Усилитель тяги в трубе: Усилитель тяги дымохода — ФуранФлекс

Содержание

Как усилитель тяги дымохода своими руками — фото и пошаговое видео

Проектирование дымохода – сложный и ответственный, от правильности выполнения которого зависит эффективность и безопасность использования отопительного прибора. Ни один теплогенератор не способен нормально функционировать без трубы, выводящую дым из помещения. Дымом называют смесь газов, содержащую остаточные продукты сгорания топлива. Появление задымления внутри отапливаемого помещения – верный признак неправильного расчета дымоходной системы, который влечет за собой опасность возникновения пожара и отравления угарным газом. Эта статья расскажет, что такое обратная тяга в дымоходе, как не допустить ее возникновение.

Содержание статьи

Способы измерения

Если вы усомнились, что тяга дымоходного канала печи, камина или отопительного котла достаточная, нужно провести проверку. Самый простой способ развеять сомнения – своими руками проверить с помощью анемометра. Если прибор показывает тягу 10-20 Па, то его считают нормальным.

Проблема этого метода – малая точность измерения недорогих анемометров, если тяга меньше 1Па, то они покажут, что ее нет. Более точные профессиональные приборы стоят дорого, ими пользуются печники.

Если анемометра у вас нет, воспользуйтесь одним из народных методов определения силы тяги дымохода:

  1. По дыму. Самый очевидный признак того, что тяги нет – наличие даже небольшого задымления внутри помещения, большой количество дыма говорит о высоком риске возникновения пожара и отравления угарным газом.

    Клубы дыма — верный признак наличия обратной тяги

  2. По цвету пламени. Посмотрев на цвет пламени, можно проверить уровень силы тяги. Если пламя внутри топки имеет белый оттенок и потрескивает во время горения, тяга избыточно сильная. Оранжево-красный цвет говорит о недостаточной тяге. Если дымоход спроектировать правильно, пламя имеет ровный золотисто-желтый оттенок.
  3. С помощью спички. Если зажечь спичку, свечу или другой источник огня и поднести к отопительному прибору, пламя должно отклонится к топке. Если оно остается ровным, можно быть уверенным, что тяги нет. При отклонении пламени в противоположную от топки сторону, присутствует обратная тяга в дымоходе.

    Проверка тяги в дымоходе с помощью спички

  4. С помощью зеркальца. Еще один метод проверить силу тяги внутри дымохода – поднести карманное зеркало к топке. Появление конденсата на его зеркальной поверхности означает, что удаление дыма затруднено.

Способы проверки тяги

Проверка тяги свечой

Обратите внимание! Тяга внутри дымоходного канала создается из-за разницы в давлении на улице и внутри помещения. В отапливаемой комнате температура выше, чем снаружи, поэтому давление там больше. Нагретый воздух, подпираемый снизу более холодным выдавливается в зону с более низким давлением, то есть в атмосферу. Если проводить измерения летом, когда разница температур внутри и снаружи минимальна, вы получите меньший результат, чем зимой.

Причины неисправностей

Убедившись в том, что внутри дымоходной системе нет достаточного уровня тяги, нужно определить и устранить возможную причину этого дефекта. Опытные мастера утверждают, что наиболее частыми причинами сбоев работы дымоотводящих каналов являются:

  • Ошибка при проектировании. Делать выбор трубы дымохода следует, ориентируясь на объем топки. Если диаметр меньше рассчитанного параметра, слабая не позволит дыму уходить их помещения.
  • Недостаточная длина трубы. Длинна трубы менее 5 м не обеспечивает значительной разницы между давление внутри помещения и на улице, из-за чего создается слабая тяга.
  • Неправильное расположение дымоходной тубы. Печные мастера советую прокладывать дымоход вертикально, так как узкие повороты задерживают дым внутри трубы, снижая тягу.
  • Горизонтальные участки большой протяженности. Если, прокладывая дымоход, не удается избежать горизонтально расположенных участков, то убедитесь, что их длина не более 100 см. В противном случае, ей потребуется усилитель.

    Факторы, влияющие на силу вытяжки

  • Неправильная позиция относительно конька. Дымоходные располагают на одном уровне или выше конька крыши.
    Конек при наветренном положении резко уменьшает силу тяги в дымоходе.
  • Попадание в зону ветрового подпора. Если по соседству от дома стоит высокое сооружение, оно загораживает дымоход от ветра, не давая дымоходной системе нормально функционировать.
  • Погодные условия. Иногда тяга снижается из-за понижения атмосферного давления, попадания внутрь дымохода влаги из-за дождя, тумана или снега. Однако, эти изменения не страшны, так как носят временный характер.

    Ослабление тяги из-за погодных условий

Первым делом при обнаружении проблем в дымоходной системе нужно отмести самые очевидные причины недостаточной тяги. При осмотре убедитесь в герметичности соединений всех сегментов трубы, отсутствии сажевых заторов. Проверьте, что в дымоотводные каналы не попала влага, а атмосферное давление соответствует норме.

Способы усиления тяги

Если сила тяги в дымоходном канале отопительного прибора, устранить этот дефект не всегда просто. Опытные печники используют следующие методы, способы, чтобы ее увеличить:

  1. Первое, что нужно делать, если вы заподозрили недостаточную тягу в дымоходе – прочистить трубу. Для этого вызывают трубочиста или снимают сажевые отложения с внутренней поверхности дымохода своими руками при помощи металлического печного ерша.
  2. Значительного увеличения мощности дымохода можно добиться увеличением высоты дымохода над поверхностью крыши, надставив ее несколькими дополнительными сегментами. Этим же способом выводят дымоход из зоны ветрового подпора от конька или более высокого здания.

    Нормы высоты дымоходной трубы для обеспечения тяги

  3. Установка ротационных турбин. Это устройство, устанавливаемое на оголовок дымохода, состоит из одного или нескольких винтов. Под воздействия ветра турбины вращаются и создают разрежение воздуха, для достижения большей разницы между внутренним и наружным давлением. Применение турбин эффективно лишь в ветреную погоду, их рекомендуют использовать, если температура дыма на выходе из дымохода не более 200 градусов.

    Ротационные турбины

  4. Использование специального дефлектора. Специальные модели дефлекторов имеют особую аэродинамическую форму. За счет свойства воздуха понижать давление при эффекте падения во время прохождения препятствия в дефлекторе создается зона разрежённости, стимулирующая дым покидать трубу. Эффективность аэродинамических дефлекторов заметна только в ветряную погоду.

    Аэродинамический дефлектор

  5. Усилитель тяги. Устройство для автоматического регулирования тяги представляет собой колпачок в виде зонтика с термодатчиком, устанавливаемый на трубу дымохода. Термодатчик анализирует температуру выходящих газов и срабатывает самостоятельно. Усилитель тяги сохраняет в дымоходе давление в пределах 10-35 Па, оптимизируя работу отопительного прибора и расход топлива.
  6. Дымосос. Если эффекта от предыдущих способов нет, на трубы устанавливают дымосос, снабжённый винтом и электромотором. В ветряную погоду винт крутится самостоятельную, если движений воздуха нет, срабатывает электрический мотор и приводит его в движение.

Если найти решение проблемы отсутствия тяги внутри дымоотводящего канала не удалось самостоятельно, обратитесь за консультацией к опытному печнику, который подскажет, что делать, исправит дефект наиболее рациональным способом.

Видео-инструкция

Усилитель тяги дымохода: чертежи + фото, видео

При работе печи, камина или котла большинство хозяев частных домов и коттеджей отмечают значительное ухудшение процесса горения.

Чаще всего это вызвано изменением параметров тяги. Чтобы улучшить качественные характеристики следует установить усилитель тяги дымохода, который, благодаря простоте конструкции можно сделать самостоятельно.

Причины ухудшения тяги

Для начала требуется определить причину ухудшения тяги. Поэтому в первую очередь проверяется общее состояние дымохода и всех сопутствующих элементов системы.

Делается это очень легко. Сначала полностью отключается вся отопительная система, после чего в дымоходе посредством длинного щупа замеряется количество сажи. Данное значение не должно превышать 2 мм.

Причины недостаточной тяги в дымоходе условно разделяют на 2 группы: внешние факторы и особенности конструкции.

Среди конструктивных особенностей:

  • применение тройников, колен по ходу дымоотводящего канала, обход преград, создающих аэродинамическое сопротивление;
  • неверный монтаж и регулировка заслонки;
  • неверная высота и диаметр дымохода, не соответствующий требованиям производителей отопительных или водонагревательных котлов.

Под внешними факторами подразумевают:

  • размещение выхода тяги ниже конька кровли, что при определенных условиях может привести к тяговому «опрокидыванию»;
  • наличие поблизости от дымохода крупногабаритных объектов, образующих область повышенного давления или же наоборот разряжения;
  • преобладание в регионе ветров большой силы или наоборот штиля,

Все это может оказывать значительное влияние на силу тяги и создавать дополнительное сопротивление, тем самым снижая ее уровень. Во избежание этого, необходимо обязательно предпринять определенные шаги для усиления или стабилизации тяги, чтобы печь или котел работал более эффективно.

Способы и устройства

Для нормального функционирования дымохода восходящий поток должен иметь давление порядка 10-20 Па. Чтобы определить уровень тяги используют анемометры, и уже основываясь на их показаниях и результатах прогорания топлива, принимается решение – увеличивать или уменьшать тягу.

Есть различные варианты того, как привести тягу в соответствие с нормами:

  1. удлинение дымохода;
  2. использование специальных приспособлений;
  3. задействование электрических дымососов;
  4. тяговые стабилизаторы.

Удлинение дымохода

Наиболее простой способ для устранения заниженной тяги – это удлинить трубу дымохода. Благодаря увеличению разницы между уровнями дымоходного выхода и котла повышается и разница давлений восходящего потока. Для дымоотводящей трубы наиболее подходящей является высота 5-6 метров при соблюдении минимального расстояния между вертикальным отрезком дымохода и печью или котлом, и отсутствии всевозможных колен, сужений и отклонений шахт.

При наличии высокой кровли или нахождении поблизости дома крупногабаритных объектов, значительно ухудшающих тягу, этот способ дает возможность добиться наилучшего результата. Тем не менее, при очень высоком дымоходе уровень тяги может сильно превысить необходимое значение, в результате чего основная масса тепла будет выделяться в окружающую среду, а не расходоваться на обогрев помещений. Для недопущения подобной ситуации используются специальные заслонки, посредством которых снижают объем отводимого газа.

Дефлекторы

Дефлектор – это устройство, позволяющее оптимизировать воздушные потоки для усиления тяги в дымоотводящей или воздуховодной трубе. Дефлектор переводиться как направляющее устройство, отражатель. Название в принципе полностью описывает его назначение и функциональность.

Чем проще конструкция, тем больше эффективность, поскольку потоки, отраженные от крыши и боковой ветер, повышают тяговую силу и подсасывают дым из трубы. Дефлектор, даже при шквальном ветре, исключает опрокидывание тяги, однако в штиль он неэффективен. Модель усилителя тяги дымохода следует подбирать не только по размеру дымовыводящего канала, но и по предполагаемой ветровой нагрузке.

При наличии желания, листа оцинкованного железа, минимального набора инструментов, подручных материалов и даже незначительных навыков работы с металлом можно сделать такое устройство самостоятельно.

Для изготовления устройства понадобятся:

  1. угольник;
  2. рулетка;
  3. ножницы по металлу или болгарка;
  4. деревянный молоток;
  5. заклепочник;
  6. ручная электродрель;
  7. набор сверл;
  8. сверлоконечные саморезы с прессшайбой 15 мм;
  9. жесть или оцинковка 0,3-0,5 мм;
  10. подручный материал для креплений.

После проведения расчетов и нанесения на металл контуров деталей выполняем следующее:

  1. вырезать все необходимые детали;
  2. свернуть корпус насадки и скрепить края с помощью саморезов или заклепок;
  3. собрать и соединить между собой оба конуса устройства;
  4. перед сборкой зонтика нужно установить в нижнем конусе шпильки для крепления его к общему корпусу, а если монтаж будет выполняться на лапках, то их можно зафиксировать снаружи на заклепках.

Стоит помнить, что все соединения усилителя тяги в дымоходе должны быть прочными, поскольку он может подвергаться воздействию сильного ветра. На видео полностью показан процесс создания дефлектора своими руками.

Такие усилители тяги дымохода не только хорошо переносят дымовые газы и высокие температуры, но и обладают коррозийной устойчивостью и долговечностью.

Флюгер

Флюгер является еще одним усилителем тяги с довольно простой конструкцией без удлинения дымовыводящей трубы, и также зависящим от силы ветра. Тем не менее, это устройство в отличие от описанного выше, практически не создает сопротивления в штиль. На оголовке устанавливается крыло небольшого размера, которое защищает край дымохода от ветра лишь с одного края.

Благодаря вспомогательной лопасти, и ее размещению напротив места фиксации флюгера на дымоходе, устройство все время закрывает устье от воздушных потоков, которые обтекая его, создают на выходе разряжение, там самым значительно повышая тягу. Производители советуют использовать такие устройства для дымоходов дровяных каминов при недостаточной или нестабильной тяге, в случае сильных ветров или при образовании воздушных вихрей над дымовыводящим каналом, вследствие неблагоприятного расположения трубы.

Ротационные турбины

Ротационные турбины – это механическое устройство, которое для усиления тяги в дымоходе задействует ветровую энергию. Турбинная насадка, независимо от направленности ветра все время вращается в одну сторону, создавая при этом над дымовым каналом разрежение, что способствует увеличению тяги.

Конструкция такого усилителя тяги позволяет предохранить дымоход от попадания в него мусора, листьев, осадков и прочего. Особенностью турбины является то, что в штилевую погоду она не работает, в неотопительный сезон выполняется отвод воздуха из дымового канала, а при наличии ветра создается высокая разреженность и увеличение тяги.

Не рекомендовано устанавливать подобные усилители тяги на дымоходах печей, работающих на угле и дровяных каминов. Стоит учесть, что температура дымовых газов должна быть не более 150-250˚C.Такое устройство эффективно для систем естественной вентиляции и дымовыводящих труб отопительных котлов, работающих на газовом топливе.

Дымососы электрические

В некоторых случаях, например при использовании дровяных печей или каминов, допустима установка специальных электрических дымососов. Эти устройства рассчитаны для применения в условиях повышенных температур, наличия золы, конденсата и прочих продуктов горения. Тем не менее, категорически запрещено монтировать их на дымовыводящие трубы твердотопливных котлов, в которых температура газов может достигать 650-800˚C.

Подобные устройства позволяют полностью автоматизировать работу дымоходного канала. Датчики силы потока и температуры регулируют интенсивность вращения электропривода, постоянно поддерживая, таким образом, в системе оптимальную тягу.

Выбор способа увеличить тягу зависит непосредственно от конструктивных особенностей дымовыводящего канала. Использование всех вышеперечисленных устройств для усиления тяги в дымоходе актуально лишь при определенных условиях, а именно: преобладание безветренной погоды в регионе или же невозможность устройства дымоотводящей трубы требуемой длины.

Усилитель тяги дымохода + чертежи, фото

Усилитель тяги – это простое устройство, которое позволяет сделать работу системы отопления более эффективной. В его устройстве необходимо разобраться подробнее. Кроме того, следует разобраться в способах измерения тяги и методах ее увеличения разными средствами. Усилитель тяги дымохода необходим для нормального отопления жилых помещений. В устройстве разных конструкций следует разобраться каждому домашнему мастеру. Это позволит увеличить эффективность отопительного оборудования.

Способы измерения

Если имеются сомнения, что тяга дымохода находится на достаточном уровне, необходимо выполнить проверку. Самым простым способом является провести исследования при помощи анемометра. При показаниях прибора в районе 10-2 Па тяга считается нормальной. Однако у такого метода имеется один минус. Он отличается невысокой точностью измерений. Это относится к недорогим приборам. К примеру, при наличии тяги менее 1 Па они могут показать, что ее вовсе нет. Это говорит о необходимости использовать более качественные измерительные устройства.

Профессиональные устройства отличаются высокой ценой и при этом довольно дорого стоят. Такие приборы обычно используются опытными печниками. При отсутствии анемометра можно воспользоваться одним из таких способов:

  • По дыму. Очевидным признаком наличия или отсутствия тяги является дым, который может проникать в комнату. Если помещение задымляется, значит тяга плохая. В этом случае высок риск отравления угарным газом.
  • По цвету пламени. Присмотревшись к цвету пламени, можно узнать, насколько сильной является тяга. Если пламя, которое находится внутри топки, отличается белым оттенком, а при горении слышны потрескивания, выискиваемый показатель слишком высокий. Оранжево-красный оттенок свидетельствует о недостаточном уровне силы вытяжки. При правильном устройстве дымохода пламя отличается золотисто-желтым цветом.
  • При помощи спички. Если поджечь спичку или свечку, и поднести к прибору отопления, при хорошей тяге пламя будет наклоняться в сторону топки. При ровном горении пламени можно говорить об отсутствии вытяжки. Если же пламя будет наклоняться в сторону от дымохода, здесь имеет место обратная тяга.
  • Зеркальцем. Такой метод тоже часто применяют для определения силы тяги. К дымоходу просто нужно поднести карманное зеркальце. Если на нем появится конденсат, тяга невелика.

Внимание! Тяга в дымоходе появляется за счет разницы показателей давления на улице и в комнате. В комнате, которую требуется отопить, давление выше, чем за ее пределами. Это объясняется тем, что температура в ней выше.

При работе камина или печи многие владельцы частных домов отмечают снижение вытяжной силы в определенные периоды. Чтобы исправить ситуацию, понадобится создать усилитель вытяжной силы дымохода.

Причины снижения

Сначала необходимо понять, почему снизилась сила вытяжения. Именно поэтому сперва проверяют состояние дымохода. Обязательно просмотреть и другие элементы системы. Сделать это можно довольно просто. Сначала необходимо полностью отключить систему отопления. Затем в дымоходе заменяют количество сажи при помощи длинного щупа. Этот показатель не должен быть больше 2 мм.

Причин, по которым тяги в дымоходе может не быть, довольно много. Их следует поделить на две группы – конструкционные особенности и факторы, воздействующие извне.

К первым относят:

  • использование тройников и поворотов по ходу дымоотвода;
  • неправильный монтаж или регулировка заслонки;
  • неверно выбранный диаметр и дымоходного канала и высота трубы.

Внешние факторы могут быть такими:

  • Установка выходного отверстия дымохода ниже конька кровли. Такой фактор часто приводит к опрокидыванию тяги.
  • Наличие возле дымохода довольно крупных объектов. Из-за этого образуется большая область пониженного или увеличенного давления.
  • Преобладание штиля или сильного ветра в определенной местности.

Это может сказываться на силе тяги. Создается повышенное сопротивление. Чтобы этого не допустить, следует предпринять определенные меры. Благодаря таким действиям отопительное оборудование будет эксплуатироваться эффективнее.

Устройства и способы

Чтобы дымоход нормальной функционировал, понадобится выполнить все условия, при которых восходящий поток будет иметь давление 10-20 Па. После определения силы тяги с помощью анемометра и, основываясь на количестве сжигаемого топлива, решают – повышать или снижать силу тяги.

Существует несколько распространенных и эффективных вариантов решения этой проблемы. Тяга может быть приведена в норму такими средствами:

  • удлинить дымоход;
  • установить в систему отведения дыма электрические дымососы;
  • использовать тяговые стабилизаторы;
  • воспользоваться специальными приспособлениями.

