中考结束,我打算重新制作一枚发动机,虽然结果失败,但是也警示了我这种实验的危险性,希望以后入坑的萌新注意安全防护,倡导科学精神
首先是发动机的制作,我曾经制作过一台knsb火箭发动机,但体型过大且制作较拙劣,安全性不高,可见下图:
基于上一次的经验,这一次的发动机规模较小,采用RAP669燃料,并且搭建一个合适的试车台,保障实验的安全性,发动机数据如图所示(因为我对CAD绘图不是特别熟练,所以用的手绘,见谅 ) 这里有一个问题是为什么前面只打三颗螺丝,而后面打四颗螺丝,主要是考虑到如果炸机的话,喷口会先飞出去,这样可以减少损失,毕竟学生党资金有限……同时感谢一个我的朋友,他加工制作了这套发动机,帮我节省了很多经费,我才能够最后完成它。
发动机成品展示:
发动机制作完成后就到了试车台的搭建,这里我采用的是2020欧标铝管制作,具体参数如下:
考虑到便捷性,我又在侧边装了一个把手,方便试车时的提拿,制作过程如下图:
这里不要误认hx711模块是这么摆放的 ,当时还未装配,只是摆在那里,总有人说我是不是装错了,这里说一下。
框架搭建完毕之后就到了数据采集系统的制作,这里需要的模块有三个:Hx711模块,Arduino UNO R3开发板,SD卡读写器。主要原理是hx711模块把传感器形变时产生的微弱电阻变化放大为更强的电信号,再通过单片机进行处理,写入SD卡中,最后在电脑上面就可以把推力曲线图绘制出来了(如果有条件可以不用SD卡直接将单片机连接到笔记本电脑上,就可以实时绘图)
这里奉劝大家hx711模块尽量使用红板,因为hx711模块的默认采集频率为10Hz,而火箭发动机的数据采集需要调到另一频率,也就是80Hz,红板的调试比绿板更加简单,我为此也费了很大力气(我之前对于这一方面一窍不通,基本上都是现去了解),我将hx711模块的15与14引脚之间断开,并将15与16引脚连接,才将采集频率调至80Hz,对于没有制作过这些东西的我来说也是极为困难,所以使用红板何乐而不为呢?
经过一番波折,最终也制作成功了,我用一张亚克力板将三个模块固定在一起,这样到时候更方便携带,也不容易损坏
代码一开始是想使用Python的,但由于时间仓促,并且我的Python功底不够扎实,于是最终决定用更适合初学者的mixly编写,最终效果展示如下:“
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用手压了一个图,曲线还算平整,可见滤波不一定非常好,但起码能用
试车台制作完成后就到了燃料,我采用的是669燃料,这也是我第一次接触AP基燃料,配比为:AP75%,669稀释剂 6%,593固化剂 4%,E51环氧树脂 14.5%,氧化铜 0.5%
药柱内部几乎无空泡,测量后密度为1.68克每立方厘米,开放燃烧稳定,但考虑到是第一次制作药柱,所以又制作了一根(顺便一提669真的很臭,一定要在通风条件下制作。)
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第二根的制作更加成功,密度达到了1.7g每立方厘米,无空泡。最终发动机的总质量为160克,装药60克,等待试车。
试车过程中我挑选了一块有掩体的空旷地区作为试车区域,采用深孔点火,但却不幸爆炸
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这是爆炸前一秒的截图
分析原因可能有以下几种:
1.因为669未进行专业消泡措施,在制作时仅采用了震荡消泡和施压的方式,导致其端面和孔面上看上去或许没有气泡,但内部仍有气泡形成,导致了发动机在工作时燃烧模型变形,压强急剧增大直至爆炸
2.预计点火方式为深孔点火,但由于669温度感度较高,引线点燃了端面处和浅孔的燃料,还未点燃深处点火药时,就建立了一定压强,点火药点火后就产生了过高的压强,并且燃烧面也已经不再规则,工作环境不断恶劣最终爆炸
试车台背靠的墙壁也被炸碎,图二是喷口炸飞后击中30米开外的水泥墙打出来的洞,我的手机也没有幸免于难(╥_╥),被一块发动机的碎片直接击穿了,不敢想象这样的高速碎片击打在人的身上会是什么后果。但好在试车之前,所有人员都躲到了墙的另外一面,没有任何人员受伤,但这同时也警示我们对于科学要保持严谨的态度,任何小的失误都会酿成大祸,应坚决抵制没有任何安全措施的中二化学行为。
最后向大家展示一下收集到的试车台和发动机碎片,以此为诫
对了,因为之前那个前面三个螺丝固定后面四个螺丝固定的设计,发动机喷口完整的保留了下来,只能说是不幸中的万幸了o(╥﹏╥)o