Raketmotorbygge

[Lennart Aspenryd]

Imponerande start!
Riktigt bra korrigeringar för färdriktningen.

Jag är glad att jag har sponsrat lite av detta projekt! Det gläder nog många här!

Lycka till med nästa! Hur mycket kan du återvinna?

[LaRdA]

Vilken höjd klarade den `?

[Glenn]

Uppskjutningens NOTAM-nummer är: B3812/15

Man får vara rätt nördig, alt syssla med flyg som hobby eller professionellt för att veta vad NOTAM är

Men det jag egentligen ville säga var:

[malte93]

Imponerande start!
Riktigt bra korrigeringar för färdriktningen.

Jag är glad att jag har sponsrat lite av detta projekt! Det gläder nog många här!

Lycka till med nästa! Hur mycket kan du återvinna?

Ett stort tack för ditt bidrag Lasp!
Det blev en relativt hård landning men både motorn och elektroniken är intakta.

Vilken höjd klarade den `?

Den beräknade höjden var strax över 4000m, men en läckande ventil till flaskan med trycksättningsgasen upptäcktes en bra bit in på checklistan men jag fattade dock beslutet att fortsätta med listan och fylla tanken med en mindre mängd väteperoxid än planerat för denna uppskjutning. Detta resulterade i att raketen endast nådde en höjd på strax över 1000m men alla system fungerade exakt som planerat.

Uppskjutningens NOTAM-nummer är: B3812/15

Man får vara rätt nördig, alt syssla med flyg som hobby eller professionellt för att veta vad NOTAM är

Men det jag egentligen ville säga var:

hehe kanske det

[malte93]

Till nästa uppskjutning av en Lyfta-XS raket kommer jag försöka mig på en form av raketdriven landning.
Den kommer fungera som så att när motorn stängs av och raketen börjar falla ner till marken fälls en liten fallskärm ut för att hålla nosen uppåt. När elektroniken sedan detekterar att raketen är x-antal meter från marken återstartas motorn för att broms fallet och landa raketen "mjukt".

Raketen försöker alltså inte styra sig till några koordinater via GPS eller liknande utan detta är en "dum landning" eller vad man ska kalla det. Den kommer alltså endast att försöka sig på att landa där den faller ner.

[netrunner]

Helt klart ett väldigt imponerande resultat så långt.

Är det någon speciell tanke bakom avancerad landning?

Om det bara är en mjuk landing du är ute efter så finns det enklare tekniker. Det man inte ser på filmen är att det hänger en 20m sladd med strömbrytare från lasten. När marken trycker på strömbrytaren så startar broms-raketerna.

[malte93]

Själva grundtanken med att bromsa fallet med raketmotorn och en liten fallskärm är att kunna minska riskområdet samt landa närmare uppskjutningsplatsen. Detta system kostar mig inget prestandamässigt då total-vikten blir ungefär densamma (faktiskt något lättare).

Vid söndagens uppskjutning testade jag den nya lilla fallskärmen dock utan system att automatiskt återstarta motorn. Fallskärmen var inte inställd på att skjutas ut vid högsta punkt utan långt senare, nämligen endast 120m från marken. På grund av den höga hastigheten raketen uppnådde under fallet så slets fallskärmen delvis sönder.



Raketrampen efter uppskjutningen:

[malte93]

Ända sedan jag började experimentera med H2O2 hybrid raketmotorer så har samtliga lidit av relativt stora prestandaproblem. Vi pratar om cirka 20% lägre effektivitet en vad som simuleringarna visar. Jag har dock "blundat" för problemet och inte lagt någon fokus på att försöka optimera och öka effektiviteten på motorerna utan bara kört med nuvarande design som fungerar relativt tillfredsställande för mina småskaliga uppskjutningar.

Jag tror att problemet ligger i min katalysator som till största del består av MnO2 och Al(OH)3). Denna katalysator har väldigt många fördelar framför de kommersiellt tillgängliga silverkatalysatorerna, den är exempelvis "immun" mot stabiliseringsämnen i väteperoxiden vilket innebär att katalysatorn inte kan bli "förgiftad" av stabiliseringsämnen som annars hade reducerat aktiviteten i en silverkatalysator. MnO2/Al(OH)3) katalysatorn har även en större aktivitet vilket innebär att man kan köra en enkomponentsmotor med en 60%-ig väteperoxid.

Problemet med MnO2/Al(OH)3) katalysatorn är antagligen inte dess aktivitet utan det är snarare på grund av den fysiska formen som möjliggör att icke sönderdelad väteperoxid åker igenom katalysatorn och kraftigt reducerar effektiviteten i motorn. En katalysatorbädd består av små kulor med en diameter på 10-15mm vilket resulterar i en heldel luft mellan kulorna. Min teori är att icke sönderdelad väteperoxid åker rätt igenom katalysator via dessa luftkanaler. Detta problem skulle antagligen kunna lösas relativt enkelt genom att man placera några silvergaller med jämna mellanrum i katalysatorbädden.


Detta prestandaproblem går som sagt att lösa relativt enkelt men jag har bestämt mig att istället fokusera på renodlade vätskeraketer med hypergolisk antändning. Oxidationsmedlet kommer att vara väteperoxid och bränslet kommer att bestå av furfurylalkohol och hydrazinhydrat. Genom att blanda furfurylalkohol(98%) och hydrazinhydrat 50/50 så erhålls en blandning bestående av: hydrazin 32%, vatten 19%, furfurylalkohol 49%. Baserat på egna genomförda tester så är denna bränsleblandning kraftigt hypergolisk med stabiliserad väteperoxid(80%). Valet att använda hydrazin var enkelt då jag under hösten 2012 köpte en betydande mängd 100%-ig hydrazinhydrat vilket innehåller 64-65% hydrazin. Den andra bränslekomponenten furfurylalkohol valdes på grund av sin kraftiga reaktivitet med väteperoxid så att den hypergoliska reaktionen mellan hydrazin och H2O2 inte skulle försvinna när hydrazinet blandats ut. Den specifika impulsen beräknas att ligga på 207s vid marknivå samt 238s i vakuum med ett tryck på endast 15bar i förbränningskammaren.

