Р-40-22

Главная страница

На этот раз была предпринята попытка применить секторное деление глиняного сопла наподобие того, как это было сделано с топливным зарядом для того, чтобы обойти неприятный момент со скреплённой схемой сборки сопла. Для этого предполагалось склеивать полученные секторы сопла резиноподобным клеем для создания упругой связанной системы, которая должна ослабить разрушающее действие различных напряжений, возникающих в каолиновом сопле при его работе в двигателе. Но тут есть один нехороший момент, который может всё испортить. Пластиковый шов между секторами, находящийся в наиболее тонком месте на выходе из сопла, где скорость газа максимальна вполне может быть разрушен газовым потоком и это может произойти очень быстро.

Конструкцию сверхзвуковой части сопла предполагается сделать вот такой:

Сопло

Четыре сектора и одно кольцо образуют всё сопло. Изначально планировалось использовать для секторов замес смеси каолиновой глины с цементом, но цемент не удалось быстро достать в чистом виде, а применение его с песком оказалось заведомо невозможным из-за длительной реакции окончательного твердения и недостаточной прочности поверхности, которая легко выкрашивалась и явно не могла устоять против эрозионного разрушения газа.

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

16

Длина заряда без конусных частей, мм

160

Полная длина канала, мм

210

Критический диаметр сопла, мм

8

Степень расширения сопла по диаметру

(начальная ÷ конечная)

1,875

Расчётная нагрузка разрушения цилиндрических обечаек, кгс/см2

57

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

64

Накернивание ватмана перед гибкой, позволяет добиться легкой и точной гибки бумажных листов с образованием достаточно острого угла гибки.

SAM_2270

SAM_2271

Неожиданно пришла в голову идея об обычной резке бритвой сухой глиняной массы. Бритва при этом с помощью ножниц превращалась в маленькую и тонкую пилу. Для пробы была взята форма без учёта усадки глины, которая проектировалась для цементного состава с глиной, она оказалась слишком маленькой для формования нужного по форме сопла.

001

SAM_2272

SAM_2274

SAM_2278

SAM_2280

Тем не менее, пробная резка получилась очень хорошо.

SAM_2284

Попытка создать новую схему зажигания в системе воспламенения с помощью спички, обмотанной нихромовой нитью и селитрой для более быстрого и резкого срабатывания зажигания.

SAM_2287

На этот раз были полностью перепроектированы все чертежи развёрток двигателя с ещё более высокой степенью точности за счёт дополнительного уточнения допусков, полученных из опыта сборки такой конструкции.

SAM_2289

SAM_2291

SAM_2294

SAM_2298

SAM_2306

SAM_2309

Вскоре была изготовлена новая форма и сделано новое более крупное сопло из каолиновой глины с учётом усадки под разрезку.

SAM_2311

SAM_2314

Сопло после резки, термообработки и склейки секторов между собой с помощью клея «жидкие гвозди».

SAM_2322

SAM_2326

SAM_2328

SAM_2329

SAM_2330

SAM_2332

SAM_2338

Пока ручное нанесение ТЗП на внутреннюю поверхность дозвукового сопла. Материал ТЗП – «жидкие гвозди».

SAM_2341

Глиняное сопло, однако, получилось несколько больше, чем ожидалось и не влезало вместе с наружным обёрточным слоем из силикатного ватмана в дозвуковое сопло, поэтому пришлось ухитряться, разделив одно кольцо обмотки на два. В общем, вышел брак, но вроде исправимый.

SAM_2346

Установка каолиновой шайбы и перегородок в дозвуковое сопло.

SAM_2350

Полностью собранный сопловый блок.

SAM_2354

Заливка топлива в сопловый блок.

SAM_2360

Соединение третьего сегмента с сопловым блоком – закрытие двигателя.

SAM_2365

Двигатель на месте испытания.

SAM_2411

SAM_2415

SAM_2416

SAM_2419

SAM_2423

Испытание двигателя

000

При первой попытке запуска двигателя заглох первичный воспламенительный состав, точно так же ничего не воспламенив, как это было с двигателем Р-40-8. В тот же день двигатель был обследован дома. Контакты были в рабочем состоянии, и было решено предпринять вторую попытку запуска с помощью дополнительной навески из спичечного состава, который был введён вглубь канала и зафиксирован там с помощью пыжа из туалетной бумаги. Запуск удался, но спичечный состав не помог.

Попытка запуска двигателя, 2,64МБ

Попытка запуска двигателя (спичечный состав), 849КБ

Видео крупный план, 22,0МБ

Видео общий план, 20,4МБ

Кадры срабатывания зажигания. Спичечный состав в объёме трети спичечного коробка легко и бесшумно мгновенно сгорел и ничего не поджёг.

001

Двигатель воспламенился благодаря длительному прогреву канала нихромом в течение 1мин после замыкания контактов. Испытание проводилось вечером, было темно. Ниже на фото отлично видно, что двигатель добрался до рабочего режима. Хорошо видно сильное свечение корпуса в сопловом блоке и в первом сегменте. Просвечивают корпус, ТЗП и даже само топливо немного.

003

Дальше случилось то, чего я опасался – разрушилась склейка секторов в глиняном сопле, и мощный поток газов прорвался к стенке колец, ослабив их прочность, после чего отваливается небольшой кусок глиняного сопла и уносится потоком. На четвёртом кадре снизу отлично видно летящий фрагмент сопла и косой поток газов возле сопла. Далее следует прогрессивное падение давления до нуля.

005

Чего-то не хватает.

013

Ослабленные крепления глиняного сопла не расчётно длительным тепловым воздействием, уже потеряло прочность, и при повторном выходе двигателя на режим сопло вылетело из корпуса. Эффект сравни залпу пушки)

002

003

014

010

Сопло не было найдено из-за метровых сугробов вокруг.

Дальше последовало стабильное выгорание оставшегося топлива на очень низком давлении и с огромным факелом.

026

015

Ещё одно доказательство термостойкости корпуса к продолжительному тепловому воздействию.

002

При испытании этого двигателя возникло много неприятных ситуаций. Не сработала система воспламенения, причём такое уже было раньше, но видимо я запамятовал. Вторая попытка завести двигатель с применением спичечного состава провалилась, хотя это и неудивительно. Только нихром помог запустить двигатель благодаря длительному прогреву топлива в воспламенительной камере. Подтвердилось опасение на счёт применения секторного керамического сопла. Возник брак из-за неточности расчёта усадки каолина для формы сопла, что привело к полному разрушению всего глиняного сопла.

Выводы:

1.      Необходимо вернуть прежнюю версию системы воспламенения.

2.      Будет применено обычное целиковое глиняное сопло, выполненное по старой технологии 2001г и скрепленное с корпусом двигателя через уплотнение.