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Hendrik

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Hendrik

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Beitrag 22565 [Alter Beitrag28. November 2002 um 08:17]

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Zitat:
Original geschrieben von Peter Quartier
Hmm. Ratet mal, was da brennt:

Von einer "kontinuierlichen Schubabnahme" kann keine Rede sein. Hier steigt der Schub sogar auf ein zwischenzeitliches Hoch an. Sicher kann man je nach Abmessungen des Bates Grains verschiedene Kurven erzeugen, aber die Gleichsetzung von Bates = Schubabnahme ist wohl falsch.




Hallo Peter!

Treibstoffgrains gibt es in den verschiedensten Varianten.
Nimm Dir mal als handliches Bsp. den HL6000M.

Würde ich das Dingen als reinen Stirnbrenner (ein groooßes langes Grain) auslegen, bekomme ich kaum Durchschnittsschub aber dafür eine gnadenlose Brenndauer.
Um die brennenden Oberfläche zu vergrößern muß man die Blockgröße verringern, eventuell die Stirnflächen brennen lassen und oder die Außenseiten...

Sooo, verkleinerter Treibstoffblock heißt nicht anderes als bates grain!

Bates Grains gibt es in den verschiedensten Ausführungen. Man kann eine oder beide Stirnflächen inhibieren und/oder die Außenseite. Alles führt zu einer bestimmten Entwicklung der brennenden Oberfläche.

Ich nehme immer Bates Grains, bei denen ich den Core brennen lasse und auch die Stirnflächen. Die Außenseite der Grains ist inhibiert, sie Foto eines HL6000M-Grains.

Soooo, daß hat einen Grund!
Zum einen ist die brennende Oberfläche dann viel viel größer als nur eine Stirnfläche aber noch viel viel wichtiger, wenn man die Grains RICHTIG berechnet hat, dann bleibt die brennende Oberfläche während des Abbrandes nahezu konstant. Core brennt auf (Core-Oberflächenvergrößerung), Grain wird kürzer (Core-Oberflächenverringerung), angestrebte Kompensation beider Effekte. Dazu muß man die richtigen Verhältnisse zwischen Graindurchmesser, Coredurchmesser und Grainlänge haben.
Das tole daran ist, das bei nahezu konstanter brennender Oberfläche und damit Massenstrom die Düse mit ihrem Durchmesser und Entspannungskegel nahezu die gesamte Zeit im Optimum bleibt, der Schub sollte daher während des Abbrnades nahezu konstant sein.

Nicht richtig berechnete Grains (1 oder mehrer, das ist egal) haben eine nicht konstante brennende Oberfläche und daher einen nicht konstanten Schub.
Dann kann es zu monoton ansteigenen, ansteigenden und wieder abfallenden oder gar zu nur monoton abfallenden Schubkurven kommen.
Natürlich spielt da auch noch die Abbrendcharakteristik des Treibstoffes eine gehörige Rolle.

Jedoch dienen Bates Grains zu nicht anderem als der Steigerung der Durchschnittsschubes und einer "Einebnung" der Schubkurve.

Viele Grüße,

Hendrik

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Wernher von Braun (1912 - 1977), deutsch-US-amerikanischer Raketenforscher

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Neil

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Neil

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Beitrag 22567 [Alter Beitrag28. November 2002 um 08:42]

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Hi,

wie iseht es denn mit Grains aus die einen Pick am Anfang der Schubkurve liefern. Das bedeutet doch erstmal eine viel zu große Oberfläche die sich rasch verkleinert.
Wenn ich jetzt z.B. einen Stirnbrenner nehme, der einen etwas längeren Anzündkanal hat, dann wir da doch die Oberfläche auch immer größer. Warum habe ich dann aber einen Pick am Anfang?

Gruß

Neil

Die Erde ist eine Scheibe. Egal in welche Richtung sich die Menschheit bewegt, sie geht immer auf einen Abgrund zu.


Hendrik

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Beitrag 22568 [Alter Beitrag28. November 2002 um 08:53]

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Hallo Peter,

ich habe mir mal eben die Mühe gemacht das Grain des BC-125 nachzurechnen und zu modifizieren.

Die rote Kurve zeigt die Klemmung des derzeitigen BC-125 mit der Zeit. Man sieht schön die Übereinstimmung zwischen der Klemmungscharakteristik und Deiner Schubkurve. Dort wo die Klemmung ansteigt, steigt auch der Druck, somit die Abbrandgeschwindigkeit und auch der Schub. Zwangsläufig ergibt sich daraus, da die Abbrandgeschwindigkeit nicht linear mit dem Druck läuft, das sich die Krümmungen beider Graphen jedoch noch erheblich unterscheiden.
Anschließend berechnete ich eine optimierte Grainkonfiguration, blaue Kurve.
Hier ist die Klemmung und somit die brennende Oberfläche viel glatter und damit würde Ernst ein glatteres Schubprofil erhalten.

Hier die Graphik...