Такие способы имеют свои преимущества.

Удлинение дымохода

Простой метод для увеличения силы тяги – создание более длинной трубы дымохода. Для канала, который отводит дым, лучше выбирать длину 5-6 м. Этот показатель выбирается при минимальном расстоянии от печи до вертикального отрезка трубы. Стоит учитывать количество сужений и колен.

Если кровля невысокая, а вблизи дома располагаются крупные объекты, которые существенно понижают силу тяги, благодаря такому способу можно существенно ее повысить. Однако если сила тяги станет слишком большой, очень много тепла уйдет во внешнюю среду. В этом случае система отопления будет работать неэффективно.

Дефлекторы

Дефлектор является механизмом, благодаря которому потоки воздуха распределяются оптимальным образом. За счет этого вытяжная сила в дымоходе существенно возрастает.

Простота конструкции дымохода обеспечивает его функциональность. Потоки, которые отражаются от трубы и боковые ветра способны значительно повышать силу тяги, подсасывая дым. Даже в случае шквального ветра дефлектор не допустит опрокидывания тяги. Однако такое устройство не работает в штиль. Модель усилителя необходимо выбирать в соответствии с размером дымоотвода, а также с предположительно ветровой нагрузкой.

Для собственноручного сооружения дефлектора потребуется иметь лист оцинкованного железа и стандартный набор инструментов. Работа не отличается сложностью. Чтобы изготовить такое устройство, требуется подготовить:

  • рулетку;
  • угольник;
  • болгарку и ножницы по металлу;
  • заклепочник;
  • деревянный молоток;
  • листы оцинкованной жести;
  • подручный материал, из которого будут выполнены крепления;
  • набор сверл;
  • ручная дрель.

После выполнения необходимых расчетов и разметки металлических частей необходимо выполнить такие действия:

  • вырезать размеченные детали;
  • свернуть корпус изделия и соединить края саморезами;
  • собрать конусы воедино.

Перед установкой дефлектора в нижнем коньке необходимо установить шпильки для соединения их с общим корпусом. При выполнении монтажа на лапках их фиксируют на заклепки снаружи. Однако необходимо помнить, что каждое соединение устройства должно выполняться максимально прочным. Это обусловлено будущим воздействием сильных ветров.

Подобные усилители тяги способны отлично переносить дымовые газы и высокую температуру. Кроме того, они очень устойчивы к ржавлению и могут прослужить довольно долго.

Флюгер

Такое устройство представляет собой еще один усилитель тяги. Флюгер обладает простой конструкцией и при его установке не нужно удлинять дымоотвод. Однако флюгер зависим от силы ветра. Кроме того, такое устройство не препятствует тяге в полный штиль. На оголовке необходимо установить небольшое крыло, которое будет укрывать край дымохода от порывов ветра.

В устройстве предусмотрена вспомогательная лопасть. Благодаря тому, что она размещается напротив места установки флюгера, устройство способно отлично закрывать отверстия дымохода от воздушных потоков. Они будут его обтекать, создавая разрежение на выходе. В результате тяга существенно повышается.

Обычно флюгеры выбирают при оборудовании дымоходов каминов или при частом образовании над трубой вихрей. Это позволяет сделать систему отопления более эффективной. Кроме того, подобные устройства имеют невысокую стоимость.

Ротационные турбины

Такие устройства представляют собой механические приборы, которые применяются для усиления тяги в дымоходе. Они способны задействовать энергию ветра. Турбинная насадка, вне зависимости от ветра, будет вращаться в определенную сторону. При этом над дымоходом создается разрежение. Это позволяет увеличить тягу.

Создание таких устройств обеспечивает сохранность дымохода от мусора, снега и дождя. Главным отличительным свойством такой турбины является неспособность работы в условиях штиля. При этом в случае сильных ветров создается повышенное разрежение, которое тоже не очень хорошо сказывается на эффективности работы отопительной системы.

Лучше не устанавливать ротационные турбины на дымоотводящие каналы угольных печей и дровяных каминов. Максимально допустимая температура газов, которые отводятся из отопительных систем с такими усилителями тяги, составляет 250 градусов. Лучше монтировать подобные устройства в системы вентиляции естественного типа.

Электрические дымососы

Иногда, к примеру, при использовании дровяных печей, может проводиться монтаж дымососов. Такие устройства используются при удалении газов высоких температур. Им не страшна зола и конденсат. Однако не следует устанавливать такие устройства на дымоотводы твердотопливных котлов. В них температура выводящихся газов может достигать 800 градусов.

Благодаря установке электрических дымососов система выводы продуктов горения полностью автоматизируется. Обеспечивается это монтажом датчиков температуры. В результате работы такой системы регулируется интенсивность работы электрического привода. При этом постоянно поддерживается оптимальная тяга в системе.

При выборе способа увеличения тяги необходимо обращать внимание на особенности конструкции трубы. Применение всех устройств для создания повышенной тяги актуально только тогда, когда преобладает безветренная погода.

Выводы

Усилитель тяги необходим для нормальной работы системы отопления, если вывод дыма затруднен. При выборе подходящего устройства нужно учитывать причины ухудшения тяги и особенности отопительного оборудования. Это позволит сконструировать систему отведения дыма, которая будет работать максимально эффективно.

Для нормализации тяги используют различные устройства. Они имеют свои преимущества и особенности монтажа. Некоторые такие устройства легко собрать своими руками. Чаще всего используют простые усилители вроде флюгера и дефлектора.

Что еще почитать по теме?

Автор статьи:

Сергей Новожилов — эксперт по кровельным материалам с 9-летним опытом практической работы в области инженерных решений в строительстве.

Понравилась статья? Поделись с друзьями в социальных сетях:

Facebook

Twitter

Вконтакте

Одноклассники

Google+

Изготовление усилителя тяги дымохода своими руками

Снижение тяги может привести к обратному попаданию продуктов горения в помещение и отравлению угарным газом. Для поднятия силы тяги используют специальные приспособления – усилители (стабилизаторы, вентиляторы, дефлекторы). Их можно купить или сделать своими руками.

Причины снижения тяги

Падение эксплуатационных свойств дымоходной системы может быть связано с неправильной работой отопительного прибора или его компонентов и с проблемами самой трубы для отведения продуктов горения.

Первоначально необходимо обследовать трубу на факт засорения сажей или другими посторонними объектами (чистый дымоход печи, где слой сажи не более 2 мм). Затем следует проверить тягу при помощи анемометра и сверить показатель с нормой.

Одним из факторов, влияющих на тягу, является неправильно подобранные метрические показатели дымохода:

  • слишком большой или недостаточный диаметр дымоходной трубы печи;
  • протяженность горизонтальных участков трубы или поворотных элементов;
  • неправильно подобрана длина трубы для печи;
  • неверно расположенный относительно конька крыши дымоотвод.


К факторам, влияющим на тягу, также относят нарушения герметичности в дымоходе: отсутствие элементов, выпавшие кирпичи, трещины, зазоры. Они создают дополнительную циркуляцию и поток воздуха. Как улучшить тягу в дымоходе, вам подскажут специалисты, также вы можете самостоятельно найти большой объем информации о способах и применяемых устройствах.

Способы улучшения тяги

  • Установка дефлектора. Одним из распространённых приспособлений для поднятия аэродинамических показателей дымоотвода является дефлектор. Суть его работы заключается в создании эффекта низкого давления (за счет округлой формы) в момент обтекания воздушным потоком, компенсация происходит за счет вывода из трубы печи горючих газов.

Чтобы изготовить дефлектор своими руками, понадобятся несколько листов нержавеющей стали толщиной 1 мм, болгарка, сварочный аппарат, хомут по диаметру дымохода, термостойкий герметик и другие инструменты.

Схемы и чертежи дефлектора можно найти в сети интернет, нарисовать или распечатать на бумаге и перенести на лист металла. После нужно вырезать элементы, согнуть в нужную конструкцию и сварить по стыкам. При помощи хомута конструкцию прикрепляют к верхней части трубы дымохода.

  • Установка автоматического стабилизатора. Данный регулятор тяги дымохода поддерживает уровень оптимальной тяги за счет заслонки или конструкции в виде зонтика, когда давление в трубе возрастает. Стабилизатор понижает его за счет поступления дополнительного потока воздуха из помещения. Стабилизатор  может быть элементом модульной системы дымоходов для печей.

Изготовить автоматический стабилизатор можно самостоятельно, для этого понадобится лист нержавейки толщиной 8-10 мм, стальной прут, сварочный аппарат, болгарка. Подготовив заранее схему стабилизатора, вырезают отрезок стального листа и скручивают его  в трубу, затем делают сварку и шлифуют стык. После делают отверстие для ограничителя, равное 15% диаметра дымоходной трубы печи.

В трубе делают два сквозных отверстия, в которые помещают стальной прут, фиксируют его с одной стороны винтами, а с другой оставляют 10 см его длины и крепят рукоятку. Затем приваривают ограничитель,  который впоследствии будет закрывать проем трубы. Устанавливают стабилизатор в промежуточный участок дымохода и с двух сторон используют хомуты.

  • Дымовой вентилятор – очень эффективный способ создать дополнительную принудительную тягу. Принцип действия вентилятора заключается в его расположении и вращении лопастей, которые создают разряженную воздушную область, куда идет приток дыма.

Часто устанавливают каминный кирпичный дымоотвод, его также используют и для печей. Вентилятор требует дополнительного подключения к электросети, данный факт по технике безопасности не всегда возможен.

Применять вентилятор, как усилитель тяги, актуально для узких дымоходов печи, где аэродинамические естественные показатели очень слабые, есть необходимость увеличить эти показатели. Существуют модели вентиляторов, которые помимо работы от электричества при сильном ветре вращаются за счет механического вращения потоком.

Усилитель тяги дымохода своими руками

Как правило, применительно к жилым строениям система дымоудаления монтируется в случаях, если их отопление организовано с использованием генератора тепла любого типа, за исключением электрического. Одна из наиболее часто встречающихся проблем при эксплуатации отопительного оборудования – недостаточная тяга в трубопроводе. Разберемся, как ее можно решить с помощью усилителя тяги дымохода, который несложно сделать своими руками.

Существует несколько причин такой недостаточной тяги, и о них следует знать, прежде чем приступать к самостоятельному конструированию специального устройства – дефлектора.

Проблемы с тягой

Засорение канала

Самый легкий случай. Достаточно прочистить дымоход (своими силами или пригласив специалиста), и тяга восстановится. Это одна из самых распространенных «болезней» труб, выложенных из кирпича, и «лечится» она довольно просто.

На заметку!

О достаточности тяги можно судить по оттенку пламени в печи. Если он темно-красный, то тяга ниже нормы. Золотистый цвет говорит о том, что все в допустимых пределах.

Ошибки проектирования

Здесь, за редким исключением, не поможет никакой усилитель тяги – необходимо производить реконструкцию дымохода.

Частичная разгерметизация канала

Достаточно тщательного обследования конструкции и ремонта.

Как сделать усилитель тяги

Рассматривать все конструкции не имеет смысла, так как профиль труб, сечение, материалы, из которых они сделаны – разные. Функционирование каждого дымохода имеет свою специфику. Для кирпичной трубы усилитель выглядит так.

Оптимальным вариантом считается круглое сечение – самое эффективное инженерное решение. Именно такие дымоходы в основном и монтируются в частном секторе. Рассмотрим, как сделать простой усилитель тяги дымохода своими руками.

Дефлектор на круглую трубу

Принцип его работы основан на создании зоны разряжения на пути восходящего горячего воздуха частичным перекрытием канала. Образующиеся вихревые потоки снижают давление в этой области, тем самым увеличивая скорость перемещения дыма, то есть тягу. Но поставить на трубу «просто колпак» – это не решение проблемы. Все его линейные параметры взаимосвязаны и рассчитываются по специальным формулам.

Чтобы упростить читателю работу, автор предлагает воспользоваться готовой таблицей со всеми необходимыми данными:

Этой информации вполне достаточно, чтобы сделать простейший дефлектор – усилитель тяги. Ну а как кроить, гнуть, клепать листовое железо расписывать не стоит – это элементарные вещи. Не имея простейших навыков работы с бытовым инструментом, заниматься конструированием и сборкой усилителя не имеет смысла.

Во избежание «подсоса» воздуха место примыкания дефлектора к трубе заделывается герметиком категории «жаропрочный».

Ракета-носитель

— обзор

IV Ракета-носитель

Ракета-носитель — это космическая транспортная система, основанная на многоступенчатой ​​ракете, используемая для отправки полезной нагрузки, такой как спутник, пилотируемый космический корабль, космическая станция или космический зонд, в предварительно выбранная орбита. В конце 1950-х годов в разных странах были созданы ракеты-носители на базе стратегических ракет. Вначале они в основном использовались для запуска правительственных и военных грузов, таких как «Тор», «Атлас», «Дельта» и «Скаут» в США, «Спутник», «Восток», «Союз» и «Флитс» в Советском Союзе и «Чанг Чжэн» в Китае.Рынки международных космических запусков в 1990-х годах находились на подъеме. Многие страны, такие как США, Россия, Украина, Япония, Индия и Китай, а также такие организации, как Европейское космическое агентство (ЕКА), представили ракеты-носители двойного назначения на основе существующих ракет. Израиль успешно запустил ракету «Шавит» в 1988 году. Эти страны и организации обладают независимыми возможностями запуска, а другие страны используют свои ракеты для запуска спутников. Ракеты-носители состоят из 2–4 ступеней. Каждая ступень включает в себя конструкцию корпуса ракеты, топливную систему и систему управления полетом.Межъярусные секции используются для соединения сцен. Заключительная ступень оснащена приборным комплексом, состоящим из систем наведения и управления, системы телеметрии и системы безопасности стартовой площадки. Полезная нагрузка установлена ​​на верхней части приборной панели, прикрытой обтекателем.

Ракеты-носители, которые также называют ракетами нулевой ступени, прикреплены к первой ступени многих ракет-носителей. Ракеты-носители могут быть твердотопливными или жидкостными. Количество ракет-носителей будет зависеть от требуемой грузоподъемности ракеты-носителя.В большинстве случаев используется жидкое двухкомпонентное топливо. На первой и второй ступенях в качестве пропеллента используются жидкий кислород и керосин или четырехокись азота и смешанный гидразин. В большинстве случаев используется автономная полностью инерционная система наведения. Основные технические характеристики ракет-носителей включают грузоподъемность, точность вывода на орбиту и надежность. Пропускная способность — это масса полезных нагрузок, которые могут быть доставлены на заранее выбранную орбиту; она уменьшается с увеличением высоты и наклона требуемой орбиты.Следовательно, при указании грузоподъемности необходимо проиллюстрировать высоту орбиты и наклон. Например, грузоподъемность китайского корабля Chang Zheng 2F, вылетающего на орбиту высотой 200 км в перигее, 350 км в апогее и углом наклона 42 градуса, составляет максимальную массу полезной нагрузки 8 тонн. Точность впрыска на орбиту в основном зависит от точности системы управления и используемого метода управления. Ракеты обычно запускаются со специальной стартовой площадки, но иногда запускаются с самолета или морской платформы.Обычно ракеты взлетают с земли вертикально. Первый этап сбрасывается, когда его работа завершена. Второй и третий этапы работают последовательно, а завершающий этап завершает работу. Ракета выходит на выбранную орбиту и корректирует ориентацию. Затем заключительный этап отделяется от транспортного средства, чтобы выполнить свою миссию.

В настоящее время на вооружении находятся ракеты:

США: серии «Атлас 5» и «Дельта 4»

Российская Федерация: серии «Протон» и «Союз»

Украина: Циклон и Zenith

ESA: серия Ariane 5

Япония: серия H

Индия: ракета-носитель спутниковой связи (SLV)

Израиль: Shavit

Китай: серия Chang Zheng

Максимальная грузоподъемность в перигее среди упомянутых выше ракет составляет 22 тонны. Максимальная грузоподъемность на синхронной переходной орбите — 13 тонн. Кроме того, США и Россия реформировали и разработали несколько небольших ракет-носителей с использованием снятых с вооружения ракет, чтобы удовлетворить требованиям быстрого запуска небольших правительственных, военных и коммерческих грузов. Сюда входят такие проекты, как Пегас, Телец, Минотавр и Сокол в США, и Старт, Рокот, Днепр, Волна, Стрела и Штиль в Российской Федерации. Для выполнения миссий по исследованию дальнего космоса, таких как возвращение на Луну и пилотируемая посадка на Марс, в начале 21 века США начали разрабатывать Ares 1 и Ares 5.Арес 5 — тяжелая грузовая ракета-носитель. Его грузоподъемность в перигее достигает 125 тонн, а на лунной орбите — 55 тонн.

По имеющимся данным, тяжелая грузовая ракета-носитель, разрабатываемая в настоящее время в Китае, имеет две схемы: керосиновый двигатель большой тяги на жидком кислороде и твердотельный ускоритель большой тяги. Используется двухсекционная конфигурация (две центральные ступени, окруженные конфигурацией бустеров). Диаметр центральной ступени тяжелой ракеты — 9 метров. Есть два типа мощности: жидкокислородный керосиновый двигатель с тягой 660 тонн + кислородно-водородный двигатель с тягой 200 т и твердотопливный ускоритель с тягой килотонн + кислородно-водородный двигатель с тягой 200 т.Длина обеих этих двух конфигураций тяжелой ракеты достигает 100 метров. Взлетная масса ракеты достигает 4000 тонн. Взлетная тяга достигает 5000 тонн. Грузоподъемность в перигее составит более 130 тонн.

F.A.Q.’s — Estes Rockets

Безопасна ли модельная ракетная техника?

Да! Фактически, при соблюдении Кодекса безопасности моделей ракет NAR, ракетные модели Estes являются одним из самых безопасных видов активного отдыха как для детей, так и для взрослых. Из-за популярности этого хобби за последние полвека невозможно точно знать, сколько ракет было запущено, но можно с уверенностью сказать, что ракетные двигатели модели Estes с 1958 года совершили более 500 МИЛЛИОНОВ безопасных и успешных запусков. Более 60 лет Estes предоставляет — и продолжает предоставлять — учебные материалы и инновационные продукты STEM для людей всех возрастов, уделяя одинаковое внимание обеспечению безопасного и увлекательного обучения.


Насколько высоко может взлететь модель ракеты?

Ракеты модели Estes летают от 100 до 2500 футов в высоту! Все зависит от размера и конструкции модели ракеты и двигателя (ов) Estes, который использовался для ее запуска. Каждая модель ракеты Estes перед поступлением на рынок проходит множество испытаний, чтобы определить, какие двигатели лучше всего подходят для полета и на каких высотах можно достичь.Эта информация указана на упаковке каждой модели ракеты Estes. Его также можно найти для каждой модели ракеты на estesrockets.com и в ежегодном каталоге Estes.


Могу ли я запускать ракеты Estes более одного раза?

Вы делаете ставку! Ракеты моделей Estes созданы для того, чтобы их можно было летать снова и снова. Но не забудьте следовать Правилам безопасности модели ракеты NAR при извлечении ракеты. Не пытайтесь поднять модель ракеты «с линий электропередач, высоких деревьев или других опасных мест».«И всегда проверяйте свою ракету и устраняйте любые повреждения перед перезапуском. Затем выполните те же действия по подготовке к полету, которые вы использовали при первом запуске. Упакуйте ракету ватным тампоном, сложите и вставьте парашют или косу, снимите использованный кожух двигателя и вставьте новый двигатель, стартер и свечу двигателя. Тогда вы снова в путь!


