入论坛新作——32mmKNSB固体火箭燃料发动机
free7312022/12/03原创 喷气推进 IP:江西
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32mmknsb固体火箭燃料发动机研制(入论坛后的第一台)。
关键词
火箭喷气推进

    本人第一次论坛发帖。如有不当之处,敬请谅解

    咳咳,先上试车图:

1669963362620.png

其实试车早在十月份就完成了(群里的一些人应该知道),不过由于本人太懒,一直没有发帖。这几次微机课无事可做,科创上又有之前上传的图片,于是将这么一个远古玩意儿发了出来。

1.发动机结构设计

  32mm内径、38mm外径铝管(整整三毫米的壁厚)堵头喷管均采用车间钢材(本人也不知道是什么钢),使用氟胶圈密封燃气

1669963799807.png

烧蚀后的喷口与堵头

IMG20221029182022.jpg

发动机外观

  其实堵头完全可以使用酚醛塑料,但机械加工店内没有该材料,只能临时选用了钢材.固定喷管与堵头的螺丝采用5mm全螺纹十字螺丝

-13d0c1270db30504.jpg

远古数据图

       由于害怕炸机,压力选择的较为保守。燃料由于隔热层较薄,直接使用铝管内径进行计算。

        本来还有相关的设计图纸,但设计图纸刚出机械加工店就被我弄丢了。

2.燃料制作

        使用两节knsb燃料,长70mm,直径32mm(包隔热层)。内孔为8mm圆孔(不知道如何打十字孔),隔热材料用的是纸杯上裁下的纸。燃料熬制使用的是控温电磁炉+盐浴,旁边备有救火用的一盆水(未拍到)

IMG20221029143601.jpg

燃料熬制现场

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燃料成品

       在制作燃料是也出了点小意外:第一块燃料脱模失败,彻底变形。由于当时没有脱模剂,我临时将食用油涂于模具上,效果居然还不错~~,之后的两块燃料也是成功脱模。

       其实制作燃料时我并没有意识到需要隔热层,只是单纯的想在燃料上卷一层纸。但出乎意料的是,尽管纸卷的隔热能力并不强,但试车后拆机发现纸卷并没有被彻底烧毁。

3.试车

点火使用的是常见的小红头与自制的有线点火器(资金不足,被迫省钱)

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电线长17m的自制点火器

       试车场地选择的是未装修的店面,且位置相对偏僻,不会打扰附近居民。发动机的固定用的是附近捡的砖头~~~~


VID_20221029202536.mp4 点击下载

试车现场声音巨大

1669963362620.png

没有任何出环迹象

       工作时间相对理论数据感觉长了一点点(错觉吗?)

       由于是使用的手机拍摄,害怕发动机爆炸把手机一并带走(doge),选择了在两米左右的距离进行拍摄,拍摄出来的并不清晰。

       拆机观察到发动机机壳与堵头几乎没有烧蚀,喷口变色但完全没有影响喷口积碳均匀。可以说插上两块燃料后发动机立马能再次工作。但试车后十几分钟发动机还是非常烫,说明隔热层基本没起到太大作用。

4.总结

这次试车及发帖,存在很大问题

       1.这次试车没有收集到任何推力数据。

        “对于固体发动机测试,必须测定推力,建议测定燃烧室压强。”

        可以说,这一次试车单从这一点上来看,是失败的。当时由于急切地想看一下发动机的效果,并没有制作专门的试车台与推力采集装置。导致试车后,除了知道发动机能够工作,没有得到任何有效的信息。

       2.制作过程没有留心记录。在发动机制作过程中,本人并没有很在意去拍摄,记录。以至于发帖时感觉无图可发。

       3.不够细致严谨。比如模具只是在堵尾后面钻了个洞,插入塑料棒后塞在机壳里;固定螺两边孔只各打了四个;没有留意买的氟胶尺寸以至于加工喷口时临时修改图纸,等等。

       但我自己认为,作为火箭新人的第一次试车发帖,我已经做的可以了。接下来我会继续完善推力采集装置,设计组装试车台。计划在两三个星期后,再来进行一次更加完美的试车。

       (凌晨写完作业又花了不少时间把草稿补充完了。敬请期待下一次试车吧!)


