FORUMPIROTECHNICZNE.PL

[ksard]

Witam

Chciałbym zapoczątkować nowy dział dotyczące SR a poświęcony zjawiskom występującym w silnikach rakietowych na paliwa stałe.
Mam tu na myśli takie zagadnienia jak:
o Wpływ ciśnienia na prędkość spalania
o Spalanie erozyjne
o Spalanie rezonansowe
o Wpływ geometrii paliwa na pracę silnika
o Zapłon a praca silnika
i wiele, wiele innych, czyli temat rzeka.

Zainspirowały mnie do tego wyniki próby z silnikami na paliwach wysokoenergetycznych czyli nazywanych czasami HP,
na bazie utleniaczy nadchloranowych i azotanie amonu.
Może wspólnymi siłami uda się dojść do ciekawych rezultatów i przy okazji uzupełnić naszą wiedzę o tych paliwach.
Paliwo karmelkowe jest już bardzo dobrze rozpracowane a paliwa HP sprawiają ciągle kłopoty i jak dotąd mało komu udało się uzyskać pozytywne rezultaty w budowie tego typu silników.

Jako przyczynek do dyskusji proponuję zapoznać się z wynikami testy mojego silnika o numerze SR 48.
Paliwem była kompozycja PINOTA nazywana przez niego BIG BIRD.
Skład paliwa:
AP = 40% (nadchloran amonu)
SN = 30% (azotan sodu)
Al. = 10%
Fe2O3 = 1%
C = 3%
Lepiszcze = 16% ( pinolep)



Dane silnika:
1. masa silnika = 90 g
2. masa paliwa = 25 g
3. średnica ziarna = 25 mm
4. średnica kanału = 8 mm
5. średnica dyszy = 6.6 mm
6. silnik składał się z jednego ziarna

Zacisk Kn = 50

Był to pierwszy test tego paliwa. Paliwo poza silnikiem spalało się bardzo dynamicznie. Dlatego też, postanowiłem zacząć od małego zacisku.

Przebieg testu:


Zapłon SR – od lontu.

Film z testu

A tak wygląda to, co pozostało po teście we wnętrzu silnika.


Wyraźnie można zauważyć wystąpienia zjawiska spalania erozyjnego.
Praktycznie paliwo zostało tylko „liźnięte”.
Spaliło się raptem ok. 5-6 gramów paliwa a kanał zmienił kształt na stożkowy.
Czas pracy silnika 1,8 sek.

Wnioski:
Przyczynami mogły być:
- za niski zacisk
- mało energetyczny zapłon


Napiszcie, co o tym myślicie.

Pozdrawiam

[zombek]

Witam,
co do gaśnięcia paliw to mam pewien pomysł - gdyby zastosować potężne zapłonniki, które działały by tak samo długo jak przewidywany czas spalania paliwa. Proponowałbym zastosować zastosować stary "Zapłonnik Pirotechmaana". Film jest na forum, podobnie jak skład i mniej więcej wykonanie zapłonnika. Działa długo - mógłby spalić także silnik, ale osobiście wolałbym, żeby mi rurę przypaliło niż paliwko zostało nie naruszone .

PS. Spróbuje na mojej nowej partii EPA2 .
PS2. Mimo wszystko gratulacje Ksard, piękny płomień.

[Qba]

Ja tu moze za wiele do powiedzienia nie mam, bo z paliwami HP to stycznosci nie mialem (brak funduszy), ale mam wrażenie, ze to właśnie za małe ciśnienie, czyli za mały zacisk. A do do zapłonników to robie na KMnO4 siarce, Al i butaprenie.

KMnO4 45%
Siarka 20%
Al 10%
butapren 25%
i dodać troszke rozpuszczalnika, zeby było troszke zadsze.
Jeszcze mnie nie zawiodły

Pozdro

[ksard]

Witam

Uwagi moich przedmówców są bardzo cenne.
Jedno wydaje się pewne - zacisk był grubo za mały.
Teraz zmontowałem silnik o zacisku 3-krotnie wyższym od pierwszego silnik.
Wykorzystałem 3 identyczne ziarna wyprodukowane razem z tym użytym do pierwszej próby.
Zombek napisał:

[pablo]

[PINOT]

Witam,

Zdolność paliw o duzym impulsie do nagłego gaśnięcia jest znanym mi zjawiskiem i nie do końca udało mi się z nim we wszystkich przypadkach poradzić. Są na to półśrodki, choć od dawna poszukuję rozwiązania ostatecznego.