Det största problemet jag kan se med denna drivmedelskombination är inte en icke fungerande motor eller dålig prestanda utan hur vida jag kommer få tillstånd eller inte att skjuta upp raketer innehållandes hydrazin. Men hur som helst så kommer jag iallafall att köra en första testmotor med denna drivmedelskombination i slutet av maj om min tidsplan håller.

[Mizzarrogh]

Inte för att verkar negativ, tvärtom, men jag hoppas att ni är medvetna om riskerna med Hydrazin, det är ganska sas "icke förlåtande" om man slarvar med andnings skydd (även hemmagjorda varianter), det kan räcka med en enda gång, tex när man tillverkar det, det äckliga är att det inte visar sig tydligt med en gång, sedan är man rökt när man får symptomen. Men antar ni redan tänkt på det, hursomhaver så är det ju som du antyder ett beprövat koncept, fördelen är som sagt att man får rätt mycket kraft med bibehållen stabilitet i reaktionsprocessen, som ni antyder så är det i hobbysammanhang enklast att helt enkelt överdimmensionera en aning om man behöver, detta bör ge er god kontroll över hela kedjan med litet labbande.

Lycka till! Jag tror starkt på detta om man bortser från de rent lagteknsikt formella aspekterna, jag har för mig att Esrange inte använder Hydrazinbaserade bränslen (dock gör man det fortfarande i Ryssland, så ni får väl knalla över gränsen om det krisar med era test... ).

(I teorin gissar jag att tex en väte/fluor motor borde ge högst prestanda, men är extremt svår att bygga för hobbymotorer (dock har några lyckats, även om man använr väte/Oxygen i experimentmotorerna för att slippa giftmolnet, har för mig det var i Tjeckien killen höll till, men annars torde som sagt Hydrazinbaserade bränslen vara överlägset enklast att kontrollera av de vanligast använda högeffektiva flytande drivmedel sett till vikt/motorprestanda förhållandet, det är nog inte omöjligt att ni skulle kunna nära nog fördubbla load kapacitet jämfört med fastbränsle i praktiken (skall bli spännande att höra hurpass hög praktisk effekt ni får ut i realiteten sedan, troligen inte så hög som på papperet, men hyggligt ändå skulle jag tippa på...).)

[malte93]

Jag har till och från jobbat med hydrazin i strax över tre års tid så jag är mycket medveten om dess toxikologiska egenskaper. Men den gamla skrönan att man skulle dö av att bara känna lukten av hydrazin är seglivad. Det är dock ett mycket giftigt ämne och en möjlig carcinogen så all hantering måste givetvis ske med heltäckande skyddsdräkt och flerkombinationsfilter. Men om man bortser från dessa aspekter så är detta ett superb drivmedel tillsammans med väteperoxid.

Även om denna drivmedelskombination är hypergolisk så har jag ändå tänkt använda en liten katalysatorbädd direkt efter injektorerna för att minimera risken att motorn exploderar på grund av en fördröjd hypergolisk antändning. Till nästa vecka får jag även hem 5 liter morfolin vilket borde vara mer reaktivt med väteperoxid än furfurylalkohol som jag tidigare har testat att blanda hydrazinhydratet med.


Jag vill även passa på att tipsa om boken Ignition! An Informal History of Liquid Rocket Propellants, den finns som PDF här

[hcb]

Utöver för dina experiment (men ta det försiktigt!) tackar jag för boktipset.

[malte93]

Idag skickade jag iväg CAD-filerna på den nya raketmotorn för att få den tillverkad! Samt så fick jag leveransbesked av aNeVa att morfolinet är skickat!

Jag körde även några Isp beräkningar på 1,1-Dimetylhydrazin, hydrazin, hydrazinhydrat, furfurylalkohol samt morfolin med olika koncentrationer av väteperoxid och dikvävetetroxid vid ett motortryck på 15bar.

Värdet till vänster är den specifika impulsen vid marknivå (1013 hPa) och värdet till höger i är vakuum.

Som ni ser ger dikvävetetroxid tillsammans med hydrazin det bästa resultatet av dessa drivmedelskombinationer men vattenfri hydrazin och dikvävetetroxid är varken billiga eller trevliga ämnen att jobba med i större mängder.

[Lennart Aspenryd]

Inte för att jag kan grejorna. Men om man inte skall sätta världsrekord eller bli ute i Orbit.
Då borde det billigare och säkrare bränsle gälla!
Kan vara värt att fundera på. Men du vet väl själv vad slutmålet är, dessemellan kan väl det säkra gälla!

[Henry]

Vet inte om det kanske hade blivit ett problem med tillstånd pga miljöpåverkan måhända men hur är det annars med ammoniumperklorat med aluminium och gjuta ihop med någon lämpligt plast om nödvändigt? Vet inte om det gått att ha det löst annars. Inget jag hållit på med, bara tankar om lite lättare att hålla på med kanske.

[Andax]

Väldigt intressant!
En fråga: Hur räknar man teoretiskt på Isp för olika bränsleblandningar?