QQ空间视频_202212022259071669993147372.mp4 点击下载

最近完成的推力采集装置初步组装运行

来自:航空航天 / 喷气推进动手实践:实验报导
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~~空空如也
FSAS206
1年5个月前 IP:四川
911468

新人中的一股清流。希望尽快走向燃料树脂化,传统糖类燃料还是有点危险。

另外无推力计试车时,埋地里更安全一点,这砖头压住......万一机子响了,直接变破片了。

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谁叫小明
1年5个月前 IP:广东
911471

新人中的尖子生,整体都可以的,做个试车台,买些好一些的设备制作燃料那基本试车就很完善了。既然能上手单片机,后期可以自己做一些比较自动化的试车工具,将整体的安全性提高一些,加油加油

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free731作者
1年5个月前 IP:江西
911472

话说像我这种可不可以试着申请一下科创基金?一直都是自己一个人搞,经常为了省钱浪费大量时间。但本人已经高中了,晚上写作业都要写到12点多,这样下去会严重影响到本人的发展速度。


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Antonio
1年5个月前 IP:上海
911474
引用free731发表于3楼的内容
话说像我这种可不可以试着申请一下科创基金?一直都是自己一个人搞,经常为了省钱浪费大量时间。但本人已经...

支持,有些设备的钱一定要舍得花,比方说试车台以及制作AP燃料的真空仓,总价两三百的直接申请基金就可以了。我最早就吃过没有粉碎机的亏,浪费大量时间造出一批不合格的燃料。

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Antonio
1年5个月前 IP:上海
911475

树脂燃料在原料设备合格的情况下反而工艺难度小于糖燃料,RNX甚至不需要真空脱气(就是恶心了点)

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Antonio
1年5个月前 IP:上海
911476

最后提一嘴,为什么好多人燃烧室压强都取那么小啊,我设计的时候平均压强都取7mpa以上,峰值在11mpa左右。那么小的室压发挥不出金属壳体的作用啊 EF19756B-FFAF-4BF4-A3DD-2ABC9675A50F.gif

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ww
1年5个月前 IP:河南
911495

同为新人,先祝贺试车成功,提点问题和建议:

  1. 关于发动机设计

    (1)请问您设计的燃烧室压强是多少?我用knsb的数据大概模拟了一下

mmexport1670077000304_edit_370482370557530.png

这是我用您提供的燃料柱数据和喷喉数据模拟出的最大压强,似乎只有1.5Mpa,这完全没必要用金属机,ppr管机足以,如果您还要搞金属机的话,下一步可以试试缩小喷口,提高喷燃比来获得更大的室压和推力。

   (2)您设计的喷管似乎有点欠膨胀?您设计的扩张比是2.5,但要达到完全膨胀(即发动机燃气出口压强等于大气压强)需要的扩张比在3.2左右,您可能需要加大一些喷口直径。建议您在设计发动机喷管的时候可以用一下科创论坛上的计算工具“火箭发动机超音速喷管计算”来确定喷管的具体数据。

   (3)不知道您的喷口是怎么加工的?是用钢件直接在车床上手工车出来的吗?在加工喷口的时候需要注意,扩张段的内壁必须要光滑,在扩张段与喷喉的连接处不能有台阶(我之前的那个喷口用手工加工就有台阶),如果达不到这些条件,则会造成较大的推力损失。如果您找的手工车床达不到这个标准的话,建议用石墨喷管+金属套管,用旋转锉来加工石墨,会有比较好的效果(可以参考一下我的文章https://www.kechuang.org/t/88164 也是32mm金属发动机,用的就是石墨喷管+钢套管

  (4)您用的铝管是什么材质的?是6061t还是其他的?在管材的选取上,一定要选高质量的管材,不然容易炸机。而且铝管不耐高温,温度上去之后,强度降得非常快,必须要做好隔热,您文章中用的纸管隔热是不可靠的,可以用pvc管或ppr管隔热。

2.关于燃料制作

不建议用电磁炉制作燃料,科创上有说为什么,可能会造成爆燃,可以上网上买那种能调温的电炉来制作。

最后祝lz发动机上箭成功,共同进步。

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ww
1年5个月前 IP:河南
911498

还有,一个能测量推力和压强的试车台是必不可少的,您可以用arduino和压力传感器配合HX711做一个压力测试台,论坛上应该也有相关文章

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如雨
1年5个月前 IP:山东
911561
引用Antonio发表于4楼的内容
支持,有些设备的钱一定要舍得花,比方说试车台以及制作AP燃料的真空仓,总价两三百的直接申请基金就可以...

