Otra semana de trabajo en el cohete.
En este número investigaremos las causas de avería de la boquilla, encontraremos soluciones y repararemos.
Refacción
En el número anterior, durante las pruebas, la presión en la cámara de combustión arrancó la boquilla del motor y el soporte resultó dañado. Puede encontrar más detalles aquí . Solo tenemos que irnos a casa, ver el material e intentar averiguar qué salió mal.
Pero antes que nada, decidimos restaurar el rendimiento de nuestro medidor principal. Pedimos nuevas guías redondas y las insertamos en lugar de la rota. También reemplazamos las celdas de carga falladas y restauramos la geometría del balancín, recalibrado.
Interrogación
El stand está listo para funcionar nuevamente, ahora debemos entender dónde calculamos mal. En la publicación anterior y en PM, muchos pidieron mirar más de cerca el gráfico de empuje. ¡Por favor! Hice capturas de pantalla especialmente con los valores: La décima foto muestra el momento de desarrollo del esfuerzo de 135 kg. No podemos decir que el empuje en ese momento fue exactamente el mismo, ya que después de eso, lo más probable es que las galgas extensométricas fallaran. Solo se puede garantizar que no sea menor que este indicador. Lógicamente, este indicador también se vio influenciado por el efecto de retroceso: el motor arrojó parte de su masa en forma de boquilla, por lo que nuestro soporte se convirtió en un carro de artillería, por lo que el guía no lo pudo soportar.
Incluso en cámara lenta, fue posible ver que inmediatamente después de arrancar el motor entra bien en un modo en el que funciona de manera estable durante un corto período de tiempo, después del cual la presión del chorro en la salida de la boquilla comienza a crecer (y debería ser aproximadamente igual a la atmosférica, según nuestros cálculos), lo que es una consecuencia aumentando la presión en la cámara de combustión. Puede haber varias razones para el aumento en la cantidad de gases combustibles (así como su combinación es posible):
- Combustión de combustible de cráter
- Detonación de combustible
- División de la carga de combustible
- Estrangulamiento de la garganta
- Combustión en superficie fuera de diseño
- Cálculo incorrecto de la boquilla
- Cálculo incorrecto del perfil de combustible y comprobadores.
Seguiremos por el contrario. La opción con la boquilla obstruida por el motor de arranque se descartó de inmediato, ya que el video muestra claramente cómo se lanza fuera de la boquilla incluso antes de que el motor alcance el modo. La división de las fichas también es poco probable: no solo se pegaron con combustible, sino que también se pegaron a las paredes de la tubería con epoxi. La quema de cráteres es extremadamente improbable, ya que durante las pruebas de combustible en la primera serie, quemamos el bloque más defectuoso con claros signos de cráteres y no se observó una combustión desigual. La versión de detonación tampoco funciona: la presión aumentaría tan bruscamente que la tubería estallaría sin siquiera tener tiempo de arrancar la boquilla, y el video muestra cómo el combustible continúa consumiéndose después de la avería. Y el combustible de caramelo no es propenso a la detonación, no es amoniacal.
Ahora, por las razones más probables. Compañeros de la MCA aconsejaron mirar hacia la transición de la combustión de la superficie interna del inspector a la externa, lo que provocó un fuerte aumento en la cantidad de gases combustibles. Y la razón de esto fue la falta de blindaje en la carga de combustible. El combustible se quemó desde el canal hasta el borde mismo, y luego la combustión se trasladó a la capa exterior, aumentando enormemente el área. La próxima vez seremos más inteligentes y haremos una reserva.
Es probable que el cálculo de la boquilla sea incorrecto, sin embargo, depende de qué tan correctamente se calculó el combustible. Más precisamente, su ley de combustión. En nuestros cálculos utilizamos los valores tomados del programa Meteor, pero esto no significa en absoluto que las características del combustible que hemos soldado correspondan plenamente a las tabuladas.
Cálculo de la ley de combustión
La velocidad de combustión del combustible es directamente proporcional a la presión dentro de la cámara de combustión y se mide en mm / s. Para realizar tales pruebas se utiliza el método de la bomba Crawford , que consiste en realizar una instalación de aproximadamente el siguiente tipo: ( fuente ) La esencia de las pruebas consiste en quemar un verificador de combustible de pequeño volumen en una cámara, dentro de la cual se inyecta presión y medir la tasa de combustión a distintas presiones. El resultado de las mediciones será aproximadamente un gráfico de este tipo, según el cual será posible calcular la ley de combustión para cada combustible individual, teniendo en cuenta sus características: pureza de los reactivos, humedad, calidad de prensado / colado, etc. ( fuente )
Decidimos realizar tales pruebas y comparar cómo las características de nuestro combustible se corresponden con las tabuladas. Para ello construiremos un nuevo stand. Tomamos el extintor de dióxido de carbono OU-7 como base y le quitamos la carga. Pondremos pequeñas fichas en él, inyectaremos nitrógeno (por cierto, también hemos comprado un cilindro de nitrógeno) y probaremos qué tan rápido se quemará el combustible a diferentes presiones. En este momento estamos seleccionando accesorios y equipos de control y medición adecuados, en el camino se está escribiendo un programa para realizar las mediciones. Cuando terminemos de depurar, proporcionaremos el código.
Video de la serie:
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