【高清无码大图】石蜡基燃料的危险性讨论,及液氧石蜡爆轰危险的警告
石蜡基燃料的简介:


由于石蜡能够在较低的温度变成液体,然后液体被吹入燃烧室,因此具有极大的推力,可以使得燃料棒的结构更加简单化,特别是和氧化亚氮配合,推力曲线是一条完美的直线,在设计与优化上较为简单。
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这是N2O-paraffin在恒流情况下的燃料流量,是一条完美的直线,用在火箭上面非常好,只不过氧化亚氮的价格昂贵,而且安全性不好,也就限制了发展。
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我之前在测试再生冷却式液氧石蜡发动机时,石蜡表现出了极高的推移速率,在4s内全部燃烧完毕,也就造成了氧燃比严重偏小。而HDPE在相同药柱外形的情况下,氧燃比就算大了两倍也要超过一分半钟才能烧完。(通过火焰可以发现氧燃比严重偏低,而喷管出口出现了严重的欠膨胀,也就说明了流量没有达到设计要求,无法产生足够的喷注压降,燃烧室实际压力比设计值偏高。)


这台发动机设计是使用七孔HDPE,而这次测试用单孔石蜡,为了保证原先的喷管正常使用将药柱的长度进行了缩短,同时加大了燃烧室的容积,可以使燃料完全燃烧。如果使用原先的长度,单孔可以产生1000N+的大推力。
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石蜡基燃料的危险性:
在很早之前有人测试过AP-paraffin(石蜡)固体燃料,在点火后出现了爆轰现象。

http://www.56.com/u11/v_Mjg1ODE2Njk.html




由于石蜡的燃速极高,如果使用再生冷却会使火箭结构复杂,而且工作时间非常短再生冷却的优势也不能发挥出来。于是我在后面的测试中是直接将液氧喷注进入发动机,但是却出现了爆轰。

使用在喷管处点火,并不是在发动机后部点火,原因是发动机及药柱太小了,点火器在插进去的过程中很容易坏掉,而且发动机拆装很麻烦。
这种点火方式在液氧据甲基丙烯酸甲酯的测试中非常成功,而且很安全。


在视频中可以发现,这种方式最大的问题就是点火到全部点着需要较长的时间。
点击此处查看视频

PMMA原帖地址




后来我直接把这种方式用于石蜡燃料的测试,结果出现了爆轰现象。(开机的流量也不是很大)
由于相机没电了,没有留下任何视频资料
发动机喷管和喷注器被完全炸飞,由于之前壳体的设计耐压足够,并没有明显损伤,壳体被炸飞到前面的草丛中,成功捡回来了。




被炸毁的试车台固定螺杆
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用于阀门控制的同轴电缆被炸毁
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炸毁的推力传感器(貌似是刀兄准备送给浓浓的。。。。。。。。)
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在试车台后面用于固定传感器的木板
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角钢焊接的试车台被完全炸毁
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还算幸运,壳体并没有严重损伤
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壳体在飞出去时被固定螺杆划伤的痕迹
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液氧储罐的隔热层也有损伤
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通过与之前成功的测试相对比分析出爆炸原因有以下几种可能性:
1.碳素钢的后部和喷管在低温下脆化发生爆炸。


2.液相爆轰:可以分成以下两种可能性
               1.点火方式不对造成后部液氧的累积,发生爆炸
               2.没有足够的汽化室让液氧汽化

3.流量过大,发生汽化造成压力过高






[hr]为了得出准确的爆炸原因,准备做第二次测试。为了保证安全(说白了就是没钱拿去炸了),这次测试没有安装喷管,而是将燃料棒直接固定在发动机壳体内部 ,测试压力0.3MPa,点火依旧采用前部点火。
为了保证人的安全,发动机被砖块挡住并且压在下面。
这次点火依旧出现了爆轰。燃料棒被射出,强大的后坐力使试车台出现了损坏。
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由于这次没有安装喷管,损失不是很严重。

爆炸时的现场
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在现场捡回的部分PVC隔热层碎片
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由于金属试车台被损毁,这次使用的是最开始的木质试车台。(经过测试40kg完全没问题)
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强大的力量让黄铜的三通和不锈钢管道损坏
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液氧储罐的液氧加注口的管道被摔断
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还算幸运,发动机的螺丝和下面的堵头没有损坏。
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通过第二次测试排除了以下爆炸原因。
1.流量过大导致
2.碳素钢低温脆化




现在原因确定为以下两点:
1.没有再生冷却那样的提前汽化,导致注入时全部都是液态。
2.点火头在前面延时太长了,造成液氧的堆积,从而出现爆轰。

至于哪种是最主要的原因,我将会再做一次对比实验得出结论。





总结:
石蜡燃料的优点:推移速率极快,可以产生非常大的推力,可以大大降低药柱设计制造的成本。而且价格低廉


石蜡燃料的缺点:由于燃烧过程并不是像其他燃料一样是汽化后燃烧,而是液化后成液体进入燃烧室,后燃室需要更大的容积,会加大发动机重量。由于是液体状态也容易出现液相爆轰,相比其他固体燃料更危险。在燃料的归类上也应该介于固体与液体之间。



总结:
石蜡燃料的优点:有着极快的推移速率,可以产生极大的推力,在药柱的设计与制造上很简单,而且利用率很高,使用成本也很低。

石蜡燃料的缺点:和其他的固体燃料相比,石蜡并不是汽化后再燃烧,而是液化后直接进入燃烧室,需要较大的燃烧室容积,造成发动机重量较大。而且也容易出现液相爆轰,危险性较大。
在燃料的分类上,石蜡应该在固体和液体燃料之间,因为石蜡极易融化从而形成很厚的液面。




之后我们要多多关照使用石蜡燃料的人,就和这个妹子一样,都是用自己的生命来诠释自己的爱好与事业。

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+50  科创币    badboy-fly   2013-01-01   视频做的很好
+1  科创币    yanli12321   2013-01-01   第二个视频倒计时萌爆了
+25  科创币    primula   2013-01-01   这个太暴力了。。
+100  科创币    拔刀斋   2013-01-02   试验和分析很详细
+100  科创币    拔刀斋   2013-01-02   很有参考价值的资料
+200  科创币    焓熵`   2013-01-03   具有參考價值
+200  科创币    ehco   2013-01-04   非常壮观,注意安全啊小胖子
来自 喷气推进
 
2012-12-31 20:24:22
1楼
图片上看上去推力不错啊。
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2楼
石蜡蒸发的味道难闻还有喷嘴估计会出现炭黑的现象(经常用石蜡发现只有石蜡火焰烧过的地方都会留下一层黑色的炭附在上面)
而且清洗很麻烦[s:275]可能是我个人问题吧还有高温下的石蜡非常危险如果有水掺入会不堪设想的出现小型的爆炸[s:275]
希望试机前一定要拍好虎哥求虎哥保佑各位啊[s:274]
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猎鹰(作者)
3楼
回 2楼(badboy-fly) 的帖子
当时试车没有发生爆炸,可能是因为有虎哥在场吧。
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4楼
回 3楼(猎鹰) 的帖子
虎哥鬼祟的身影配合这场面变得非常的鬼祟[s:274]
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5楼
猎鹰妹妹的裙子怎么了?[s:220]
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6楼
Re:石蜡基燃料的危险性讨论及警告,及液氧石蜡爆轰危险的警告
虽然不太懂这些东东,不过有个建议:角铁应该使用厚料的。这次实验用的个人感觉薄了
PS:有种伪劣产品的赶脚··········
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+30  科创币    猎鹰   2013-01-01   感谢细心的分析。
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2013-1-1 01:57:44
猎鹰(作者)
7楼
回 6楼(阿飘先生) 的帖子
这次测试的发动机设计推力<30kg。而之前试车台测试达到了80kg,远大于发动机的推力。所以并没有增加一根斜的钢条,而且加了后推力传感器的安装也会有一些麻烦。
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8楼
有个疑问:若发生了爆轰,那么力量如此之大,钢条和金属部件都变形扭曲了,为什么发动机壳看起来啥事都没有呢?
爆轰的原因,是否是因为点火位置发生在喷口处,需要一段时间才能传到底部,而此时发动机底部已经出现了液氧和石蜡的液相混合?我猜测液氧和石蜡液相混合后是非常高能的explosive。
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9楼
怀疑石蜡被液氧冷冻后会粉化和液氧混合成爆炸性混合物。可以考虑不点火的冷试车(注意形成的爆炸性混合物,在液氧挥发消散前依然有爆炸危险性),最好用惰性的液氮代替液氧进行材料低温性能测试。
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2013-1-14 16:35:48
2013-1-14 16:35:48
猎鹰(作者)
10楼
回 8楼(量子隧道) 的帖子
这是发动机在设计的时候决定的,而且这次测试并没有将螺纹完全拧入,所以前后两部分会先飞出去,这样可以保证碎片只会射向前后两方而侧面没有碎片。而发动机的氧化剂注入口的面积相对来说比较大,当螺纹损坏时发动机的内压加在如此大的面积上面产生的力量也是惊人的。,所以钢架能被轻松损毁。
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2013-4-5 22:10:42
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11楼
确实用这些材料做试车台真心不靠谱用转盘式台虎钳吧,虽然笨重但正因此可靠性好
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2013-4-10 21:38:37
2013-4-10 21:38:37
12楼
没有预处理的纯石蜡?  没加固化剂之类的让石蜡不熔?
+1  科创币    猎鹰   2013-04-10   当然是纯的石蜡啦!
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2013-6-10 16:21:16
2013-6-10 16:21:16
13楼
试试加碳粉让燃烧均匀些
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2013-9-28 00:15:34
2013-9-28 00:15:34
14楼
多谢拨刀斑竹引导找到了石蜡燃料的好资料!好险,俺还差点用液体石蜡来混BP降低燃速,虽然帖子中提到的好像是固态石蜡,不过,两者的阴险想来差不多吧。[s:10]
+25  科创币    c6h2ch3no23   2013-09-28   结果是无危险,燃速大大降价有可能点不起来
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2013-9-29 19:21:30
2013-9-29 19:21:30
15楼
本帖最后由 拔刀斋 于 2013-9-29 19:26 编辑

