Р-40-14

Главная страница

P-40-14

Топливо

Окислитель 1

NaNO3(Нитрат натрия) – 58%

Окислитель 2

NH4NO3(Нитрат аммония) – 1%

Добавка

S(сера) – 11%

Горючее

C6H14O6(сорбит) – 30%

Плотность, г/см3

1,87

Скорость горения при атмосферном давлении, мм/с

0,28

Конструктивные параметры

Внутренний диаметр корпуса, мм

40

Средний диаметр канала, мм

17

Длина заряда без конусных частей, мм

160

Полная длина канала, мм

195

Критический диаметр сопла, мм

7-0,25

Критический диаметр сопла отработанного двигателя (измеренный), мм

9

Степень расширения сопла по диаметру

(начальная ÷ конечная)

2 ÷ 1,5

Начальный Kn (в момент выхода на режим)

307

Конечный Kn

600

Конечный Кn с учётом разгара сопла

360

Масса корпуса (расчётная), г

73

Масса корпуса (измеренная), г

63,6±0,4

Масса корпуса отработанного двигателя (измеренная), г

59±0,1

Масса первого сегмента (измеренная), г

11,8±0,05

Масса второго сегмента (измеренная), г

16,3±0,05

Масса третьего сегмента (измеренная), г

15,7±0,05

Масса соплового блока (измеренная), г

15,4±0,05

Масса осевых креплений (измеренная), г

4,4±0,05

Масса первого сегмента с топливом, г

44,7±0,1

Масса второго сегмента с топливом, г

164±0,1

Масса третьего сегмента с топливом, г

155,6±0,1

Масса соплового блока с топливом, г

35,1±0,1

Масса топлива, г

338,5

Масса топлива (расчётная), г

340

Масса собранного двигателя, г

414±0,5

Масса воспламенительного состава (измеренная), г

11,9±0,05

Полная масса двигателя в момент выхода на режим, г

405

Коэффициент массового совершенства в момент выхода на режим

0,188

Коэффициент объёмного заполнения камеры двигателя топливом в момент выхода на режим

0,795

Расчётная нагрузка разрушения цилиндрических обечаек, кгс/см2

57

Расчётная разрывная нагрузка сегментов по оси для креплений, кгс/см2

64

После испытания двигателя Р-40-13 выяснилось, что применение основного топливного состава и в качестве воспламенительного недопустимо из-за сильного зашлаковывания канала на стадии разогрева и воспламенения двигателя. Этот ужасный недостаток остановил мои испытания на большой срок. Влияние шлака топлива на исходную геометрию канала могло быть сильным или незначительным, но в любом случае могло сильно влиять на качество работы двигателей. Срочно потребовалось найти другой воспламенительный состав, который мог бы гореть достаточно долго и медленно, но устойчиво и без твёрдого или жидкого шлака. При этом сам состав должен по возможности обладать высокими тепловыми и массовыми характеристиками, чтобы после выхода двигателя на режим догорать как топливо, т.е. с пользой. В результате целого месяца исследований и более десятка испытанных различных образцов, такой состав был найден. (Испытания воспламенительный составов) Теперь конструкция двигателя ещё несколько усложнилась – в ней появился третий пиротехнический состав, требующий отдельного приготовления. Но результаты предварительного сравнительного испытания этого воспламенителя оказались существенно лучше по сравнению с предыдущей схемой воспламенения.

На картинке сравнительный пример шлакообразования при атмосферном давлении топлива и нового воспламенительного состава. Огромный солевой наплыв слева (топливо) и лишь несколько маленьких застывших капель шлака справа (новый воспламенитель). Примерно такое количество шлаковой гадости (слева) за 20с воспламенения двигателей Р-40 уродовало геометрию канала.

Описание: Описание: 000

В конструкции двигателя теперь появилась четко выделенная воспламенительная камера, как и предполагалось когда-то давно, ещё на стадии проекта Р-40-1. Уйти от неё, видимо, не получиться. Изменена и конструкция сопла с целью уменьшения его теплового разрушения и повышения массового совершенства двигателя.

