Silniki hybrydowe by Pomorze

[rawsock]

Z mojej strony filmik slow motion 460 klatek/s z dzisiejszej próby. Czasem USB w moim laptopie wyciął niektóre klatki więc mogą się zdarzyć małe przeskoki, ale specjalnie to nie przeszkadza. Dodałem ścieżkę dźwiękową bo jakoś głucho było .
http://youtu.be/5E3iyam5LNs

[jaskiniowiec]

Rewelka filmik (i podkład !). Martwi jednak nieregularna praca. Silnik często "strzela".

[rawsock]

W okolicach 2:32 jest dosłownie kilka klatek na których widać że silnik wypluł fireballa i na chwilę zgasł (czarny dym z dyszy), po czym duża ilość oparów wybuchła zajmując się ponownie od dogasającego fireballa. Mniejsze strzały mogą mieć identyczne pochodzenie, tylko trwają za krótko żeby to zaobserwować.

[rafciodz]

Film naprawdę kapitalny. Pierwsze półtorej minuty siedzi się i czeka ale potem już OGIEŃ .
Taki materiał można dokładnie porównać z wykresem. Silnik kaszle, jakby jakby ziarno pękało i wyrywało je na zewnątrz.
Pomyślałem, że może mocniej sprasować parafinę. Mam dostęp do prasy 300 ton, tylko forma musiałaby być konkret.

[robercik]

Cześć
Dzięki kamerce rawsocka widać to wszystko co zarejestrowała hamownia.



Podaję link do wersji oryginalnej, przyciętej i bez kompresji, wyrzuciłem też trzy wadliwe klatki. Filmik wymaga dodania do systemu dodatkowego kodeka.

FILM Sebastiana: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybridS ... 4.slow.avi (170 MB)

Test4 wypadł bardzo niestabilnie. Przy jednym z wystrzałów chciałem już zamknąć zawór. Na szczęście obyło się bez strat.
Duży rozbłysk zarejestrowała kamera Andrzeja, praktycznie cały wykop wypełnił płomień:



FILM Andrzeja: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybridS ... by.and.avi

Film z kamery HD: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybridS ... y.robw.m2t (60 MB)

Przygotowałem na razie tyle materiałów. Będzie jeszcze kilka filmów.

Jeśli chodzi o parametry silnika, dzięki zastosowaniu odpowietrzania za pomocą złącza i wężyka pomiarowego udało się napełnić butlę 6,1 [kg] N2O.
W pierwszej fazie napełniono butlę bez odpowietrzenia ilością około 3,5 [kg] podtlenku, następnie zdemontowano manometr i przyłączono wężyk pomiarowy. Przekrój wewnętrzny wężyka nie przekracza 2 [mm], zatem gaz ulatnia się stosunkowo wolno. Dopełnienie butli do poziomu odpowietrznika trwało kilka minut aż do momentu gdy ze złączki manometrycznej zaczął wydobywać się gaz w formie ciekłej (biały obłok). Operacja przebiegła bezproblemowo, jedyny kłopot sprawił maleńki o-ring spod manometru, który utkwił w złączce i został wydmuchany. Poszukiwania nie przyniosły rezultatu, więc trzeba było rozebrać pewne złącze mikrofalowe, wydobyć podobny o-ring i zamontować. Przez to właśnie wynikło opóźnienie w nadawaniu transmisji na żywo.

Mogę wstępnie podać, że impuls całkowity silnika przekroczył 11 [kNs].

pzdr

[rawsock]

Poniżej moim zdaniem 2 najciekawsze rodzaje zjawisk jakie można zaobserwować z szybkiej kamerki.

shot1.jpg (31.31 KiB) Przejrzano 8091 razy

Tutaj wydaje się że płonący nadmiar paliwa i utleniacza wylał się na ziemię i dopiero z opóźnieniem zapalił wybuchając. Raczej nie jest to odblask płomienia na betonie, bo na kolejnych klatkach tego nie ma. Może komora jest wręcz za bardzo "dociśnięta" w stosunku do szybkości spalania (przy mniejszym dociśnieniu było mniej strzałów)? Poza tym w końcowej fazie spalania, kiedy jest mniejsze ciśnienie, to już praktycznie nie występuje. Za część małych zakłóceń może odpowiadają też farfocle z podpałki w początkowej fazie spalania?

shot2.jpg (34.93 KiB) Przejrzano 8091 razy

Tutaj widać to o czym pisałem wcześniej. Silnik prawie zgasł, tak jak by wypluł wszystko co się dało ponieść z paliwa i wznowił pracę z opóźnieniem.