Jedoch geht dies auf Kosten des Gesamtimpulses, da ich einen größeren Core-Durchmesser brauchte.
Jedoch ist es mir, und wahrscheinlich auch den anderen, wichtiger 20 Ns mehr aus dem BC-125 rauszuholen als eine glattere Schubkurve zu bekommen. Die Graphik soll daher nur veranschaulichen, wie man mit Grain-Geometrien schön das Schubprofil beeinflussen kann.

Viele Grüße,

Hendrik

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Beitrag 22569 [Alter Beitrag28. November 2002 um 08:58]

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Zitat:
Original geschrieben von Neil
Hi,

wie iseht es denn mit Grains aus die einen Pick am Anfang der Schubkurve liefern. Das bedeutet doch erstmal eine viel zu große Oberfläche die sich rasch verkleinert.
Wenn ich jetzt z.B. einen Stirnbrenner nehme, der einen etwas längeren Anzündkanal hat, dann wir da doch die Oberfläche auch immer größer. Warum habe ich dann aber einen Pick am Anfang?

Gruß

Neil




Ganz einfach.
Stirnbrenner mit Anzündkanal.
Zuerst brennt der Anzündkanal mit einer Oberfläche, die größer ist als die Querschnittsfläche des Treibstoffblockes.
Die Oberfläche vergrößert sich während des Abbrandes in Form einer Halbkugel, der Schubpeak wird erzeugt. Anschließend geht die brennende Oberfläche mehr und mehr in die Querschnittsfläche über, der Schub fällt wieder, der Peak bekommt seine abfallende Flanke. Im weiteren brennt nur noch die Querschnittsfläche, die ist konstant und damit auch der Schub.

Viele Grüße,
Hendrik

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Peter

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Peter

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Beitrag 22572 [Alter Beitrag28. November 2002 um 09:21]

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Zitat:
Original geschrieben von Tom Engelhardt
Es wäre also interessant zu sehen, wie eine Schubkurve eines (beispielsweise) H 123 mit einer AT-Düse und einer mit den selben Dimensionen gefertigten Graphitdüse aussieht.

Gute Idee! Rein sicherheitshalber sollte man den Motor mit Graphitdüse erst einmal in einem Erdloch abbrennen, falls es ohne nachgebende Düse zu einem Zerleger kommt (explodieren kann er ja zum Glück nicht). Schon bei diesem Test kann man am Geräusch und an der Strahlausprägung ziemlich genau sagen, ob der Schub zu- oder abnimmt. Und danach ab auf den Prüfstand!

Geometrisch betrachtet sind die AT Motoren ja ziemlich langgestreckt, was für die Schwerpunktslage keine schlechte Sache ist. Heißt aber in der Tendenz auch, daß die innere Röhre mehr dominiert als die Stirnflächen. Würde so gesehen zu einer deutlichen Schubzunahme führen. So ist es echt spannend, ob die Motoren das mitmachen oder nicht.

Wenn sie durchhalten, hätten wir Aerotech mit Hilfe des Prüfstands überführt, daß sie aus Kommerzgründen (billige Düse) Antriebsenergie verschenken. Kommt es dagegen zum Zerleger, wären sie rehabilitiert, dann gehört die Düsenerosion halt irgendwie zur Motorauslegung, auch wenn die nicht völlig überzeugen könnte.

Wann testen wir?
Peter

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Peter

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Beitrag 22573 [Alter Beitrag28. November 2002 um 09:42]

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Zitat:
Original geschrieben von Hendrik
Jedoch dienen Bates Grains zu nicht anderem als der Steigerung der Durchschnittsschubes und einer "Einebnung" der Schubkurve.

Joj Mama! Während ich mich mit ein paar Zeilen abmühe, ist bei Hendrik Stapellauf für gleich drei bebilderte Beiträge. Buhu, meine Mutter hat mich falsch gefüttert!

Jetzt würde mich Deine Meinung zu Stefans Aussage interessieren: Hat er recht mit der Behauptung, die Bates Grains seien der Grund dafür, daß die AT Motoren ihre Schubspitze am Anfang haben und danach leistungsmäßig abfallen? Stimmt es, daß die Düsenerosion darauf keinen Einfluß nimmt? Oder täuscht er sich?
Tom Engelhardt

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Tom Engelhardt

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Beitrag 22574 [Alter Beitrag28. November 2002 um 09:43]

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Hi Peter,

ich werde Hermann mal anspitzen und mir eine AT-Düse aus Graphit drehen lassen, das kann aber etwas dauern...wink

Vielleicht ein Test bei dem Teststandworkshop in Oerlinghausen? Ansonsten bin ich wieder beim CNP 2003 dabei, da kann man sich ja dann in aller Gemütsruhe mit dem Ding beschäftigen (und außerdem zwei von meinen KNSO-Motoren mal durchtesten - bin ja schon neugierig auf den Vergleich Industrie/DIY).

