航天技术喷气推进
 
 
LOX—PMMA 液氧聚甲基丙烯酸甲酯再生冷却发动机测试,及其性能探究(成都地区活动马
第一步还是拜虎哥。

感谢虎哥保证了发动机的安全工作,没有出现爆炸等事故。
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推进剂简介:

液态氧
气态氧由液态氧经气化而成,液态氧呈浅蓝色,沸点为-183℃;冷却到-218.8℃成为蓝色固态。在空气中氧的浓度达到一定比例时可促进燃烧 (助燃)而不能自燃。城市煤气(65%)和氧混合,燃烧时火焰温度可达2730℃。液态氧与有机物和易于氧化。







简介
  液氧
(常用缩写LOX或LO2表示)是液态的氧气。它在航天,潜艇和气体 161896
  液态氧

工业上有重要应用。
  液氧
为浅蓝色液体,并具有强顺磁性。它的主要物理性质如下:通常气压(101.325 kPa)下密度1.141 g/cm3 (1141kg/m3),凝固点50.5 K(-222.65 °C),沸点90.188 K(-182.96 °C)。
  液氧
具有广泛的工业和医学用途。工业上制造液氧
的方法是对液态空气进行分馏。液氧
的总膨胀比高达860:1,因为这个优点它在现代被广泛应用于工业生产和军事方面。





pmma  

中文别名:2-甲基-2-丙烯酸甲酯的均聚物;聚丙烯酸酯塑料;溶胶;有机玻璃;有机玻璃(杜邦公司聚甲基丙烯酸甲酯的商品名);有机玻璃板材;AVERGE MW~350000 BY GPC .TG(DSC)122;牙托粉 

  PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯) 英文名称:PolymethylMethacrylate。

  英文别名:METHYL METHACRYLATE POLYMER; METHYL METHACRYLATE, POLYMERIZED; METHYL METHACRYLATE RESIN; METHACRYLIC ACID METHYL ESTER POLYMER; LUCITE; POLY(METHYL METHACRYLATE-CO-ETHYL ACRYLATE); POLY(METHYL METHACRYLATE), ISOTACTIC

  CAS号:9011-14-7

  分子式:-[CH3CH2COOCH3]-N

  分子结构图:
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其中由于高透明度,可以用于研究固液混合型火箭的燃烧。而且密度高达1.2,远高于HDPE(高密度聚乙烯)0.94,可以节约发动机有限的空间。

比如外国佬的作品。
目的测试稳定性,以及再生冷却喷管的性能。

一个很空旷的地方,保证了测试的安全。本来周围有一大堆小朋友的围观(几十米外),我们也无法把他们请出去,但是在点火后,就全部吓跑了。
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用了一个15L 10MPa的高压氩气瓶作为挤压的气源。
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古淫,不对是公主大人连夜完成的控制盒(连夜工作累啊,晚上直接倒下去和老虎睡在一起了,连培养感情的时间都没有,辛苦啊!)
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十分感谢wuxiaof12,借给我的液氮桶,用于液氧的储存。
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液态氧的填装,烟雾缭绕,人间仙境。
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本来原计划是按照这个储罐的设计要求来进行操作的(储罐的操作流程及其制作——点击进入)


但是质量不佳的减压器居然会出现漏气,需要一个人在试车前打开阀门,减小漏气量,于是出现了以下一幕(太着急了,有一根管子忘接上了,液氧直接喷涌而出),如此光荣的角色当然是我们KC伟大的领袖,我们精神的导师,虎哥担当了。

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在考虑了这样氩气流失严重,于是决定将气瓶放在身边,通过很长的管子完成气瓶的开启,同时也能实现软开机。(不过在拜了虎哥的情况下硬开机也不会炸)

因为我没有足够粗和足够长的钻头,所以只有拿之前6mm*300mm的钻头完成钻孔。由于内孔过细而且药柱过长,也就造成了电子点火头无法插入发动机内部,最终决定用前置点火。
也就造成了点火时间过长,药柱并没有被全部点着。而且液氧的填装量非常小,而且管路有一些泄露,所以工作时间极短。

[flash=640,480]http://player.youku.com/player.php/sid/XNDg2NzIxMTUy/v.swf[/flash]



本来也没有想到在无滤光镜的情况下能够拍摄马赫环,然而十分敬业的primula童鞋不光带来了正点萌妹一枚,居然依旧坚守在远处高高的土堆上,不断通过改变焦距和光圈对视频进行拍摄,通过高超的妓树拍摄下来美丽的马赫环。对这样敬业的人表示鼓励与敬佩。 [s:222]  [s:222]  [s:222]  


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从视频可见PMMA工作十分稳定,适合作为推进剂。而且紫铜制作的再生冷却喷管也毫无损伤。拉风品质值得信赖嘛。。。。。当然还要感谢wuxiaof12进行了再次抛光(上次参加活动的把照片发上来,我这里没照片)

这是测试之前的喷管(测试后的请当天参与的人员发过来)
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但是测试之后又发现问题了。
PMMA能够直接让热辐射透过并照射在发动机壳体上,并且让靠近壳体的PMMA发生了熔化从而与壳体粘在一起,考虑到PMMA的燃速可能不够快,为了能够在不改变喷管的前提下使用,所以这台发动机采用双段设计(其实就是把之前的两台发动机串联)产生更长的燃烧长度,靠近喷管的一段内径略粗而且用了胶带隔热,所以药柱被轻松取出。而靠近喷注器的一段内径较小时直接把药柱放进去的,也就导致了无法取出,最终决定强制使用烧的办法取出。


虎哥拿着取出的那一段药柱快乐地撸了起来。
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撸久了很累于是去解手放松一下
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回到老虎的巢穴后,借助车床将外部烧黑的部分车掉,这样可以轻松看见内部燃烧的现状。 (本人基本上没玩过车床,床上功夫肯定不好,别吐槽)

这是药柱靠近喷管的地方,很明显由于前置点火造成前段燃烧了更多,而过短的工作时间造成了后部几乎没有点着。

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第二次测试:测量PMMA的推移速率,这也是开发新燃料最重要的一步。

这台发动机设计使用的燃料是HDPE,但是由于药柱熔化在发动机壳内无法取出,也就没法继续使用,只有通过强制烧的办法取出,正好就利用这次测试推移速率。


倒计时采用了氮磷钾君(也就是NPK)的洛天依版倒计时
[flash=640,480]http://player.youku.com/player.php/sid/XNDg2MTk3NTA0/v.swf" target="_blank" style="font-size:20px;">点击此处查看视频

但是这次测试被陈旧的减压器给骗了,气压表显示还有4.5MPa,实际上只剩下1-1.5MPa。而且有一部分液氧从喷管的连接处露出,本来我的接头是M10X1.0的螺丝,但是在加工时却做成了M10X1.5,只有强制拧紧。
最开始发动机再生冷却的设计流量是70-80g/s,由于实际压力低于设计的2.5MPa,造成了不到30g/s的流量(本来设计的是20s之内储罐就能空,然而这次却超过了30s),冷却效果也远不如设计要求,而且最后阶段流入的液氧已经汽化,造成了喷管的烧毁。

其中由于瓶内的压力不够也就造成了燃烧的振荡现象。

由于为了保证安全,我是躲在一块石板背后的,没有发现发动机喷注器处的药柱已经烧穿了,将壳体烧红,不然我会将发动机强制关机。




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第二天,又一次来到了老虎的巢穴。
利用老虎的床和卡盘将发动机打开。


这是药柱前端
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药柱后端,已经严重变形了。
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从药柱可见PMMA能够被辐射完全透过造成药柱的完全熔化。

拆开后发现药柱依然无法取出,于是我的KC的伟大领袖,KCER的精神导师,刘虎同志决定使用对外壳加热使其熔化,再把药柱推出来的办法。之后便成功地取出来药柱,不过取出来的药柱长相也见不得人了。幸好在取出来之前测量了直径,不然推移速率也就测不出喽。

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总结:


优点:
1.PMMA具有较高的透明度,可以直接观察内孔现状对燃烧进行分析。

2.PMMA有着较高的密度,具有较高的密度比冲,能够节省发动机内有限的空间。






缺点:

1.推移速率很慢,通过拟合求出了大致的推移速率约为: “r=0.012xG^0.62”,在相同规格的情况下PMMA只有HDPE的几分之一,作为发动机装药将会比较困难。


2.由于PMMA是透明的,热辐射能够很容易射穿药柱,使药柱整体熔化,特别是靠近发动机壳体的地方,熔化得最严重,造成药柱变形并和壳体合而为一,使得剩下的药柱无法取出。有时由于药柱的变形造成热气的泄露,还会将发动机壳体烧穿,并且出现安全事故。














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+50  科创币      2012-12-14   过程有趣!图文并茂!沙发!
+20  科创币   wenrui   2012-12-14   看起来好厉害
+25  科创币   nqmtlove   2012-12-14   恭喜又取得成功。
+50  科创币   badboy-fly   2012-12-14   视频自己做的?
+50  科创币      2012-12-14   像谈笑说的、试车过程有趣、书写图文并茂、值得我学习!
+25  科创币   燃气透平   2012-12-14   销魂的跑步姿态~
+50  科创币   primula   2012-12-14   我这还有照片,但是蹭到的这个苦逼的网速传不上来,回帖都要刷半天。。
+50  科创币   听我说瞎话   2012-12-15   河南商丘局说瞎话发来贺电!漂亮的马赫环!
+50  科创币   673207259   2012-12-15   相当帅气啊。。。。。。环环很萌的说
+50  科创币   乖雪狼   2012-12-18   有虎爷在,成功是必须的!视频很给力啊!
+50  科创币   wuym   2012-12-28   很好,又一次成功
+200  科创币   拔刀斋   2013-01-02   成功的再生冷却!
+1  学术分   ehco   2013-01-10   图文并茂,涉及细节,两贴累计,1学分鼓励!
1楼
管路连接部分还待改进,试车时能看到明显漏气。方案成熟后可以考虑使用金属导气管,空调上的铜管不错。




