В чем отличие второго варианта ПП двигателя

Успешная работа ПП двигателя во втором запуске РП-35 подтолкнула к продолжению

Для второго варианта двигателя решил поднять давление и, соответственно, класс мотора. Из двух путей (добавить сахар в топливо и устранить разгар сопла) — выбрал первый. Примерная таблица сравнения различных вариантов:

Топливо Сопло Класс Давление, МПа Импульс, Н*с Время, с
Сорбитовая карамель 5,5 мм, разгораемое до 9 мм G72 2,4 82 1,2
5,5 мм, шайба 6,5 мм G89 3,5 84 1,0
Сахарная карамель 5,5 мм, разгораемое до 9 мм G156 5,0 88 0,6
5,5 мм, шайба 6,5 мм G186 7,5 90 0,5
Сорбито-сахарная карамель (среднее) 5,5 мм, разгораемое до 9 мм G110 3,7 85 0,9
5,5 мм, шайба 6,5 мм G140 5,5 87 0,7

Видно, что сахар дает прирост импульса, но и давление при этом растет вдвое. Выделил вариант, который решил реализовать. В качестве топлива выбрана смесь 60% Калиевой селитры + 20% Сорбит + 20% Сахарная пудра. Не смог посчитать такой вариант топлива, поэтому в таблице указан вариант среднего арифметического между сахаром и сорбитом (очень большие сомнения в таком подходе, но… что есть). Вариант с шайбой в качестве сопла проверим в следующий раз.

Оснастка для изготовления шашек двигателя осталась с предыдущего варианта.IMG-20221030-163503

Тут в нижние крышки уже уложены картонки, обклеенные скотчем и нарезаны листы бумаги для формирования бронировки. К этому — верхние крышки, также покрытые скотчем:IMG-20221030-163551

В ПП трубки свернул листы бумаги и подклеил дно для глухой верхней шашки:IMG-20221030-164323

Смесь для расплава топлива (она на фото в баночке от горчицы — около 100 грамм) готовил так:

  • Селитра — сушка в духовке (80 градусов 1,5 часа) и размол в кофемолке (3 захода по 15 секунд)
  • Сорбит — из пакета без обработки
  • Сахар — размол в кофемолке сахарного песка 10 секунд

После заливки карамели в оснастку получились такие «столбики шашек»:
IMG-20221030-172136

Мои наблюдения при изготовлении шашек (плавил не по компонентам, а всю смесь сразу):

  • при той же «4» на электроплитке — ощутимый «детский» запах карамели (уменьшать нагрев не рискнул, т.к. дело происходило на улице при +3),
  • появляются желтые разводы — видимо сахар плавится. Приходится мешать расплав интенсивнее,
  • существенно быстрее застывает. Но через 15 часов выдавленные при формировании канала в шашке капли карамели гнулись, а не ломались!

Комментарий Nec:

В моей практике сахар (свекольный) всегда плавился с желтоватым оттенком. Что в смеси с сорбитом, что без последнего горит как сахарная карамель. Время работы мотора примерно соответствует рассчитаному в Рокки — мотор. Однако, с добавлением сорбита, сахарная карамель становится чуть удобнее в приготовлении и немного повышается расчётная плотность. Видимо, в чисто сахарной все же остаются поры, коих я не замечал никогда, либо форма шашки далека от полого цилиндра, ввиду быстрого застывания сахара. В любом случае, с добавлением небольшого количества сорбита, мне больше понравилось. Но больше 15% сорбита от общей массы никогда не добавлял. Чаще 10%. И пропорции были 65% нитрата калия на 35% углеводов. Поэтому, все выше написанное справедливо именно к этим пропорциям.

Расчет для сахарной карамели:
rdp20-200xls-CAXAP
Процесс изготовления двигателя — прежний:

 IMG-20221103-193548  IMG-20221103-194034
 IMG-20221104-110909  IMG-20221104-110924
 IMG-20221104-111538  IMG-20221104-112325

После извлечения шашек из оснастки, обрезал «лишнюю» бумагу бронировки (остается примерно полтора витка на шашке). Взвесил, замеры видно на фото. Массы по шашкам 29,6 + 29,3 + 30,8 + 11,9 грамм.