非球ap只能压铸真空也不是必须用的好质量一致用不好成马蜂窝


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free731作者
1年5个月前 IP:江西
911630


在这里对7楼进行逐一回复

(1)燃料总长度是140mm,70mm是指每节燃料的长度,计算出来的话确实是2.1MPa左右。当然这个压力还是很保守,主要是第一次试车怕炸机,下次试车会增加发动机及药柱的长度。

(2)科创上的计算软件上的数据显示这个扩张比还算大了(针对发动机气压),扩张比继续增大会影响到喷管效率(我也不知道为什么,反正数据是这样)。您可以试着用2.1Mpa的气压重新计算几遍。本人在设计喷口之前是有过相关计算的(只是没有截图)

(3)喷口确实是手工车间加工的。虽然师傅技术还好,没有台阶,但仍然比较粗糙。下次试车前先用机子打磨一遍。石墨喷管倒没必要,车个喷口要花大量时间精力金钱(针对本人一个星期半天的假期和遥控点火器都舍不买的经济实力),但效果相差不了多少。

(4)铝管是6061的,隔热层下次也会注意。(个人感觉多卷几层牛皮纸隔热效果也挺不错的)

(5)电磁炉在有盐浴的情况下应该不会发生爆燃。事实上这个电磁炉的控温效果极好,制作出的燃料质量也挺不错

总之,敬请期待



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free731作者
1年5个月前 IP:江西
912256

作为萌新在这里请教一下的几个问题

1:基于arduino的hx711推力采集装置出现故障,示数大规模来回跳动,有时候拔去hx711后仍然跳动,完全测不出压力。想请教大佬大概出现了什么故障,如何解决。是否有必要购买更为稳定高级的FPD lite推理采集卡?

2:科创用户等级是如何提高的?相关基金能否申报?

3:如何打星孔或十字孔?求具体的解决方法/科创上大佬们的帖子。

4:电线17m的点火器在未来发动机上机时是否安全?是否需要购买拼多多上的普通遥控电点火器/专业的安全点火器

5:螺丝固定,外径37内径32的6061铝管大概设计多大的峰值气压较为合适?

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TonyStark
1年5个月前 IP:江苏
912975

话说喷管数据能不能看一下


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悟死参玄
1年5个月前 修改于 1年5个月前 IP:浙江
913008
引用free731发表于11楼的内容
作为萌新在这里请教一下的几个问题1:基于arduino的hx711推力采集装置出现故障,示数大规模来...

1.不知道。故障原因还不够明确

   2.论坛综合积分计算公式为:综合积分=发帖量+在线时间(时)+精华贴数×50

论坛等级取决于综合积分,故也就取决于发帖量。科创基金申请需满足 QQ截图20221224175736.png

3.星孔需要模具,有条件的可以上车床。如果实在没有条件的话可以用线拉出十字孔。打星孔可以看看www.kechuang.org/t/72899。其实两段的knsb用圆孔对性能也影响不大

4.不安全 QQ截图20221224181937.png 如果你的燃料超过70g距离就不够了。可以买个遥控开关。或者买个遥控模块和单片机做个开发就好了,会c++也就分分钟的事。推荐还是买kc的产品,友情价四百多。

5.理论值可以达到20mpa以上(假设螺栓屈服强度足够设计安全系数是2)但是际不建议超过15mpa(虽然按LZ给的数据估计也达不到这个压强)


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Antonio
1年5个月前 IP:上海
913012
引用悟死参玄发表于13楼的内容
1.不知道。故障原因还不够明确   2.论坛综合积分计算公式为:综合积分=发帖量+在线时间(时)+精...

柱翼型装药直接用线拉,异型孔可以参考winter大佬的做法,先把两块钢板切出孔的二维形状,然后固定在药柱(提前打好圆孔)两边穿线拉。

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银鞍照白马
1年5个月前 IP:中国
913018

出环这个事情本来就对于硝糖来说非常困难,燃烧产物中固相成分太大了

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如雨
1年4个月前 IP:山东
914657
引用银鞍照白马发表于15楼的内容
出环这个事情本来就对于硝糖来说非常困难,燃烧产物中固相成分太大了

不是说不能出是出来看不出来而已

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如雨
1年4个月前 IP:山东
914658
引用free731发表于11楼的内容
作为萌新在这里请教一下的几个问题1:基于arduino的hx711推力采集装置出现故障,示数大规模来...

如果用糖的时候做异孔还是一体成型吧线拉还是算了

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