貌似科创都不是早起的主[s:274]  视频配乐很喜感。
+1  科创币   猎鹰   2012-12-14   现在是空调的铝管,漏气主要是连接部分牙距不合适。
2楼
求正点萌妹一枚
+1  科创币   猎鹰   2012-12-15   我也想
3楼
效果很牛啊,鹰鹰的环环出来了!
谈个个人建议,液氧这样倒进去也不是办法啊,万一有点什么闪失,感觉还是比较危险的事情。我在想是不是可以考虑不用抽空吸液法了,改成对你的储藏瓶(蓝色那个瓶子)进行加压,用惰性气体挤压法,把液氧挤压进燃料罐。不知是否可行。仅供参考!
4楼
老虎逃跑的样子好萌,貌似还有个女人的叫声,是猎鹰的老妈吗?
+1  科创币   猎鹰   2012-12-14   不是老妈,难道是正点萌妹?
5楼
看了老外的视频我貌似懂了点什么
6楼
像谈笑说的、试车过程有趣、书写图文并茂、值得我学习!
+40  科创币   猎鹰   2012-12-14   感谢你的罐子哦!
+50  科创币   清纯小萝莉   2012-12-14   你的头像太萌了,还是原来的好看,显得霸气一点(貌似是你的真人吧)
7楼
虎哥大爱!
8楼
老虎同志亲自下基层工作........
+1  科创币   猎鹰   2012-12-14   “基”层+1
9楼
难道工作时间就不能再长点?
+1  科创币   猎鹰   2012-12-14   40s还不够吗?
10楼
销魂的跑步姿态~
11楼
求背景音乐~~~~
减压阀不贵。。。买个好一点的吧。。。
+1  科创币   猎鹰   2012-12-14   轻音少女的,减压阀准备买一个4MPa的。
猎鹰(作者)
12楼
回 3楼(乖雪狼) 的帖子
真空法首先排除,液氧进去会立即汽化效果很不好。采用挤压效果不错,而且我的罐体设计出来就是采用挤压加注液氧的,但是那个低温容器是不允许加压,所以密封十分困难,只有重新自制一个专门的罐子。而且我现在手里没钱弄挤压加注的设备。
13楼
低 温 液 氧 ! 惊 叹 了… …
14楼
很帅气,,鹰鹰准备上箭吗
+1  科创币   猎鹰   2012-12-15   上箭准备用石蜡PMMA除了装逼和研究燃烧性能以外没啥用,燃速太慢了。
猎鹰(作者)
15楼
尼玛死。。。。最近电脑过一两天就坏一次,发帖麻烦啦。。。。。。。。。。。。。。。。。。
16楼
我记得有机玻璃很容易溶解于一些有机溶剂,所以可以考虑找合适的添加剂对密度和燃速进行调制。
比如,先将有机玻璃磨粉,然后加入铝粉提高密度,至于催化剂我就不知道了。
之后,可以用丙酮或者氯仿对有机玻璃进行溶胀,缓慢阴干。至少在我的印象里面以前玩氯仿的时候,有机玻璃三角板最后变成了一团有点软的没气孔的胶。
+1  科创币   猎鹰   2012-12-19   这样麻烦啊!
17楼
其实喷喉我并没有抛好。。。还有1500与2000砂纸没有过。。
猎鹰(作者)
18楼
回 3楼(乖雪狼) 的帖子
公布一个好消息,挤压法测试成功了,但是挤压的压力不能太高,气瓶或者电动泵的方式可能有一定的危险性,最好使用手动打气筒的方式。
这样填装速度不够快,但是省去了拆卸储罐这样麻烦的工序,而且储罐的密封也更好了,效率也就更高了。
--1  科创币   ehco   2013-01-11   希望小胖子能更严谨一些,这样自己会更高速的提高
19楼
有虎爷在,成功是必须的!视频很给力啊!
+5  科创币   猎鹰   2012-12-28   后面有几次没有虎爷,结果点火就爆轰了
20楼
很好,又一次成功
+10  科创币   猎鹰   2012-12-28   这篇帖子终于帮我顶起来了
21楼
氮磷钾君........
+20  科创币   猎鹰   2013-01-02   感谢你的倒计时哦!。。。。。。。。。其实氮磷钾这个是刀兄发现的。。。。。

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万流景仰
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