Warto też zauważyć że każde ze zjawisk trwało jakieś 8 milisekund.

[robercik]

Cześć
Poniżej przedstawiam wykres z hamowni jednocześnie porównując poprzednie dwa testy na tym samym ziarnie.



Zdążyliśmy już rozmontować silnik po teście. Mamy winowajcę niestabilnej pracy, ale nie jest to ziarno .
Ziarno jest w zasadzie nie naruszone, pomijając drobne wypalenia pomiędzy warstwami zbrojenia na obu końcach. Ziarno wygląda lepiej niż po teście 2 lub 3, w których nastąpiły miejscowe ubytki w formie dziur, co jak sądzę było wynikiem zastosowania podgrzewacza w formie kilku kawałków paliwa żywicznego. Ubytki te powstały prawdopodobnie w miejscach gdzie dopaliły się kawałki paliwa żywicznego. W dzisiejszym teście4 zastosowaliśmy najmniejszą jak dotąd ilość podpałki - zapłonnik z rosa o masie 12g.
Zamontowany został koncentrycznie po środku wtrysku, przez co podgrzał ziarno równomiernie bez nadpaleń. Zapłonnik został wstawiony do wtrysku na silikon i lekki wcisk bez przykręcenia i to się zemściło. Po około 2,5 s pracy pusty stalowy kubek zapłonnika uwolnił się i przedostał do komory dopalania...
Trochę szkoda że wystąpiła taka usterka, z drugiej strony szczęście że konstrukcja wytrzymała.

Nie mam jeszcze zważonego podtlenku, który został w butli, jednak jeśli uznamy że jest to 100g (podobnie jak w teście3) mogę już podać że:
- zużyto 6,000 [kg] utleniacza (40% planowanej ilości)
- zużyto 0,710 [kg] paliwa (31,5% planowanej ilości)
- zawartość utleniacza wyniosła 89,4 [%]
- początkowe ciśnienie w zbiorniku wynosiło 44 [bar]
- impuls całkowity wyniósł 11 374 [Ns]
- impuls jednostkowy wyniósł 1695 [Ns/kg] (lub 173 )
- przekrój krytyczny dyszy z grafitu dobrej jakości zerodował na grubość 1 mm

Pomimo zastosowania wtrysku nowej konstrukcji o większym przekroju i dłuższej pracy silnika nie udało się znacząco poprawić współczynnika utleniacz/paliwo, który nadal wynosi ponad 8.

Kolejny test już z ziarnem innej konstrukcji.

pzdr

[robercik]

Cześć

Może komora jest wręcz za bardzo "dociśnięta" w stosunku do szybkości spalania (przy mniejszym dociśnieniu było mniej strzałów)? Poza tym w końcowej fazie spalania, kiedy jest mniejsze ciśnienie, to już praktycznie nie występuje.

Po analizie ciśnienia w komorze dopalania można tak powiedzieć. To fotografia z początku pracy silnika, gdy ciśnienie w zbiorniku wynosiło około 40 [bar] a manometr komory zdążył się już wychylić maksymalnie:



Jak widać różnica ciśnień wynosi jedynie około 3 [bar] (lewy manometr zbiornika do 100 [bar], prawy komory do 60 [bar]). Ta sytuacja w zasadzie nie zmienia się podczas całej pracy silnika.