Oczywiście stosowanie potężnych mas zapalających na przedzie silnika rozwiązuje problem, ale jest to leczenie pbjawów a nie przyczyn. Np. mogę przyznać się bez bicia, że w systemie napędowym Hipersonala szczęśliwie przetestowałem metodę silnego zapłonnika działającego przez cały okres działania silnika. Ostatecznie, nieco przeładowując paliwo katalizatorami i stabilizatorami udało mi się zjawisko wyeliminować.

Ostatnio mając dużo czasu na przeglądanie netu (niestety nie mam go na próby i testy) poszukiwałem przyczyn tych przykrych zjawisk. Chciałbym je też nieco usystematyzować i sprawdzić, które z nich jest istotne, które mniej. Mam nadzieję na dyskusję z waszej strony, bo mając doświadczenie, możecie sobie przypomnieć nieudane starty i odtworzyć warunki, w jakich one miały miejsce.

Patrząc na test Ksarda nasuwa się podobieństwo do zjawiska gaśnięcia kompozytów spowodowanego nagłym rozhermetyzowaniem silników. Dlatego warto sobie na serio zadać pytanie, które zadałem w dziale BHP "Dlaczego kompozyty gasną"...nagle okazuje się, że odpowiedź na nie staje się istotną sprawą dla opracowania pewnych paliw HP.

testując APAN-4, Big-Birda i inne paliwa HP o ISP powyżej 190 zauważyłem pewne prawidłowości:
1. Węgiel, błękit milori, tlenek żelaza mają wpływ (+). Zwiększają one absorpcję ciepła do głębszych warstw paliwa, bądź katalizują rozkład składników;
2. Porowatość paliwa (-). Obecność obszarów porowatych powoduje chwilowe zwiększenie szybkości spalania i ciśnienia. Gwałtowne zmniejszenie ciśnienia, mające miejsce zaraz po gwałtowniejszym rozbłysku często powoduje zgaśnięcie. Ja np. bardzo długo mieszam paliwo z lepiszczem, ubijam je dodając małe porcje.
3. Paliwo słabe mechanicznie - można to skombinować z p.2 (-). W ekstremalnych przypadkach zerwana zostaje płonąca warstwa. Często właśnie udział w tym ma spadek ciśnienia w komorze spalania.
4. Zwiększona ilość lepiszcza- (+). Wydaje się, że dodatek lepiszca zminiejsza porowatość, a także ISP - co pośrednio poprawia stabilność spalania;
5. Niewielkie pulsowanie (chyba związane głównie z absorpcją ciepła wgłąb paliwa) podczas spalania paliwa przy normalnym ciśnieniu staje się potężne w komorze spalania silnika i prowadzi do gaśnięcia. Rzecz do zauważenia już we wstępnych testach - jeśli widzicie, ze paliwo pali się pulsując, możecie być pewni, że w silniku skończy się to kilkoma podskokami uwieńczonymi często CATO;
6. Niska temperatura paliwa (to potwierdzają też modelarze z USA) (-). Paliwo zbyt zimne gaśnie. Czasem efektem jest tylko tzw. chuffing czyli "ciuf-ciufanie". Wielu kompozytowców pisze, ze nie odpalają swoich silników w temperaturach poniżej 5 stopni (czsem nawet więcej) bo ciuf-cianie jest wtedy pewne...:8
7. Wysokie napięcie międzyfazowe pomiędzy skłądnikami paliwa (-). krótko - jeśli proszek metaliczny jest woskowany - słabo trzyma się lepiszcza. Jeśli utleniacz jest wilgotny - również. Stąd ważna rola surfaktantów jako niewielkich dodatków w kompozycjach paliwowych.
8. Wreszcie erozja dyszy - jeśli erozja nie jest powolnym ścieraniem, a bardzej przypomina odpryskiwanie (dysze ceramiczne często pękają w miejscu wypływu spalin) mamy gwałtowne spadki ciśnienia w komorze, więc czasem i gaśnięcie. Ma to miejsce zwykle przy paliwach o wyższych wartościach wykładnika eksponentu r=f(p).
O przyczynach wymienionych wcześniej (zapłon, ciśnienie pracy) nie mniej ważnych nie wspominam.

Jedno jest pewne - większość zabiegów mających na celu ustabilizowanie spalania paliw HP wiąże się ze zmniejszeniem ich ISP i oczywiście wieloma żmudnymi testami.

