Omatekoinen rakettimoottori

Yleistä keskustelua ja kysymyksiä pienoismalliraketeista
totalitor
Posts: 49
Joined: 16 September 2016 09:01:33

Re: Omatekoinen rakettimoottori

Post by totalitor » 02 September 2019 19:29:36

Mielenkiintoista testailuja. Ihmeissäni minäkin välillä olen kuin pitää miettiä testien tuloksia kun en ole mikään asiantuntija.
Tuota t-liitossysteemiä voisi kokeilla ehkäpä ensi vuonna.
Uusi moottori on loppukokoonpanoa vailla. Kovajuotan kaikki kiinni ja siinä voi mennä vielä kaikki pieleen. Saan kyllä kevyen ja tiiviin rakenteen mutta jos haluan esim. kokeilla uutta injektoria niinkuin nyt niin koko moottori täytyy rakentaa uusiksi. Vähän hölmöä mutta tälläinen on rakentamissysteemini tällä hetkellä.

totalitor
Posts: 49
Joined: 16 September 2016 09:01:33

Re: Omatekoinen rakettimoottori

Post by totalitor » 03 September 2019 18:19:19

Moottori tuli valmiiksi. Laitoin videon kokoonpanosta youtubeen.
Testi tulossa sitten kun ehdin.

https://www.youtube.com/watch?v=hNSOsEjS11I

Ja uuden injektorin testausta. Vaimo ja minä puhalletaan vettä.

https://www.youtube.com/watch?v=TSjih9fXQUM

totalitor
Posts: 49
Joined: 16 September 2016 09:01:33

Re: Omatekoinen rakettimoottori

Post by totalitor » 13 September 2019 18:52:58

Testasin tänään uutta RUD-12 moottoria jossa on hieno törmäytininjektori. Odotukset olivat ehkä liian korkealla, lisää työntövoimaa tuli mutta ei paljon.
Jos vertaan RUD-10 moottoriin jossa on samat mitat ja tilavuudet mutta yksinkertaisempi injektori niin 9 bar paineilla tuli lisäysta 27 N (2,8 kg)...>31 N (3,2 kg) eli 4 N (0,4 kg). Eli 14 % lisäys.
Paineilla 9,5 bar lisäystä tuli 31 N (3,2 kg) ...> 33 N (3,4 kg) eli 2 N (0,2 kg). Eli 7 % lisäys.
Ei kovin dramaattista siis.
Jälkimmäisellä poltolla tankki oli täynnä mutta moottori kävi vain kolme sekuntia, olisi pitänyt käydä ainakin kymmenen sekuntia. Vaikka olin happimittarin säätänyt 9,5 bar niin testin jälkeen se näyttikin 10 bar. Epäilen että kävi samoin kun pari kertaa aikaisemmin RUD-10 moottorin kanssa: jostain syystä happipainetta on enemmän kuin polttoainepainetta ja happipaine estää polttoaineen virtauksen polttokammioon. Pitäisi säätää happipainetta alemmaksi kuin polttoainepaine mutta sitten seos käy vielä enemmän polttoainerikkaammaksi.
Olen ajatellut että moottoreissa on happireikien pinta-ala vähän liian pieni. Jos reiät olisivat isompia niin en tarvitsisi niin paljon painetta hapensyöttöön. Meneekö päättelyni oikein?
Ja työntövoima pitää katsoa heti kun mittari jotain näyttää eikä silloin kun poltto päättyy. Se näyttää testipenkin keventymisen ja lopussahan polttoainetta ei enää ole ja tulee suurempi luku. Eikö vain?

Täällä videoita:

https://www.youtube.com/channel/UCf2lLs ... 4Sg/videos

Make_L
Posts: 262
Joined: 19 October 2006 20:28:45
Location: Espoo

Re: Omatekoinen rakettimoottori

Post by Make_L » 21 September 2019 11:32:49

Ensiksi haluan kehua tosi kivaa videota!
Sitten palaan suutintestihärpäkkeeni laskelmiin. Kanootistani oli unohtunut rannalle se inkkari, joka muisti kaasuyhtälöt. Oudoksuin laskelmiani itsekin. Ugh, uusi yritys:
Kaasun virtaus voidaan määrittää tilavuuden perusteella, kuten m³/s. Tai sitten massavirtauksena, tyyliin kg/s. Kaasun tiheys antaa yhteyden tilavuuden ja sen massan välille. Tiheys SI-yksiköissä on kg/m³, mutta tässä käytän g/L. Myös L/s.
Oletan nyt, että moottori tarvitsee happea 18 g/s. Hapen tiheys on 1,4 g/L, määritettynä 1 bar ja 0ºC . Esimerkiksi jos paine on 10-kertainen, niin tiheyskin on. Hapen massavirta 18 g/s josta saadaan (18/1,4) tilavuusvirraksi 13 L/s (1 bar, 0ºC). 13 L/s = 770 L/min (1 bar, 0ºC).
Jospa moottoriin saisi hapen 10 bar paineella, jolloin sen tiheys olisi 10-kertainen = 14 g/L. Saaataisiin (18/14) tilavuusvirraksi 1,3 L/s = 78 L/min.
Härpäkemittaus (rotametri) 1,5 mm suuttimella antoi tilavuusvirran 280 L/min = 4,7 L/s.
Tämä mitattiin 8 bar paineessa, jossa ilman tiheys on 8-kertainen (8*1,3 g/L = 10,4 g/L). Tuloksena on massavirta 49 g/s (ilmaa. Hapella tulisi 52 g/s).
Jälleen mietityttää; härpäketestissä massavirta oli lähes kolminkertainen tavoitearvoon nähden.
Regulaattoreita on monenlaisia, vakiopaine ei välttämättä pysy suurilla virtauksilla, jolloin se putoaa voimakkaastikin. Tämä selviäisi regulaattorin virtauskäyrästä. Sellaisen puuttuessa on tehtävä mittauksia, tilavuusvirtauksen mittaus vaikkapa rotametrillä ja painemittaus. Näistä arvoista saadaan sitten massavirta /g/s). Virtaavan hapen paine putoaa se kulkiessa suuttimen läpi. Lukema palokammion paineeseen nähden on tietysti olennainen.
Nesteen virtauttaminen on selkeämpää, se tottelee paine-eroa eikä puristu kokoon. Nesteenkin virtausta voi mitata vaikkapa rotametrillä. Netistä löytyy erilaisia testikammioviritelmiä.
Kaasuasioissa on (lähes liian) paljon ’liikkuvia osia’ kuten suurista volyymeistä, kokoonpuristuvuudesta, virtausnopeudesta ja komponenteista johtuvia. Yhdellä koesysteemillä tehtyä mittausta ei aina voi soveltaa toiseen 1:1. Mittauksilla pääsee lähemmäs totuutta.
Jos paine kyetään pitämään vakiona, niin suuremmasta suuttimen reiästä menee tietysti enemmän happea. Mutta onko se tarpeen; vrt härpäketestin lukemia.

totalitor
Posts: 49
Joined: 16 September 2016 09:01:33

Re: Omatekoinen rakettimoottori

Post by totalitor » 21 September 2019 14:17:27

Kiitos kehusta ja laskelmista.
Tämän vuoden testit olivat sitten tässä, paljon sainkin tehtyä. Huippuhetki oli 11 sekunnin ajo ilman ongelmia, hyvältä tuntui.
Talvella onkin aikaa miettiä mitä teen seuraavana kesänä.
Vetäydyn talvilevolle - no ei nyt oikeasti, mutta siltä tuntuu kesän jälkeen.

totalitor
Posts: 49
Joined: 16 September 2016 09:01:33

Re: Omatekoinen rakettimoottori

Post by totalitor » 30 September 2019 10:54:12

Painehäviöitä olen tässä miettinyt. Polttoainesyötössä ymmärrän kyllä että painehäviöitä on aika paljon koska moottorin sisärakenne on mitä on, 118 kappaletta pieniä jäähdytyskanavia joista polttoaine menee läpi. Mutta entäpä happipuoli? Kun laitan painesäätimeen 9 bar niin paljonko paine oikeasti on juuri ennen injektoria?
Eihän siinä ole juurikaan mutkia eikä mitään matkan varrella.
Selailin netistä painelaskureita ja vähän kokeilin. Oho. Happiletkun pituus vaikuttaa aika paljon. Ihan sama mitä laittaa laskuriin putken läpimitaksi tai virtausnopeudeksi, putken pituus lisää painehäviöitä. Minulla on 10 metrin putki, jos se olisikin 1 m niin tilanne olisi ihan toinen.
Eli käsittääkseni saan lisää painetta happipuolelta kun lyhennän happiletkun minimiin.

Make_L
Posts: 262
Joined: 19 October 2006 20:28:45
Location: Espoo

Re: Omatekoinen rakettimoottori

Post by Make_L » 30 September 2019 21:12:09

Nesteen syöttä tottelee painetta (sen neliöjuurta) ja toisaalta viskositeetti vaikuttaa. Kuitenkin tuollainen 18 g/s on niin pieni määrä, reilu litra minuutissa, että se on helppo saada läpi. Painemittari kehiin!
Kaasu on juonikkaampi siirrettävä. Volyymit ovat nesteeseen nähden monisatakertaiset. Jos paine-ero on kyllin suuri, virtaus riippuu syöttöpaineesta ja lopulta saavutetaan kriittinen virtaus 1Mach. Tällöin massavirtaa voi lisätä vain kasvattamalla virtaavan kaasun ominaispainoa eli nostamalla painetta.
Painehäviö on käsittääkseni luonteeltaan kitkahäviö. Letkun pituus lisää sitä, samoin kaikki nippelit, etenkin virtauksen mutkittelua aiheuttavat. Putken sisäpinnan on oltava mahdollisimman sileä. Laippaventtiili aiheuttaa reilun pudotuksen, palloventtiili vähäisemmän. Putken läpimitan kasvattaminen parantaa virtausta, intuitiivinen juttu.
Sarlinin sivustolla on painehäviölaskuri. se kysyy muun muassa lähtöpainetta ja virtauksen määrää. Eri nippeleiden aiheuttaman painehäviön voi myös laskettaa tällä. Jos haluaa testata eri arvoilla, laskuri on oiva simulaattori. Sivustolla varoitetaan sen rajoituksista. Painemittari juuri ennen moottoria vastaa kysymykseen paineesta sillä kohdalla, mutta ei suoraan siihen, mikä paine moottorin sisällä vallitsee moottorin toimiessa.

Post Reply