Ракета от Амперки, часть 4: Сборка двигателя и огневые испытания
Однако, снова здравствуйте.
Прошла еще одна неделя — делимся результатами работы над нашей ракетой.
Кто с нами впервые, для понимания происходящего, советую ознакомиться с историей предыдущих выпусков. Постояльцев прошу под кат.
Склеивание шашек
В предыдущих выпусках мы сварили топливо и придали им форму шашек с каналом внутри. Такая методика была выбрана из соображений удобства изготовления, так как лить шашку целиком и прессовать топливо довольно проблематично с учетом имеющегося у нас оборудования, и не факт, что получится хорошо. Поэтому было принято решение отлить небольшие шашки, а потом склеить их между собой.
В качестве клея будет использоваться все то же топливо, дабы была достигнута однородность. Для этого сварили небольшую свежую порцию, обработали торцы шашек, обмазали их топливом и совместили, соблюдая соосность. При обработке шашек следует помнить, что топливо весьма хрупкое и может раскрошиться при обработке, например, ножом, поэтому лучше всего делать это при помощи наждачной бумаги. В очередной раз напоминаю о мерах безопасности при работе с топливом: следует избегать источников открытого огня и мощных нагревателей вблизи топлива, а также соблюдать общую осторожность.
В результате получилась большая длинная шашка, состоящая из пяти меньших — как раз то, что надо для установки в корпус двигателя.
Сборка двигателя
Так как идея с заглушкой на резьбе провалилась ввиду невозможности нарезки оной на трубе, решили не заморачиваться и просто заварить нерабочий конец.
На противоположный конец трубы-корпуса сопло надевается с трудом, поэтому будем садить «на горячую». Фиксация будет осуществляться за счет трех винтов М5, установленых под 120 градусов.
Но для начала надо просверлить сопло под посадку винтов. Обычные сверла, имевшиеся в запасе, наотрез отказались сверлить нержавейку, рейд в ближайший магазин инструментов пополнил арсенал кобальтовыми сверлами, но неумелая рука сразу сломала два из них под диаметр 3 мм. Звоним дядьке Кириллу и интересуемся, чем же сверлить эту сталь. Советы были примерно такие:
- кобальтовые сверла — выполнено
- низкие обороты
- большое усилие подачи
- СОЖ
В качестве СОЖа предлагалось использовать олеиновую кислоту в любом виде. У нас из доступного под рукой оказалось только подсолнечное. Важно при сверлении не уменьшать давление на материал и не повышать скорость вращения сверла, так как нержавейка при этом в точке контакта наклёпывается и резко повышает свою твердость, вследствие чего потом ее просверлить практически невозможно этим же сверлом. Учитывая все эти советы, отверстия были просверлены без особых проблем при помощи ручного шуруповерта в два прохода: сначала сверлом 3 мм, затем 5.2 мм.
В трубе же, она, уже просто стальная (Ст30, вроде), просверлилась без особых проблем, в отверстиях нарезали резьбу.
Абляция
Перед установкой топливного заряда в двигатель, необходимо подумать об абляторе. Если коротко, это слой материала, который защищает корпус от воздействия нагрева путем собственного плавления и возгонки, на что и тратится тепловая энергия. Своеобразный вид жертвенного слоя. В нашем случае абляцию следует наносить внутри корпуса двигателя, в пространстве между стенкой и топливом. При изготовлении шашек как раз был дан допуск на этот слой.
Мы в качестве аблятора решили использовать эпоксидную смолу, которой у нас было в достатке. Задачу равномерного распределения эпоксидки по внутренней поверхности трубы решили вращением при помощи двигателя от шуруповерта и нехитрого стенда.
После растекания эпоксидки вставляем в корпус готовый топливный заряд и устанавливаем электрозапал, провода от которого пропускаем через сопло, которое, в свою очередь, греем, и садим на трубу, предварительно уплотнив место посадки термостойким герметиком. Закручиваем фиксирующие винты и наш тестовый двигатель готов!
Огневые испытания
Тесты ракетных двигателей — крайне опасное мероприятие, поэтому к месту их проведений и подготовке нужно отнестись максимально серьезно. Для наших испытаний мы выбрали заброшенный город-призрак Адуляр — бывший военный городок №310 ВЧ 51850 километрах в 80 от Москвы. Одним из факторов, повлиявших на такой выбор стало то, что военная часть обслуживала ЗРК С-51 «Беркут», что было знаковым для нас — ракетостроителей-дилетантов.
За день до испытаний я съездил в Адуляр на разведку. Город действительно оказался давно заброшенным и необитаемым, однако территорию облюбовали различного вида киношники (к слову, на момент разведки на месте находилась съемочная группа какого-то музыкального клипа), а также страйкболисты (о чем свидетельствовало большое количество шариков для приводов) и любители огнестрела (повсюду лежаль гильзы от винтовок, пистолетов и охотничьих ружей). Основная достопримечательность — две пятиэтажки, стоящие друг напротив друга.
На следующий день мы в полном составе выдвинулись на испытания. По прибытию на место выбрали площадку для проведения испытаний, где была возможность установить камеры и при этом спрятаться за укрытия. Безопасность — прежде всего в таких делах. Установили стенд и зафиксировали его, вбив штырями в грунт, провели проверку, в ходе которой убедились, что всё работает в штатном режиме и не повредилось при транспортировке.
Затем зафиксировали двигатель на каретке стенда, еще раз убедились в отсутствии людей в опасной зоне, заняли места в укрытии и произвели зажигание.
Все произошло настолько быстро, что мы даже не успели удивиться или испугаться. Через несколько миллисекунд после старта запала был слышен свист, который резко прервался сильным хлопком.
Выйдя из укрытия обнаружили, что на двигателе отсутствует сопло, а из корпуса выходят остатки дыма. Посмотрев запись увидели, что двигатель штатно выплюнул стартер, после чего вышел на режим, однако, после этого основание сопла, надетое на трубу-корпус стало расширяться, сорвало винты и отправилось в полет по направлению движения газов.
Измерительный стенд показал крайне быстрый рост усилия тяги до 135 кг, при условии, что датчики были расчитаны на 100 кг (2 по 50 кг). Нельзя точно отверждать, что это значение было максимальным, однако, однозначно, не менее указанного. Кроме того, из-за возникшей ударной нагрузки каретка сломала одну из калёных направляющих диаметром 10 мм, а также деформировалось коромысло, распределявшее нагрузку между двумя тензодатчиками. Последние тоже пострадали, так как оказались значительно выгнутыми и больше не реагировали на давление.
Итог: стенд покалечен, датчики сломаны, сопло мы так и не нашли в высокой траве. Будем возвращаться в студию, уставшие, подмоченые дождем и расстроенные, а в следующем выпуске найдем причины такого поведения двигателя и способы борьбы с ними.
Видео по статье можно посмотреть здесь:
