Hallo
zusammen

Ich bin gerade dabei Berechnungen bezüglich eines Hybrid-Motors anzustellen.
Da ich leider über keine Drehbank verfüge, kam ich auf die Idee auf bestehenden
Motor-Casings aufzubauen. Die Firma Experimentalraketentechnik Maurer hat mir freundlicherweise
ein BC125-Casing mit 4,5mm Düse zu Testzwecken überlassen, womit einige Rahmenwerte des
Motors festgelegt wurden. Als Oxidator soll Lachgas und als Treistoff vorerst
PolyEthylen zum Einsatz kommen. Der Aufbau sollte sich eigentlich recht einfach gestalten:
Die obere Abdeckplatte des BC125 wird durchbohrt und mit einem Anschluss für einen
Druckschlauch versehen. Von dort aus folgen, verbunden durch einen Druckschlauch, ein
Magnetventil, ein Druckminderer und der Lachgas-Tank. Um die Brennkammer vorzuheizen
möchte ich ein ausreichend großes Stück BC125-Grain 2 Sekunden vor öffnen des Magnetventils
entzünden.

Hier nun die Berechnungen die ich selbst, bzw. durch CProPep errechnet hab:

<table border="1"><tr><td colspan="4">Gegeben:</td></tr><tr><td>D_T</td><td>Diameter Throat</td><td>4,500</td><td>mm</td></tr><tr><td>D_I</td><td>Diameter Injector</td><td>2,000</td><td>mm</td></tr><tr><td>t</td><td>Burn Duration</td><td>6,000</td><td>s</td></tr><tr><td>m_Ox</td><td>Mass Oxidizer</td><td>270,000</td><td>g</td></tr><tr><td>m_Prop</td><td>Mass Propellant</td><td>45,000</td><td>g</td></tr><tr><td>d_Ox</td><td>Density Oxidizer</td><td>452,000</td><td>g/dm³</td></tr><tr><td colspan="4"><br>Gegeben (CProPep):</td></tr><tr><td>I_SP</td><td>Specific Impulse</td><td>274,430</td><td>s</td></tr><tr><td>c*</td><td>Characteristic Velocity</td><td>1704,753</td><td>m/s</td></tr><tr><td>T_C</td><td>Temperature Chamber</td><td>3746,823</td><td>°K</td></tr><tr><td>C_p/C_v</td><td>Specific Heat Ratio</td><td>1,23968</td><td>&nbsp;</td></tr>
<tr><td colspan="4"><br>Gesucht:</td></tr><tr><td>m(dot)_Ox</td><td>Mass Flow Oxidizer</td><td>45</td><td>g/s</td></tr><tr><td>m(dot)_Total</td><td>Mass Flow Total</td><td>52,500</td><td>g/s</td></tr><tr><td>A_T</td><td>Area Throat</td><td>15,904</td><td>mm²</td></tr><tr><td>A_I</td><td>Area Injector</td><td>3,142</td><td>mm²</td></tr><tr><td>P_C</td><td>Pressure Chamber</td><td>56,274</td><td>bar</td></tr><tr><td>F_Thrust</td><td>Thrust</td><td>141,295</td><td>N</td></tr><tr><td>V_Ox</td><td>Volume Oxidizer</td><td>0,597</td><td>dm³</td></tr><tr><td>v_Ox</td><td>Velocity Oxidizer</td><td>31,690</td><td>m/s</td></tr><tr><td>F_I</td><td>Force Injector</td><td>1,426</td><td>N</td></tr><tr><td>P_I</td><td>Pressure Injector</td><td>4,539</td><td>bar</td></tr><tr><td>P_PS</td><td>Pressure Propellant System</td><td>60,813</td><td>bar</td></tr></table>

Könnt ihr kurz einen Blick auf die Werte werfen um sicher zu stellen, dass ich keine Mist
gerechnet habe. Außerdem bin ich für jede Idee, Vorschlag oder Kritik an diesem Projekt zu haben.

Danke im vorraus
Christian

Hi Christian.
Coole Idee, sowas wollte ich auch irgendwann mal machen( AT-Casing).
Ob die Rechnungen stimmen, kann ich dir leider net sagen..
Aber warum willst du einen Druckminderer einbauen? "Vergast" der das Lachgas nicht wieder? Außerdem sind 70 Bar Brennkammerdruck doch OK, oder?

mfg Felix

Wenn der Druck vorm Einspritzer zu hoch ist wird zuviel Lachgas eingespritzt, die Verbrennung könnte schneller werden, damit einen höheren Druck erzeugen, so dass der Lachgasstrom wieder schwächer wird oder sogar versiegt. Daher das "Husten" (oder auch "Furzen" ;-), dass die meisten Hybriden zeigen. Wenn man den Druck ordentlich einstellt und der Motor sonst auch gut ausgelegt ist kann man einen gleichmäßigen Abbrand erzeugen.

Oliver

Hi Christian !

Zitat:

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Außerdem bin ich für jede Idee, Vorschlag oder Kritik an diesem Projekt zu haben.

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Was ich als einziges vorschlagen würde, ist die Brenndauer zu verkürzen.
6 Sekunden Brenndauer haben zwar durchaus ihre Reize, denke aber auch, dass es vor allem bei Hybriden schwer wird, einen Motor zu bauen, der über die Zeit nicht stottert/hustet oder überhaupt Leistungsschwächen zeigt.