vip2005pig 发表于 2013-9-28 00:15
多谢拨刀斑竹引导找到了石蜡燃料的好资料!好险,俺还差点用液体石蜡来混BP降低燃速,虽然帖子中提到的好像 ...


整块石蜡做药柱强度不够才有文中说的爆炸问题。
以硝酸钾为氧化剂的固体燃料添加少量石蜡,由于石蜡沸点低于硝酸钾分解温度会蒸发吸热影响燃烧,效果类似加水,降低燃速或熄火。
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16楼
拔刀斋 发表于 2013-9-29 19:21
整块石蜡做药柱强度不够才有文中说的爆炸问题。
以硝酸钾为氧化剂的固体燃料添加少量石蜡,由于石蜡沸 ...


嗯,俺在BP中加了液体石蜡后的情况就是你说的这样,液体石蜡重量加到7%后,烟很黑,像是在烧橡胶,由于不加缓燃物的BP已经通过了试车,目前已经停止往BP里乱加各种东西的尝试了。[s:284]
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2014-7-28 03:46:29
2014-7-28 03:46:29
17楼
你拿这个瓶子去冲液氧?
我们拿小氩气瓶去冲氩气都不给冲,必须40L标准瓶
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2014-8-1 00:21:53
2014-8-1 00:21:53
18楼
液氧加个流量计,根据燃烧,添加液氧
+10  科创币    猎鹰   2014-08-01   一个传感器比全套设备还贵
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2014-8-4 10:25:03
2014-8-4 10:25:03
19楼
你们的液氧  是多大的压力的放出来的压
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2014-8-6 13:19:43
2014-8-6 13:19:43
20楼
实验有风险,拍摄需谨慎~
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2014-8-9 07:40:45
2014-8-9 07:40:45
21楼
根据楼上的说法,
虽然不太懂这些东东,不过有个建议:角铁应该使用厚料的。这次实验用的个人感觉薄了
PS:有种伪劣产品的赶脚··········

我也认为这个是劣质品。角钢能从中间击穿,这说明材质有很大问题,而且厚度也不够。尤其是在这种恶劣环境下。
估计爆轰是局部石蜡液化(汽化)后爆炸吧。。。
PS:石蜡是我见过最猛的燃烧物(都以空气为氧化剂),直接加热蜡烛引燃简直不可灭。
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22楼
根据楼上的说法,
虽然不太懂这些东东,不过有个建议:角铁应该使用厚料的。这次实验用的个人感觉薄了
PS:有种伪劣产品的赶脚··········

我也认为这个是劣质品。角钢能从中间击穿,这说明材质有很大问题,而且厚度也不够。尤其是在这种恶劣环境下。
估计爆轰是局部石蜡液化(汽化)后爆炸吧。。。
PS:石蜡是我见过最猛的燃烧物(都以空气为氧化剂),直接加热蜡烛引燃简直不可灭。
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2014-8-11 12:31:40
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23楼
石蜡性能不错,我回去试试
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2014-9-30 18:03:10
2014-9-30 18:03:10
24楼
引用 猎鹰:
当时试车没有发生爆炸,可能是因为有虎哥在场吧。
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25楼
引用 猎鹰:
当时试车没有发生爆炸,可能是因为有虎哥在场吧。

画面不清晰啊
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26楼
据说有种炸药叫做液氧炸药、、、
看样子不是超压,而是直接爆轰
少量的液氧与熔融的石蜡混合,就成炸药了
液氧加个雾化喷嘴可能会好点
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27楼
看上去威力不小,很危险。楼主的液氧哪里能搞到啊?
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猎鹰(作者)
28楼
引用 zhangjingjing:
看上去威力不小,很危险。楼主的液氧哪里能搞到啊?
用液氮桶去大型气体站就行,他们的高压氧全是靠液氧气化得到的。液氧价格大概是1.6元/L。
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2014-10-10 23:57:55
2014-10-10 23:57:55
29楼
这个马赫环 看着就爽
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