Где я могу управлять своей ракетой?

Информацию о месте запуска см. В Кодексе безопасности модели ракеты NAR.Вы всегда должны уточнять у местного AHJ (органа, имеющего юрисдикцию), такого как правительство вашего города или округа / округа, какие-либо особые правила, которые могут применяться в вашем районе. Вообще говоря, вы можете управлять большинством моделей ракет Estes в больших открытых парковых зонах или на школьных территориях, например, на футбольных полях и футбольных полях. Убедитесь, что стартовая площадка не находится рядом с сухой травой или сорняками.


А как насчет погодных условий?

Кодекс безопасности ракет модели NAR содержит рекомендации.Запрещается запускать модели ракет в ветреные или пасмурные дни. Вы же не хотите, чтобы ветер мешал вашей ракете или чтобы у вашей ракеты был флюгер. И важно никогда не запускать модельную ракету в облака, потому что вы не можете увидеть, что в них может быть.


Какова общая траектория полета ракет модели Estes?

При зажигании ракеты с помощью системы запуска с электронным управлением начинает гореть топливо модельного ракетного двигателя. Это фаза тяги, которая обеспечивает отрыв и ускорение.После того, как топливо в двигателе перестанет гореть, активируется заряд с задержкой по времени. Заряд задержки не обеспечивает тяги, но вместо этого позволяет ракете двигаться по инерции до апогея — максимальной высоты ракеты во время полета. Плата за задержку также обеспечивает отслеживание дыма, чтобы вы могли лучше видеть траекторию полета вашей ракеты. После того, как заряд задержки закончился, инициируется выброс заряда. Выбрасываемый заряд создает давление в корпусе ракеты, которое заставляет систему восстановления — обычно парашют или косу — раскрыться.Затем ракета плавно возвращается на землю, чтобы ее можно было подготовить к следующему запуску.


Как заказать каталог Estes?

Наш последний каталог доступен для покупки в Интернете, или вы можете просмотреть и загрузить все наши цифровые каталоги!


Как удержать ракету от уноса?

Даже при полете в пределах допустимого ветра легкие ракеты могут дрейфовать на значительные расстояния. Чтобы уменьшить влияние дрейфа сверх того, что можно сделать путем наклона пусковой штанги, необходимо изменить систему восстановления, чтобы модель ракеты опускалась с несколько большей скоростью.
Различные методы включают:
A . Вырезание сливного отверстия: на верхней части пластикового парашюта Estes есть круг, который можно вырезать. Это позволяет воздуху проходить через него быстрее, увеличивая скорость спуска. Недостаток этой модификации в том, что она постоянная.
Б . Закрепление парашюта: соберите линии кожуха парашюта вместе в средней точке и оберните его лентой. Это предотвращает полное раскрытие парашюта, что ускоряет спуск ракеты.В дни, когда нет ветра, снимите ленту. Это изменение носит временный характер.
С . Переключитесь на стример: стримеры обычно позволяют модели ракеты спускаться быстрее, чем парашюты. Если у ракеты есть парашют, снимите его и прикрепите стример. Использование шарнирных соединений — отличный способ сделать системы восстановления легко взаимозаменяемыми.


Как правильно установить стартер в ракетный двигатель модели Estes?

1 . Держите двигатель Estes вверх дном (как показано).
2 . Вставьте стартер в форсунку двигателя. Наконечник стартера будет упираться в топливо двигателя. Для инициирования важно, чтобы наконечник оставался в контакте с пропеллентом.
а . НЕ сгибайте стартер; это может привести к отрыву наконечника стартера от топлива двигателя.
3 . Вставляя пробку двигателя, продолжайте удерживать двигатель вверх дном. (Вставка вилки приведет к минимальному изгибу проводов стартера, но при этом наконечник стартера не должен отрываться от топлива.)
4 . Когда вилка надежно удерживает стартер на месте, отогните провода стартера друг от друга (как показано). Во избежание короткого замыкания важно, чтобы провода стартера не касались друг друга ни над, ни под лентой.
5 . Установите двигатель в ракету-модель в соответствии с инструкциями к модели.


Как заставить работать мой контроллер запуска?

Для проверки целостности цепи / цепи вашего контроллера запуска:
1 . Убедитесь, что вы правильно установили свежие щелочные батареи.
2 . Прикрепите друг к другу микрозажимы контроллера запуска.
3 . Вставьте ключ безопасности в замочную скважину и НАЖИМАЙТЕ ВНИЗ, пока черная резиновая предохранительная пружина под ключом безопасности полностью не сожмется. Теперь ключ должен замкнуть цепь, а лампочка контроллера должна ярко загореться. (Тусклый или мигающий свет указывает на то, что батареи недостаточно свежие или новые.Или с контактов аккумулятора в контроллере, возможно, потребуется аккуратно соскрести скопившийся остаток аккумулятора.)
4 . Продолжая удерживать кнопку безопасности ЖЕСТКО, нажмите кнопку запуска контроллера; это должно заставить свет погаснуть.
5 . Если вы выполните шаги 1–4, и контроллер отреагирует, как указано, значит, он работает и готов к использованию.
6 . * Помните: ВСЕГДА держите ключ безопасности контроллера вынутым из замочной скважины, пока вы не будете готовы к запуску.

Использование контроллера во время запуска:
1 . Убедитесь, что вы правильно установили свежие щелочные батареи в контроллер запуска.
2 . Убедитесь, что ваша модель ракеты подготовлена ​​к запуску на стартовой площадке с установленным правильным двигателем и стартером.
3 . Прикрепите микрозажимы вашего контроллера запуска к проводам стартера правильно установленного стартера. (См. «Как правильно установить стартер в ракетный двигатель моей модели Estes?»
a .Убедитесь, что микрозажимы не касаются друг друга или пластины дефлектора.
4 . Убедитесь, что провода вашего контроллера запуска полностью вытянуты (16,4 фута при запуске ракет с двигателями от A до D и 30 футов при запуске с двигателями больше D).
5 . Вставьте ключ безопасности в отверстие для ключа. НАЖАТЬ ЖЕСТКО. Индикатор контроллера запуска должен загореться ярко.
6 . Продолжайте сильно нажимать кнопку безопасности и начните обратный отсчет.«5–4–3–2–1 — Старт!»
а . В режиме «Запуск» нажмите кнопку запуска другой рукой — все время удерживая нажатой клавишу безопасности.
б . Если вы перестанете нажимать клавишу безопасности при нажатии кнопки запуска, вы разорвете цепь, и ваша ракета не запустится.
7 . Если это по-прежнему не помогает, свяжитесь с нами.


Что мне делать, если мой двигатель не запускается?

Если ваш двигатель не запускается, выньте ключ безопасности из замочной скважины контроллера запуска и ПОДОЖДИТЕ ОДНУ МИНУТУ, ПРЕЖДЕ ЧЕМ ПРИБЛИЖАТЬСЯ К СТАРТОВОЙ ПАНЕЛИ .
Сгоревший стартер означает, что наконечник стартера не касался пороха . Обычно вы можете сказать, что стартер сгорел, потому что наконечник больше не подключен к перемычке. Следуйте инструкциям в разделе «Как правильно установить стартер в ракетный двигатель моей модели Estes?»

Если стартер не сгорел:
1 . Проверьте батареи контроллера запуска. Слабые батареи будут светить индикатором непрерывности (он может мерцать или тускнеть), но у них будет недостаточно энергии для запуска стартера.
2 . Проверить контакты аккумулятора в контроллере запуска. Если батарейки дребезжат при встряхивании контроллера запуска, контакты (пружины) сжались. Индикатор непрерывности не загорится. Открываем контроллер и разводим контакты.
3 . Проверьте микрозажимы контроллера запуска. Остатки выхлопных газов будут скапливаться на зажимах, препятствуя непрерывности. Индикатор непрерывности не загорится. Очистите микрозажимы наждачной бумагой или стальной мочалкой.
4 .Если микрозажимы соприкасаются друг с другом, в системе произошло короткое замыкание. Загорится индикатор непрерывности. Разъедините обоймы и запустите.
5 . Если они касаются пластины дефлектора, в системе произошло короткое замыкание. Загорится индикатор непрерывности. Отделяем и запускаем.
6 . Проверить стартер. Обычно неисправный стартер обозначается, когда индикатор непрерывности не горит. Если провод стартера оборван, замените его новым.
7 .Если провода стартера касаются друг друга около наконечника, в системе происходит короткое замыкание. Загорится индикатор непрерывности. Осторожно отсоедините провода, не ломая наконечник, и установите на место свечу стартера и двигателя.


Какие виды клея лучше всего подходят для создания ракетных моделей?

Полезно знать, что клеи, которые хорошо работают с пористыми материалами, такими как бальза, не всегда хорошо работают с непористыми материалами, такими как пластик. Клей Плотника или столярный клей хорошо подходят для склеивания деталей из бальзы и бумаги, но не работают при склеивании пластиковых частей носового конуса.Для склеивания пластмассовых деталей мы рекомендуем пластмассовый клей.

Вы также можете использовать некоторые типы клея СА (цианоакрилат) для склеивания пористых и непористых материалов. Однако, несмотря на то, что адгезионная адгезия к пластику хороша, она ничем не лучше адгезивов на основе растворителей, таких как пластиковый цемент или жидкий цемент.


Что делать, если ракета взлетает медленно или застревает на пусковой штанге?

Для медленного старта или подвешенной на пусковой штанге ракеты:

1 .Очистите пусковую штангу стальной мочалкой. Остатки выхлопных газов могут накапливаться, из-за чего проушина не может легко скользить по ним.
2 . Проверить шарнир пусковой тяги. Если стык имеет шероховатый край, он зацепится за пусковую проушину и не даст ракете пройти через эту точку. Слегка отшлифуйте шероховатую кромку до гладкости.
3 . Проверьте пусковые проушины на ракете.
а . Если у модели ракеты есть только одна пусковая проушина, и она неправильно выровнена с трубой корпуса ракеты, направление тяги двигателя будет отличаться от ориентации пускового стержня и вызовет заедание.Визуально проверьте пусковую проушину и убедитесь, что она параллельна корпусной трубе.
б . Если у модели ракеты есть два выступа, и они не совмещены друг с другом, ракета зацепится за шток и не запустится. Это можно проверить, установив ракету на пусковую штангу. Стержень должен легко проходить через оба выступа.


Почему мне нужно использовать ватин для восстановления?

Взрывобезопасный улавливающий ватин Estes является важным компонентом систем улавливания большинства ракетных моделей.Модельные ракеты, которые используют парашют и / или спасательную косу, нуждаются в спасательной вате для сохранения целостности системы спасения.

1 . Обгоревший парашют — это происходит, когда спасательная вата сминается в плотные маленькие шарики и затем вставляется в корпус ракеты. Это оставляет зазоры вокруг набивки, позволяя горячим эжектируемым газам скользить по набивке. Вместо этого каждый кусок ваты следует скомкать в виде шариков, прежде чем вставлять их. Это устраняет любые воздушные зазоры.Визуально проверьте ватин после того, как вы его вставили: посмотрите вниз в корпусную трубку, чтобы увидеть, не виден ли свет по краям. Если свет просвечивает, упакуйте вату.

2 . Замена тканевой бумаги на восстанавливающую вату — никогда этого не делайте! Восстановительная вата специально обработана антипиреном. Когда двигатель катапультируется, он производит горячие расширяющиеся газы, которые выталкивают носовой обтекатель и парашют / косу. Улавливающая вата обеспечивает физический барьер между выбросом заряда и парашютом / косой, предотвращая его расплавление горячим газом.Если использовать обычную папиросную бумагу, она загорится и загорится, когда упадет на землю.


Мой парашют не раскрылся. Как я могу это исправить?

Есть несколько вещей, которые могут вызвать сбои системы восстановления:

A . Носовой конус не отрывается. Возможные проблемы:

1. Слишком много восстанавливающего ватина или восстанавливающего ватина, набитого слишком плотно.
2. Парашют / стример застревает в корпусной трубе, потому что она недостаточно компактна.При подготовке системы восстановления перед запуском парашют / стример должен легко входить в корпусную трубу.
3. Двигатель выпадает из ракеты до того, как начнется выброс заряда, потому что опора двигателя не удерживала его. Оберните двигатель лентой, чтобы плотнее прилегать.
4. Носовой обтекатель слишком тугой. Отшлифуйте плечо конуса носа. Он должен легко входить в корпусную трубку. Также убедитесь, что части шнура амортизатора или защитных кожухов не попадают в носовой обтекатель.

Б .Парашют / стример не открывается. Возможные проблемы включают:

1. Холодная погода — пластик хочет оставаться в замкнутой форме в холодную погоду. Упакуйте систему непосредственно перед запуском.
2. Жаркая / влажная погода — пластик прилипает к себе. Перед упаковкой посыпьте детской присыпкой.
3. Недостаточное количество восстанавливающей ваты или вата слишком сильно смята. Тепло от выбрасываемого заряда расплавило систему рекуперации, что привело к ее отказу.


Могу ли я использовать свои старые двигатели? Как их хранить?

Двигатели Estes не имеют срока годности, поэтому, если они всегда хранились в прохладном сухом месте и не подвергались воздействию чрезмерной влажности и / или температурных циклов — от сильной жары и сильного холода (от 140 до 32 градусов) По Фаренгейту) — ваши двигатели должны работать нормально.Однако вам придется следить за эрозией глиняной крышки и темным порохом, показывающим по бокам. Если кажется, что двигатели повреждены (например, кожух вздувается; кожух начинает разворачиваться; или сопло или крышка, кажется, рушатся), двигатели, возможно, подверглись циклическому изменению температуры, и вы должны разрушить их, замочив их в водой, пока они не распадутся, а затем выбросьте их в уличный мусорный бак. * Температурный цикл может легко возникнуть, если двигатели оставлены в багажнике автомобиля зимой и летом.

Как утилизировать стандартные двигатели Estes

Замачивание небольшого количества модельных ракетных двигателей водой до тех пор, пока они не распадутся, сделает двигатели безвредными. Оболочки из нецветной бумаги размотаются. Клей, которым они скреплены, является органическим и нетоксичным. Компактная смесь, содержащая пропеллент, заряд задержки и выброса, разделится и упадет на дно воды, как и природный глиняный материал, содержащий сопло и колпачок.Эти остатки можно безопасно выбрасывать в мусорное ведро на улице. Каждый из компонентов в основном безвреден сам по себе и не опасен для людей или свалки в небольших количествах. Если оставить компоненты вместе для полного высыхания, остатки, вероятно, будут очень воспламеняемыми, но не должны представлять большой опасности, пока они не будут «повторно перемешаны».

Как утилизировать композитные двигатели Estes Pro Series II

Любой композитный двигатель Estes Pro Series II (двигатель) можно безопасно утилизировать, выкопав небольшую яму в земле, поместив композитный двигатель Pro Series II вертикально в отверстие , поднимите насадку и снова прикатайте почву вокруг нее.Затем составной двигатель или двигатель следует зажечь обычным способом с помощью воспламенителя и электрического контроллера запуска с 30-футовым кабелем. При воспламенении все пиротехнические компоненты двигателя сгорают. Никогда не помещайте какие-либо части тела над двигателем во время утилизации. Вы и все остальные должны оставаться на расстоянии не менее 30 футов во время процесса. Не подходите к мотору в течение 1-5 минут. Корпус может быть очень горячим. Защищайте руки перчатками или другим подходящим инструментом при обращении с двигателем Pro Series II после запуска.Отработанный кожух двигателя Pro Series II можно утилизировать в любом внешнем контейнере для мусора, и он не причинит никакого дополнительного вреда полигону.


Что означают коды двигателя?

Каждый двигатель имеет буквенно-цифровой код (например, B6-4).

Буква обозначает общий импульс. Это полная мощность (в Ньютон-секундах), производимая двигателем. Каждая последующая буква имеет вдвое большую мощность, чем предыдущая. Например, двигатель «B» в два раза больше мощности двигателя «A».

Первое число в коде обозначает среднюю тягу двигателя. Средняя тяга — это средний толчок двигателя или то, насколько быстро двигатель приводит в действие ракету. Чем выше число, тем выше скорость. Двигатели с большей тягой могут быть лучшим выбором для более тяжелых моделей или моделей с более высоким коэффициентом лобового сопротивления, например, большего диаметра.

Последняя цифра в коде указывает задержку в секундах между концом фазы тяги и воспламенением выброса заряда.Выбор правильной задержки позволяет вашей ракете достичь апогея, который в большинстве случаев является лучшим временем для развертывания системы восстановления. Коды двигателей, заканчивающиеся на «0», не имеют временной задержки и используются только для ступеней повышения давления и специальных целей. Двигатели, заканчивающиеся на «P», не имеют временной задержки или заряда выброса, а передний конец «засорен», так что из переднего конца не выходят горячие газы.

Дополнительная информация


Почему моей ракете не нужен крюк для двигателя?

Многие ракеты модели Estes сконструированы без крюка двигателя.Вместо этого они полагаются на фрикционную посадку, чтобы удерживать двигатель на месте. Если двигатель в модельной ракете, использующей фрикционную посадку, слишком ослаблен, можно обернуть кусок малярной ленты вокруг двигателя, чтобы сделать его более плотным. Двигатель не должен выпадать из ракеты во время полета — если только он не предназначен для этого, как в легких ракетных моделях для восстановления.


Что такое кластеризация двигателей?

Кластеризация двигателей — это использование двух или более двигателей (или одновременное зажигание более чем одного двигателя в модели) в кластере для обеспечения большей тяги для взлета одной или первой ступени и ускорения ракет и ракет с полезной нагрузкой.НАСА использовало эту технику для запуска Сатурн I и Сатурн V. Как правило, ракетчик-модель должен использовать максимум четыре двигателя в группе, поскольку большее количество двигателей снижает надежность зажигания.

Успешный кластер двигателей должен быть тщательно настроен. Тяга двигателя должна быть сбалансирована по средней линии ракеты, иначе ракета отклонится от курса. Точно так же все двигатели на удалении от центральной линии должны иметь одинаковую тягу. Также все двигатели должны быть расположены близко друг к другу.

Зажигание — самая важная часть кластеризации. Все двигатели должны зажигаться сразу или с интервалом в доли секунды. Единственная безопасная и надежная система зажигания — это прямое зажигание с использованием стандартных воспламенителей. Это достигается путем параллельного соединения воспламенителей вместе, так что каждый двигатель запускается одновременно, а воспламенители не сгорают один за другим.

Необычные устройства двигателя следует тщательно разрабатывать. Если тяга не сбалансирована, или если зажигание не удается в каждом двигателе, ракета может сбиться с курса, что делает ее небезопасной.

Дополнительная информация (страницы 21-24 «Классической коллекции»)


Что такое многоступенчатая ракета?

Многоступенчатая ракета — это ракета, в которой используются два или более двигателей, которые зажигаются последовательно (один за другим), чтобы двигать ракету выше и быстрее. На нижних и промежуточных ступенях всегда используются двигатели, у которых нет дыма задержки или слежения, а также нет заряда системы восстановления. Отсутствие заряда задержки позволяет следующему двигателю получить максимальную скорость от выгорания пороха.Эти двигатели называются ускорительными двигателями, и они кодируются нулем, где указывается заряд задержки (т. Е. C6-0).

В верхней заключительной ступени используется двигатель с системой задержки и сопровождения заряда и системы выброса заряда. Следует использовать двигатель с большой задержкой, так как ракета должна потерять скорость до активации системы восстановления. Это даст вам большую высоту и предотвратит повреждение системы восстановления.

