旧的不炸新的不来第二季
鬼灯哥2013/02/05喷气推进 IP:贵州
本期看点:
收敛喷管下的奇葩马赫环。10MPa压力表指针旋转360度彻底报废。拉风厂长偷工减料导致喷口不知去向。
----------------------------------------------------------我是可爱的分割线------------------------------------------------------------
首先我们来看看以下的压力表
压力表10.jpg
是不是觉得什么地方不对啊,没错,指针的位置反了
缘何,请看视频
<a href="/l?t=aHR0cDovL3BsYXllci55b3VrdS5jb20vcGxheWVyLnBocC9zaWQvWE5URXdPVEkzTVRRdy92LnN3ZlsvZmxhc2hd" <br="" target="_blank">      这是前段时间请拉风做的燃速测定仪,主要用于测定各种新型燃料在不同喷燃比下恒面燃烧的表现,由此计算得到燃料的压力指数、比冲、特征速度等数据。当时我就说螺纹导程至少30mm,他说两厘米够的,结果做的只有一厘米。后来,就没有后来了。
请看视频2
[flash=640,480]XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXp/sid/XNTExMTc0NDY4/v.swf target="_blank" style="font-size:20px;">点击此处查看视频
这玩意本来是MTS格式的,不好转换,用试用版的超级转换秀转换居然只能转前面的20%,大家将就着看吧。
爆炸的时候,楼主距离实验地点30m,前胸一闷,楼主就傻掉了。。。
压力表.jpg
称.jpg
40MPa的压力表功不成身退
这是台秤吗。。。
其实这也不能怪拉风,毕竟第一个视频是157喷燃下的表现,第二个则是147喷然的,说明爆炸并不是因为螺纹无法耐住设计压力,而是因为某些实验上的不当操作导致工作内压太高了,只是我觉得30mm的螺纹至少不会飞喷口,顶多是爆个表。。。
好吧,咱来理性地分析分析
事故现场.jpg
这是事故现场,可以看到发动机壳体完整,而喷口不知去向,壳体内部没有剩余燃料,说明不是在燃料正常燃烧中发生的超压爆炸,壳体螺纹发生断裂。卡套接头向上偏移,应该是被称压的,铜管出口处因直接接触高温气体在如此大的压强下略发生变形,卡套处因为卡得太深导致卡套部分铜管薄弱,直接断裂。40MPa压力表在爆炸的最后一瞬压力突然从25MPa指到0MPa(当然,是反着指的),然后爆掉。综上所述,推测导致此次事故的原因大概有:
1.燃面扩张。这个可能性有,但不大,因为第一个157的没爆,而147的即使扩张也不会差太多,除非是向非燃面窜火,而非燃面已被楼主用环氧-碱式碳酸镁包裹之后用电工交代裹缠,窜火的可能性不大。
2.喷口堵塞。这个可能性比较大,因为之前楼主做的一次实验,使用二氧化硅-环氧对星孔药柱两端面进行包裹,喷管收敛段出现大量二氧化硅晶体,那个是喷口是9mm的,自然不易堵塞,可是这个是2.45mm的喷口,一小颗固体就能要命。
3.气泡。这个可能性不大,因为该药柱重40多克(在群里说的时候记成另一枚药柱了,讲错了),密度1.75,不大可能存在较大的气泡,不过不排除。
楼主做的二十多枚样品药柱中,这台测定仪目前只收集到3组关于RAP的数据就以身殉职了,所以暂时无法获得大家喜闻乐见的燃压曲线,顶多算点不太准的比冲和特征速度...哎,就当是放了颗大炮仗吧
+100  科创币    拔刀斋    2013/02/05 支持进行燃料数据测试,注意安全。
+20  科创币    第七骑士团    2013/02/05 不错,秤太弱了,下次用车了。。
+100  科创币    虎哥    2013/02/06 高质量发帖
来自:航空航天 / 喷气推进
24
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~~空空如也
鬼灯哥 作者
11年3个月前 IP:未同步
495168
忘了说了,是RAP燃料干的。。。
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虎哥
11年3个月前 IP:未同步
495171
楼主节哀,RAP燃料极易爆轰,尤其是内含重金属离子杂质的时候,建议限制使用。做这种燃料对AP和环氧树脂的质量有严格要求,对工艺的敏感性也比较高,气泡较多就容易转爆轰。

另外合格的RAP燃料也不能自动升压,点火压稍有不足或点燃面积不足都可能淬灭,不像RNX点燃一小点能慢慢扩大并且升压到工作压强。一个正常的RAP发动机如果能自动升压了(比如楼主这种),那么一定有重大问题,很危险。