[dziadek kermit]

Kłaniam się pięknie:)
teoretycy stwierdzają, że spalanie erozyjne następuje z tego powodu, że prędkość spalania jest funkcją nie tylko ciśnienia ale i jego pochodnej.
Czyli narastanie ciśnienia przyśpiesza spalanie, a opadanie ciśnienia zwalnia spalanie.
Można z tym stwierdzeniem polemizować, ale fakt dziwnego zachowaniea się silnikówe przy ciasnych kanałach, jest niewątpliwie stwierdzony.

Pięknie napisał na ten temat PINOT.
Według mnie przyglądając się opisywanym przez PINOTA czynnikom osłabiającym i wzmacniającym to zjawisko, dochodzę do wniosku, że nie prędkość ruchy gazów jest tutaj czynnikiem głównym.
Spalanie warstw paliwa zależy od wymiany ciepła pomiędzy gazami spalinowymi i powierzcnią ziarna. Przekazywanie ciepła faktycznie jest uzależnione od prędkośći rychu gazów i to w kwadracie ( czynnik znaczący ), ale po mojemu w warynkach panujących w komorze spalania decydujące jest promieniowanie i to proporcjonalnie do czwartej potęgi temperatury . Stąd nie ujawnia się to znacząco w paliwach o niskiej temperaturze spalania.
Jeśli się przyjrzeć opisanym przez PINOTA działaniom mającym na celu uniknięcie tego zjawiska , to można zauważyć żę wszystkie one zmierzają do ogranicznia przekazywania ciepła przez promieniowanie do jak najcieńszej warstwy ziarna paliwowego. Stąd dążenie do przeniesienia jak największej energii w zakresie UV ( dodatek żelaza ) i zastosowanie barwników ( ograniczenie wnikania w materiał promieniowania w zakresie widzialnym). Jak widać nie są to działania zmierzające do ograniczenia prędkośći przepływu gazów ( niemniej skoro to pomaga więc należy to uczynić ).
Pozostaje jednak jeszcze inny niewidzialny zakres promieniowania ( podczerwień ) w którym to zakresie w temperaturach spalania występuje maksimum energii, a przy tym na tyle upierdliwy że trudno go opanować i ograniczyć wnikanie w ziarno paliwowe. Wnikanie promieniowania podczerwonego w materiał ziarna następuje na największą głębokość, a według mnie jedynym wyjściem byłoby tutaj zrobienie idealnie czarnego ziarna. Jeden z czynników opisany przez PInota ( dodatki ciemnych pigmentęw ) ma za zadanie ogrqaniczenie wnikania podczerwieni w materiał ziarna.

Rerasumując co należałoby zrobić aby uniknąć tego zjawiska:
1. zwiększenie zdolności pochłaniania energii przez ziarno paliwowe zwłaszcza w zakresie IR

2. zwiększenie termoluminescencji i chemiluminescencji gazów

i jeden i drugi czynnik zwiększa dodatek SADZY
drugi czynnik zwiększa zastosowanie ZELAZA

[jaskiniowiec]