Filmik zobrazuje to jeszcze lepiej: http://rakiety.pomorze.pl/filmy/hybridSF1.test4.man.avi

Należy zmniejszyć zacisk zdecydowanie, co nie tylko zwiększy różnicę ciśnień zbiornik/komora spalania, ale inaczej nie uzyskamy też żądanego ciągu.
Możliwe, że manometr zbiornika zaniża wskazania. Według długotrwałych pomiarów temperatury pomieszczenia z butlą, dzisiaj z rana było 20,0 st. C a manometr pokazywał tylko 44 [bar] na spodziewane 50,6 [bar]. Porównam wskazania manometrów na pełnym zbiorniku przy kolejnej próbie.

pzdr

[jaskiniowiec]

Zwracam uwagę na fakt, że przez pierwsze 2 s wykres ciągu jest normalny, potem dopiero zaczyna strzelać. To co, przez pierwsze 2 s zacisk był mniejszy? Moje pomysły na uzyskane efekty:

1) Nieregularne wytapianie i rozpylanie paliwa. Może było tak, że dopóki kanał w paliwie był w miarę gładki, to silnik działał OK. Jak doszło w kanale do nierówności, powstawania kawern, to zaczęło się mocniejsze zdzieranie paliwa, rozpylanie. Bardziej turbulentny przepływ w kanale.

2) Mogło dojść do pulsacji na zasadzie: niskie ciśnienie w komorze, utleniacz wpada z całą siłą. Ciśnienie wzrasta (na skutek spalania i rozgrzewania), przepływ zostaje zatrzymany (bez zaworu zwrotnego może się nawet cofnąć). Ciśnienie spada (efekt wypływu przez dyszę), utleniacz znów wpływa. Akurat ten efekt byłby do zmniejszenia zmniejszając zacisk. Efekt podobny do rezonansu Helmholtza w kolumnach bass-reflex. Połączenie bezwładności w rurze z pojemnością komory.

3) Niejednorodność fazowa utleniacza. Część jest gazowa, a część płynna. Jak bezpośrednio ciekły utleniacz padnie na stopiona parafinę, mamy strzał. Tu też mógłby pomóc niższy zacisk.

Jedynie mechanizm 1) i 2) z przedstawionych pozwalają uzasadnić dobrą pracę przez pierwsze 2s.

[Adam]

Witam!
Po pierwsze: rawsock, szacun za filmik a Dragula pasuje świetnie do klimatu

współczynnik przekrój krytyczny/przekrój wtrysku spadł poniżej 4 po rozwierceniu wtrysku (planowane 10)
pzdr

Jeśli to nadal obowiązuje, to silnik już ma za wysoki "zacisk". To może być główną przyczyną pulsacji spalania. Typowe wartości dla hybryd oscylują między 10 a 20, przy czym bliższe 10 dają wyższe ciśnienie w komorze i wyższy impuls właściwy, zaś bliższe 20 - mniejszy impuls ale stabilniejsze spalanie (pewnie i tak już to wiecie). Wartości dużo mniejsze niż 10 grożą spalaniem pulsacyjnym lub zgaśnięciem silnika (wybuch mieszanki w komorze zablokuje dopływ utleniacza, dokładnie tak, jak pisał Jaskiniowiec), większe niż 20 to właśnie "niedociśnięta" komora, niższe ciśnienie (definiowane wówczas głównie przez przekrój wtryskiwacza), ale stabilniejsza praca.
Niestety to tylko wiedza teoretyczna, jak jest w praktyce - czas pokaże.

Połączenie bezwładności w rurze z pojemnością komory.

Ale pojemność komory zmienia się w czasie razem z powiększaniem kanału. Możliwe, że niechcący sam sobie odpowiedziałeś
Tak na marginesie to silniki hybrydowe chyba nigdy nie pracują jakoś bardzo "elegancko". Wszystko, co do tej pory widziałem zwykle "kichało" i/lub pulsowało. Czytałem w jakiejś publikacji, że nawet w lotach Space Ship One szło im mocno nie tak jak chcieli. W jednym locie silnik pracował chyba kilkadziesiąt sekund dłużej niż miał, w drugim ziarno wieloportowe pękło i wypluło części przez dyszę. Podobno rypnęło tak, że pilot myślał, że już nie ma tyłu statku.
Pozdrawiam!