FORUM.PIROTECHNIKA.ONE.PL

[PINOT]

Z góry przepraszam za to, że więcej dyskusji zaczynam niz kończę, co wedle teorii Premiera niedobrze świadczy o mojej
"męskości", ale nurtuje mnie następujący temat:
Nieważne są okoliczności, ale brałem udział w amatorskich pracach nad korpusem (i doradztwem w sprawie paliwa) silnika o wyjątkowo wyśrubowanych parametrach, wyśrubowanych tak, że rakieta (jesli byłaby mocna i lekka mogłaby osiągać prędkośćć HSonic). Paliwo do tego celu (co oczywiste zaproponowałem skład zblizony do SRB) bazowało na nadchloranie amonu, poliuretanie i aluminium. Aby osiągnać wysokie ISP, musiałem zaprojektować i przetestować specjalne korpusy z kompozytów:




Korpus ze zdjęcia jest zrobiony z tkaniny szklanej, przekładanej siatką z miękkiej stali (dla wzmocnienia i wyeliminowania ryzyka szrapneli). Wszystko nasączone jest żywicą epoksydową o sciśle dobranych parametrach utwardzania (tak, aby napręzenie zrywające było maksymalne).
http://www.zch.sarzyna.pl/Epoxy/glownaepoksydy.html
Srednica wewnetrzna korpusu była 32 mm, grubość scianki min. 10 mm. Badania ciśnieniowe wskazują, że kazdy taki korpus może wytrzymać 100 atm. (około 1500 psi !) przez co najmniej 5 minut.
Korpus, po załadowaniu paliwa może byc zaslepiany na obu końcach zatyczką o grubości min 20 mm. Dysza ze stali nierdzewnej) i zapłonnik montowane w wierconych i gwintowanych otworach.


Pozostaje kwestia do obliczenia: czy taki silnik, o wadze 200 g (korpus) + 300 g (paliwo o ISP=230) jest w stanie napędzic rakietę ( i jaką ona powinna mieć max. wagę) do szybkosci, powiedzmy 1,5 Ma ?

Ksard obiecal mi ze policzy (bo ja jestem za cienki). Zobaczymy co z tego wyjdzie....i czy da się coś takiego zrobić w warunkach amatorskich. Co o tym sadzicie ? Może pomysł należałoby zarzucić już teraz ?
[/img]

[ku ku]

moim skromnym zdaniem ma to sens [chodzi mi tu oczywiście o korpus silnika]bo na tym paliwku mało się znam
1 pytanie
ta żywica jest klejem na sztywno czy ma możliwość ewentualnych zmian po zaschnięciu [chodzi mi o to czy po zaschnięciu może się poszerzać czy jest sztywna na amen?
równie dobrze możnaby bazować na kijach teleskopowych wędkarskich i w dodatku mają już kształt stożkowaty co może być pomocne
można na nie dokleić kilka warstw wzmacniających z maty szklanej lub jak piszesz siateczki drucianej
ps.
ale chyba nie potrzebnie tyle napisałem

[PINOT]

żywica nie jest w sumie ważna (tylko utrzymuje włókno w formie korpusu), bo całe naprężenie bierze na siebie włókno szklane....moznaby weglowe (ale ile to kosztuje !)

[leszek]

Korzystają z programu Nakki -EZALT- czasami uzyskiwałem wynik rakieta jest ponaddźwiękowa, wynik może być wadliwy
Leszek

[Gość]

[dziadek kermit]

Kłaniam się pięknie
Po mojemu jest to realne nawetdla mniejszych rakietek pod warunkiem, że generalnie zmieni się stosunek masy startowej do masy końcowej rakiety.
Wynika to ze wzoru ciołkowskiego

V = w x ln(ms/mk)

w - prędkość wylotowa czynnika ( która jest jak sądzę ponaddźwiękowa biorąc tylko na słuch odgłos pracy silnika )
ms - masa stertowa rakiety
mk - masa końcowa rakiety

aby więc uzyskać V = w musi być ln(ms/mk) = 1 czyli ms/mk = e = 2,71828...
czyli powinno wystarczyć że masa paliwa będzie ok 3/4 masy pustej rakiety.
ale to teoria i trzeba experymentalnie zweryfikować

[ksard]

Witam

Prędkość wylotowa produktów spalania zależy od ipulsu właściwego paliwa

w = Iw x g
gdzie:

Iw – impuls właściwy paliw
g- przyspieszenie ziemskie

Dla paliwa karmelkowego w waha się ona w przedziale 800-1000 m/s

Przybliżony wzór na prędkość maksymalną rakiety (bez stosowania logarytmów) wynosi:

Vmax = Iw * g * mp / (Q – mp/2)

gdzie:
mp – ciężar materiału pędnego
Q – ciężar startowy rakiety

Niestety, jest to wzór dla warunków idealnych, gdy nie uwzględnia się oporów powietrza, a te dla prędkości ponaddźwiękowych gwałtownie wzrastają.