Witam
Paliwa HP, głównie na nadchloranie amonu nie są zbyt proste w ujarzmieniu. Mam wrażenie, ż jednym z problemów jest kwestia kinetyki reakcji, czyli różnic w prędkości reakcji rozkładu paliwa do mieszaniny palnych gazów i cząstek stałych, a prędkością spalania się tychże. Słowem, pomiedzy paliwem a warstwą reagujących gazów (płomieniem) powstaje pewna przestrzeń, poprzez którą musi przedostać się energia zwrotna do ładunku paliwa, by poprzez jego dalszy rozkład podtrzymać palenie. Tak więc (logicznie) do polepszenia właściwości takich paliw wydają się być przydatne takie lepiszcza (i ogólnie składniki paliw), które podwyższą temperaturę rozkładu i ogólnie obniżą prędkość rozkładu termicznego takiego paliwa. To akurat stwierdził Pinot w trakcie którejś tam Naszej rozmowy i chyba...ma rację. A więc, względnie odporne lepiszcza i w sporej ilości. Drugą przydatną rzeczą, była by taka kataliza reakcji w fazie gazowej, aby przyspieszyć spalanie gazów, a co za tym idzie zmniejszyć grubość warstwy pośredniej. Choćby sprawa rozdrobnienia aluminium. Zbyt gruba "ciemna strefa" (jak to obrazowo określił kiedyś Kermit) daje na pewno większy współczynnik n i zwiększa ryzyko kichania i gaśnięcia silnika. Jako przykład doswiadczalny podam moje i (głównie) Ksarda próby z paliwkiem mojego pomysłu, a mianowicie karmelką nadchloranową. Konkretnie: 55% AP, 30%glukozy, 7%KN, 7%Al i 1% Fe2O3. Paliwko w warunkach atmosferycznych pali sie nadzwyczaj dobrze, równo i stabilnie. Po zamontowaniu w silniku mamy rozpalanie się, wystrzał płomienia i HUK, aż chce uszy oberwać. Podejrzewam, że wzrost ciśnienia w silniku powoduje tak szybki rozkład paliwa, że reakcja w warstwie gazowej nie nadąża i następuje po prostu wydmuchnięcie płomienia na zewnątrz. Tam dopiero zapala się ta mieszanka gazów, dając wybuch. A więc huk jak diabli, a silnik cały Działo się tak przez kilka prób, aż do wypalenia sie paliwa. A więc powiększenie średnicy kanału w stosunku do średnicy krytycznej NIE MIAŁO W TYM PRZYPADKU ŻADNEGO POZYTYWNEGO WPŁYWU. Najprawdopodobniej pod wpływem ciśnienia następuje szybszy rozkład paliwa i takie poszerzenie "ciemnej strefy", aż następuje zgaszenie paliwa (dokładnie wyrzucenie płomienia poza silnik). Być może paliwko jest do bani, albo wymaga dużego ciśnienia do stabilnej pracy. Jako potwierdzenie "ciemnej strefy" podam eksperyment Ksarda. W trakcie naszych rozmów stwierdziłem, ze jeśli jest tak, jak myślę, to paliwko powinno dać się zdmuchnąć. Ksard sprawdził. Zapalił próbkę paliwka, dmuchnął i......zgasił. Z tego typu mechanizmu palenia (sporej "ciemnej strefy") wynika też jeszcze jeden problem, czyli tzw, spalanie erozyjne. Nie jest to (chyba) działąnie strikte mechaniczne, czyli ścieranie paliwka, tylko na skutek przesuwania się frontu płomienia wzdłuż kanału przepływ staje się coraz bardziej turbulentny oraz bardziej wzrasta efekt cieplny (aluminium nie spala się natychmiast), a co za tym idzie, dolne fragmenty paliwa są poddawane silniejszemu bodźcowi cieplnemu, w związku z tym paliwo rozkłada się szybciej w tych częściach ziarna. Stąd być może taki kształt Ksardowego Big Birda.
Ufff...ogólnie jakie bym wysnuł wnioski? Zapalnik i zacisk umożliwiające prawie od razu start silnika na wysokim ciśnieniu, spora (jednak) różnica między średnicą krytyczną, a kanału, większa ilość bardziej odpornych termicznie lepiszczy (może tu jest źródło względnie dobrych efektów na silikonach), drobne aluminium. Wymagania co do braku porowatości i dużej wytrzymałości mechanicznej ziarna wydają się być tu oczywiste.
Są jeszcze inne pomysły: zastosowanie np. węgla, saletry potasowej. To umożliwia utrzymanie warstwy płonącej niżej, a nawet doprowadzenie do palenia się powierzchniowego (jak to ma miejsce w klasycznej karmelce). Ale...to wszystko obniża impuls. Ja do karmelki z AP musiałem dodać minimum 5% KN lub 3% węgla, by się to w ogóle chciało palić. Sama karmelka AP i glukoza zachowuje się tak: podpalam zapalniczką-jara się, gaszę zapalniczkę-gaśnie paliwo. TAK SZYBKIE WYTWARZANIE DUŻYCH ILOSCI GAZÓW, ŻE AUTENTYCZNIE ZRYWAŁO PŁOMIEŃ i dopiero dodatki umożliwiły "normalne" palenie się.
Ufff....mam nadzieję, że nikt nie wywali tego posta za.....długość

P.S. Dla takich paliwek niezłym rozwiązaniem może okazać się spalanie ładunku...czołowego Jeszcze nie testowane...

P.S.2 Robienie takiej karmelki jest dość bezpieczne, ale z wykorzystaniem glukozy, (krystalicznej!) i na kuchence elektrycznej z regulacją. Przy nastawie (na mojej kuchence !) 2, paliwko zwęgliło sie, a nie zapaliło. Nie polecam ABSOLUTNIE robić tego na cukrze i na gazie.

[Tetrazen]

Tak od pewnego czasu czytam wasze posty i muszę stwierdzić, że mądrze piszecie. Moja wiedza jest chyba jednak zbyt skromna w tej materii, ale pozwolę sobie dorzucić coś od siebie.

