< Serge77 - Моя ракетная мастерская >

Карамельные модельные ракетные двигатели

Цель проекта: разработать модельные ракетные двигатели, достаточно простые в изготовлении и надёжные в работе, чтобы их можно было изготавливать в ракетомодельных кружках и использовать вместо стандартных заводских МРД.

При постановке такой задачи прежде всего нужно решить вопрос - какое топливо использовать? Десятилетиями самодельные МРД изготавливались в кружках на дымном порохе методом прессования. Процесс этот трудоёмкий и довольно опасный. На сегодняшний день существует прекрасная альтернатива дымному пороху - это сорбитовая карамель. Нельзя думать, что это абсолютно безопасное топливо, таких просто не бывает. Но можно твёрдо сказать, что сорбитовая карамель гораздо проще и безопаснее в изготовлении и использовании, чем дымный порох. Её свойства хорошо изучены, существует программа, позволяющая проектировать ракетные двигатели с заданными характеристиками.

В качестве корпуса двигателя я выбрал бумажную охотничью гильзу 12 калибра. Готовая гильза - это удобно, тем более что она соответствует по наружному диаметру заводским МРД 10 и 20 Н*с, а значит одну ракету без переделки можно будет запускать как с заводскими двигателями, так и с самодельными. Однако поскольку цена гильзы составляет половину стоимости всего двигателя, в дальшейшем будут испытываться и двигатели в самодельном корпусе.

Двигатели подобного типа уже разрабатывались и успешно использовались участниками нашего форума, например двигатели в бумажной гильзе , в пластиковой гильзе , в самодельной гильзе. Я использовал опыт первопроходцев, но старался максимально упростить конструкцию.

Первые опыты.

Для начала я выбрал две простейшие конфигурации.

Тестовый двигатель 1. Одна шашка с наружной бронировкой, длина 30 мм, канал 5.7 мм, трассер-замедлитель длиной 20 мм, сопло из стальной шайбы 4 мм. Шайба вклеена шпаклёвкой для штукатурки (на водной основе), шашка вставлена без дополнительной теплоизоляции, замедлитель залит эпоксидкой.

Тестовый двигатель 2. Одна шашка без бронировки, закрытая пыжом и залитая эпоксидкой. Я не очень верил, что гильза это выдержит, поэтому даже не захотел тратить замедлитель для первого теста. Шашка выглядит немного покусанной, потому что получена обдиранием бронировки со стандартной шашки.

Оба двигателя имеют расчётный суммарный импульс около 11 Н*с. Немного уменьшив количество топлива, можно будет вписаться в стандартную десятку.

Готовые двигатели:

После испытания, гильзы повёрнуты наиболее подгоревшими сторонами:

Двигатели отработали нормально, "на глаз" тяга была, время работы ТД-1 1с, ТД-2 0.5с. Однако видно, что гильзы близки к прогару, поэтому следующая серия испытаний была посвящена методам теплоизоляции гильзы.

Методы повышения огнестойкости гильзы.

Я изготовил 14 двигателей ТД-3 - ТД-16, аналогов ТД-2, с шашкой без бронировки. Для отливки шашек использовал гильзы, укороченные на 25 мм. В них вставлял свёрнутую бумагу, покрытую скотчем, на дно гильзы укладывал монету (без отверстия), затем шайбу, обмотанную фольгой. Монета и шайба прижимают бумагу к стенкам. На бумаге нанесена метка, до которой нужно заливать топливо.

После заливки топлива вставлял стержень диаметром 5.7 мм, сверху топливо прижимал ещё одной шайбой. Крайняя справа - шашка торцевого горения для трассера-замедлителя. Для неё в гильзу вставлен один оборот ватмана с небольшим нахлёстом (не склеенный), снизу монета и тонкий картонный пыж. Таким образом получается шашка в бронировке точно по размеру гильзы, нужно только подклеить свободный хвостик бумаги. Точно так же я делал и канальную шашку с бронировкой для ТД-1, только вставлял стержень и прижимал шайбой.