Aby lepiej zobrazować ten problem przytoczę parę wartości charakterystycznych dla rakiet amatorskich:

Otóż, mając silnik na paliwo karmelkowe o impulsie ok. 120 s (wartość bardzo wyśrubowana), masie paliwa 150 g i ciągu ok. 150 N i rakietę o masie startowej 800 g - to rakieta osiągnie maksymalną prędkość 180 m/s. czyli 640 km/godz. i pułap 590 m.

Widzimy jak daleko jeszcze do osiągnięcia prędkości naddźwiękowej.
Nie oznacza to, że się poddajemy
Prace trwają.

Pozdrawiam

[ksard]

[PINOT]

Bardzo ciekawe wyniki !!! przyspieszenie 50G, szybkość 1,5 Ma, h=około 1,5 kM !!!
Ola-la toz to może być monster !!!
Ziarno paliwa powinno bez problemu wytrzymać takie przeciążenie.
Ale jak będzie z rakietą i całą reszta w momencie przekraczania bariery dźwięku?
- Czy przejście bariery dźwięku nie uszkodzi (oderwie) lotek ?
- Jak duże będą siły działające na usterzenie przy szybkości 1,5 Ma. Wiem, ze to funkcja ich powierzchni...ale jaki rząd ?
- Czy konieczne będzie wygładzenie (do kształtu kropli wody) wszystkich powierzchni natarcia rakiety (zwłaszcza profilu kadłub-lotka) za pomocą dodatkowego laminatu ?
- jaki może być wpływ fali uderzeniowej (jeśli ona w ogóle jest istotna) na silnik, korpus i ew. elektronikę rakiety ?
- czy np. biorąc prędkość detonacji prochu czarnego około 350 m/s, znaczy to, że rakieta z zewnatrz musi przenieść obciążenie podobną falą uderzeniową ?
- jak udowodnimy, że rakieta przekroczyła 1 Ma ?

Ksardzie, czy cx=0.60 będzie odpowiedni dla prędkości naddźwiękowych ? Rakieta przekroczy 1 Ma na wysokości nie większej niż 200 m a więc w gęstej atmosferze....

Ale rzeczywiscie, zgadzam się z Ksardem. Przy solidnym wykonaniu mamy szansę na powodzenie..

Po nowym roku biorę się za studia nad paliwem....

[crave]

Paliwo żeczywiście ciekawe, szkoda tylko że z nadchloranem amonu - koszty za duże jak dla amatora . A może da się to jakoś zsyntezować w domowych warunkach?

A że rakieta przekroczyła barierę dźwięku, to chyba po dźwięku (huku) można rozpoznać.

[Gość]

[PINOT]

- Ja myśle, ze niekonieznie lotka metalowa...takie pudełkowate coś o się nazywa chyba Raptor ma większośc kadłuba z kompozytów...no, może na niektóryh powierzchniach kompozytów kevlarowych
- Włokna C nie sa jakoś szczególnie mocne - sa po prostu lekkie w porownaniu ze szklanymi.
- No tak, proch nie detonuje...ale chodzi mi o falę uderzeniową. Jeśli tyle co 350 m/s, to kompozyt szklany z łatwością wytrzyma (nie porównuję tego do wybuchu prochu wewnątrz korpusu, gdzie działa jeszcze ciśnienie.
- Co do silnika i jego rozerwania byłbym akurat najbardziej spokojny...ten wytrzyma. Daję głowę, że wystrzelony z armaty (prędkośc wylotowa też HS) taki korpus gdyby go zabezpieczyć przed działaniem gazów nie doznałby najmniejszego uszczerbku.
-Wątpię też aby np. osłony Ariane (chroniące ładunek) były pancerne...a ona leci pewnie kilka machow,

No, ale czy jestesie pewni, ze przy tak małym obiekcie podczas przekraczania 1 Ma bedzie coś słychac ? Nie jestem pewny...w kazdym razie będą wątpliwości...

[dziadek kermit]

Kłaniam się pięknie
czytałem z zainteresowaniem wszystkie posty na temat hipersonicznej rakiety i sądzę iż jest możliwe zbudowanie takowej, lecz
przypuszczam , że zabójcze jest zwłaszcza przyśpieszenie startowe rzędu 50 g.
nie wiem czy jesteście w stanie to sobie wyobrazić ale każdy gram takiej rakiety waży nie 1G ale 50G podczas pracy silnika.
Zakładając masę rakiety 1 kg siła działająca na silnik ( pchająca rakietę wyniesie
50 x 9,81 x 1 = 490,5 N
czyli na stare jednostki 50 kG ( siły )
Z działaniem tych właśnie przyśpieszeń będą związane główne problemy konstrukcyjne.
A jest ich kilka
1 wytrzymałość ziarna paliwowego ( może popękać i wtedy BUUUM )