气压高到40MPa已经是天文数字了,就算不爆轰也是不允许的。一般来说工作压力在6~10MPa。万幸没有把管子炸开花,否则破片伤人后果很严重。

建议对入门爱好者推广安全性很高的RNX,对高水平应用推广HTPB燃料。
+1
科创币
拔刀斋
2013-02-05
有必要把RAP发动机的实验按带有弹片的能材爆炸实验计算爆炸冲击波和破片的安全距离?
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鬼灯哥作者
11年3个月前 IP:未同步
495174
虎哥言重了,rap燃料的制作工艺确实相对繁琐一些,但在合适的htpb如r45m的货源没有解决的情况下自认为这是眼下国内使用的复合燃料中最靠谱的一种,根据我20多次未出现任何问题的装机实验来看,这次实验的问题应该在喷口上而与燃料无关,试想哪一枚发动机喉口只有2mm,也怪我贪心啊,不愿提高药柱大小又要提高喷燃,只能缩小喷口.
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虎哥
11年3个月前 IP:未同步
495176
俗话说吃一堑长一智,楼上是不到黄河不死心,不见棺材不落泪~~[s:274]

你打算把燃喷比提高到多高?小规模的RAP发动机在正常燃喷比下,用导火线点火无法自动升压,会淬灭或缓燃。如果能自动升压,要么燃料有问题,要么燃喷比太高,统称“重大问题”,都可能引起爆炸。比如燃喷比太高,可以用导火线点燃了,后果就是工作压强很高,而RAP的压力指数不太好,又容易压碎,压强高了就很难稳定。

如果我要研究RAP,一定会先研究点火火工品。
+1
科创币
香皂火箭q
2013-02-05
虎哥说到点子上了
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xj198398xujing
11年3个月前 IP:未同步
495203
虎哥一语切入重点
在没有做好准备工作之前就盲目试验伤财不说有时候还害命 楼主自重啊
不过RAP也不是洪水猛兽 只要工艺控制得当其性能以及材料、价格方面还是有可以圈点的地方
前提是必须要搞好工艺控制  真空浇注工艺就以往的经验来看除了设计不当可能导致的过压外在发动机工况下均能稳定燃烧
而楼主使用的常压压铸工艺我个人极不赞同 密度不能表征一切 只能做为一个参考
与其用存在隐患的燃料去冒险造成损失不如使用这些精力财力来制作完善一台真空压铸或浇注机 在使用质量有保障的燃料进行试验 去除一个错误的选项也就意味着离正确又进了一步 在研究中你会发现看似是条近路如果靠它指引那么肯定又会回到起点
忠言逆耳 还请楼主见谅
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luobinme
11年3个月前 IP:未同步
495227
为毛都喜欢用秤,花几十块钱买个称重传感器+块单片机收集数据回去好好分析~!
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拔刀斋
11年3个月前 IP:未同步
495231
支持进行燃料数据测试,注意安全。
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鬼灯哥作者
11年3个月前 IP:未同步
495247
回 6楼(luobinme) 的帖子
说来惭愧,楼主目前只会51,收集数据啥的还是浮云
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鬼灯哥作者
11年3个月前 IP:未同步
495267
回 4楼(虎哥) 的帖子
重位大神的好意我心领了,安全问题确实不可小视,但是关于升压这点上我还是比较困惑。这里发三个视频吧,本来是不想发的,实验地点有点渗人,请轻喷[s:220]
[flash=640,480]XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXp/sid/XNTExMzIxNDYw/v.swf[/flash]
[flash=640,480]XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX/XXXXXXXXXp/sid/XNTExMzE5OTgw/v.swf target="_blank" style="font-size:20px;">点击此处查看视频

这三个视频均是RAP在小喷然以下的表现,前两个视频为无催RAP小剂量小喷然的测试,喷然均为22,常压燃速分别为0.263,0.355cm/s,第三个是含有催化剂的RAP,喷然52.且均使用导火线引燃,却未出现虎哥所言的淬灭或断然。此差异我认为与燃料本身有关,因为我所用的RAP主要以E44为固化剂,AP经过二段干燥后将粒径范围调控在200目左右,E44的燃烧性能本来就稍好一些,二段干燥的AP几乎不含水,不知是否源于此处。而且这种RAP似乎可以正常扩张燃面,因为关于燃速测定装置的三个实验使用的导火线不是别的,就是手搓的RAP条,燃烧后既不会产生残渣燃速也很稳定,这点真的不太懂,还请神们指点。。
+1
科创币
badboy-fly
2013-02-05
第一个视频弄伤了我的脖子
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乖乖乖
11年3个月前 IP:未同步
495301
要感谢拉风厂长救了你一命。。。如果不爆喷口就要爆管了。。。。
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拔刀斋
11年3个月前 IP:未同步
495320
回 3楼(鬼灯哥) 的帖子
作为燃速测试仪器的首次尝试,得到测试数据最为重要,不用冒险尝试危险的RAP和更危险的高喷燃比。即使测到了数据,如果没有经过对比验证仪器本身的精度,同样没法采信。从定量实验的一般过程来说,应该先测量KN系列燃料的数据,与Nakka等前人测得的数据对比进行验证,然后测量较为成熟的RNX。当然,RNX需要的喷燃比更大,端面燃烧测试的仪器做起来麻烦一些。