Myślę, że bez dobrego zplecza naukowo badawczego (obejmującego analizę spalin, ciśnienia, temp. itp.) trudno będzie łatwo dobrać optymalny skład paliwa, choć rozważanie teoretyczne mogą w tym bardzo pomóc.

W paru miejscach odniosłem wrażenie, że panuje opinia iż aby uzyskać wysoki impuls własciwy potrzeba dużo produktów gazowych w spalinach, Z tym się raczej nie zgadzam. (W takim razie nie powinny by działać silnikina Zn i S, które produkują tylko stałe produkty "spalania").
Jak mamy mniej gazów to poprostu zmniejszamy średnicę dyszy - liczy się masa i predkośc wyrzucanych spalin a nie objętośc.
Według mnie (mogę się mylić - jeśli tak to mnie poprawcie) jeśli chodzi o skład paliwa to na impuls wpływa tylko temp. (im wyższa tym lepiej) i skład spalin (im więcej cząsteczek gazowych dwu lub mniej atomowych tym lepiej) - osiągamy wtedy wyższe prędkości krytyczne.
Zauważcie, że w SRB wachadowców mamy także azot w lepiszczu (nitryl kwasu polibutadienoakrylowego) , co myślę że poprawia własności spalin. (azot jest dobry bo jest dwuatomowy i ma wysoką energię wiązania).
Teoretycznie im więcej wodoru tym... gorzej, może to brzmi dziwnie, ale para wodna nie jest najatrakcyjniejszym produktem spalania (dysocjuje w wysokich temp. i jest trójatomowa). Ktoś może zarzucić, że piszę herezję - przecież główne silniki wahadłowca są na tlen i wodór (główne to ich nazwa bo ciąg w porównaniu do SRB to dają mały) - ale to myśle, że liczą sie względy eologiczne - na orbicie się już z tym nie "srają" i jako paliwo dają bogate w azot mieszaniny (czterotlenego azotu i jakieś pochodne hydrazyny o ile dobrze pamietam).

Moim skromnym zdaniem.
AP to fajny utleniacz ale zawiera sporo wody - wprawdzie nie związanej, ale myślę że lepiej już nie pchać za dużo wodoru do lepiszczy.
No i myślę że paliwo jednak powinno palić się samo na wolnym powietrzu bez problemu, bo faktycznie ryzyko zdmuchnięcia i wyplucia go w czasie niestabilnego spalania w komorze jest zbyt wysokie.
Jeszcze jedno: myśle, że trzeba jednak paliwo bardzo dobrze prasować aby uniknąć porowatości, choć z drugiej strony gdy stosuje się ponad 10% lepiszczy to mocne zaprasowanie wyciśnie nam lepiszcze. z ziarna...

pozdrawiam
Tetrazen

p.s. Jesli post nic nie wnosi w tym temacie to do kosza z nim

ad p.s
sądzę, żę do kosza to ten post się absolutnie nie nadaje
/-/ kermit

[jaskiniowiec]

Przyznam, że zamiast "mądrze" pisać, wolałbym "mądrze" robić, czyli mieć w końcu jakieś sukcesy w paliwach HP. W propepie paliwka wychodzą super, niektóre w warunkach normalnych nawet się palą, że łał I co? I nic.
mam wrażenie, że trudności wzrastają w proporcji potęgowej względem spodziewanego impulsu Ale do rzeczy:

[ksard]

Witam

Pozwoliłem sobie na przeniesienie ostatnich postów, które nie dotyczyły bezpośrednio tematu SR na stałe paliwa rakietowe do nowej grupy tematycznej.
To, o czym dyskutujemy tutaj jest - jak już zauważył Kermit - na tyle obszerne, że sprawy dotyczące paliw ciekłych powinny być wyodrębnione jako nowy temat.
Pozwoli to na uniknięcie bałaganu i "wypadnięcia" z nurtu tematycznego.

Pozdrawiam

KSARD

[szpaner]

[zombek]

Witam,
dziś testowałem silnik na NH4NO3 skład był mniej więcej taki:
NH4NO3 - 65 %
Poliuretan - 15 %
C drzewny - 3 %
PAM - 14 %
K2Cr2O7 - 3 %