Стержни я вынимаю через 12 часов, шашки достаю через двое суток. Готовые шашки (блестящая поверхность не влажная, просто очень гладкая):

Готовые двигатели до испытания (ТД-17 - аналог ТД-1, описан ниже):

и вскрытые после испытания:

Описание двигателей.

ТД-3. гильза без теплоизоляции, повтор ТД-2.

ТД-4. Гильза покрыта термостойким кремнийорганическим лаком КО-89. Во всех случаях покрытие производилось погружением гильзы в жидкость с головой и последующей сушкой на решётке при комнатной температуре. В данном случае лак не дал эффекта.

ТД-5. Гильза пропитывалась лаком КО-89 в течение 30 минут. Лак очень слабо впитывался в картон, эффект очень слабый.

ТД-6. Пропитка в течение часа 30%-ным раствором эпоксидки (смола + отвердитель) в толуоле. Гильза сушилась двое суток на воздухе, потом 1 час в духовке при 70С. Почему-то смола полностью не отвердилась, гильза липкая. Прогорела сильнее всех.

ТД-7. Пропитка в течение 45 минут 30%-ным раствором эпоксидки в ацетоне, сушка такая же, как ТД-6. Эпоксидка хорошо отвердилась. Второе место по жаростойкости.

ТД-8. Гильза погружалась в густой ПВА, сушилась на решётке. ПЕРВОЕ МЕСТО по жаростойкости! Внутри почернел и отслоился только первый слой бумаги, остальные слои целые. В других гильзах несколько прожжённых слоёв, остальная часть бумаги расслоилась.

ТД-9. Гильза погружалась в силикатный клей не полностью, а только той частью, которая будет контактировать с пламенем. Место заливки эпоксидки не обрабатывалось. При сушке клей на наружной поверхности гильзы потрескался и почти весь обсыпался, на внутренней поверхности потрескался. Почти никакого защитного эффекта.

ТД-10. Пропитка "школьным" клеем, взял у дочери ;^)) Прозрачная густая жидкость, судя по всему - водно-спиртовый раствор модифицированного крахмала, хотя я не уверен. Похожий на вид клей продаётся и для поклейки обоев. Почти никакого эффекта.

ТД-11. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в один слой фольги. Эффект слабый.

ТД-12. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в два слоя фольги. Эффект слабый.

ТД-13. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в один слой офисной бумаги. Эффект слабый

ТД-14, 15, 16. Все предыдущие двигатели сделаны из гильз, купленных несколько лет назад. Эти три двигателя - из только что купленных, они лучше проклеены, что очень положительно сказалось на их огнестойкости. Эти гильзы я ничем не пропитывал, в ТД-15 шашка обмотана фольгой, а в ТД-16 бумагой. Состояние гильз после испытания лишь немного хуже, чем у ТД-8.

Двигатели испытывались на простейшем "стенде" из пружинных весов. К сожалению, с этими быстрогорящими двигателями весы так болтало, что во всех кадрах видеозаписи стрелка просто размазана по всей шкале, поэтому о тяге можно сказать только "где-то около 3 кг". Скоро все двигатели будут испытаны на новом точном стенде. Видео, WMV9, 321 КВ.

ТД-17. Это аналог ТД-1, но с упрощённым трассером-замедлителем. Изготовление трассера описано чуть выше, он вклеен на эпоксидке. Гильза (из старого запаса) довольно сильно обгорела, но осталась целая. Здесь тяга, как и положено, была меньше, чем у предыдущих двигателей, и в два раза более длительной, поэтому весы не так сильно колебались. Удалось снять показания весов и построить профиль тяги.

Видео, WMV9, 716 КВ.

Параметры двигателя:
время тяги 1,2 с
скорость горения 5 мм/с
тяга на режиме 1,2 кг
крит. сечение сопла 4 мм
давление на режиме 9,3 атм
суммарный импульс 11,7 Н*с
масса шашки 11 г
масса торцевой шашки* 2,5 г
полная масса** 13,5 г
удельный импульс 88 с

* часть массы торцевой шашки, сгоревшей одновременно с основной шашкой и участвовавшей в создании тяги.
** полная масса топлива, участвовавшего в создании тяги.

27.03.2005 Serge77

Рейтинг@Mail.ru