Прежде чем пытаться построить многоступенчатую ракету, вы должны построить и запустить несколько одноступенчатых ракет, чтобы ознакомиться с соответствующими принципами.Надежность двухступенчатой ​​ракеты всегда ниже, чем у одноступенчатой; чем больше добавляется ступеней, тем меньше надежность. Следовательно, требуется больше навыков строительства и полетов, поскольку модели ракет становятся более сложными.

Дополнительная информация (страницы 3-6 «Классической коллекции»)


Как мне подготовить свою многоступенчатую ракету к полету?

Большинство комплектов многоступенчатых ракетных моделей Estes поставляются с конкретными инструкциями, которым необходимо следовать. Однако ниже представлены общие многоступенчатые инструкции: * Примечание: нижняя часть двигателя — это конец, на котором расположено сопло.
Используйте целлофановую ленту, чтобы соединить верхнюю часть бустерного двигателя с нижней частью двигателя верхней ступени. При необходимости оберните малярной лентой заднюю часть двигателя верхней ступени и переднюю часть двигателя ступени наддува, чтобы фрикционная посадка вошла в опору двигателя. Надавите на верхнюю ступень так, чтобы она упиралась в блок цилиндров и плотно прилегала.


Бальзовые ласты не останутся на моей ракете, когда я их приклею. Как я могу их держать?

Чтобы ребра оставались на месте до высыхания клея:
A .Лучше всего использовать столярный клей для дерева. Этот клей высыхает быстрее, чем большинство других клеев.
Б . Техника приклеивания ребер:

1. Для создания прочного соединения сначала нанесите тонкий слой клея на корневой край ребра и аккуратно нанесите его на поры и волокна древесины.
2. Повторите это для всех плавников.
3. К тому времени, когда вы закончите последнее ласты (1-2 минуты), первое ласт становится липким, если не почти сухим. Нанесите еще один тонкий слой на первый плавник.
4.Удерживая заднюю часть корневого края плавника в нужном положении на корпусной трубе, с легким давлением наклоните корневой край плавника к корпусной трубке, пока весь корневой край не войдет в контакт. Удерживайте плавник в таком положении 10 секунд. Это постепенное прикрепление действует как ракель, вытесняющий воздух из соединения. Любые невыдвинутые воздушные карманы ослабляют соединение.
5. Отпустите плавник, и вы убедитесь, что он надежно закреплен.
6. Лучше всего держать ракету вертикально, когда ребра сохнут.Поставьте ракету на нос (без носового конуса). Используйте тяжелые предметы, например книги, чтобы удерживать ракету в этом положении.


Чтобы узнать больше о ракетных моделях, посетите раздел Учителя и преподаватели. Там вы найдете множество образовательных ресурсов и публикаций!

Новый ракетный двигатель F-1B модернизирует конструкцию эпохи Аполлона с тягой 1,8 млн фунтов

НАСА потратило много времени и денег на восстановление ракетного двигателя F-1, который приводил в действие Сатурн V еще в 1960-х и 1970-х годах, а Арс недавно провел неделю в Центре космических полетов Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама, чтобы проникнуть внутрь. узнайте, как это было сделано.Но есть очень практическая причина, по которой НАСА ставит старые части ракет на испытательный стенд и запускает их: его последняя ракета-носитель может быть оснащена двигателями, которые выглядят, звучат и работают так же, как легендарный F-1.

Эта новая ракета-носитель, известная как Space Launch System, или SLS, в настоящее время обретает форму на чертежных досках НАСА. Однако в соответствии с его мандатом, НАСА не будет строить саму ракету — это позволит частной промышленности участвовать в торгах за права на создание различных компонентов.Одним из потенциальных недостатков конструкции SLS является то, что вместо твердотопливных ракетных ускорителей типа Space Shuttle, SLS может использовать ракетные двигатели на жидком топливе, что сделает его первой в США ракетой, рассчитанной на человека за более чем 30 лет, которая не будет использоваться. твердотопливные ускорители.

Конкурс, чтобы разобраться в этом, называется Advanced Booster Competition, и одна из компаний, которая была выбрана в качестве финального конкурента, — это Dynetics из Хантсвилла. Dynetics заключила партнерские отношения с Праттом Уитни Рокетдайном (среди прочего, разработчиками двигателя F-1 для Saturn V), чтобы предложить ускоритель на жидком топливе с двигателем, в значительной степени основанным на конструкции знаменитого F-1.Бустер предварительно назван Pyrios , в честь одной из огненных лошадей, тянувших колесницу бога Аполлона; двигатель получил название F-1B.

F-1B и чем он отличается

Ars присутствовал при наблюдении за одним из испытаний зажигательного газогенератора F-1 в Хантсвилле, и после испытания я смог подробно поговорить с ребятами из Dynetics / PWR о двигателе. Dynetics установила дисплей рядом с испытательной зоной обзора, на котором изображена небольшая модель предлагаемого ракетного двигателя F-1B, а также диаграмма, показывающая различия между F-1B и F-1, а также небольшая модель ракеты SLS. с двумя бустерами Pyrios, свисающими с его сторон.

Могли ответить на мои вопросы Ким Деринг и Энди Крокер, руководитель программы и помощник руководителя программы группы космических запусков Dynetics. Я спросил их, как будет выглядеть F-1B?

Увеличить / Таблица, которую Dynetics имела под рукой при испытании газогенератора, показывает основные различия между F-1 и предлагаемым F-1B.

Ли Хатчинсон / НАСА

«Первое, что вы заметите, это то, что он большой. Это будет просто очень, очень большая часть механизма», — объяснил Деринг.«В F-1 им требовалась максимальная мощность, которую они могли получить, поэтому они взяли выхлоп турбины и слили его в форсунку, получив от этого немного дополнительных характеристик. Это сделало двигатель немного больше. … но если посмотреть на замысловатый способ, которым они это построили, это было действительно очень сложно и очень дорого ».

Реклама Увеличить / Малогабаритный макет предлагаемой конструкции F-1B, демонстрирующийся на испытательной стрельбе газогенератора.На переднем и среднем плане видны наклейки Pyrios с логотипом. Я схватил их кучу.

Ли Хатчинсон

Прекращение переработки выхлопных газов

«Одно важное отличие, которое большинство людей заметят сразу, заключается в том, что … мы решили покончить с выхлопом турбины, который попадает в сопло, и с той частью сопла, которая идет после того, где выпускной коллектор турбины будет сбрасывать в, — продолжил Деринг. Выхлоп ракеты газогенератора, который я только что наблюдал, использовался для привода турбины топливного насоса, но затем его нужно было куда-то направить; выпускной коллектор забирал эти газы, и покрыл ими внутреннюю часть камеры тяги.Выхлоп турбины все еще был богат топливом и поэтому не сгорал так быстро, как более сбалансированная смесь топлива и окислителя, распыляемая в камеру тяги F-1. Медленнее горящий выхлоп турбины катился по внутренней части сопла, защищая его от гораздо более горячей реакции тяги и сохраняя его прохладным. Этот плотный, медленно горящий выхлоп хорошо виден на диаграмме тяги F-1 — это более темный шлейф, выходящий из сопла на короткое расстояние перед гораздо более ярким основным выхлопом.

Выпускной коллектор турбины — одна из самых отличительных особенностей F-1 — он ответвляется от стороны сопла, а затем огибает сопло примерно в его средней визуальной точке.Отказ от него значительно изменит внешний вид двигателя. «Таким образом, сопло камеры будет меньше — даже обычному человеку будет казаться меньше, даже если оно все еще огромно», — продолжил он. «Это, в частности, сэкономит много денег и сэкономит сложность в том, как мы решаем построить двигатель для решения конкретных задач НАСА по доступности и производительности».

«Это будет несколько иначе», — закончил Деринг. «Вы увидите горячий выхлоп, выходящий из трубы справа , следующего за к соплу, а затем у вас будет большой шлейф, выходящий из основного сопла.«

Увеличить / Настоящий двигатель F-1, работающий в 1960 году. Темная струя, выходящая прямо из сопла, является выхлопом богатого топливом турбонасоса, который защищает насадку сопла от тепла фактического выхлопа ракеты.

К счастью, удаление выпускного коллектора турбонасоса и его сложной серии воздуховодов, перегородок и трубок не особенно ухудшает характеристики двигателя. Деринг сразу же отмечает, что даже без воздуховодов в выхлопе турбонасоса, F-1B рассчитан на такую ​​же тягу, как и модернизированный концепт F-1A 1960-х годов: около 1.Тяга 8 млн фунтов с целью вывести 150 тонн груза на низкую околоземную орбиту с четырьмя двигателями на двух ускорителях (вместе с другими двигателями RS-25 и J-2X в стеке SLS). В общей конструкции бустера также достаточно свободного пространства, чтобы добавить еще 20 МТ общей грузоподъемности без значительных инженерных изменений, чтобы немного позже достичь других целей проектирования SLS.

Реклама

Dynetics и PWR стараются максимально приблизить рабочие характеристики модернизированного варианта старого двигателя F-1A, который подвергался всесторонним испытаниям в 1960-х годах, но на самом деле никогда не летал.Оригинальное оборудование работало очень хорошо, и изменения вносятся только там, где это необходимо для сокращения затрат. «Пути потока будут такими же», как у F-1A, уточнил Деринг, когда я попросил подробностей. «Давление в камере будет примерно таким же, и тяга будет примерно такой же. Это двигатель с тягой около 1,8 миллиона фунтов, и если вы посмотрите на характеристики F-1A, они будут примерно такими же».

«Это даже после отказа от рециркуляции выхлопа газогенератора?» Я спросил.

«Вы теряете очень мало тяги», — подтвердил Деринг.«Вы теряете немного удельного импульса, но теряете очень небольшую тягу. Ракета-носитель летит всего пару минут, затем падает, а затем машина летит, поэтому удельный импульс имеет очень мало значения».

Больше не серия трубок

Еще одно явное отличие — конструкция самого выхлопного сопла. Сопло F-1 состояло из двух частей: первая часть представляла собой чрезвычайно сложную серию трубок, спаянных вместе и связанных обручами, как посохи в бочке.Керосиновое топливо циркулировало по трубам для поглощения тепла и охлаждения выхлопных газов. Трубки тянулись вниз до характерного выпускного коллектора турбонасоса, а затем возвращались петлей вверх. Под коллектором, который обвивался вокруг двигателя, как пара пальцев, находился съемный удлинитель сопла, который фокусировал сгорание двигателя и помогал двигателю создавать дополнительную тягу.

Увеличить / Деталь верхней камеры тяги двигателя Ф-1. Обратите внимание на плотно упакованные серии трубок, связанных между собой бочкообразными обручами.

Lee Hutchinson

Достижения в технологии производства позволят F-1B отказаться от сложных трубок верхнего сопла; как в настоящее время предполагается, новая ракета будет иметь гораздо более простую камеру тяги и сопло, сделанное из стали — по словам Энди Крокера из Dynetics, сопло будет состоять из спаянных вместе внутренней облицовки и внешней рубашки с охлаждением, обеспечиваемым протекающим через нее топливом. простые прорези во внутреннем лайнере. Его гораздо проще и дешевле построить, чем трудоемкую конструкцию стенки трубы «бочкообразного обруча» оригинального F-1.

Water Rocket — Как это работает

Теория

Идея выпадающих бустеров состоит в том, чтобы увеличить скорость пуска основного ракета для достижения большего высота. Когда накопленная энергия в бустерах тратится они автоматически отделяются от основной сцены и забери свой мертвый груз и тащи.

Ракета данной конфигурации не считается двухступенчатой. поскольку основная сцена и ускорители срабатывают одновременно в запуск. Представленная здесь техника — та, которую мы успешно использовали. на многочисленных рейсах.

Базовая концепция

Бустеры неплотно прикреплены к основной сцене и в таком таким образом, они могут двигаться только назад. При запуске ускорителей ‘ большая тяга позволяет им оставаться на месте, пока они не сгорят вытащить и перетащить их назад, отделяя их от основной сцены.Этот как бустеры по отдельности отваливаются точно в нужном направлении время, независимо от того, что делают другие ускорители.

Практическая реализация

Необходимо сохранить несколько ключевых аспектов, если эта система работать эффективно.

  1. Бустеры должны давать больше тяги, чем главная ступень. Этого можно добиться с помощью форсунок большего размера или более высоких. давление, чем основной этап.(Использование пены также может использоваться для уменьшения и продления тяги основных этап.)
  2. Необходимо выпустить бустеры и главную сцену. одновременно.
  3. Профиль тяги каждого ускорителя должен соответствовать тяговому усилию другие бустеры на протяжении их полет. Это означает, что давление, объем воды и емкость быть равным для каждого бустера.
Мощность бустера

Мощность бустера можно уравнять, используя идентичные бутылки и строительная техника для их изготовления.

Одновременный выпуск

Для одновременного использования различных механических конфигураций отпустить все форсунки. Форсунки как основной ступени, так и бустеры можно держать индивидуально и выпускать одновременно, или необходимо удерживать только сопло основной ступени вниз, при этом ускорители удерживаются основной сценой.

Равное усилие

Равное количество воды легко достигается при использовании из мерный кувшин.

Для выравнивания давления между бустерами немного сложнее. Рассмотрим случай, когда многообразие просто соединяет ускорители вместе к общей подаче воздуха. Происходит то, что неравномерное количество воздух будет поступать в каждый бустер. Это неравномерное давление тогда начинает нагнетать воду из одного бустера в другой через коллектор, чтобы выровнять. (Мы выяснили это на собственном опыте :))

Вы потенциально можете исправить эту ситуацию с помощью обратные клапаны для каждого бустера, но вы все равно можете с перепадом давления между бустерами.Это связано с тем, что обратные клапаны не могут закрываться точно при такое же давление. Представленный здесь метод соединяет воздушные камеры бустеров вместе через коллектор открытого воздуха, который передает только воздух, а не воду.

Хотя возможно подключение небольших шлангов вместе воздух камеры в топах из бустеров бустеры останутся подключенными когда они упадут. Шланги могут зацепиться за ребра основной этап, а также предотвращение падения отдельных бустеров когда они перестают производить тягу.Можно было бы сделать воздушный коллектор на ракете, где шланги разъединяются, но это добавляет ракете ненужную сложность и вес. Любой разделительный механизм должен уметь выдержать полный давление на подушку.

По этой причине мы предлагаем построить простой воздушный коллектор. в пусковую установку. Для этого каждое гнездо форсунки нужна трубка для наполнения воздухом, которая проходит через сопло и выходит наружу. выше уровня воды в бустере.

Как это работает

Для наглядности схемы ниже были упрощены. чтобы включить только соответствующие компоненты. Нажмите на диаграммы для более крупной версии.

В этом примере бустеры и главная ступени сделаны из сращенных бутылок, так что они имеют отверстие внизу для сопла и отверстие на верх для заливки водой.

Трубки на стороне основной этап приклеены к поверхности бутылки с PL клей премиум-класса.

Штифты на усилителях также приклеены к поверхность бустеров клеем премиум-класса PL.

В этом примере форсунки бустера больше, чем основные ступенчатое сопло.

Бустеры размещены на пусковой установке первый.Они скользят по трубкам для заправки воздуха и закрываются на дно с уплотнительным кольцом. Для иллюстрации бустер сопла здесь — это всего лишь горлышко полнопроходной бутылки.

Также не показано стопор, предотвращающий падение бустера слишком низко.

Обратите внимание, что бустеры не заблокированы ни в каком Кстати, они могут свободно перемещаться вверх и вниз по воздуху. трубка.

Далее основная сцена размещается на пусковая установка тщательно выравнивает трубы на основной сцене с штифтами на ускорителях.

Сопло главной ступени заблокировано в центральной выпускной механизм, такой как выпускная головка Gardena.

Бустеры и основная ступень заполнены сверху водой.

В бустеры заливается вода, чтобы она не спуститесь по трубкам наполнения воздухом. Равное количество вода идет в каждый бустер.

Верхние части трубок наполнения воздухом могут быть закрытым маленьким отверстием, просверленным сбоку трубка над ватерлинией.Это предотвращает попадание воды от попадания в коллектор при заполнении сверху.

Обратный клапан в системе подачи воздуха в главную ступень линия предотвращает попадание воды обратно в воздушный коллектор.

Затем вся ракета находится под давлением. Открытый канал через воздушный коллектор позволяет давление для выравнивания между всеми усилителями.

Бустеры под давлением уже пытаюсь поднять основную сцену.Но с штифты зацеплены за трубки на основной сцене ускорители удерживаются.

Запуск достигается путем отсоединения сопла основной ступени от пусковая установка. Это выгода от одновременного запуска всего вместе.

Бустеры, имеющие большую тягу, чем основная ступень всегда будет пытаться «потянуть» за собой основную сцену, штифты внутри трубок.

Верхние трубы на главной сцене предназначены для удержания ускорители, направленные в линию с ракетой.

Как только ракета начинает движение, начинается сопротивление воздуха. воздействуя на вершину ракеты.

Трубы для наполнения воздухом также действуют как обычные пусковые трубы. в этом случае усиление бустеров.

Бустер тяга больше тяги главной ступени и, следовательно, бустеры не могут выпасть назад.

В полете усилитель давления и толчок начать падают быстрее, чем на основной сцене.

Ракета продолжает ускорять индуцированное сопротивление. увеличивается.

При выгорании бустеры прекращают работу тяги, и теперь чистая сила, действующая на ускорители, равна просто перетаскивание и гравитация.

Основная сцена продолжается ускоряться.

Давление воздуха от сопротивления просто выталкивает бустеры из трубок назад, и они отпадать.

Основная ступень продолжает разгоняться вверх до тех пор, пока он производит большую тягу, чем сопротивление.

Банкноты

  1. Ракета должна быть спроектирована так, чтобы фаза тяги для основной ступени намного дольше по сравнению с бустерами.Этого можно добиться, если на главной сцене будет больше объем и / или наличие сопла меньшего размера. Добавление пены к основному ступень также продлевает тягу.
  2. Трубки и штифты не должны быть слишком короткими, так как быть некоторым количеством вертикального движения между усилителем и основной этап. Если они будут слишком короткими, усилители могут разделиться. рано из-за вибрации или ударов.
  3. Штифты, трубки и сопло основной ступени должны быть изготовлены из очень прочные материалы, так как передается большое усилие через них.
  4. Рассмотрите возможность использования 2 или более штифтов внизу рядом с каждым другое, чтобы помочь распределить нагрузку.
  5. Мы используем форсунки меньшего размера, а не полнопроходные. форсунки на ускорителях, так как это помогает сохранить ускорение вниз, уменьшая нагрузку на трубки и штифты.
  6. Поскольку ракета находится под давлением, будет небольшое количество вертикального перемещения ускорителей как вещи сгибаются под давлением. Это должно быть учтено в конструкции, поэтому уплотнительные кольца продолжают обеспечивать хорошее уплотнение.
  7. Еще одно соображение следует уделить увеличению в диаметре основной ступени и ускорителей как есть под давлением. Если бустерная бутылка сильно упирается в бутылки основной сцены, тогда они будут стремиться раздвинуть друг друга. Если определенная сумма дотации не включена в посадочные места сопел пусковой установки, сопла могут заклинивать.

