Почему подвело цементное сопло (РП-36, второй запуск)

Для второго запуска новой РП-36 несколько модифицировал движок. 

В целом второй пуск ракеты повторял первый. Предполагалось проверить следующие моменты:

  • Цементное сопло. Копя предыдущего исполнения.
  • Изменены шашки. Расчет показывал, что 5 шашек 33 мм без бронировки торцов дают более равномерный профиль тяги и меньшее давление при большем импульсе, чем шашки по 66 мм.
  • Была надежда, что не будет «выброса» в работе двигателя при меньшей длине шашки (шашки не лопнут при высоком давлении)
  • Радиомаяк на модуле передатчика H34S. Старый маяк, при питании от общего источника ракеты.

Двигатель.

Это уже ставший классическим вариант исполнения двигателя из шашек в ПП трубе 25 мм. Для второго старта РП-36 решил повторно использовать корпус летавшего ранее двигателя. На сей раз готовые шашки длиной 66 мм разрезал (расколол) пополам.

IMG-20230114-163249 IMG-20230114-163429

Массы шашек  получились такими: 12,5+14,5+15,3+15,4+14,0+15,1=86,8 г (первая — глухая). Карамель — обычная, сорбитовая. Но — впервые — попробовал «новый» пакет удобрений — калиевая селитра с микроэлементами.

IMG-20230114-163546

Как и прежде, эта «колбаска» из шашек стянута скотчем «вдоль», а затем в местах стыка еще и «поперек». Готовая «колбаска» получилась длиной 198 мм и массой 89,2 г. Ее «до упора» вставил в «летавшую» трубу. Остался «пустой хвостик 16 мм. Длина блока сопла — 20 мм.

IMG-20230114-172508

Схема установки сопла такая:dv

Тут по цветам:

  • красным — крайняя шашка (ее видно на фото сверху)
  • зеленым — ПП труба 20 мм блока сопла длиной 20 мм
  • синим — шайба М6 (обычная, не усиленная)
  • коричневым — цемент
  • розовый — корпус двигателя (труба ПП 25 мм)
  • черный — ПП заглушка с дырой 12 мм (чтоб цемент не вылетел)

Сопло получилось таким.
IMG-20230114-172438

с внутренней стороны прихватил термоклеем, т.к. цемент не «приклеился» к стенке ПП трубы. В этом был просчет — надо было промазать это место как следует герметиком (видимо тут газы и нашли в полете лазейку).
IMG-20230114-172430
Выходное отверстие сопла — выглядит вполне прилично.

Установка блока сопла в корпус двигателя:

IMG-20230114-172627 IMG-20230114-172646

После напаивания заглушки получился такой двигатель

IMG-20230114-174611 IMG-20230114-174552

Полная масса двигателя 154,8 г; после полета масса 68 г; длина двигателя 255 мм (масса выгоревшего 86,8 г).

Вид со стороны сопла:

IMG-20230114-174709

IMG-20230114-174646 IMG-20230114-174630

Забегая вперед, надо сказать, что в этом месте оказалось «слабое звено». Хотя, с виду, все прилично…

В теории, мотор должен был показать такой результат:
rdp20-166-5-m6c


Радиомаяк.

Так и не занялся сбоем в работе модуля Lora E19-433M20SC. Поэтому решил проверить — насколько эффективен будет поиск ракеты по сигналам радиомаяка 433МГц. Радиомаяк взял «старенький», несколько раз летавший на разных ракетах. Выполнен он на модуле  H34S. Питание от «своего» аккумулятора. Во втором старте ракеты решил запитать маяк от основного аккумулятора БРЭО. Это позволило включать радиомаяк основным выключателем одновременно с контроллером.
IMG-20230115-115733Сначала пришлось нарастить обрубок антенны (МГТФ проводок). В последнем для маяка запуске была авария и антенна была оборвана.

Питание к блоку взял с кабеля, идущего от контроллера к сервоприводу. Пришлось сделать кабель переходник-разветвитель. Снова забегая вперед, надо сказать, что с кабелем какая-то непонятная проблема случилась — питание на радиомаяк шло каким-то «странным» путем (это не повлияло на работу).