Выкладываем шашки на уголок IMG-20221104-112503
и скрепляем скотчем вдоль,IMG-20221104-112822
а потом места стыков широким скотчем — «поперек».IMG-20221104-113625

Получившуюся «колбаску» (общая масса упакованых шашек 103,1 грамма)IMG-20221104-113853
впихиваем в трубу будущего двигателя. IMG-20221104-113943
На трубе предварительно запаиваем заглушку с дыркой (соплом).

В данном варианте двигателя длина ПП трубы составила 241 мм. После установки заглушки сопла — 256мм, масса при этом пустой полу-конструкции составила  53,2 грамма.

Занимаемся верхней заглушкой. Сначала уплотняем «колбаску» отрезком более тонкой (PN10, 20 мм) трубы (она слегка выступает за край, чтобы напаиваемая заглушка гарантированно прижала шашки).

IMG-20221104-114055 IMG-20221104-115409 IMG-20221104-115446

Напаиваем верхнюю заглушку. Видимо существует риск воспламенения топлива при такой операции. Поэтому в корпусе сделана «пустая часть» и все работы провожу на улице. Полная длина двигателя с заглушками — 275 мм, масса полная 169,9 грамм.

IMG-20221104-115848 IMG-20221104-115905
IMG-20221104-115919 IMG-20221104-122146

Как бы сопло двигателя выглядит так:IMG-20221104-114104


Запуск двигателя на ракете РП-35 прошел 5 ноября 2022 года. Двигатель остался без повреждений. Масса пустого после полета — 74,4 грамма.

Двигатель себя совсем не показал: и высота полета, и, видимо, давление в корпусе — не достигли (далеко!) теоретических пределов.

IMG-20221105-123617 IMG-20221105-123627
IMG-20221105-123634 IMG-20221105-123743

Сопло (ожидаемо) разгорелось неравномерно (несимметрично). Видимо «виляния» ракеты — из-за этого.
IMG-20221105-123718


Замечания коллег (Брат-2):

… но топливо ты перегрел! 🙂 Подобный эффект (Незатвердевшее/текучее топливо) есть, но если не перегревать, топливо после остывания превращается в керамику при обычной температуре окружающего воздуха (+20С)! Но у микса чего-то изумительного по параметрам не отметил.

… небрежен с температурой печки, … плавил при положении «4» на регуляторе печки. Печки все одинаковые, китайские, биметаллические регуляторы тоже, мной выставлялось максимум в положении 3, и этого много. Убедил себя на практике, что такая технология ущербна, перевоспитался, но новых двигателей пока не заливал. Тем не менее, причина остывшего текучего топлива очевидна! Надо: выставить устоявшуюся температуру посредника (песка, соли) 120*С. Расплавить сорбит, добавить сахар (пудру), постоянно помешивая греть до жидкого состояния, добавить селитру, продолжать мешать, как только состояние смеси позволяющее залить, незамедлительно заливать.

Так что надо считать опыт создания такого топлива-двигателя не показателен! Будем считать, что просто отработали технологию создания шашек и их упаковки в ПП трубу…


Вскрытие двигателя после полета

IMG-20221112-162432 IMG-20221112-162439
IMG-20221112-162523 IMG-20221112-162558
IMG-20221112-162614 IMG-20221112-162706
IMG-20221112-162739 IMG-20221112-162723

Внутри корпуса ошметки бумаги бронировки

IMG-20221112-164213 IMG-20221112-164224

Корпус совершенно целый. Готов к повторному использованию. Вытряхнул мусор, помыл. В результате — хорошая заготовка. Лишь на 10 мм короче первоначального двигателя.

IMG-20221112-171254 IMG-20221112-182929