关于爆炸原因,这个发动机用的燃料是什么配方的RAP,有没有催化剂?另外喷口直径2.54mm相当小,而发动机直径较大,流体粘性边界层的影响可能造成实际有效的喷口直径偏小、喷燃比偏大,叠加在本来已经偏高的喷燃比上,加上可能存在的固体堵塞物更容易爆炸。

实验安全防护问题很大,距离实验地点30m还前胸一闷,疑似有爆炸冲击波杀伤效应(致伤剂量的几分之一?),如果炸成破片杀伤力更大。尤其是后面几张图,已经属于违章了。
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拔刀斋
11年3个月前 IP:未同步
495321
回 5楼(xj198398xujing) 的帖子
关于真空浇铸与常压压铸的比较,ehco做的真空浇注RAP在实验中也发生过多次不明原因的爆炸,后来怀疑两个原因:
1,固化剂与AP反应生成易爆盐类。2,真空浇注后固化温度过高产生气泡。
后来,乖老汉又搞出一套有催化剂的配方和常压压铸的工艺,并且后来在QQ群里声称喷燃比100以下几十发不炸。
https://www.kechuang.org/t/41423

现在看来,两个工艺都没有成熟到保证安全可靠的地步。
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拔刀斋
11年3个月前 IP:未同步
495329
回 4楼(虎哥) 的帖子
楼主用的是乖老汉的有催化剂RAP配方和压铸工艺路线,声称能自升压,并且适合常压压铸。
https://www.kechuang.org/t/54162
https://www.kechuang.org/t/41423
原帖最后说“同样配方同样工艺,目前经历六连败,固此贴不具备实践的参考价值,望大家注意。现正在努力找原因,配方完全成熟后会再公布。 ”后来乖老汉没有再发帖,在QQ群里声称爆炸原因是喷燃比过高,如果喷燃比100以下几十发不炸,并流传很广。

有必要重新评估以上工艺路线及"RAP制备危险性排除实验"  https://www.kechuang.org/t/39578 的可靠性、代表性。
目前每种RAP工艺路线都有过不明原因的爆炸,有必要恢复对RAP爆炸危险性的安全警告? https://www.kechuang.org/t/39497
鉴于这次爆炸出现了疑似冲击波杀伤效应,尤其建议把RAP发动机的实验按带有弹片的能材爆炸实验计算爆炸冲击波和破片的安全距离?
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鬼灯哥作者
11年3个月前 IP:未同步
495332
回 11楼(拔刀斋) 的帖子
看来刀版是仔细地看了这篇帖子的,这些也确实是我正在考虑的问题。燃速测定装置是我最近才设计和研究的,用它去测RAP主要是考虑到RNX燃烧时残渣较多易堵塞喷管,而且需要很大的喷燃比,不好控制,而KNSU这种燃料在南方潮湿的天气不好保存,对于实验结果影响会比较大,所以选择了RAP,谁知这一试就出了问题。本来喷口设计直径是2mm,后来钻孔不是很好就钻成了2.45mm,喷口是收敛喷口,就是没有扩张段的音速喷口,由于具有收缩段,气流壅塞应该不会有太大的影响,主要原因应该还是固体堵塞的问题。实验燃料中添加了1%的氧化铁催化剂。实验地点其实是有一大块石头的,我是站在那块石头后面30m的,前胸一闷应该源于次声波引起的共振
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拔刀斋
11年3个月前 IP:未同步
495336
回 14楼(鬼灯哥) 的帖子
音速喷管的气流壅塞和边界层引起的喷管直径误差修正是两个不同的效应,后者进一步减小了喷喉直径。

所谓的次声波引起的共振疑似就是爆炸冲击波效应,情况有多严重?
相关链接
响应安全号召,整理发布安全距离计算大全
https://www.kechuang.org/t/45043
爆炸冲击波安全距离计算器
https://www.kechuang.org/t/11946
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LC丶AI
11年3个月前 IP:未同步
495356
称的托盘很有喜感 - -   这个要多大的力才能弄出这么有喜感的称啊 [s:275]