Позднее провел тест на дальность обнаружения маяка (в снегу, на лыжах, по прямой в пределах видимости):

  • закопан в снег (10 см) — край обнаружения 110 м
  • передатчик на высоте 1 м над снегом — край 150 м

Ракета.

Ко второму старту ракета РП-36 изменений не претерпела. Несколько возросла масса (за счет более тяжелого двигателя и наличия радиомаяка.

2023-01-04-17-14-23

Напомню — особенность ракеты — «разрезные стабилизаторы».
2023-01-04-17-23-44

Крепление стабилизаторов к корпусу ракеты из трубы ПВХ 50 мм выполнено винтами М3.

Масса снаряженной ракеты составила 1013 г, положение ЦТ — 660 мм от носа. Запас устойчивости — около 4D!


15 января 2023. Хороший зимний день. Температура около 5 градусов мороза. Ощутимый ветерок. Низкая облачность (через час после старта чуть развеялось, даже голубое небо можно было рассмотреть). С рюкзачком на лыжах выдвинулся в поле. От ветра закрылся кустами.IMG-20230115-110924

Вблизи ракета смотрится так (справа видно одну из камер в снегу, не заметил, что на объектив попал снег).

IMG-20230115-110359

Традиционно сделал фото сверху/снизу перед запуском.

IMG-20230115-110443 IMG-20230115-110422

Видео второго запуска РП-36:

Несколько кадров начальной стадии полета ракеты с разных точек. Сначала с рук (с телефона).

rp36-2-r1 rp36-2-r2

С камеры, снимавшей 120 кадров в секунду (совсем плохую картинку стала давать)

rp36-2-a1 rp36-2-a2

Самые интересные и информативные кадры как раз с камеры, лежавшей в снегу и где на объектив попал снег.

rp36-2-b1 rp36-2-b2
rp36-2-b3 rp36-2-b4
rp36-2-b5 rp36-2-b6

Если считать по кадрам, то получается, что скорость схода с рельса 9,5 м/с. Это довольно мало, на пределе устойчивости. В случае ветра ракету должно было наклонить сразу после ухода с направляющей.

Видно, что поначалу ракета ушла «как положено». Однако почти сразу завалилась. Более того, почти кувыркнулась и потом «пошла в горизонт» с заметными «виляниями хвостом».

IMG-20230115-115016 IMG-20230115-115002
IMG-20230115-115202 IMG-20230115-115124

На фотографиях выше — вид на сопло отработанного двигателя. Виной всему — маленькое черное пятнышко рядом с дыркой сопла. Это тонкое отверстие в пластиковой заглушке (едва игла проходит). Видимо произошел прогар «мимо сопла» — газы пошли между цементом и стенкой трубы, либо между стенками труб. К тому же разгорелось исходное отверстие 12 мм в заглушке до большего диаметра и очень неравномерно!

Цемент остался неповрежденным, шайба М6 также на месте. Корпус двигателя совершенно целый готов к третьему запуску).

IMG-20230115-114951

Фото с места падения ракеты. Все целое. Можно запускать снова. Радует, что система спасения успела сработать даже при высоте полета всего 50 м (см данные ниже).

IMG-20230115-112555 IMG-20230115-112543
IMG-20230115-112532 IMG-20230115-112526

Место старта после ухода ракеты
IMG-20230115-111137


Данные

Большого толка от данных датчика давления в этом полете нет. Но все же приведу сведения о скорости (расчет по изменению давления). Видно выброс (все-таки шашка какая-то взорвалась).

MFR-2023-1-15-14-28-30

Высота полета. Также выброс на 0.5 сек. Так как полет прошел «по горизонтали», высота не превысила 50 метров.
MFR-2023-1-15-14-27-57

Радиомаяк не оправдал ожиданий. С места старта его не было слышно, хотя надутый парашют можно было разглядеть в поле на снегу.

Итоги:

  • Можно попробовать поднять напряжение питания H34S радиомаяка (в теории мощность сигнала можно довести до 30-50 мВт).
  • С соплом надо работать дальше. Менять оснастку и не забывать про силиконовый герметик при сборке.

Файлы

Данные с контроллера rp36-2