Zapakowałem to do silnika o KNmax = 125
Silnik zapaliłem od góry, po zapłonie silnik zaczął pulsować przy przerwach ok. 0,75 sek. Po ok. 4 skokach ciśnieniowych - bo mniej więcej tak to wyglądało, silnik przestał pracować. Na początku myślałem, że jest to wpływ zalewania kanału przez stopiony AN. Ale po "sekcji zwłok" stwierdziłem, że paliwo zaczeło się dopiero palić. Prawdopodobnie na skutek gwałtownej zmiany ciśnienia płomień zgasł.
Przy teście mieszanki AN/PAM 66/33% zauważyłem identyczne zjawisko. Paliwo było bez żadnych porów ,a więc to także nie jest przyczyną.
Mam także pewną teorię : czy robiliście kiedyś mieszankę KNO3/Mg(magnez fatalnie zmielony kawałki 4mm)?? Jeśli tak to z pewnością jest wam znane zjawisko stroboskopu. Konkluzją jest rozdrobnienie które ma znaczący wpływ na "częstotliwość utleniania i błyskania mieszaniny". Tak więc dla otrzymania paliwa nie-pulsującego jest konieczne zastosowanie jak najlepiej rozdrobnionych składników. Zgodnie z założeniem, że przy zwiększeniu ciśnienia mieszanina pali się szybciej, przy... A raczej po "impulsie" mamy do czynienia z wyjątkowo niskim ciśnieniem. Które powoduje gwałtowne spowolnienie palenia, a ponieważ gazy wylatują z dużą szybkością mamy zjawisko "wydmuchnięcia paliwa w stanie gazowym". Osobiście sprawdzałem czy da się zdmuchnąć takie paliwo, lekko rozpalone : faktycznie, bez problemu płomień zgasł. Co jest moim zdaniem potwierdzeniem istnienia szerokiej czarnej strefy w paliwach HP.

Mam jednak kilka teorii jak się tego pozbyć ( opierając się na własnych doświadczeniach i opiniach przedmówców ).
Co do paliwa:
- maksymalnie zmniejszyć stopień rozdrobnienia składników.
- zwiększyć temperaturę palenia się paliwa dodając metalu dzięki czemu zwiększymy także przenikalność cieplną ziarna.
- użyć stabilizatorów spalania.
- dążyć do zmniejszania "czarnej strefy" przenosząc spalanie do fazy ciekłej lub stałej.
- użyć dużej zawartości lepiszcza w paliwie (najlepiej o niskiej gęstości)
Co do konstrukcji silnika:
- stosować wysokie wartości zacisku Kn.
- zachowywać dużą różnicę między średnicą krytyczną dyszy a kanałem
- stosować spore zapłonniki, lub paliwa rozpalające (jeden segment HP, drugi RNX lub Paliwo Pirotechmana).
- stosować nisko erodujące dysze.

PS. Mam pytanie ksard : jaki stopień rozdrobnienia AP użyłeś w SR 48-BIG BIRD. Bo jeżeli AP był słabo rozdrobniony mogło być to przyczyną minimalnego pulsowania ( zauważyłem minimalne i bardzo szybkie zmiany położenia płomienia - ale bardzo możliwe, że się mylę )
PS2. Jak się mylę to proszę mnie poprawić .

Dopisane przez Ksarda 2005-01-14
Utleniacz był bardzo rozdrobniony (w młynku elektrycznym), czyli najbardziej jak to było możliwe w moich warunkach. .
Silnik pracował niestabilnie - jak zauważyłeś - zakończył pracę mocnym wystrzałem i zgasł.

[jaskiniowiec]

[jaskiniowiec]

Zombek, witamy w krainie paliw HP
Ciuf, Ciuf, Ciuf
Rozdrobnienie, na pewno ważna rzecz. Wiadomo, że tam gdzieś wykombinowali sobie, że najlepiej jest użyć AP granulowanego, o sporej wielkości ziarna + niewielka ilość bardzo rozdrobnionego AP. Zastanawiałem się, dlaczego. Otóż wydaje mi się, że przy dużej wielkości ziarna utleniacza następuje wydłużenie czasu jego rozkładu, i co za tym idzie prędkość spalania w fazie gazowej trochę zaczyna doganiać prędkość rozkładu składników paliwa. Czyli mamy spłaszczenie ciemnej strefy. A po co ten drobny AP? Ano, najprawdopodobniej, by ustabilizować spalanie, czyli ograniczyć (jak to Zombek nazwał) "efekt stroboskopowy". Proporcjonalnie tego drobnego AP nie jest dużo i nie przyspieszy to za bardzo rozkładu paliwa. Sumarycznie powinno być dobrze. Tylko zastanawiam się, po co w takim razie stosuje się czasami katalizatory przyspieszające liniową prędkość spalania. Przyjmując aktualnie dyskutowany mechanizm "ciufania". powinny one mocno zwiększać ten niekorzystny efekt.
Ej, chyba se zacznę strugać świątki....chyba to prostsze....