Видео

Подробная информация о фактической пусковой установке:

Вылетов ракеты с ускорителями:

Список литературы

Подобная концепция понижающего бустера использовалась ранее на экспериментальные пиротехнические ракеты.Реализация на водяной ракете показанный здесь был вдохновлен полетом Тревора его Зеленого муравья. Автобус:

Наземная съемка: http://vids.myspace.com/index.cfm?fuseaction=vids.individual&VideoID=16262128

Видео во время полета: http://vids.myspace.com/index.cfm?fuseaction=vids.individual&videoid=16260924

Вот старая фотография огромной японской водяной ракеты с боковые усилители, но у меня нет подробностей относительно концепции усилителя: http: // dogrocket.home.mindspring.com/WaterRockets/tripreport.html

Если читатель знает о другом водометном ракетном двигателе рекомендации (не двухступенчатые системы), пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы добавить его в список.

Первый ускоритель SpaceX Starship на шаг ближе по мере поступления нестандартных деталей

В то время как SpaceX по-прежнему сосредоточена на летных испытаниях звездолета, пока не уляжется пыль после дебюта запуска SN8, компания продолжает медленно, но уверенно продвигаться вперед, создавая первый прототип сверхтяжелого ускорителя.

По большей части SpaceX извлекла уроки из проб и ошибок и разработала достойный процесс производства ракет из нержавеющей стали, построив за последние ~ 12 месяцев дюжину прототипов Starship, начиная от одинокого носового наконечника и заканчивая прочными испытательными танками и Starship SN8, которые запущен на 12,5 км (~ 7,8 миль) ранее в этом месяце. Практически идентичный под носом, Super Heavy напрямую извлекает выгоду из этой зрелости и представляет собой более или менее расширенную танковую секцию Starship с большим количеством двигателей и большими опорами.

Во многих отношениях Super Heavy может быть намного проще, чем Starship, поскольку суборбитальный ускоритель не нуждается в бачках, закрылках или носовой части и может быть намного сильнее и тяжелее во всех аспектах. Однако, имея в три или более раз больше топлива, чем Starship (и несущий сам Starship), Super Heavy также требует , чтобы быть сильнее. Все эти изменения — требующие нового проектирования и изготовления — требуют времени. Отличным признаком того, что большая часть этой работы завершена, стало то, что некоторые из этого специального оборудования, необходимого для усиления и питания Super Heavy, начали прибывать в последние несколько недель.

Известный как BN1 (ракета-носитель номер 1), SpaceX начала складывать первый Super Heavy 8 ноября. (NASASpaceflight — bocachicagal)

SpaceX начала штабелирование первого сверхтяжелого ускорителя (BN1) 8 ноября и, похоже, более или менее приостановила операции по интеграции после соединения восьми колец. Однако производство продолжалось быстрыми темпами, и в течение следующих нескольких недель появилось не менее пяти секций колец, предназначенных для Super Heavy. Почему сборка замедлилась, неясно, но разумно предположить, что SpaceX пыталась сосредоточить свое внимание в первую очередь на дебюте запуска Starship SN8 и подготовке нескольких других полномасштабных кораблей, где ранняя работа над Super Heavy могла бы в конечном итоге оказаться напрасной, если бы полет Starship тесты выявляют основные недостатки конструкции.

Независимо от причины, по состоянию на 14 декабря высота BN1 остается восемью кольцами (14,5 м / 48 футов), что составляет одну пятую от полных 70-метровой (~ 230 футов) высоты Super Heavy.

Если предположить, что они не ждут утилизации, по крайней мере, 20-24 из 31-32 оставшихся колец Super Heavy BN1 готовы и ждут интеграции и укладки купола. (NASASpaceflight — bocachicagal)

17 декабря на верфи SpaceX в Южном Техасе неожиданно появилась одна из частей, уникальных для Super Heavy, с надписью «B1 FWD PIPE DOME».Купол был быстро снабжен кожухом из трех стальных колец с этикетками, подтверждающими, что сборка является общим куполом бака Super Heavy BN1 — «обычным», потому что он используется в обоих баках с ракетным топливом. Новый купол уникален для всех предыдущих куполов Starship, он отличается меньшим и более усиленным вырезом — вероятно, потому, что Super Heavy не нуждается в сборных баках.

Похоже, он также заимствован у конструкции носового купола Starship, используя ту же более грубую сталь, которая обычно используется для заглушек метановых резервуаров Starship.

Обычный купол с рукавами БН1. (NASASpaceflight — bocachicagal) Нормальный носовой купол звездолета. (NASASpaceflight — bocachicagal)

В отличие от обычных куполов Starship, на дне которых размещается сферический резервуар для метана, у обычного купола Super Heavy будет передаточная труба, приваренная непосредственно к отверстию, напоминающему сопло. Как выяснилось, первая труба для перекачки сверхтяжелого метана была доставлена ​​в Бока-Чика в конце прошлого месяца.

В отличие от переходных трубок Starship, новая водопроводная система имела гораздо больший диаметр и была поставлена ​​в виде четырех секций, что хорошо согласуется с тем фактом, что сверхтяжелые танки примерно вдвое выше, чем у Starship.Сверхтяжелые перекачивающие трубы, способные поддерживать до 28 Raptors по сравнению с 6, потребуется перекачивать метана более чем в пять раз в секунду при полной тяге, что может объяснить больший диаметр.

Обычная трубка для переноса метана Starship с упорной шайбой для накипи. (NASASpaceflight — bocachicagal) Транспортировочные трубки большего диаметра прибыли в Бока-Чика в конце прошлого месяца. Обратите внимание на упорную шайбу — такого же диаметра, как у шайбы на изображении выше — в дальнем правом углу платформы прицепа. (NASASpaceflight — bocachicagal)

Наконец, что, пожалуй, наиболее важно, аэрофотоснимки от RGV Photography, казалось, захватили первое представление о том, что может быть самой сложной индивидуальной деталью, необходимой для Super Heavy — тяговой структурой, рассчитанной на поддержку до 28 двигателей Raptor. 10 декабря, когда он небрежно сидел между останками Starship Mk1 (на белом бетонном основании) и палаткой, было легко видно плоское кольцо с четкой восьмеричной симметрией и вырезом, похожим на пончик, достаточно большим, чтобы вместить шайбу Starship с запасом места.

Гексагональная симметрия была основным признаком, совпадающим с комментариями генерального директора Илона Маска о том, что тяговая структура Super Heavy будет включать центральное кольцо из восьми двигателей, окруженное внешним кольцом еще до 20 Raptors. Если предположить, что первый супертяжелый ускоритель летает только с несколькими двигателями Raptor, эта единственная восьмимоторная «шайба» может быть всем, что нужно SpaceX для завершения BN1.

На этой фотографии изображена новейшая итерация конструкции трехдвигательной шайбы для тяги Starship со встроенной трубкой для перекачки метана, которая еще не использовалась. (NASASpaceflight — bocachicagal) Первый ускоритель SpaceX Starship на шаг ближе по мере поступления нестандартных деталей

Основы космического полета: Ракетный двигатель

РАКЕТНАЯ ДВИГАТЕЛЬ


Исаак Ньютон утверждал в своем третьем законе движения, что «на каждое действие есть равное и противоположное противодействие.«Ракета работает по этому принципу. Топливо объединяется в камере сгорания, где оно химически реагирует с образованием горячих газов, которые затем ускоряются и выбрасываются с высокой скоростью через сопло, тем самым передавая двигатель двигателю. ракетный двигатель — это реакция, испытываемая структурой двигателя из-за выброса высокоскоростного вещества.Это то же самое явление, которое толкает садовый шланг назад, когда вода течет из сопла, или вызывает отдачу пистолета при выстреле.

Тяга

Тяга — это сила, которая приводит в движение ракету или космический корабль, и измеряется в фунтах, килограммах или ньютонах. С физической точки зрения это результат давления, оказываемого на стенку камеры сгорания.

На рисунке 1.1 показана камера сгорания с отверстием, соплом, через которое может выходить газ. Распределение давления внутри камеры асимметричное; то есть внутри камеры давление меняется мало, а у сопла несколько снижается.Сила давления газа на дно камеры не компенсируется извне. Результирующая сила F из-за разницы внутреннего и внешнего давления, тяга, противоположна направлению газовой струи. Он толкает камеру вверх.

Для создания высокоскоростных выхлопных газов необходимые высокие температуры и давления сгорания достигаются за счет использования очень энергичного топлива и минимально возможной молекулярной массы выхлопных газов.Также необходимо максимально снизить давление газа внутри сопла за счет создания большого отношения сечения. Коэффициент сечения или степень расширения определяется как площадь выхода A e , деленная на площадь горловины A t .

Тяга F является результатом сил, возникающих из-за давлений, оказываемых на внутренние и внешние стенки газами сгорания и окружающей атмосферой, при этом граница между внутренней и внешней поверхностями рассматривается как поперечное сечение выхода насадка.Как мы увидим в следующем разделе, применение принципа сохранения импульса дает

, где q — скорость выбрасываемого массового расхода, P a — давление окружающей атмосферы, P e — давление выхлопных газов и V e скорость их выброса. Тяга указывается либо на уровне моря, либо в вакууме.

Сохранение импульса

Линейный импульс ( p ) или просто импульс частицы является произведением ее массы и скорости.Это,

Ньютон выразил свой второй закон движения в терминах количества движения, которое можно сформулировать как «равнодействующая сил, действующих на частицу, равна скорости изменения количества движения частицы». В символической форме это становится

, что эквивалентно выражению F = ma .

Если у нас есть система частиц, полный импульс P системы является суммой импульсов отдельных частиц.Когда результирующая внешняя сила, действующая на систему, равна нулю, общий импульс системы остается постоянным. Это называется принципом сохранения количества движения . Давайте теперь посмотрим, как этот принцип применим к ракетной механике.

Представьте ракету, дрейфующую в свободном от гравитации пространстве. Двигатель ракеты работает на время t и в течение этого периода выбрасывает газы с постоянной скоростью и с постоянной скоростью относительно ракеты (скорость истечения).Предположим, что нет никаких внешних сил, таких как сила тяжести или сопротивление воздуха.

На рисунке 1.2 (а) показана ситуация в момент времени t . Ракета и топливо имеют общую массу M , и комбинация движется со скоростью v , если смотреть из конкретной системы координат. В момент t позже конфигурация изменилась на конфигурацию, показанную на Рисунке 1.2 (b). Масса M была выброшена из ракеты и движется со скоростью u , как это видно наблюдателю.Ракета уменьшена до массы M-M , а скорость v ракеты изменена на v + v .

Поскольку внешние силы отсутствуют, dP / dt = 0 . Запишем, для временного интервала t

, где P 2 — конечный импульс системы, рисунок 1.2 (b), а P 1 — начальный импульс системы, рисунок 1.2 (а). Мы пишем

Если мы позволим t приблизиться к нулю, v / t приблизится к dv / dt , ускорению тела. Количество M — масса выбрасываемого в т. ; это приводит к уменьшению массы M исходного корпуса. Поскольку dM / dt , изменение массы тела со временем в этом случае отрицательное, в пределе количество M / t заменяется на -dM / dt .Величина u- (v + v) равна V rel , относительная скорость выброшенной массы относительно ракеты. С этими изменениями уравнение (1.4) можно записать в виде

Правый член зависит от характеристик ракеты и, как и левый член, имеет размеры силы. Эта сила называется тягой и представляет собой силу реакции, оказываемую на ракету массой, покидающей ее. Разработчик ракеты может сделать тягу как можно большей, сконструировав ракету так, чтобы выбрасывать массу как можно быстрее ( dM / dt большой) и с максимально возможной относительной скоростью ( V rel large).

В ракетной технике основное уравнение тяги записывается как

, где q — скорость выбрасываемого массового расхода, V e — скорость выброса выхлопных газов, P e — давление выхлопных газов на выходе из сопла, P a — давление окружающей атмосферы, а A e — площадь среза сопла. Произведение qV e , которое мы вывели выше ( V rel × dM / dt ), называется импульсом или скоростью тяги.Изделие (P e -P a ) A e , называемое усилием давления, является результатом неуравновешенных сил давления на выходе из сопла. Как мы увидим позже, максимальная тяга возникает, когда P e = P a .

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример проблемы № 1.1.
(для возврата используйте функцию «назад» вашего браузера)

Уравнение (1.6) можно упростить путем определения эффективной скорости выхлопного газа, C, , определяемой как

Уравнение (1.6) затем сводится к

Импульс и Импульс

В предыдущем разделе мы видели, что второй закон Ньютона может быть выражен в форме

Умножая обе стороны на dt и интегрируя от момента времени t 1 до момента времени t 2 , мы пишем

Интеграл представляет собой вектор, известный как линейный импульс или просто импульс силы F в течение рассматриваемого временного интервала.Уравнение выражает, что, когда на частицу действует сила F в течение заданного интервала времени, конечный импульс частицы p 2 может быть получен путем сложения ее начального импульса p 1 и импульс силы F за промежуток времени.

Когда на частицу действует несколько сил, необходимо учитывать импульс каждой из сил. Когда проблема касается системы частиц, мы можем векторно сложить импульсы всех частиц и импульсы всех задействованных сил.Когда тогда можно писать

Для интервала времени t уравнение (1.10) можно записать в виде

Давайте теперь посмотрим, как мы можем применить принцип импульса и количества движения к ракетной механике.

Рассмотрим ракету с начальной массой M , которую она запустила вертикально в момент времени t = 0. Топливо расходуется с постоянной скоростью q и выбрасывается с постоянной скоростью V e относительно ракеты.В момент времени t масса снаряда ракеты и оставшегося топлива составляет M-qt , а скорость составляет v . За интервал времени т выбрасывается масса топлива кварты . Обозначая u абсолютную скорость вытесненного топлива, мы применяем принцип импульса и количества движения между временем t и временем t + t . Обратите внимание, что этот вывод не учитывает влияние сопротивления воздуха.

Пишем

Делим на t и заменяем u- (v + v) на V e , скорость выбрасываемой массы относительно ракеты.Когда t приближается к нулю, получаем

Разделив переменные и интегрировав от t = 0, v = 0 до t = t, v = v , получим

, что равно

Член -gt в уравнении (1.15) является результатом действия силы тяжести Земли на ракету. Для ракеты, дрейфующей в космосе, -GT неприменим и может быть опущен.Более того, более уместно выразить результирующую скорость как изменение скорости, или V. Таким образом, уравнение (1.15) принимает вид

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример проблемы №1.2.

Обратите внимание, что M представляет собой начальную массу ракеты, а M-qt — конечную массу. Поэтому уравнение (1.16) часто записывают как

, где м o / м f называется отношением масс .Уравнение (1.17) также известно как ракетное уравнение Циолковского, названное в честь русского пионера ракетостроения Константина Э. Циолковского (1857-1935), который первым вывел его.

На практике переменная V e обычно заменяется эффективной скоростью выхлопных газов C . Таким образом, уравнение (1.17) принимает вид

В качестве альтернативы можно написать

, где e — математическая константа, приблизительно равная 2.71828.

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример проблемы № 1.3.

Для многих маневров космических аппаратов необходимо рассчитать продолжительность работы двигателя, необходимую для достижения определенного изменения скорости. Переставляя переменные, мы имеем

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример проблемы №1.4.

Скорость сгорания и выхлопа

Процесс сгорания включает в себя окисление компонентов топлива, которые способны окисляться и поэтому могут быть представлены химическим уравнением.В процессе горения масса каждого элемента остается неизменной. Рассмотрим реакцию метана с кислородом.

Это уравнение утверждает, что один моль метана реагирует с двумя молями кислорода, образуя один моль диоксида углерода и два моля воды. Это также означает, что 16 г метана реагируют с 64 г кислорода с образованием 44 г диоксида углерода и 36 г воды. Все исходные вещества, которые подвергаются процессу горения, называются реагентами , а вещества, образующиеся в процессе горения, называются продуктами .

Вышеупомянутая реакция горения является примером стехиометрической смеси , то есть в ней присутствует ровно столько кислорода, чтобы химически реагировать со всем топливом. В этих условиях достигается самая высокая температура пламени, однако часто желательно эксплуатировать ракетный двигатель при «богатой топливом» соотношении смеси. Соотношение компонентов смеси определяется как массовый расход окислителя, деленный на массовый расход топлива.

Рассмотрим следующую реакцию керосина (1) с кислородом,

Учитывая молекулярную массу C 12 H 26 170 и O 2 32, мы имеем соотношение смеси

, который типичен для многих ракетных двигателей, использующих керосин, или РП-1, топливо.

Оптимальным соотношением компонентов смеси обычно является то, которое обеспечивает максимальную производительность двигателя (измеряется удельным импульсом ), однако в некоторых ситуациях другое соотношение O / F приводит к лучшей системе в целом. Для транспортного средства с ограниченным объемом с топливом низкой плотности, таким как жидкий водород, можно добиться значительного уменьшения габаритов транспортного средства за счет перехода на более высокое соотношение O / F. В этом случае потери производительности более чем компенсируются уменьшением потребности в топливном баке.Также рассмотрим пример двухкомпонентных топливных систем, использующих NTO / MMH, где соотношение смеси 1,67 приводит к получению баков для топлива и окислителя одинакового размера. Равный размер упрощает изготовление резервуаров, упаковку системы и интеграцию.

Как мы видели ранее, импульсная тяга равна произведению массового расхода топлива и скорости выброса выхлопных газов. Идеальная скорость истечения определяется выражением

, где k — коэффициент теплоемкости, R * — универсальная газовая постоянная (8,314.4621 Дж / кмоль-К в единицах СИ, или 49,720 фут-фунт / (снаряд-моль) — o R в единицах США), T c — температура горения, M — средняя молекулярная масса выхлопных газов, P c — давление в камере сгорания, а P e — давление на выходе из сопла.

Коэффициент удельной теплоемкости (2) варьируется в зависимости от состава и температуры выхлопных газов, но обычно составляет около 1.2. Термодинамика, используемая для расчета температур горения, довольно сложна, однако температуры пламени обычно находятся в диапазоне от примерно 2,500 до 3,600 o ° C (4,500-6,500 o F). Давление в камере может составлять примерно от 7 до 250 атмосфер. P e должно быть равно атмосферному давлению, при котором двигатель будет работать, подробнее об этом позже.

Из уравнения (1.22) мы видим, что высокая температура и давление в камере, а также низкая молекулярная масса выхлопных газов приводят к высокой скорости выброса и, следовательно, большой тяге.Основываясь на этом критерии, мы можем понять, почему жидкий водород очень желателен в качестве ракетного топлива.

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример проблемы № 1.5

Следует отметить, что в процессе горения происходит диссоциация молекул между продуктами. То есть высокая теплота сгорания вызывает разделение молекул на более простые составляющие, которые затем могут рекомбинировать. Рассмотрим реакцию керосина с кислородом. Истинными продуктами сгорания будет равновесная смесь атомов и молекул, состоящая из C, CO, CO 2 , H, H 2 , H 2 O, HO, O и O 2 .Диссоциация оказывает значительное влияние на температуру пламени.

Если вы хотите узнать больше о термодинамике ракетных двигателей, прочтите приложение «Термодинамика ракет».

Или вы можете пропустить всю науку и просто посмотреть нужные числа. См. Таблицы сгорания топлива, чтобы найти оптимальное соотношение смеси, температуру адиабатического пламени, молекулярную массу газа и удельную теплоемкость для некоторых распространенных ракетных топлив.

(1) При сжигании жидких углеводородных топлив удобно выражать состав в терминах одного углеводорода, даже если это смесь многих углеводородов.Таким образом, бензин обычно считается октановым, C 8 H 18 , а керосин считается додеканом, C 12 H 26 .

