Hi Marco,

welche Treibstoffkombination strebst du an? Ich beschäftige mich seit ein paar Wochen auch mit dem Thema und bin bei zwei - nach meiner Ansicht - für den "Hobbyflieger" sinnvollen Kombinationen gelandet:
- GOX und Benzin bzw. Kerosin (Isp: ca. 280 s)
- N2O und Ethan (Isp: ca. 250 s)
Die zweite Kombination ist deswegen reizvoll, weil Ethan wie N2O als Flüssiggas geliefert wird und bei 20 °C einen Dampfdruck von immerhin ca. 35 bar hat (N2O ca. 50 bar).

Brennkammerkühlung ist ein Problem und - daran arbeitest du ja - die Treibstoffzuführung und -regelung. Bin sehr gespannt, wie es bei dir weitergeht.

Grüße,

Hagen

Geändert von Neil am 12. März 2013 um 17:15

Hi Hagen,

bei mir sind es N²O und Ethanol. Den Treibstoff setz ich mit gasförmigen CO² aus einer CO²-Quelle unter Druck. Ethan hatte ich ganz am Anfang (ca.2006), aus den gleichen Gründen wie Du, auch im Auge (siehe: Projekt Flüssigtriebwerk). Wenn man das Triebwerk aber regenerativ kühlen will, muß man sicherstellen, dass das Ethan nicht schon in den Kühlkanälen verdampft. Was leider sehr schnell passieren würde.

Nach einer ausgedehnten Kreativpause habe ich wieder angefangen mich dem Projekt zu nähern. Wenn man nach so langer Zeit wieder in die Unterlagen reinschaut, sieht man auch wieder den Wald ;-)

Die Brennkammerkühlung ist eigentlich schon gelöst. Die Herstellungsverfahren des Triebwerks, Tanks etc. ist soweit abgeschlossen. Was fehlt, sind die Planungen zum Einspritzkopf und die Treibstoffregelung. Auch die Test/Startrampe ist noch nicht fertig geplant.

Gruß, Marco

Geändert von Neil am 12. März 2013 um 17:15

Hi,

sehr interessantes Thema. Dazu meine Gedanken:

1. Die Temperatur beider Triebstoffkomponenten soweit abkühlen, das der Dampfdruck unterhalb des Förderdrucks liegt.
2. Fördern mit Stickstoff aus großer Flasche mit Druckregler. Es bieten sich hier 30bar Regler aus dem Paintball Sport an.
3. 30 bar im Tank ergibt ca. 25 bar in der Brennkammer. Sind Drücke die man gut in den Griff bekommen kann.
4. 30 bar bei N2O ist ca. 0°C.
5. Es gibt jemanden in den USA der sehr kleine Triebwerke mit Kühlung baut. Er dreht dabei die Brennkammerwand. Anschließend werden die Kühlkanäle durch bohren heraus gearbeitet. Der Motor ist in vier Teile unterteilt.
- Injektorkopf
- Brennkammer (zylindrischer Teil)
- Düsenhals
- Anschlussring am Düsenende
Abgedichtet wird mit O-Ringen nur nach außen. Nach innen darf der Brennstoff ruhig austreten. Das ergibt dann eine Art Filmkühlung.

Gruß

Neil

Geändert von Neil am 12. März 2013 um 17:22

Hi Neil,

Wie würde man das sicherstellen, das das Lachgas so kühl bleibt? Vor allem wenn es doch mal länger dauert bis zur Zündung.

Die Filmkühlung ist am einfachsten zu realisieren, da hierbei keine Kühlkanäle benötigt werden.
Mein erster Triebwerksentwurf wird zu Anfang keine Kühlkanäle besitzen, sondern Einspritzbohrungen im Einspritzkopf in der Nähe der Triebwerkswand.
Das Triebwerk besteht mit Ausnahme des Einspritzkopfs aus einem Stück Kupfer. Habe hier die Möglichkeit das auf der CNC-Drehmaschine fertigen zu lassen. Das Triebwerk wird an beiden Enden jeweils einen Flansch besitzen. Der Flansch an der Düse wird hierbei etwas dünner ausfallen, da er weniger belastet wird als der am Kopfende. Wer weiß, wozu man den mal brauchen könnte (Düsenverlängerung, Ringleitung zur Verteilung in die Kühlkanäle, etc).
Aus dem Grund lasse ich die Wandstärke auch etwas dicker. Abdrehen kann man immer noch.
Sollte man doch mal Kühlkanäle brauchen besteht immer noch die Möglichkeiten Halbrundnuten auf einer CNC-Maschine fräsen zu lassen. In diesem Fall kämmen dünne Kupferrohre zum Einsatz, die in den Nuten hartgelötet werden sollen.