[dziadek kermit]

Kłaniam się pięknie

[jaskiniowiec]

Zaiste, prawdę rzecze. Głowa to zacna, chociaż srebrem zachodzić zaczyna
Ano fakt. Mechanizm przedstawiony przez Kermita jest wielce prawdopodobny. Wiadomo, że drgania i zniekształcenia powstają z wykorzystaniem nieliniowych charakterystyk. Przypomniała mi się rakietka Michała, na zwykłej karmelce, która okresowo ciufała. A to przygasała, a to zrywała się do lotu, sadząc susy po poligonie. Podejrzewam, że pracowała na odcinku krzywej p/kn, która z szybkiego wzrostu zaczyna się powoli "kłaść". Tak więc sprawę wyjaśniła by dla paliw HP znajomość charakterystyk, ale te, to trzeba by sobie najpierw "zdjąć" z jakiegoś konkretnego paliwka. Rzecz w tym, że caość przyczyn ciufania jest na pewno baaardzo złożona i mająca powiązanie z wieloma różnymi czynnikami. Truizm, no cóż...Myślę, że wiele daje do myślenia stożkowe wypalenie ziarna Ksardowego Big Birda. Jest to (częściowo) udowodnienie teori o wpływie liczby Reynoldsa. W miarę przepływu w dół kanału wzrasta turbulentny charakter przepływu i przyspiesza to rozkład paliwa w tych częściach. Jednocześnie uważam, że jest tam tez wpływ prędkości spalania (głównie aluminium) w fazie gazowej. Bo zastanawia mnie jedno....Dlaczego niezauważalny jest wpływ liczby Reynoldsa dla karmelki. Bez mała, jakby to nie zapalił, to zagada. Wyjątek (a jak wiadomo, wyjątki potwierdzają regułę) to ta rakietka Michała. Czyli musi tu byc powiązanie innego charakteru palenia się paliw HP (ciemna strefa) z wpływem charakteru przepływu tych gazów.
P.S. Wszystko fajnie, ale co z tym fantem robić dalej...

[PINOT]

Liczba Reynoldsa i teoria przepływów owszem jest pomocna w wyjaśnieniu całej sprawy. Moim zdaniem mamy właściwie zespół zjawisk działających w pewnych sprzężeniach zwrotnych a jednym z nich są turbulencje, które wywołują.....no właśnie, co ?.
Przepływ turbulentny owszem, zwiększa drastycznie wymianę ciepła między fazą gazową a stałą i pewnie zwiększa szybkość palenia ale też zmienia wiele innych parametrów. Stożkowy przekrój kanału można zapewne wyjaśnić erozją, które była (lub nie) skutkiem turbulencji. Stożek też może się wiązać z lokalnym wzrostem szybkości spalania wywołanej przez dynamiczną składową ciśnienia u wylotu kanału (takie sobie dwa opisy tego samego zjawiska). Skoro tak - tak czy owak najlepiej zrobić ze trzy silniki o identycznym paliwie i różnych średnicach kanałów. Porównanie ich zachowania może wiele powiedzieć o przyczynach ciufania....

pozostają jeszcze kwestie zaobserwowane na filmie Ksarda;
czy zauważyliście, że zgaśnięcie paliwa po największym ciufnięciu miało miejsce zaraz po gwałtownym rozbłysku (polecam analizę poklatkową). Czy to znaczy, że turbulencja (bo nie wierzę, by przepływ mógł być w jakiejkolwiek części kanału laminarny), która pojawiła się nagle przy dużej szybkości wylotowej przekroczyła JAKĄŚ wartość krytyczną zabierając ze sobą warstwę płonącą ? Przepływ turbulentny przyspieszył spalanie, co doprowadziło do takiego wzrostu ciśnienia i szybkości gazów, które wywołalo erozję warstwy płonacej w kanale, która w konsekwencji wyleciała przez dyszę. Paliwo zaś zgasło, bo zaraz po wyrzuceniu płonącej warstwy gwałtownie spadło ciśnienie....a warstwa płonąca tak silnie zaburzona nie potrafiła się odtworzyć (wcześniej się odtwarzała, bo prędkość gazów nie była dość duża by warstwę całkowicie zerodować, bądź spadek ciśnienia w silniku nie był wystarczająco duży).

Ciekawe jest to, że ciufanie w silnikach czołowych jest faktycznie zjawiskiem dość rzadkim ( w każdym razie ja rzadko się z nim spotylkam)....no, ale to też może być kwestia specyfiki paliw.