(2) Удельная теплоемкость, или теплоемкость, представляет собой количество тепла, необходимое для повышения температуры одного грамма вещества на один градус C. Удельная теплоемкость измеряется при постоянном давлении, C P , или при постоянном объеме. , С В . Отношение C P / C V называется коэффициентом удельной теплоемкости и обозначается как k или.

Удельный импульс

Удельный импульс ракеты I sp — это отношение тяги к расходу выбрасываемой массы, т. Е.

, где F, — тяга, q — массовый расход, и g o — стандартная сила тяжести (9,80665 м / с 2 ).

Удельный импульс выражается в секундах.Когда тяга и скорость потока остаются постоянными на протяжении всего сгорания топлива, удельный импульс — это время, в течение которого ракетный двигатель обеспечивает тягу, равную весу израсходованного топлива.

Для данного двигателя удельный импульс имеет разные значения на земле и в космическом вакууме, потому что давление окружающей среды участвует в выражении тяги. Поэтому важно указать, является ли удельный импульс величиной на уровне моря или в вакууме.

В ракетном двигателе имеется ряд потерь, основные из которых связаны с неэффективностью процесса химической реакции (сгорания), потерями из-за сопла и потерями из-за насосов. В целом потери влияют на эффективность удельного импульса. Это отношение реального удельного импульса (на уровне моря или в вакууме) к теоретическому удельному импульсу, полученному с помощью идеального сопла от газов, возникающих в результате полной химической реакции. Расчетные значения удельного импульса на несколько процентов выше, чем достигаемые на практике.

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример проблемы № 1.6.

Из уравнения (1.8) мы можем заменить qC на F в уравнении (1.23), таким образом получив

Уравнение (1.24) очень полезно при решении уравнений (1.18) — (1.21). Редко нам дают значение C напрямую, однако удельный импульс ракетного двигателя — это обычно задаваемый параметр, из которого мы можем легко вычислить C .

Еще одним важным показателем для оценки характеристик ракеты является характеристическая скорость истечения , C * (произносится как «C-звезда»), которая является мерой энергии, доступной в процессе сгорания и определяется выражением

, где P c — давление в камере сгорания, а A t — площадь горловины сопла.Полученные значения C * колеблются от около 1333 м / с для гидразина с монотопливным топливом до около 2360 м / с для криогенного кислорода / водорода.

Ракетные двигатели

Типичный ракетный двигатель состоит из сопла, камеры сгорания и инжектора, как показано на рисунке 1.4. В камере сгорания происходит горение пороха под высоким давлением. Камера должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать высокое давление, возникающее в процессе горения, и высокую температуру, возникающую в результате этого процесса.Из-за высокой температуры и теплопередачи камера и сопло обычно охлаждаются. Камера также должна быть достаточной длины, чтобы обеспечить полное сгорание до того, как газы попадут в сопло.

Сопло

Функция сопла заключается в преобразовании химико-тепловой энергии, генерируемой в камере сгорания, в кинетическую энергию. Сопло преобразует медленно движущийся газ под высоким давлением и высокой температурой в камере сгорания в высокоскоростной газ с более низким давлением и температурой.Поскольку тяга — это произведение массы и скорости, желательна очень высокая скорость газа. Форсунки состоят из сходящейся и расходящейся секции. Минимальное проходное сечение между сходящейся и расширяющейся секциями называется горловиной сопла. Площадь проходного сечения в конце расширяющейся секции называется выходной площадью сопла. Сопло обычно делают достаточно длинным (или достаточно большой выходной площадью), так что давление в камере сгорания снижается на выходе из сопла до давления, существующего вне сопла.Именно при этом условии P e = P a , где P e — давление на выходе из сопла, а P a — внешнее давление окружающей среды, это усилие максимальное и сопло называется приспособленным, также называемым оптимальным или правильным расширением. Когда P e больше, чем P a , сопло недостаточно выдвинуто. Когда верно обратное, оно чрезмерно растянуто.

Таким образом, мы видим, что сопло рассчитано на высоту, на которой оно должно работать.У поверхности Земли при атмосферном давлении на уровне моря (0,1 МПа или 14,7 фунта на квадратный дюйм) сброс выхлопных газов ограничивается отрывом струи от стенки сопла. В космическом вакууме этого физического ограничения не существует. Следовательно, должны быть два разных типа двигателей и сопел: те, которые приводят в движение первую ступень ракеты-носителя через атмосферу, и те, которые приводят в движение последующие ступени или управляют ориентацией космического корабля в космическом вакууме.

Площадь горловины сопла A t может быть найдена, если известен общий расход топлива и выбраны топлива и условия эксплуатации. Предполагая теорию закона идеального газа, мы имеем

, где q — массовый расход топлива, P t — давление газа в горловине сопла, T t — температура газа на горловине сопла, R * — универсальный газ постоянная, а k — удельная теплоемкость. P t и T t задаются

, где P c — давление в камере сгорания, а T c — температура пламени камеры сгорания.

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример проблемы №1.7.

Горячие газы должны расширяться в расширяющейся части сопла для получения максимальной тяги. Давление этих газов будет уменьшаться, поскольку энергия используется для ускорения газа.Мы должны найти ту область сопла, где давление газа равно внешнему атмосферному давлению. Тогда эта область будет областью выхода сопла.

Число Маха N м — отношение скорости газа к локальной скорости звука. Число Маха на выходе из сопла дается выражением идеального расширения газа

, где P a — давление окружающей атмосферы.

Площадь выходного отверстия сопла, A e , соответствующая числу Маха на выходе, определяется как

Коэффициент сечения или степень расширения определяется как площадь выхода A e , деленная на площадь горловины A t .

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример проблемы № 1.8

Для ракет-носителей (особенно первых ступеней), где давление окружающей среды изменяется в течение периода горения, выполняются траектории расчета для определения оптимального давления на выходе. Однако дополнительным ограничением является максимально допустимый диаметр выходного конуса сопла, который в некоторых случаях является ограничивающим ограничением. Это особенно верно для ступеней, отличных от первой, где диаметр сопла не может быть больше, чем внешний диаметр ступени, расположенной ниже.Для космических двигателей, где окружающее давление равно нулю, тяга всегда увеличивается с увеличением степени расширения сопла. В этих двигателях степень расширения сопла обычно увеличивается до тех пор, пока дополнительный вес более длинного сопла не требует большей производительности, чем дополнительная тяга, которую оно создает.

(Для получения дополнительной информации см. Приложение № 1: Оптимизация расширения для максимальной тяги.)

Поскольку скорость потока газов в сужающейся части сопла ракеты относительно мала, любая гладкая и хорошо закругленная сужающаяся часть сопла будет иметь очень низкие потери энергии.Напротив, контур расширяющейся секции сопла очень важен для рабочих характеристик из-за очень высоких скоростей потока. На выбор оптимальной формы сопла для данной степени расширения обычно влияют следующие конструктивные соображения и цели: (1) равномерный, параллельный, осевой поток газа на выходе из сопла для максимального вектора импульса, (2) минимальные потери на разделение и турбулентность. внутри сопла, (3) минимально возможная длина сопла для минимального габаритного пространства, веса, потерь на трение стенки и требований к охлаждению, и (4) простота изготовления.

Коническое сопло: В первых ракетных двигателях почти исключительно использовалось коническое сопло, которое оказалось удовлетворительным во многих отношениях. Коническое сопло обеспечивает простоту изготовления и гибкость при преобразовании существующей конструкции в более или менее высокую степень расширения без значительного изменения конструкции.

Конфигурация типичного конического сопла показана на Рисунке 1.4. Горловина сопла имеет контур дуги окружности с радиусом R в диапазоне от 0.От 25 до 0,75 диаметра горловины, D t . Половина угла сечения сужающегося конуса сопла может составлять от 20 до 45 градусов. Половина угла расходящегося конуса варьируется от 12 до 18 градусов. Коническое сопло с расходящимся на 15 градусов полууглом стало почти стандартом, потому что это хороший компромисс с точки зрения веса, длины и производительности.

Поскольку в коническом сопле возникают определенные потери производительности в результате неаксиальной составляющей скорости выхлопного газа, при вычислении количества движения выходящего газа применяется поправочный коэффициент.Этот фактор (эффективность тяги) представляет собой отношение количества движения газа на выходе из конического сопла и идеального сопла с равномерным параллельным осевым потоком газа. Значение можно выразить следующим уравнением:

Колоколообразная насадка: Для повышения производительности и меньшей длины инженеры разработали колоколообразную насадку. В нем используется секция быстрого расширения (радиального потока) в начальной расширяющейся области, что приводит к равномерному, направленному в осевом направлении потоку на выходе из сопла.Контур стены меняют достаточно постепенно, чтобы избежать косых ударов.

Эквивалентное коническое сопло с полууглом 15 градусов обычно используется в качестве стандарта для определения раструбных сопел. Например, длина 80% колпачкового сопла (расстояние между горловиной и выходной плоскостью) составляет 80% длины конического сопла с половинным углом наклона 15 градусов, имеющего такую ​​же площадь горловины, радиус ниже горловины и коэффициент расширения площади. Длина сопла колокола, превышающая примерно 80%, не оказывает значительного влияния на производительность, особенно с учетом снижения веса.Однако длина колпачкового сопла до 100% может быть оптимальной для приложений, требующих очень высокой производительности.

Один из удобных способов проектирования контура, близкого к оптимальному, заключается в использовании процедур параболической аппроксимации, предложенных G.V.R. Рао. Конструктивная конфигурация колоколообразного сопла параболического приближения показана на рисунке 1.5. Контур сопла непосредственно перед горловиной T представляет собой дугу окружности с радиусом 1,5 R t .Контур сопла расширяющейся секции состоит из круглой входной секции с радиусом 0,382 R t от горловины T до точки N и параболой оттуда до выхода E .

Конструкция конкретного сопла требует следующих данных: диаметр горловины D t , осевая длина сопла от горловины до выходной плоскости L n (или желаемая фракционная длина, L f на основе конического сопла с углом 15 градусов), степень расширения, начальный угол стенки параболы n и угол выходной стенки сопла e .Углы стенок n и e показаны на рисунке 1.6 как функция степени расширения. Оптимальные контуры сопла можно очень точно определить, выбрав соответствующие входные данные. Хотя не делается поправки на различные комбинации топлива, опыт показал лишь небольшое влияние удельной теплоемкости на контур.

Камера сгорания

Камера сгорания служит оболочкой для удержания пороха в течение достаточного периода времени, чтобы гарантировать полное смешивание и сгорание.Требуемое время пребывания или время пребывания при горении зависит от многих параметров. Теоретически требуемый объем камеры сгорания зависит от массового расхода топлива, средней плотности продуктов сгорания и времени пребывания, необходимого для эффективного сгорания. Эта связь может быть выражена следующим уравнением:

, где V c — объем камеры, q — массовый расход топлива, V — средний удельный объем и t s — время пребывания пороха.

Полезным параметром, относящимся к объему камеры и времени пребывания, является характерная длина , L * (произносится как «L-звезда»), объем камеры, деленный на площадь звукового горла сопла:

Концепцию L * намного легче визуализировать, чем более неуловимое «время пребывания при горении», выраженное в малых долях секунды. Поскольку значение A t почти прямо пропорционально произведению q и V , L * по существу является функцией t s .

Обычный метод установки L * новой конструкции упорной камеры в значительной степени основан на прошлом опыте с аналогичным топливом и объемом двигателя. При заданном наборе рабочих условий, таких как тип топлива, соотношение смеси, давление в камере, конструкция инжектора и геометрия камеры, значение минимально необходимых л * может быть оценено только путем фактического срабатывания экспериментальных камер тяги. Типичные значения л * для различных топлив показаны в таблице ниже.При установленной площади горловины и минимальных требуемых л * объем камеры можно рассчитать по уравнению (1.33).

Таблица 1: Характеристическая длина камеры, L *
Комбинация порохов L *, см
Азотная кислота / топливо на основе гидразина 76-89
Тетраоксид азота / топливо на основе гидразина 76-89 RP-1 (включая слой катализатора) 152-178
Жидкий кислород / RP-1 102-127
Жидкий кислород / аммиак 76-102
Жидкий кислород / жидкий водород (GH 2 впрыск) 56-71
Жидкий кислород / жидкий водород (LH 2 впрыск) 76-102
Жидкий фтор / жидкий водород (GH 2 впрыск) 56-66
Жидкий фтор / жидкий водород (LH 2 впрыск) 64-76
Жидкий фтор / гидразин 61-71
Хлор три топливо на основе фторида / гидразина 51-89

В конструкции камеры сгорания использовались три геометрические формы — сферическая, почти сферическая и цилиндрическая — причем цилиндрическая камера наиболее часто используется в Соединенных Штатах.По сравнению с цилиндрической камерой того же объема сферическая или почти сферическая камера предлагает преимущество в виде меньшей охлаждающей поверхности и веса; однако сферическую камеру сложнее изготовить, и в других отношениях она обеспечивает худшие характеристики.

Полный процесс сгорания, от введения реагентов до завершения химических реакций и превращения продуктов в горячие газы, требует конечного количества времени и объема, что выражается характеристической длиной L * .Значение этого коэффициента значительно больше линейной длины между лицевой стороной инжектора и плоскостью горловины. Коэффициент сжатия определяется как большая площадь поперечного сечения камеры сгорания, деленная на площадь горловины. Обычно большие двигатели конструируются с низким коэффициентом сжатия и сравнительно большой длиной; а камеры меньшего размера используют большую степень сжатия при меньшей длине, в то же время обеспечивая достаточное количество L * для адекватного испарения и времени выдержки сгорания.

Как хорошее место для начала, процесс определения размера новой камеры сгорания исследует размеры ранее успешных конструкций в том же классе размеров и строит такие данные рациональным образом. Размер горловины нового двигателя может быть определен с достаточной степенью уверенности, поэтому имеет смысл построить график данных из исторических источников в зависимости от диаметра горловины. На рис. 1.7 показана зависимость длины камеры от диаметра горловины (с аппроксимационным уравнением). Важно, чтобы выходные данные любой программы моделирования не применялись рабски, а считались логической отправной точкой для определения конкретных размеров двигателя.

Основные элементы цилиндрической упорной камеры показаны на рисунке 1.4. В конструкторской практике было условно определено, что объем камеры сгорания включает пространство между лицевой стороной инжектора и плоскостью горловины сопла. Примерный объем камеры сгорания можно выразить следующим уравнением:

Преобразуя уравнение (1.34), мы получаем следующее, которое можно решить для диаметра камеры путем итерации:

Щелкните здесь, чтобы увидеть пример проблемы №1.9

Форсунка

Форсунка, как следует из названия, впрыскивает топливо в камеру сгорания в правильных пропорциях и в нужных условиях, чтобы обеспечить эффективный и стабильный процесс сгорания. Расположенный в переднем или верхнем конце камеры сгорания, инжектор также выполняет структурную задачу по закрытию верхней части камеры сгорания от высокого давления и температуры, которые она содержит. Инжектор сравнивали с карбюратором автомобильного двигателя, поскольку он обеспечивает подачу топлива и окислителя с надлежащей скоростью и в правильных пропорциях, это может быть подходящим сравнением.Однако форсунка, расположенная непосредственно над камерой сгорания под высоким давлением, выполняет множество других функций, связанных с процессами сгорания и охлаждения, и гораздо более важна для работы ракетного двигателя, чем карбюратор для автомобильного двигателя.

Ни один другой компонент ракетного двигателя не оказывает такого сильного влияния на характеристики двигателя, как инжектор. В различных применениях хорошо спроектированные форсунки могут иметь довольно широкий разброс по эффективности сгорания, и нередко форсунки с эффективностью C * всего 92% считаются приемлемыми.Небольшие двигатели, разработанные для специальных целей, таких как управление ориентацией, могут быть оптимизированы для реакции и легкого веса за счет эффективности сгорания и могут считаться очень удовлетворительными, даже если эффективность падает ниже 90%. В целом, однако, недавно хорошо спроектированные системы нагнетания продемонстрировали эффективность C * , настолько близкую к 100% теоретической, что возможность измерения этого параметра является ограничивающим фактором при его определении. Высокий уровень эффективности сгорания достигается за счет равномерного распределения желаемого соотношения компонентов смеси и тонкого распыления жидкого топлива.Локальное перемешивание в схеме распыления элемента впрыска должно происходить практически на микроскопическом уровне, чтобы обеспечить эффективность сгорания, приближающуюся к 100%.

Стабильность горения также является очень важным требованием для удовлетворительной конструкции инжектора. При определенных условиях ударные и детонационные волны генерируются локальными возмущениями в камере, возможно, вызванными колебаниями в перемешивании или потоке пороха. Они могут вызывать колебания давления, которые усиливаются и поддерживаются процессами сгорания.Такие волны большой амплитуды — называемые нестабильностью горения — создают высокие уровни вибрации и теплового потока, которые могут быть очень разрушительными. Таким образом, основная часть усилий по проектированию и развитию касается стабильного горения. Высокая производительность может стать второстепенной, если форсунка легко переходит в деструктивную нестабильность, и многие параметры форсунки, обеспечивающие высокую производительность, по-видимому, уменьшают запас устойчивости.

Циклы питания

Жидкостные двухкомпонентные ракетные двигатели можно разделить на категории по их циклам мощности, то есть по способу получения энергии для подачи топлива в главную камеру сгорания.Ниже описаны некоторые из наиболее распространенных типов.

Цикл газогенератора: Цикл газогенератора, также называемый открытым циклом , отводит небольшое количество топлива и окислителя из основного потока (обычно от 2 до 7 процентов) для питания горелки, называемой газогенератор. Горячий газ от этого генератора проходит через турбину для выработки энергии для насосов, которые отправляют топливо в камеру сгорания. Затем горячий газ либо сбрасывается за борт, либо направляется в основное сопло ниже по потоку.Увеличение потока топлива в газогенератор увеличивает скорость турбины, что увеличивает поток топлива в основную камеру сгорания и, следовательно, количество создаваемой тяги. Газогенератор должен сжигать топливо при неоптимальном соотношении компонентов смеси, чтобы поддерживать низкую температуру лопаток турбины. Таким образом, цикл подходит для умеренных требований к мощности, но не для систем с высокой мощностью, которые должны были бы направлять большую часть основного потока в менее эффективный поток газогенератора.

Как и в большинстве ракетных двигателей, часть топлива в цикле газогенератора используется для охлаждения сопла и камеры сгорания, повышая эффективность и позволяя более высокую температуру двигателя.

Ступенчатый цикл сгорания: В ступенчатом цикле сгорания, также называемом замкнутым циклом , топливо сгорает поэтапно. Как и в газогенераторном цикле, этот цикл также имеет горелку, называемую предварительной горелкой, для выработки газа для турбины.Горелка отводит и сжигает небольшое количество одного топлива и большое количество другого, образуя обогащенную окислителем или топливом смесь горячего газа, которая в основном представляет собой несгоревший испарившийся пропеллент. Этот горячий газ затем проходит через турбину, впрыскивается в основную камеру и снова сжигается с оставшимся топливом. Преимущество перед газогенераторным циклом состоит в том, что все топливо сгорает при оптимальном соотношении компонентов смеси в основной камере, и никакой поток не сбрасывается за борт. Ступенчатый цикл сгорания часто используется для приложений с большой мощностью.Чем выше давление в камере, тем меньше и легче может быть двигатель для создания такой же тяги. Стоимость разработки для этого цикла выше, потому что высокое давление усложняет процесс разработки. Другими недостатками являются тяжелые условия работы турбины, необходимость в высокотемпературных трубопроводах для транспортировки горячих газов и очень сложная конструкция обратной связи и управления.