2 zamocowanie silnika ( działanie praktycznie udarowej siły na zamocowanie )
w mojej Xplozji 2 przy przeciążeniu 30g silniczek wcisnął się 5 mm w rakietę uszkadzając przetyczkę na której był zamocowany

3 zamocowanie stateczników ( zwłaszcza działanie momentów sił bezwładnośći mogące spowodować nie tyle urwanie co deformację statecznika czyli zwichrzenie a w konsekwencji niesterowność rakiety )

i to by było na tyle zrzędzenia
niemniej patrz niżej

[ksard]

Jak dotąd w swoich „eksperymentach” rakietowych starałem się raczej oddalać niż zbliżać do prędkości dźwięku ze zrozumiałych względów.
Skupiałem się na projektowaniu takich modeli rakiet, które by osiągały jak najwyższe pułapy a nie koniecznie ekstremalne prędkości.
Ale temat został wywołany i zainteresował mnie od strony teoretycznej – jakoś nigdy wcześniej nie zastanawiałem się nad tym problemem.
Mam pełną świadomość występujących problemów i rozumiem wasze wątpliwości.
Przewertowałem biblioteczkę w poszukiwaniu przykładowych parametrów lotu rakiet badawczych. I co znalazłem ?
Polska rakieta METEOR 1 osiągała maksymalną prędkość = 1100 m/s. Czas pracy silnika tylko 2,3 sek. przy masie paliwa 18 kg – a więc jakie miała ogromne przyspieszenie przy starcie!!! (Więcej informacji można znaleźć na mojej stronie - http://www.ksard.republika.pl/meteory_c.htm
Tak więc przekraczanie bariery dźwięku dla rakiet to zjawisko normalne.
Moje obawy budzi nie duże przyspieszenie lecz sama prędkość. To ona będzie groźna dla konstrukcji a właściwie występujący opór aerodynamiczny (falowy i denny zwany inaczej wirowym).
Rakiety ponaddźwiękowe powinny posiadać profile ponaddźwiękowe odznaczające się ostrą krawędzią natarcia.
Nie bez znaczenia może także mieć zjawisko nagrzewania się konstrukcji.
Przy prędkości ok. 400 m/sek. przyrost temperatury dt =100 C, przy której mięknie szkło organiczne a urządzenia elektroniczne przestają działać.
Zastosowanie materiałów kompozytowych pozwoli pokonać te trudności.

I jeszcze jeden temat.
Podczas naszych dyskusji poza forum z PINOT’em pojawiła się wątpliwość co do wytrzymałości samego ziarna paliwa opartego na lepiszczach typu silikon.
Obawy wydają mi się nieuzasadnione, ponieważ prędkość przepływu gazów wzdłuż ścianek paliwa w kanale wewnętrznym nie są „zbyt” duże i nie będzie to mieć znaczenia dla reologii i własności mechanicznych paliwa a sam wpływ przyspieszenia rakiety i sił z tym związanych na pewno nie przekroczą dopuszczalnych wartości modułu Jounga, naprężeń, udarności itp.

Pozdrawiam

[ku ku]

p. ksard a czy ten METEOR1 to czasami nie był napędzany paliwem na bazie nitrogliceryny
laski prochowe nitroglicerynowe
jeżeli się nie mylę to mieli dawniej spore problemy z budową tych rakiet
a próby były robione w parku słowieńskim na polskiej pustyni z ruchomymi wydmami

[ksard]

[dziadek kermit]

Kłaniam się pięknie

[ku ku]

dzięki za sprostowanie i przypomnienie

[DJArnold]

Witam!!!

Jeśli mowa jest o osiągnięciu i przekroczeniu bariery dźwięku myślę, że warto byłoby zastanowić się nad problemem jak najszybszego przekroczenia tejże bariery. O ile mi wiadomo dawniej uważano, że przekroczenie jej jest niemożliwe. Wszystkie konstrukcje osiągające predkość dźwięku poprostu nie wytrzymywały zbyt długiej fazy lotu przy tej prędkości i poprzez zbyt długi nacisk fali dzwiękowej rozpadały się. Dlatego w samolotach przy zbliżaniu się do bariery dodatkowo włącza się dopalanie aby jak najkrócej przebywać w tej krytycznej prędkości.
Efekt dzwiękowy rakiety przekraczacej ją napewno by powstał, wydaje mi się że zalezało by to od jej gabarytów.

Pozdrawiam

[pablo]

Efekt dźwiękowy towarzyszyłby rakiecie także po przekroczeniu prędkości dźwięku. I cos mi się wydaje że trzeba być ustawionym w odpowiednim miejscu, żeby go usłyszeć.