold">800g </span>rakieta powinna osiągnąć ok <span style="font-weight: bold">1,2 Ma</span> jeśli startowałaby z okolic Krakowa :wink:



Obrazek



Jeżeli natomiast przytyłaby do <span style="font-weight: bold">1kg</span> jest bardzo na styk



Obrazek



Sugestia ze zwiększeniem masy paliwa jest jak najbardziej słuszna.



pzdr
Paul
Supersonic PROFI
Posty: 937
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30
Lokalizacja: Luedenscheid

Post autor: Paul »

Jezeli chodzi o sama rakiete to nie powinno byc problemu nawet z jeszcze dluzszym silnikiem. Oczywiscie waga calego modelu jest tym najwiekszym problemem, dlatego musimy ta cala konstrukce jeszcze raz dobrze przemyslec.

Uwazam, ze tutaj sa jeszcze reserwy. Dlugosc rakiety trzeba tak dobrac, by model w momencie startu nie mial wiecej niz 0,8-1 kaliber statecznosci. Tak samo stateczniki. Z moich obserwacji wynika,ze wiekszosc modeli posiada za duze i za duzo statecznikow - trzy powinny wystarczyc. Uwazam, ze powinnismy sie zmiescic w tych 800g (masa samego modelu) plus silnik. Czy my w koncu osiagniemy ta zalozona predkosc czy nie, nie jest az tak wazne. Wazniejsze moim zdaniem jest odzyskanie modelu po udanym starcie.



Paul
Awatar użytkownika
PINOT
PROFI
Posty: 352
Rejestracja: niedziela, 30 sty 2011, 18:30

Post autor: PINOT »

Masz rację Paul, tym bardziej, że nie potrafimy przekonująco udokumentować faktu przekroczenia bariery dźwięku :wink:
ODPOWIEDZ