Gruß, Marco

Geändert von Zaphod am 13. März 2013 um 09:45

Nach nem Rechenmarathon von zwei Feierabenden, hier mal ein paar Eckdaten zum Triebwerk.
N²O=0,2kg/s
Ethanol= 0,045Kg/s + Kühlmenge
Kammerdruck ca. 15bar
Schubkraft max. 500N
Länge Brennkammer bis Düsenende ca. 170mm
Dc=50mm
Dt ca. 18,5mm
Kontaktionsverhältnis ca. 7,35
Nächste Woche geht's weiter mit der Wärmestromdichteberechnung im Triebwerk. Damit kann ich dann als nächsten Schritt den Kühlmittelbedarf berechnen.

Gruß, Marco

Geändert von Zaphod am 15. März 2013 um 09:34

@Neil

Wie muß ich mir das Kühlprinzip von dem Mann aus den USA genau vorstellen? Wie kühlt er den Düsenhals?

Gestern hatte ich ein sehr interessantes Gespräch, in dessem Verlauf die Idee aufkam einen Zylinder mit außenliegenden Kühlnuten in das Triebwerk einzusetzen anstatt die Brennkammer selbst zu "Nuten". Die Nuten würden dann am konischen Düseneinlauf enden und dort den, hoffentlich noch, flüssigen Ethanol Richtung Düsenhals freigeben. Vorteil: ich müßte die Brennkammerhülle nicht künstlich schwächen.
Das Ganze wäre dann am Einspritzkopf abgedichtet. Der Ansatz gefällt mir eigentlich sehr gut. Erinnert mich aber irgendwie an einen ähnlichen Triebwerksentwurf von vor ein paar Jahren, hier irgendwo im Forum.

Gruß, Marco

Hi,

wenn du in der Lage bist, Nuten zu fräsen, dann würde ich den Motor aufbauen wie den von SPL:
http://www.spl.ch/products/index.html

Die Innenwand ist ein Drehteil mit der Innenkontur und der Außenkontur. Dort werden außen Nuten rein gefräst. Darum kommt dann ein Teil was die Last aufnimmt und gefräst wird.

Aber ich denke, das einfachste für den Anfang wird sein den Motor kapazitiv zu kühlen. Also einfach einen massiven Klotz Metall und dann sehr kurze Brennzeiten. Das ergibt eine günstige einfache Lösung für die Motorgeometrie und das Zündverhalten. Danach dann aktiv gekühlt.

Das Bohren von dem Düsenhals war relativ simpel. Das Bauteil bestand aus zwei dickwandigen Konen, aber aus einem Halbzeug gefertig. Also die Ein- und Auslaßkegel. Die Wandstärke war so dick, das man dann von der Stirnseite her mit dem richtigen Winkel die Kanäle einfach rein gebohrt hat. Erst von einer Seite, und dann von der anderen Seite. Das natürlich so, das die Kanäle sich dann im Düsenhals getroffen haben. Das Stelle ich mir auch als das Schwierige an diesem Vorgehen vor. Die Kanäle alle gerade mit gleicher Wandstärke gebohrt zu bekommen.

Gruß

Neil

Hi,

ein Stück Rundmaterial mit etwas überdimensioniertem Durchmesser, innen ausgedreht, Einspritzkopf drauf, fertig! Was ich immer noch nicht weiß: Wo testet man so ein Triebwerk? Bei über 120db(A) kann man sowas schlecht im Hinterhof testen. Wer ein Plätzchen kennen sollte, wo man ungestört Zündtests machen kann, ich bin für alles offen.
Vom Testablauf würde ich zuerst nur den Einspritzkopf zu testen.

Gruß, Marco

Geändert von Zaphod am 20. März 2013 um 12:57

Hängt vom Hinterhof (z.B. an der TU?) ab ... Du kannst auch nach Manching kommen mit dem Triebwerk, zwischen den anderen lauten Treibsätzen dürfte das nicht weiter auffallen.

Oliver

Dann sollte ich mich mal ranhalten. Bis Manching ist ja nicht mehr lange hin.