Весьма вероятно, что разгар сопла может составить теперь не 1÷2мм, а 0,5÷1мм. Это в свою очередь заставляет сильно призадуматься о применении такого сопла в конструкции именно этого двигателя, что может сильно повысить конечное давления до 40атм и более. Сопло разработано на будущее для более совершенной формы топливной шашки, к которой будет добавлена небольшая секция с звездообразным каналом. Для такого двигателя важно иметь минимальный разгар сопла или вовсе его не иметь, чтобы давление в конце не упало до нуля. Но для этого двигателя было решено пойти на риск и оставить диаметр сопла 7мм.

Учитывая возможное высокое давление, для производства обечаек двигателя Р-40-14 была сделана приспособа для дополнительного повышения качества сборки многослойных обечаек. А так же написана специальная программа для создания чертежей развёрток обечаек цилиндрического и конического типа для программы AutoCAD. Результат качества сборки корпуса двигателя Р-40 по её чертежам можно увидеть здесь.

Описание: Описание: 001

Описание: Описание: 002

Описание: Описание: 003

Описание: Описание: 004

Детали двигателя Р-40-14. Хорошо виден новый элемент сопла – дозвуковая профилированная шайба из силикатного ватмана.

Описание: Описание: 005

Поскольку у Р-40-13 промеж конических и цилиндрических днищ ещё какой-то газ сочился под высоким давлением. Было решено сделать сдвиг второго слоя креплений, чтобы полностью перекрыть все щели. Для этого были внесены соответствующие изменения в чертежи двигателя.

Прежнее расположение осевых конических креплений.

Описание: Описание: 001

Новое расположение осевых креплений.

Описание: Описание: 002

Описание: Описание: 005

Описание: Описание: 006

Описание: Описание: 007

Описание: Описание: 008

Описание: Описание: 009

Описание: Описание: 003

Описание: Описание: 004

Засохший кусок NaNO3 )))

Описание: Описание: 001

Он же, только уже раскрошенный, измельчённый и просеянный.

Описание: Описание: 002

Смесь NaNO3 и S перед смешением с сорбитом.

Описание: Описание: 007

Свежее топливо, ещё мягкое.

Описание: Описание: 005

Сера в капельках. Похоже, что при медленном охлаждении топливной массы, сера застыла в моноклинной форме.

Описание: Описание: 006

Контрольное взвешивание.

Описание: Описание: 008

Заправленные сегменты двигателя на вторые сутки. Ещё застывающее топливо. Свежеприготовленное топливо делается из расплава сорбита, нагретого до 200°C, что приводит к значительно более длительному процессу твердения. В этом случае топливо может застывать от 4 дней до 2-х недель, а при обычном разогреве исходной смеси до 120°C, топливо на сорбите может полностью затвердеть всего за 12÷18часов.

Описание: Описание: 009

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\Фото\SAM_0151.jpg

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\Фото\SAM_0152.jpg

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\Фото\SAM_0154.jpg

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\Фото\SAM_0832.jpg

Первая попытка запуска этого двигателя 8 марта 2010г закончилась неудачей. После замыкания контактов не сработала система зажигания. Предварительные проверки на месте не дали результатов и испытание было перенесено на 30 марта 2010г. В результате проверки системы зажигания выяснилось, что четырёх-контактные опоры в аккумуляторном блоке претерпели неравномерную усадку и не давали плотного контакта во всех четырёх точках от аккумуляторов. Цепь размыкалась, и сила тока в цепи падала. Пришлось в несколько раз увеличить силу связывания крышки аккумуляторного блока резинками, чтобы вернуть его работоспособное состояние. Далее будет непременно сделана модернизация системы зажигания…

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\Фото\SAM_0837.jpg

Видео общий план, 19,3МБ

Видео записи тяги, 9,68МБ

014

015

011

В результате испытания двигателя Р-40-14 произошёл локальный прогар в области критического сужения сопла, вызванный, по всей видимости, более сильным турбулентным течением газа вблизи критической вставки из силикатного ватмана. В целом горение было устойчивым.

Вывод: данная конструкция сопла не подходит, так как слишком быстро идёт термическое и эрозионное разрушение критической области сопла. Нужно попробовать для сравнения заменить эту конструкцию сопла на предыдущую и повторить испытание.

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\001.jpg

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\002.jpg

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\003.jpg

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\004.jpg

Описание: Описание: E:\Мои документы\РДТТ\Двигатели\Двигатели Р40\Р-40-14\006.jpg