Gute 141 Schub hören sich nach einer dazugehörigen großen Rakete an, kann mir daher aber vorstellen, dass die Rakete bei "zu hoher Stabilität" (>3 Kaliber) auf die Brenndauer Probleme bekommen könnte, dass sie durch die verbrannte Masse überstabil werden könnte.

Aber sonst kann ich nichts sagen - hört es sich sehr interessant an.


Viele Grüße,
Marxi, der jetzt weiter feiert !!

Hallo Marxi,

erst mal recht herzliche Glückstrümpfe zu Deinem Geburtstag!

Was die Stabilität betrifft: Hybridmotoren zeigen beim Verbrennen eine genau umgekehrte Stabilitätsneigung. Sie neigen durch den recht weit oben angebrachten N²O-Tank (und hier wird die meiste Masse "verbrannt") dazu, instabiler zu werden.

Siehe auch: http://www.argoshpr.ch/PDF/Study_Guide_D.pdf

Viele Grüsse

Eberhard

Zitat:

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Original geschrieben von Felix N
Hi Christian.
Ob die Rechnungen stimmen, kann ich dir leider net sagen..
Aber warum willst du einen Druckminderer einbauen? "Vergast" der das Lachgas nicht wieder? Außerdem sind 70 Bar Brennkammerdruck doch OK, oder?

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Das Problem ist folgendes. In dem Moment, in dem das Lachgas
anfängt aus dem Tank zu entweichen kühlt es sich sehr stark ab.
Dadurch sinkt der Verdampfdruck des Lachgases, der Motor
verliert an Leistung und fängt an zu stottern. Deswegen ein
Druckminderer, er soll sicherstellen, das ein möglichst
gleichmäßiger Massefluß Richtung Brennkammer stattfindet.

Um zu verhindern, dass der Verdampfdruck unter die benötigten
60 bar fällt, habe ich mir überlegt in den Tank einen kleinen
Regelkreis einzubauen, bestehend aus einer Heizschlaufe, einem
Druck- und Temperatur-Sensor sowie einem Microcontroller, der
mir durch Aufheizung des Lachgases, den Druck im Tank auf ein gewünschtes Niveau regelt, bevor ich den Motor zünde.

Ciao
Christian

Hi,

wenn der Tank dicht ist, wird ken Lachgas verdampfen könne nud du benötigst den ganzen Heizapparat nicht.
Willst du für dein Casing den kompletten BC125 nehmen? Der könnte evtl. zu dick und zu kurz sein.
Was für ein Magnetventil willst du nehmen? Die die ich bis jetzt gefunden habe, sind alle recht groß und wären nur für einen größeren Hybriden geeignet oder für die "Tankstelle".
Einen Druckminderer würde ich durch eine Bohrung realisieren. Ich sehe nähmlich ein Problem in dem Massedurchfluß von normalen Druckminderen. Der könnte da evtl. zu klein sein.

Gruß

Neil

Zitat:

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wenn der Tank dicht ist, wird ken Lachgas verdampfen könne nud du benötigst den ganzen Heizapparat nicht.

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Vermutlich doch, denn der Verdampfdruck von Lachgas liegt bei
50bar (21°C), somit unterhalb meines errechneten
Brennkammerdrucks, d.h. entweder ich erhöhe den Förderdruck
oder senke den Massefluss um somit den Brennkammerdruck
zu drosseln.

Zitat:

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Willst du für dein Casing den kompletten BC125 nehmen? Der könnte evtl. zu dick und zu kurz sein.

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Dieser Motor muss nie abheben. Er dient lediglich dazu mich
mit der Materie vertraut zu machen, und zu überprüfen in wie
weit meine Berechnungen der Realität entsprechen, sprich:
Ob das funktioniert was ich mir da ausgedacht habe.

Zitat:

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Was für ein Magnetventil willst du nehmen? Die die ich bis jetzt gefunden habe, sind alle recht groß und wären nur für einen größeren Hybriden geeignet oder für die "Tankstelle"..

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Das weiß ich noch nicht genau, das wird noch geklärt.

Zitat:

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Einen Druckminderer würde ich durch eine Bohrung realisieren. Ich sehe nähmlich ein Problem in dem Massedurchfluß von normalen Druckminderen. Der könnte da evtl. zu klein sein.

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Wie arbeiten Druckminderer intern ?

Ciao
Christian

Hi,

du willst also den Tank heizen um einen höheren Druck zu bekommen, damit der Brennkammerdruck auch höher liegen kann.
In einem geschlossen Volumen, also isochor, wird soviel Lachgas verdampfen, bis ein Gleichgewicht zwischen Druck und Temperatur entstanden ist. Danach ist Schluß. Der Tank wird sich nicht weiter abkühlen. Da bei einem ideal gefüllten Tank kaum Volumen zum verdampfen vorhanden ist, wird der Effekt sehr klein sein.

Gruß

Neil

Einfacher Druckregler intern:
Der Druck wirkt auf eine Membran/Kolbenfläche die mit einem Ventil (meist eine konische Nadel in eine Bohrung) verbunden ist. Gegen die Membrane wirkt eine (einstellbare) Feder.

Der Druck an der Ausgangseite baut sich solange auf, bis er die Federkraft überwindet und das Ventil schliesst. Fällt der Druck wieder ab, drückt die Feder das Ventil wieder auf.

Ist das verständlich??

Gruss M.