Ступенчатое сгорание было изобретено советскими инженерами и впервые появилось в 1960 году. На Западе первый лабораторный испытательный двигатель с поэтапным сгоранием был построен в Германии в 1963 году.

Цикл детандера: Цикл детандера аналогичен циклу ступенчатого сгорания, но без предварительной горелки. Тепло в рубашке охлаждения основной камеры сгорания служит для испарения топлива. Затем пары топлива проходят через турбину и впрыскиваются в основную камеру для сжигания вместе с окислителем. Этот цикл работает с такими видами топлива, как водород или метан, которые имеют низкую температуру кипения и могут легко испаряться. Как и в случае ступенчатого цикла сгорания, все топливо сгорает при оптимальном соотношении компонентов смеси в основной камере, и, как правило, поток не сбрасывается за борт; однако теплопередача к топливу ограничивает мощность, доступную для турбины, что делает этот цикл подходящим для двигателей малого и среднего размера.Разновидностью системы является цикл открытия или сброса детандера, в котором для приведения в действие турбины используется только часть топлива. В этом варианте выхлоп турбины сбрасывается за борт до давления окружающей среды, чтобы увеличить степень давления турбины и выходную мощность. Это может обеспечить более высокое давление в камере, чем закрытый цикл детандера, хотя и с более низкой эффективностью из-за потока за борт.

Цикл подачи под давлением: Самая простая система, цикл с подачей под давлением, не имеет насосов или турбин, а вместо этого полагается на давление в баллоне для подачи топлива в основную камеру.На практике цикл ограничивается относительно низкими давлениями в камере, поскольку более высокие давления делают баки транспортного средства слишком тяжелыми. Цикл может быть надежным, учитывая меньшее количество деталей и сложность по сравнению с другими системами.

Охлаждение двигателя

Тепло, выделяемое при сгорании в ракетном двигателе, содержится в выхлопных газах. Большая часть этого тепла удаляется вместе с содержащимся в нем газом; однако тепло передается стенкам камеры тяги в количествах, требующих внимания.

Конструкции упорной камеры обычно классифицируются или идентифицируются по методу охлаждения стенки горячим газом или конфигурации каналов для охлаждающей жидкости, где давление охлаждающей жидкости внутри может достигать 500 атмосфер. Высокие температуры горения (от 2500 до 3600 o K) и высокие скорости теплопередачи (до 16 кДж / см 2 -с), встречающиеся в камере сгорания, представляют собой серьезную проблему для проектировщиков. Для решения этой задачи успешно использовались несколько методов камерного охлаждения.Выбор оптимального метода охлаждения для камеры сгорания зависит от многих факторов, таких как тип топлива, давление в камере, доступное давление охлаждающей жидкости, конфигурация камеры сгорания и материал камеры сгорания.

Регенеративное охлаждение — это наиболее широко используемый метод охлаждения напорной камеры, который достигается за счет протекания высокоскоростного хладагента через заднюю сторону стенки горячего газа камеры для конвективного охлаждения лайнера горячего газа.Охлаждающая жидкость с теплом от охлаждения гильзы затем выгружается в форсунку и используется в качестве топлива.

Более ранние конструкции упорной камеры, такие как V-2 и Redstone, имели низкое давление в камере, низкий тепловой поток и низкое давление охлаждающей жидкости, которые могли быть удовлетворены за счет упрощенной конструкции «камеры с двойными стенками» с регенеративным и пленочным охлаждением. Однако для последующих применений ракетных двигателей давление в камере увеличивалось, и требования к охлаждению становились все труднее удовлетворять.Возникла необходимость в разработке новых конфигураций теплоносителя, которые были бы более эффективными конструктивно и имели улучшенные характеристики теплопередачи.

Это привело к разработке упорных камер с «трубчатой ​​стенкой», которые на сегодняшний день являются наиболее широко используемым подходом к проектированию для подавляющего большинства приложений с большими ракетными двигателями. Эти конструкции камер успешно использовались для двигателей Thor, Jupiter, Atlas, H-1, J-2, F-1, RS-27 и ряда других ракетных двигателей ВВС и НАСА. Основным преимуществом дизайна является его легкий вес и большой накопленный опыт.Но поскольку давление в камере и тепловые потоки стенок горячего газа продолжали расти (> 100 атм), требовались еще более эффективные методы.

Одним из решений были упорные камеры с «стенкой канала», названные так потому, что охлаждение стенки горячего газа достигается за счет протекания хладагента через прямоугольные каналы, которые механически обрабатываются или формируются в облицовку горячего газа, изготовленную из материала с высокой проводимостью, такого как медь или медный сплав. Ярким примером камеры сгорания с канальной стенкой является SSME, которая работает при номинальном давлении в камере 204 атмосферы и температуре 3600 К в течение 520 секунд.Теплоотдача и конструктивные характеристики отличные.

В дополнение к конструкциям с регенеративным охлаждением, упомянутым выше, для ракетных двигателей были изготовлены другие конструкции тяговой камеры, использующие охлаждение в отвал, пленочное охлаждение, транспирационное охлаждение, абляционные гильзы и радиационное охлаждение. Хотя камеры сгорания с регенеративным охлаждением оказались лучшим подходом для охлаждения больших жидкостных ракетных двигателей, другие методы охлаждения также успешно использовались для охлаждения узлов камеры тяги.Примеры включают:

Самосвальное охлаждение , которое похоже на регенеративное охлаждение, поскольку охлаждающая жидкость протекает через небольшие проходы по задней стороне стенки упорной камеры. Однако отличие состоит в том, что после охлаждения упорной камеры охлаждающая жидкость выходит за борт через отверстия на заднем конце расширяющегося сопла. Этот метод имеет ограниченное применение из-за потери производительности в результате сброса охлаждающей жидкости за борт. На сегодняшний день охлаждение отвала не использовалось на практике.

Пленочное охлаждение обеспечивает защиту от чрезмерного нагрева за счет введения тонкой пленки охлаждающей жидкости или топлива через отверстия по периферии инжектора или через коллекторные отверстия в стенке камеры рядом с инжектором или горловиной камеры. Этот метод обычно используется в областях с высоким тепловым потоком и в сочетании с регенеративным охлаждением.

Транспирация Охлаждение обеспечивает подачу хладагента (газообразного или жидкого топлива) через пористую стенку камеры со скоростью, достаточной для поддержания желаемой температуры стенки горячего газа.Эта техника действительно является частным случаем пленочного охлаждения.

При абляционном охлаждении материал стенки на стороне дымовых газов приносится в жертву плавлением, испарением и химическими изменениями для рассеивания тепла. В результате относительно холодные газы проходят по поверхности стенки, тем самым снижая температуру пограничного слоя и способствуя процессу охлаждения.

При радиационном охлаждении тепло излучается от внешней поверхности камеры сгорания или удлинительной стенки сопла.Радиационное охлаждение обычно используется для небольших осевых камер с высокотемпературным материалом стенки (огнеупор) и в областях с низким тепловым потоком, таких как удлинение сопла.

Твердотопливные ракетные двигатели

Твердотопливные ракетные двигатели хранят топливо в твердой форме. Топливо обычно представляет собой порошкообразный алюминий, а окислитель — перхлорат аммония. Связующее из синтетического каучука, такое как полибутадиен, скрепляет порошки топлива и окислителя. Несмотря на меньшие характеристики, чем у жидкостных ракет, простота эксплуатации твердотопливного ракетного двигателя часто делает его предпочтительной двигательной установкой.

Геометрия твердого топлива

Геометрия твердого топлива определяет площадь и контуры его открытых поверхностей и, таким образом, характер его горения. В космической отрасли используются два основных типа твердотопливных блоков. Это цилиндрические блоки с фронтальным или поверхностным сгоранием и цилиндрические блоки с внутренним сгоранием. В первом случае фронт пламени перемещается слоями от соплового конца блока к верхней части кожуха.Эта так называемая торцевая горелка создает постоянную тягу на протяжении всего горения. Во втором, более обычном случае, поверхность горения развивается по длине центрального канала. Иногда канал имеет звездообразную или другую геометрию, чтобы сдерживать рост этой поверхности.

Форма топливного блока ракеты выбирается для конкретного типа миссии, которую она будет выполнять. Поскольку горение блока происходит от его свободной поверхности, по мере роста этой поверхности геометрические соображения определяют, увеличивается ли тяга, уменьшается или остается постоянной.

Топливные блоки с цилиндрическим каналом (1) постепенно развивают тягу. Те, у которых есть канал, а также центральный топливный цилиндр (2), создают относительно постоянную тягу, которая очень быстро уменьшается до нуля, когда топливо израсходовано. Профиль пятиконечной звезды (3) развивает относительно постоянную тягу, которая медленно уменьшается до нуля по мере того, как израсходуется последнее топливо. «Крестообразный» профиль (4) создает постепенно меньшую тягу. Топливо в блоке с профилем «двойной якорь» (5) создает уменьшающуюся тягу, которая быстро спадает ближе к концу горения.«Зубчатый» профиль (6) создает сильную начальную тягу, за которой следует почти постоянная более низкая тяга.

Уровень сжигания калорий

Горящая поверхность гранулы ракетного топлива отступает в направлении, перпендикулярном этой горящей поверхности. Скорость регрессии, обычно измеряемая в миллиметрах в секунду (или дюймах в секунду), называется скоростью горения . Эта скорость может значительно различаться для разных ракетных топлив или одного конкретного ракетного топлива, в зависимости от различных рабочих условий, а также от состава.Количественное знание скорости горения топлива и того, как она изменяется в различных условиях, имеет фундаментальное значение для успешного проектирования твердотопливного ракетного двигателя.

На скорость горения пороха влияют определенные факторы, наиболее важными из которых являются: давление в камере сгорания, начальная температура пороха, скорость дымовых газов, текущих параллельно поверхности горения, местное статическое давление, а также ускорение и вращение двигателя. Эти факторы обсуждаются ниже.

  • Скорость горения сильно зависит от давления в камере. Обычное представление зависимости давления от скорости горения — это закон Сен-Робер,

    , где r — скорость горения, a — коэффициент скорости горения, n — показатель степени давления и P c — давление в камере сгорания. Значения a и n определены эмпирически для конкретного состава топлива и не могут быть предсказаны теоретически.Важно понимать, что один набор значений a, n обычно действителен для определенного диапазона давлений. Для точного представления интересующего режима полного давления может потребоваться более одного набора.

    Пример Значения a, n составляют 5,6059 * (давление в МПа, скорость горения в мм / с) и 0,35 соответственно для SRB Space Shuttle, что дает скорость горения 9,34 мм / с при среднем давлении в камере 4,3 МПа.

    * Публикации НАСА дают коэффициент скорости горения, равный 0.0386625 (давление в PSI, скорость горения в дюймах / с).

  • Температура влияет на скорость химических реакций и, таким образом, начальная температура пороха влияет на скорость горения. Если конкретное топливо проявляет значительную чувствительность к начальной температуре зерна, работа при экстремальных температурах повлияет на профиль тяги и времени двигателя. Это фактор, который следует учитывать при зимних запусках, например, когда температура зерна может быть ниже, чем «нормальные» условия запуска.
  • Для большинства ракетных топлив определенные уровни локальной скорости горючего газа (или массового потока), текущие параллельно поверхности горения, приводят к увеличению скорости горения. Это «увеличение» скорости горения обозначается как эрозионное горение , степень которого зависит от типа топлива и давления в камере. Для многих порохов существует пороговая скорость потока. Ниже этого уровня потока либо не происходит увеличения, либо наблюдается снижение скорости горения ( отрицательное эрозионное горение ).

    Эффекты эрозионного горения можно свести к минимуму, сконструировав двигатель с достаточно большим отношением площади порта к горлу (A порт / A t ). Площадь порта — это площадь поперечного сечения проточного канала в двигателе. Для полого цилиндрического зерна это площадь поперечного сечения сердечника. Как показывает опыт, соотношение должно быть минимум 2 для отношения L / D зерна 6. Для зерна с большим отношением L / D следует использовать большее отношение A , порт / A т .

  • В работающем ракетном двигателе наблюдается перепад давления вдоль оси камеры сгорания, падение, которое физически необходимо для ускорения увеличивающегося массового потока продуктов сгорания к соплу. Статическое давление является максимальным, когда поток газа равен нулю, то есть в передней части двигателя. Поскольку скорость горения зависит от местного давления, скорость должна быть максимальной в этом месте. Однако этот эффект относительно невелик и обычно компенсируется противодействием эрозионного горения.
  • Скорость горения увеличивается за счет ускорения двигателя. Независимо от того, является ли ускорение результатом продольной силы (например, тяги) или вращения, горящие поверхности, которые образуют угол около 60-90 o с вектором ускорения, склонны к повышенной скорости горения.

Иногда желательно изменить скорость горения так, чтобы она больше соответствовала определенной конфигурации зерна. Например, если кто-то хочет спроектировать зерно торцевой горелки, которое имеет относительно небольшую площадь горения, необходимо иметь быстро горящее топливо.В других случаях может потребоваться пониженная скорость горения. Например, двигатель может иметь большое отношение L / D для создания достаточно высокой тяги, или для конкретной конструкции может быть необходимо ограничить диаметр двигателя. Следовательно, полотно будет тонким, что приведет к короткой продолжительности горения. Было бы полезно снизить скорость горения.

Существует несколько способов изменения скорости горения: уменьшение размера частиц окислителя, увеличение или уменьшение процентного содержания окислителя, добавление катализатора скорости горения или подавителя и работа двигателя при более низком или более высоком давлении в камере.Эти факторы обсуждаются ниже.

  • Влияние размера частиц окислителя на скорость горения, по-видимому, зависит от типа окислителя. Пропелленты, в которых в качестве окислителя используется перхлорат аммония (ПХ), имеют скорость горения, на которую существенно влияет размер частиц ПХ. Скорее всего, это происходит из-за того, что разложение АР является этапом, определяющим скорость в процессе горения.
  • На скорость горения большинства ракетных топлив сильно влияет соотношение окислитель / топливо.К сожалению, изменение скорости горения с помощью этого средства является весьма ограничительным, так как характеристики топлива, а также механические свойства также сильно зависят от отношения O / F.
  • Безусловно, лучшим и наиболее эффективным средством увеличения скорости горения является добавление катализатора к топливной смеси. Катализатор — это химическое соединение, которое добавляется в небольших количествах с единственной целью — регулировать скорость горения. Подавитель скорости горения — это добавка, которая имеет эффект, противоположный действию катализатора — она ​​используется для уменьшения скорости горения.
  • Для топлива, которое следует закону скорости горения Сен-Роберта, разработка ракетного двигателя, работающего при более низком давлении в камере, обеспечит более низкую скорость горения. Из-за нелинейности зависимости давления от скорости горения может потребоваться значительно снизить рабочее давление, чтобы получить желаемую скорость горения. Очевидным недостатком является снижение мощности двигателя, так как удельный импульс аналогично затухает с уменьшением давления в камере.

Скорость создания продукта

Скорость образования продуктов сгорания выражается в скорости регрессии зерна.Скорость производства продукта, интегрированная по площади порта, составляет

, где q — скорость образования продуктов сгорания на поверхности пороха, p — плотность твердого топлива, A b — площадь поверхности горения, r — скорость горения пороха. .

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример проблемы №1.10.

Если плотность топлива неизвестна, она может быть получена из массовой доли и плотности отдельных компонентов следующим образом:

, где w — массовая доля, а нижний индекс i обозначает отдельные составляющие.Это идеальная плотность ; Фактическая плотность обычно составляет 94% -97% от идеальной плотности из-за крошечных пустот в зерне и зависит от технологии производства.

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример проблемы №1.11.

Масса конденсированной фазы

Важно отметить, что продукты сгорания могут состоять как из газообразной, так и из конденсированной фазы. Конденсированная фаза, которая проявляется в виде дыма, может быть твердыми или жидкими частицами.Только газообразные продукты способствуют развитию давления. Однако конденсированная фаза, безусловно, вносит вклад в тягу ракетного двигателя из-за своей массы и скорости.

Наличие твердых или жидких частиц в выхлопе ракеты приводит к снижению производительности по ряду причин:

  • Эта часть массы сгорания не может выполнять никакой работы по расширению и, следовательно, не способствует ускорению выхлопного потока.
  • Более высокая эффективная молекулярная масса этих продуктов снижает характеристическую скорость истечения C *.
  • Из-за тепловой инерции тепло конденсированных частиц частично выбрасывается из сопла перед передачей этого тепла окружающему газу и, следовательно, не преобразуется в кинетическую энергию. Это известно как тепловая задержка частиц .
  • Точно так же из-за относительно большой массы частиц (по сравнению с газами) они не могут ускоряться так же быстро, как окружающие газы, особенно в той части сопла, где ускорение потока чрезвычайно велико (горловина).Ускорение частиц зависит от сопротивления трения в потоке газа, что требует наличия дифференциальной скорости. В конечном итоге частицы конденсированной фазы выходят из сопла с меньшей скоростью, чем газы. Это называется запаздыванием скорости частиц .

Давление в камере

Кривая давления ракетного двигателя показывает переходное и установившееся состояние. Переходные фазы — это периоды, когда давление существенно меняется со временем — во время фазы зажигания и запуска, а также после полного (или почти полного) потребления зерна, когда давление падает до уровня окружающей среды во время фазы спада.Изменение давления в камере во время фазы установившегося горения в основном связано с изменением геометрии зерен с соответствующим изменением скорости горения. Однако другие факторы могут играть роль, например, эрозия горловины сопла и увеличение скорости эрозионного ожога.

Монотопливные двигатели

Безусловно, наиболее широко используемым типом силовой установки для управления ориентацией и скоростью космических аппаратов является монотопливо гидразин. Его превосходные характеристики обращения, относительная стабильность при нормальных условиях хранения и чистые продукты разложения сделали его стандартом.Общая последовательность операций в гидразиновом двигателе:

  • Когда система ориентации подает сигнал на работу подруливающего устройства, открывается электрический соленоидный клапан, позволяя течь гидразину. Действие может быть импульсным (всего 5 мс) или длительным (установившееся состояние).
  • Давление в топливном баке выталкивает жидкий гидразин в форсунку. Он входит в виде спрея в напорную камеру и контактирует со слоями катализатора.
  • Слой катализатора состоит из гранул оксида алюминия, пропитанных иридием.Поступающий гидразин нагревается до точки его испарения за счет контакта со слоем катализатора и с горячими газами, покидающими частицы катализатора. Температура гидразина повышается до точки, при которой скорость его разложения становится настолько высокой, что химические реакции являются самоподдерживающимися.
  • Управляя переменными потока и геометрией камеры катализатора, разработчик может адаптировать пропорцию химических продуктов, температуру выхлопных газов, молекулярную массу и, таким образом, энтальпию для данного применения.Для двигателя малой тяги, в котором удельный импульс имеет первостепенное значение, разработчик пытается обеспечить диссоциацию аммиака 30-40%, что является примерно самым низким процентом, который можно надежно поддерживать. Для газогенераторов, где обычно требуются газы с более низкой температурой, разработчик предусматривает более высокие уровни диссоциации аммиака.
  • Наконец, в космическом двигателе продукты разложения гидразина покидают слой катализатора и выходят из камеры через выхлопное сопло с высокой степенью расширения, создавая тягу.

Двигатели, работающие на гидразиновом топливе, обычно вырабатывают удельный импульс длительностью от 230 до 240 секунд.