这个。。。安全第一。。。。。
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鬼灯哥作者
11年3个月前 IP:未同步
495360
回 15楼(拔刀斋) 的帖子
通过对爆炸前几张图片进行反复对比,确实存在一些值得探讨的问题
1.jpg 2.jpg 3.jpg 4.jpg     
第一张喷口为正常工作是的图,气压和推力均是比较正常的,而下一帧的图片中可以看出气压和推力突增,问题就出现在这的1/30秒内,下一张图片可以看到喷管已经飞出,上方出现大火球,发生了爆炸,按照第二张图片中指针的示数,使我联想到了一片比较古老的文献,目前找不到,但是《固体推进剂火箭发动机的基本问题上册》的319页中有相关的记载, 研究.jpg ,这是IRVIN对于多种AP复合燃料测定出的燃压曲线,发现300大气压左右燃速发生急增,推测这种增长是由于压力过高和热流率过大导致燃料出现裂缝而形成的,这与第二张图上压力表指针所知的位置差不多,所以考虑该原因。冲击波的话由于没有远镜头摄像,在下对于能材又是一无所知,是否具有可杀伤能力也不太清楚,但是按照发动机爆炸的方式(飞喷口)以及爆炸后发动机后面的石块损伤程度来看,本次爆炸的杀伤力不大,但要是直接炸管的话就不好说了,看来RAP燃料目前还是存在很多问题。 石头.jpg
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拔刀斋
11年3个月前 IP:未同步
495417
回 17楼(鬼灯哥) 的帖子
从视频里的喷流形状看,燃烧压力从点火一直在增加,不是恒面燃烧。
爆炸前最后一张的喷流说明喷管没有堵塞。压强增加到一定程度后发生爆炸,爆炸原因应来自药柱本身。

40gTNT对应的爆炸冲击波作用范围见下图,在30m之外能感到明显冲击有些奇怪。
可能说明爆炸瞬间燃料较为完全的爆燃,并且RAP做功能力相对TNT较大?
冲击波.png
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鬼灯哥作者
11年3个月前 IP:未同步
495467
回 18楼(拔刀斋) 的帖子
压力的增加可能来自于燃料工作时受到加热使其初温升高燃速加快。r=ap^n。也可能是室压仍处于建立过程中,并非一定是燃面增大,由于图片数量比较少,不敢妄言是燃料的问题还是喷口的问题,因为楼主不玩能材,对于冲击波杀伤范围一类的问题不是很懂,但发动机紧挨的石头并没有出现肉眼可辨的损伤,估计那胸前一闷也可能是我心里不爽造成的。。
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拔刀斋
11年3个月前 IP:未同步
495489
回 19楼(鬼灯哥) 的帖子
也可能点火不足,先点燃的地方烧成半球型的坑增大燃面。具体怎么点的?
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wesker
11年3个月前 IP:未同步
495505
有精力的话尽量挖个掩体把设备扔进去 避免用小块岩石构筑掩体以防释放二次破片
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xj198398xujing
11年3个月前 IP:未同步
495559
回 12楼(拔刀斋) 的帖子
从氨气的释放表明有机胺类高氯酸盐在RAP中的确存在  不过在高粘度体系中传质非常困难 从混合到固化的时间内能进行反应的物质应该非常少 并且又处于粘接剂包覆的状态 且处于相对静止的环境(发动机内装药的紧固 如果装药在发动机内发生窜动说明发动机设计有问题)应该说在这样的条件下有机胺高氯酸盐对发动机意外爆炸的贡献几乎可以忽略 从老汉对比双铅2的试验中也能看出 稍微高感度的燃料在发动机中是能接受的
至于固化过程中的气泡只能说明是工艺问题  RAP 在真空中浇注但不是在真空中固化 同时固化过程中必须要分段升温  先把蒸汽压大的活性小分子反应成蒸汽压小的大分子 在升高温度交联提高力学性能 这都是必须的工艺
至于楼主发动机爆炸 个人认为应该是压力爆炸 在视频中燃烧压力一直在持续上升超出承受极限 在蹦飞喷管瞬间急剧泄压导致的压力波粉碎药柱致使燃料爆燃 产生楼主感觉到的冲击波
在爆炸瞬间燃焰与非爆炸时有明显区别 参见下图
爆炸前一帧
暴风截图2013266099202.jpg
爆炸瞬间
暴风截图2013266142430.jpg
爆炸后一帧
暴风截图2013266152757.jpg
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拔刀斋
11年3个月前 IP:未同步
495593
回 22楼(xj198398xujing) 的帖子
你贴图的这个视频压力是缓慢逐渐变化的,楼主的发动机在爆炸前一帧出现了气压和推力突增。
而且RAP的爆炸概率远高于工艺相近的RNX甚至高于KNDX/SU,仅仅用压力爆炸甚至药柱缺陷都难以解释。
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