Co tyczy karmelka - no tak, tutaj ciufanie jest rzadsze, bo jakaż jest prędkość wylotowa gazów w porównaniu z paliwami HP. Do tego w karmelce mamy do czynienia z przepływem dwufazowym, a zależność r od p ma niski wykładnik....Michał, co takiego zrobiłeś, że ci karmel ciufał.... twoje zeznania mogą nam pomóc ...

Chyba najpierw spróbowałbym dużo większej średnicy kanału w paliwie. Potem można popróbować dodatków stabilizujących warstwę płonącą...

[ksard]

Witam

A zatem, co zaszło w silniku SR 48?
Oto mój pogląd na ten temat.
Na początek trochę teorii.
Jest rzeczą oczywistą, że prędkość spalania paliwa w silniku rakietowym „u” jest zależne od:

- Tp - Temperatury początkowej
- p - Ciśnienia panującego w komorze spalania silnika
- w - Prędkości gazów w komorze spalania silnika

czyli jest funkcją (Tp, p, w)

Aby spalanie było stabilne, oddziaływanie cieplne pochodzące od fazy gazowej na powierzchnię spalania musi być w równowadze ze strumieniem cieplnym pochodzącym z masy produktów rozkładu fazy stałej.
Jeżeli tej równowagi zabraknie zachodzi przypadek spalania nierównomiernego.
Właśnie w tym zjawisku upatruję główną przyczynę niepowodzenia silnika SR 48.
Rozkład fazy stałej paliwa limituje dalsze reakcje w fazie gazowej tym samym decyduje o szybkości spalania.
Brak równowagi w wymianie ciepła pomiędzy strefą gazową a paliwem wg mnie jest odpowiedzialny za niestabilną pracę silnika.
Chciałbym również zwrócić uwagę na zjawisko spalania niezupełnego.
Występuje ono wówczas, jeżeli ciśnienie w komorze spalania jest niższe niż ciśnienie graniczne, które gwarantuje stabilną pracę silnika.
Jak podają niektóre źródła* – szybkość niektórych reakcji chemicznych, a w szczególności między CO oraz H2 a NO w znacznym stopniu zależą od ciśnienia.
Zbyt niskie ciśnienie uniemożliwia zakończenie się tych reakcji aż do chwili wylotu z komory spalania palnych produktów reakcji częściowych (np. CO oraz H2).
Tak więc z silnika wypływa czynnik roboczy zawierający składniki palne, a temperatura w komorze spalania nie osiąga wielkości temperatury spalania zupełnego (patrz rozbłysk w silniku SR 48 a potem jego zgaśnięcie).
Jednocześnie z obniżeniem temperatury gazu w silniku słabnie oddziaływanie cieplne strefy gazowej na powierzchnię spalania paliwa. To z kolei powoduje znaczne zmniejszenie szybkości spalania, wydłużenie czasu pracy silnika i w konsekwencji w pewnych warunkach prowadzi do zgaśnięcia silnika.
To moim zdaniem miało miejsce w przypadku silnika SR48.

U podstaw niepowodzenia leżą przede wszystkim:
- niewłaściwy zapłon, który nie wytworzył na wstępnie odpowiedniego ciśnienia i temperatury. Paliwo zapaliło się jedynie na powierzchni kanału wewnętrznego a powierzchnie czołowe pozostały nienaruszone
- niewłaściwa geometria paliwa –zbyt mała średnica kanału wewnętrznego w stosunku do średnicy krytycznej dyszy, zbyt krótkie ziarno – utrudniło to wymianę ciepła pomiędzy fazą gazową a powierzchnią paliwa

Zjawisko erozji zaobserwowane w ziarnie nie było – moim zdaniem, bezpośrednią przyczyną niestabilnej pracy i zgaśnięcia silnika. Wystąpienie tego zjawiska raczej potwierdza fakt zbyt małej początkowej prędkości spalania.
Silnik pracował poniżej ciśnienia równowagi i stąd te zjawiska pulsacji ciągu.

To co napisałem, pokrywa się z wcześniejszymi spostrzeżeniami przedmówców.
Mam nadzieję, iż kolejne próby pozwolą na potwierdzenie lub weryfikację tych przemyśleń.

Jest jeszcze jedno spostrzeżenie:
Moje próby z paliwami zawierającymi poliuretan w lepiszczu kończyły się niepowodzeniem – czy to przypadek?

Pozdrawiam

-----------------------------------------------------------------
* żródło - Stanisław Torecki "Silniki rakietowe" W-wa 1984r.

[zombek]