Die AT-Gehäuse sollten einen Arbeitsdruck von 40,76 MPa (5911 PSI) aushalten, der Berstdruck beträgt 79,3 MPa (11501 PSI). Ich denke wir haben da genug Luft nach oben, da die AT-Motoren in der Regel nur mit Kammerdrücken um die 4,8-6,9 MPa (700 - 1000 PSI) arbeiten.

Vorneweg noch: ganz klar steht bei AT der Kommerz im Vordergrund - sie wollen möglichst vielen Leuten eine Menge Motoren zu einem erschwinglichen Preis verkaufen - im Gegentum zu Ernst 'Obi Wan' Maurer, der es aus primär aus Liebe zum Hobby macht, muß Gary Rosenfield davon leben. Da die meisten AT-Treibstoffe (mit Ausnahme von Blue Thunder) mit einigermaßen viel Metallbeimischung arbeiten, würde sich ein wiederverwenden einer evtl. produzierten Graphitdüse finanziell gar nicht lohnen (Graphit kaufen, mit besonderen Vorrichtungen (Staub!) drehen), da Korund alles wegschmirgelt smile.
Im Vergleich dazu ist ein Sack mit Phenolharzkügelchen billig, und die Maschine zum Pressen rechnet sich wahrscheinlich ab der 10.000 Düse. Also kann man viele Düsen mit wenig Aufwand produzieren, und nimmt dann 20-30 Ns Verlust hin. Das, unterstelle ich mal, fällt 95% der normalen LPR-, MPR- und HPR-Fliegern gar nicht auf (mich eingeschlossen). Und denen es auffällt, die bauen ihre Motoren dann selbst big grin.

Ich würde es als AT-Chefe so machen.
Oder aber für Leute, die noch mehr Leistung wollen ud keine Motoren selber bauen wollen/können/dürfen, eine Graphitdüse gegen Aufpreis anbieten.

Gruß,

Tom aus Gö

Hendrik

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Beitrag 22575 [Alter Beitrag28. November 2002 um 09:58]

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Zitat:
Original geschrieben von Peter Quartier

Jetzt würde mich Deine Meinung zu Stefans Aussage interessieren: Hat er recht mit der Behauptung, die Bates Grains seien der Grund dafür, daß die AT Motoren ihre Schubspitze am Anfang haben und danach leistungsmäßig abfallen? Stimmt es, daß die Düsenerosion darauf keinen Einfluß nimmt? Oder täuscht er sich?




Hallo Peter,

natürlich kann man durch eine bestimmte Graingeometrie eine monoton abfallende Schubkurve erezugen.
Ich rechne mal ein Bsp. beim 125er...warte mal ne Sekunde...

Da ham wars...

Wie es sich bei den ATs verhält, weiß ich nicht. Da müßteman mir mal die genauen Grain-Abmessungen schicken... Dann erst kann man eine Aussage treffen, ob die abfallende Schubkurve durch die Düsenerosion bedingt ist oder durch die Grainkonfiguration.

Viele Grüße,

Hendrik

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Beitrag 22576 [Alter Beitrag28. November 2002 um 10:28]

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@Tom E.: ja, laß uns doch mal den Workshop ins Auge fassen. Ich will nur nicht zu vorlaut sein mit einer festen Komm-Zusage, wer weiß was bis dahin bei der Brötchenjagd im Businessdschungel so alles passiert, vielleicht binden mich feindliche Stämme an den Terminmarterpfahl..

@Hendrik: Klar geht das mit der abnehmenden Charakteristik, aber dann ist das Dingens flapsig gesagt so flach wie´n Drops! Je länger der Treibstoffblock alias Grain, desto dominanter die VO-Zunahme durch den Röhrenbrand. Was hast Du denn an Abmessungen für den "modifizierten BC-125" im obigen Diagramm berechnet (bekanntlich 32mm äußerer Graindurchmesser)?

@Alle: wer kann Hendrik zwecks weiterrechnen mit den Abmessungen eines typischen ATs aushelfen?
Johannes (Axe) Haux

Poseidon

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Beitrag 22577 [Alter Beitrag28. November 2002 um 10:56]

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Hi Henni,

die Werte des I200 hatte ich oben schon gepostet:

Anzahl 6
Durchmesser 23 mm (Aussen ohne Inhibierung)
Core 8 mm
Länge 45 mm
Duesendurchmesser ist uebrigens 7.4 mm

Aussendurchmesser Gehaeuse 29mm, 32cm Laenge.

Gruss Johannes

Die Zensur ist das lebendige Geständnis der Großen, daß sie nur verdummte Sklaven aber keine freien Völker regieren können. (Johann Nepomuk Nestroy)
Das Merkwürdige an der Zukunft ist wohl die Vorstellung, daß man unsere Zeit einmal die gute alte Zeit nennen wird. (Ernest Hemingway)
Es wird niemals so viel gelogen wie vor der Wahl, während des Krieges und nach der Jagd. (Otto Fürst von Bismarck)
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