Другими подходящими пропеллентами для двигателей каталитического разложения являются перекись водорода и закись азота, однако производительность значительно ниже, чем у гидразин-удельного импульса около 150 с с H 2 O 2 и около 170 с с N 2 О.

Монотопливные системы успешно обеспечивают функции поддержания орбиты и управления ориентацией, но не обладают достаточными характеристиками, чтобы обеспечить эффективные по весу большие маневры V , необходимые для вывода на орбиту.Двухотопливные системы привлекательны тем, что они могут обеспечить все три функции с помощью одной системы с более высокими характеристиками, но они более сложны, чем обычные твердотопливные комбинированные системы с ракетным топливом и монотопливом. Третьей альтернативой являются двухрежимные системы . Эти системы представляют собой гибридные конструкции, в которых гидразин используется как в качестве топлива для высокоэффективных двухкомпонентных двигателей, так и в качестве монотоплива для обычных каталитических двигателей малой тяги. Гидразин подается как в двухтопливные двигатели, так и в подруливающие устройства на одном топливе из общего топливного бака.

Привод холодного газа — это просто управляемый источник газа под давлением и сопло. Он представляет собой простейшую форму ракетного двигателя. Холодный газ имеет много применений, где простота и / или необходимость избегать горячих газов более важны, чем высокая производительность. Пилотируемый модуль маневрирования, используемый космонавтами, является примером такой системы.

Постановка

Многоступенчатые ракеты позволяют увеличить полезную нагрузку для транспортных средств с высокими требованиями к V, таких как ракеты-носители или межпланетные космические корабли.В многоступенчатой ​​ракете топливо хранится в отдельных резервуарах меньшего размера, а не в отдельном резервуаре большего размера, как в одноступенчатой ​​ракете. Поскольку каждый резервуар выбрасывается, когда он пустой, энергия не расходуется на ускорение пустого резервуара, поэтому получается более высокий общий V. В качестве альтернативы, большая масса полезного груза может быть разогнана до того же общего V. Для удобства отдельные баки обычно объединяются с собственными двигателями, при этом каждая сбрасываемая единица называется ступенью .

Характеристики многоступенчатой ​​ракеты описываются тем же уравнением ракеты, что и одноступенчатые ракеты, но должны определяться поэтапно.Приращение скорости V i для каждой ступени рассчитывается, как и раньше,

, где m oi представляет собой общую массу транспортного средства, когда ступень i зажжена, а m fi — общая масса транспортного средства, когда ступень i сгорела , но еще не выброшена . Важно понимать, что масса полезной нагрузки для любой ступени складывается из массы всех последующих ступеней и самой конечной полезной нагрузки.Приращение скорости для транспортного средства тогда является суммой для отдельных ступеней, где n — общее количество ступеней.

Нажмите здесь, чтобы увидеть пример проблемы №1.12.

Мы определяем долю полезной нагрузки как отношение массы полезной нагрузки к начальной массе, или м пл / м o .

Для многоступенчатого транспортного средства с разными ступенями общая доля полезной нагрузки транспортного средства зависит от того, как требование V распределяется между ступенями.Доли полезной нагрузки будут уменьшены, если V разделен неоптимально. Оптимальное распределение можно определить методом проб и ошибок. Постулируется V-распределение и вычисляется результирующая доля полезной нагрузки. Распределение V изменяется до тех пор, пока доля полезной нагрузки не будет максимальной. Как только V-распределение выбрано, размер транспортного средства выполняется, начиная с самого верхнего или конечного этапа (полезная нагрузка которого является фактической полезной нагрузкой, подлежащей доставке) и вычисляя начальную массу этой сборки. Эта сборка затем формирует полезную нагрузку для предыдущего этапа, и процесс повторяется до тех пор, пока не будут определены размеры всех этапов.Результаты показывают, что для максимизации доли полезной нагрузки при заданном требовании V:

1. Ступени с более высоким I sp должны быть выше ступеней с более низким I sp .
2. Больше V должны обеспечивать ступени с более высоким I sp .
3. Каждый последующий этап должен быть меньше предыдущего.
4. Подобные ступени должны обеспечивать одинаковый V.


Составлено, отредактировано и частично написано Робертом А.Брауниг, 1997, 2005, 2007, 2009, 2012.
Библиография

Все о ракетных двигателях

Вернуться к содержанию Предыдущий раздел Следующий раздел

По сути, существует два разных типа ракетных двигателей коммерческих моделей: черный порошок и композит. Один новый тип двигателя использует комбинацию жидкости нитро (материал для гоночных автомобилей) и целлюлоза в качестве ракетного топлива. Этот комбинированный двигатель разрабатывается для решения проблем с доставкой более крупных двигателей, содержащих горючее топливо.

Двигатели с черным порохом

Наиболее часто используемые малые ракетные двигатели — это черный порох. двигатели, подобные показанному ниже. Это «традиционная» модель ракетные двигатели, выпускаемые с 50-х гг.


Ракетные двигатели модели черного пороха изготовлены из бумаги трубка с глиняной насадкой, твердая таблетка из черного пороха, заряд дыма / задержки и выброс зарядите, как показано на этом рисунке.


Визитка макета ракетного двигателя.

Бустерные двигатели похожи, но не имеют дымовой заслонки / задержки. и катапультируемый заряд.

Модель ракетного двигателя запускается путем вставки воспламенитель в сопле для глины, приводя его в контакт с ракетным топливом. В запуск, электрический ток проходит через воспламенитель, вызывая он так взорвался, воспламеняя порох.


Двигатель с воспламенителем, вставленным в форсунка двигателя.

При зажигании двигателя топливо горит, выброс газа под высоким давлением из сопла и создание тяги в обратном направлении.


Тяга возникает от сжигания пороха.

Когда топливо полностью израсходовано, дым / таймер заряд горит с образованием дымового следа. Таймер заряда выполняет две задачи. Во-первых, это след дыма, который поможет вам следовать полет.Во-вторых, он позволяет ракете выбегать на максимальную высоту. перед активацией выброса заряда.


Дымовой заряд / заряд замедления горит после пороха. потребляется.

Когда заряд дыма / таймера исчерпан, выброс зажигается заряд, который нагнетает давление в корпус ракеты и разворачивает парашют или другое спасательное устройство.


Когда ожог доходит до выброса заряда, небольшой взрыв приводит в действие систему восстановления.


Вернуться к содержанию.

Композитные двигатели одноразового использования

Одноразовые композитные модели ракетных двигателей изготовлены из жаропрочного пластика. и топливо представляет собой таблетку из резины, подобного материалу, подобному тому, что используется в ракеты-носители космического корабля «Шаттл». Топливо в композитном двигателе примерно в три раза больше такой же мощный, как черный порох, поэтому двигатели эквивалентной мощности может быть изготовлен в меньшем размере.


Типичный составной мотор.

Внутреннее устройство композитных двигателей почти такое же, как и у двигателей с черным порохом. за исключением того, что сопло и корпус двигателя отлиты из жаропрочного пластик. В корпусе двигателя находится топливо, дым / таймер заряда, и катапультирующий заряд.


Вернуться к содержанию.

Перезаряжаемые двигатели из композитных материалов

Перезаряжаемые композитные двигатели по существу аналогичны одноразовым композитным двигателям.Они используют одно и то же топливо, синхронизирующий заряд и выброс заряда, но собраны в алюминиевом корпусе. Кейс многоразовый. После очистки его можно собрать с новым соплом, топливом, задержка заряда и выброса заряда и повторное использование.

Основным преимуществом перезаряжаемых двигателей является то, что они дешевле, чем одноразовые. композитные двигатели. И очень весело собрать свой собственный двигатель перед запуском.

Ракетные двигатели модели большой мощности доступны только как перезаряжаемые двигатели


Вернуться к содержанию.

Коды моделей ракетных двигателей

Модели ракетных двигателей помечены трехзначным знаком. код, указывающий примерные рабочие характеристики мотора. Код состоит из буквы и двух цифр, например как D12-5.


Ракетный двигатель модели Д12-5.

Буква — это общая импульс, первое число это средняя тяга в Ньютонах, а второе число — это задержка времени в секундах к запуску системы восстановления.Следовательно, мотор в на рисунке показан полностью импульсный двигатель класса D со средней тягой. 12 Ньютонов и задержка 5 секунд.


Вернуться к содержанию.

Общий импульс

Буква указывает на общий импульсный класс двигатель, который фактически является количеством топлива в двигателе. Общий импульс — это полное изменение импульса, которое двигатель может привить ракету. Общий импульс измеряется в Ньютон-секундах. (фунт-секунды).Стандартный класс импульса для каждой буквы: показано в следующей таблице.

Класс Общий импульс

Ньютон-сек

1 / 4A 0,000 — 0,625
1 / 2A 0,626 — 1,25
A 1,260 — 2,50
B 5.010 — 10,0
D 10,01 — 20,0
E 20,01 — 40,0
F 40,01 — 80,0
160,01 — 320,0

Большинство коммерческих моделей ракетных двигателей построены для работы на лучший импульсный уровень в своем классе, но это не является обязательным требованием. Фактически двигатель может работать в любом месте своего импульсного класса.

Примечание: каждый класс двигателя вдвое превышает импульс класса ниже это, так что, увеличивая класс двигателя, вы эффективно удваиваете количество топлива в каждом и удвоение количества движения это может передать ракете.

Вернуться к содержанию.

Средняя тяга

Число после буквы обозначает средний тяга двигателя в Ньютонах (фунтах).Потому что количество топливо в двигателе обозначается буквой класса, двигатель с более высокая средняя тяга сжигает топливо быстрее, чем одна с меньшей средней тягой. Как показывает практика, продолжительность ожог примерно равен суммарному импульсу, деленному на среднее толкать. Вот типичный профиль тяги двигателя. со средней тягой около 6 Ньютонов.


Типичный профиль тяги двигателя.

Типичный двигатель запускается с начальной большой тягой. на долю секунды, что полезно для получения вещей движущийся.Затем он успокаивается и сжигает остаток топлива. с относительно постоянной скоростью.


Вернуться к содержанию.

Время задержки

Последняя цифра на двигателе — время задержки, в секунд до активации системы восстановления. Пропеллент в модельной ракете сгорает примерно за 1 секунду. При этом В точке, ракета все еще движется вверх с высокой скоростью. Если вы активируете парашют в этот момент, он, скорее всего, разорвется.Что вы хотите сделать, так это позволить ракете двигаться по инерции до самой высокой точки, а затем активировать парашют. Плата за временную задержку является механизмом для задержка активации системы восстановления до тех пор, пока ракета не достигнет своего высшая точка. Заряд с временной задержкой также излучает дым, заставляя ракету легче отслеживать. Когда дымовой заряд сгорает, он воспламеняет выбросный заряд. что активирует систему восстановления.

Примечание: В некоторых более крупных моделях используются высотомеры, чтобы определять, когда ракета находится на максимальной высоте. навести и произвести электрический выстрел из выбрасываемого заряда.Выталкивающий заряд двигателя также срабатывает немного позже в качестве резервной копии высотомера.

Задержки по времени обычно составляют от 3 до 8 секунд, с короткими временные задержки, необходимые для более крупных и тяжелых ракет, и более длительные задержки нужен для более легких. Не используйте слишком долгую задержку по времени, так как это может позволить вашей ракете удариться о землю перед активацией система восстановления. Такие удары представляют опасность для зрителей и действительно тяжело на твоих ракетах.

Ракетные двигатели с отметкой времени задержки 0 секунд бустерные двигатели.На нижних ступенях используется бустерный двигатель. многоступенчатой ​​ракеты и не имеет временной задержки и выброса заряжать. Когда топливо перестанет гореть, появится вспышка пламени. задняя часть двигателя, которая используется для зажигания следующего двигателя в многоступенчатом ракета. Только верхняя ступень многоступенчатой ​​ракеты нуждается в двигателе. с задержкой по времени и выбросом заряда.

Ракетные двигатели, помеченные буквой P вместо номера заряда задержки, являются «заглушены» двигатели.Забитый двигатель похож на бустер, но передний конец заглушен, поэтому огонь не выходит вперед, когда топливо перестает гореть. Они используются в некоторых планерах и в ситуациях, когда Вы же не хотите, чтобы впереди был взрыв.


Вернуться к содержанию.

Размеры двигателя

Модели ракетных двигателей бывают нескольких типоразмеров. чтобы по возможности двигатели с разной полной импульсной и от разных производителей могут использоваться в одной и той же ракете.Наиболее распространенные размеры двигателей отмечены синим цветом.

Размер Доступные классы импульсов Диаметр
мм (дюймы)
Длина
мм (дюймы)
10,5 x 38 1 / 4A, 1 / 2A 10,5 (0,41) 38 (1,50)
10,5 x 47 A 10,5 (0,41) 47 (1,85)
10.5 x 89 B 10,5 (0,41) 89 (3,50)
13 x 45 (мини-двигатели T) 1 / 2A, A 13 (0,5) 45 (1,75)
13 x 50 B 13 (0,5) 50 (1,97)
18 x 50 C 18 (0,69) 50 (1,97)
18 x 70 Стандартный A, B, C, D, E 18 (0,69) 70 (2.75)
18 x 77 D 18 (0,69) 77 (3,03)
21 x 95 D, E 21 (0,83) 95 (3,74)
24 x 101 F 24 (0,94) 101 (3,98)
24 x 124 F 24 (0,94) 124 (4,88)
24 x 144 G 24 (0,94) 144 (5.67)
24 x 177 G 24 (0,94) 177 (6,97)
24 x 70 D, E, F 24 (0,94) 70 (2,75)
24 x 89 E 24 (0,94) 89 (3,50)
27 x 114 E 27 (1,06) 114 (4,49)
27 x 152 F 27 (1.06) 152 (5,98)
29 x 124 E, F, G 29 (1,14) 124 (4,88)
29 x 152 F 29 (1,14) 152 (5,98)
29 x 206 G 29 (1,14) 206 (8,11)
29 x 238 H 29 (1,14) 238 (9,37)
29 x 291 H 29 (1.14) 291 (11,46)
29 x 85 F 29 (1,14) 85 (3,35)
29 x 95 F 29 (1,14) 95 (3,74)
29 x 98 F 29 (1,14) 98 (3,86)
32 x 107 F, G 32 (1,26) 107 (4,21)
38 x 250 I 38 (1.50) 250 (9,84)
38 x 258 I 38 (1,50) 258 (10,16)
38 x 314 I 38 (1,50) 314 (12,36)
38 x 370 I 38 (1,50) 370 (14,56)
54 x 250 I 54 (2,13) 250 (9,84)
54 x 326 J 54 (2.13) 326 (12,83)
54 x 403 K 54 (2,13) 403 (15,87)

Вернуться к содержанию.

Двигатели, сертифицированные NAR

В Калифорнии только двигатели, сертифицированные Национальной ассоциацией ракетной техники (NAR). можно летать. Они также должны быть сертифицированы штатом Калифорния, но NAR сертификация необходима в первую очередь. Доступен актуальный список сертифицированных двигателей. на сайте НАР.

Список двигателей, сертифицированных NAR


Вернуться к содержанию.

Установка двигателя

Как установить ракетный двигатель в ракету, зависит на конкретной ракете. Самая простая установка имеет накидку. ленты, обернутой вокруг сопла двигателя, а затем двигатель принудительно вставлен в опору двигателя. Лента обеспечивает плотное подходят так, чтобы двигатель не выскочил при срабатывании катапультирующего заряда.Проблема с этим типом подвески двигателя заключается в том, что двигатели могут будет трудно удалить после полета. Полезно иметь трехфутовый кусок дюбеля из твердой древесины, который можно сдвинуть Ракетная труба спереди, чтобы вытолкнуть двигатель сзади.

Другой простая установка, заключается в том, чтобы закрепить двигатель лентой. Эта установка работает только при достаточном количество опоры двигателя доступно, так что вы можете скотчем и к нему, и к двигателю.У этого метода есть преимущество что легче снять двигатель после полета.

Многие модели имеют металлический зажим, удерживающий двигатель в. Зажим сдвинут в сторону, двигатель вставлен в его крепление, и зажим возвращается, когда двигатель полностью вставлен. Этот тип крепления также позволяет легко снимать двигатель. после полета.

Для некоторых моделей вы не хотите, чтобы двигатель оставался модель, но вы хотите, чтобы она выбрасывалась при выбросе заряда пожары.К моделям этого типа относятся модели, использующие восстановление после кувырка. и те, которые меняют на планер.


Вернуться к содержанию.

Использование воспламенителей

Самый простой воспламенитель состоит из короткого провода с секция с высоким удельным сопротивлением в центре, покрытая некоторыми взрывной. Воспламенитель вставлен в заднюю часть двигателя и удерживается на месте пластиковой заглушкой или маленьким шариком восстановления вата скреплена лентой.


Воспламенитель в стиле Estes.

Для запуска ракеты ее ставят на пусковой механизм. провод и контроллер запуска прикреплен к проводам воспламенителя с двумя зажимами из кожи аллигатора. Чтобы запустить ракету, проталкивается ток через провод, вызывая его нагрев и воспламенение взрывчатого вещества. Затем взрывчатка воспламеняет двигатель. Обратите внимание, как провода воспламенителя согнуты по дуге, чтобы зажимы из крокодиловой кожи стали лучше держись за это.


Крепление зажимов типа «крокодил» к запальнику.

Другой тип воспламенителя — медноголовый. Этот Воспламенитель представляет собой пластиковую полоску с медью с обеих сторон. На одном конце размещен небольшой шарик из проводящего взрывчатого вещества. Это также вставляется в двигатель, но используется специальный зажим, чтобы прикрепите его к контроллеру запуска. К зажиму прикреплены два провода к двум сторонам зажима. Когда клип ставится на конец воспламенителя два провода присоединяются к двум медным пленкам.Ракета запускается таким же образом, протекает ток через медные полоски, воспламеняющие взрывчатку. У нас было много пропусков зажигания с использованием воспламенителей с медной головкой. Проблема обычно в короткое замыкание на пластиковой полосе из-за изгиба или скручивания воспламенитель так, чтобы две медные полоски соприкоснулись.


Система зажигания с медной головкой

Воспламенители типа Igniterman изготавливаются путем снятия изоляции с четверти дюйма двух проводов, а затем скручиваем все провода, кроме концов, так что оголенные концы близки (около толщиной толстого листа бумаги), но не касаясь.Этот конец затем окунается в легковоспламеняющийся проводник, образующий тонкую пленку между двумя проводами. Пропускание тока через провода и пленку вызывает воспламенение пленки. После высыхания пленки воспламенитель погружается в смесь пирогена. Эта смесь вызывает небольшой взрыв, который воспламеняет ракетное топливо.


Воспламенитель в стиле Игнитермана.


Вернуться к содержанию.

Двухступенчатые ракеты

У большинства двух государственных ракет ракета-носитель закреплена изолентой. к двигателю верхней ступени.Бустерный двигатель не имеет дыма / задержки заряд или выброс заряда, поэтому, когда топливо израсходовано, от ожога вылетает задняя часть двигателя, который зажигает второй двигатель и прожигает ленту, отделяющую бустер от верхняя ступень. Обратите внимание, что лента работает только для двигателей с черным порохом.


Бустерный двигатель, прикрепленный к верхней ступени двигатель для двухступенчатой ​​ракеты.

Более сложные ракеты и ракеты с композитным двигателем в качестве верхнего сцене используйте таймер и электрический воспламенитель, чтобы запустить разгонный блок.

alexxlab

Related Posts

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *