Ракеты...  Ракетные двигатели:

Бессопловой ракетный двигатель БРДК-3-300


топливо корпус зажигание сборка характеристики заключение

Страничка ракетостроения. Последнее обновление:
Бессопловой РДТТ БРДК-3-300 пока экспериментальный мотор. Конструктивно это увеличенный аналог БРДК-3. Соответственно много общего и в технологии изготовления. Но есть и некоторые новшества, вызванные приличными габаритами мотора. Собственно такой вариант бессопловика меня и заинтересовал тем, что в габариты, хорошо подходящие под мои ракеты "Циклон" и Циклон-2" можно зарядить до 300 г карамели, что в 5 раз превышает "объем баков" стандартных для этих ракет моторов РДК-4ГР.

Задачи те же - использование весового преимущества бессопловиков, ну и отработка процедуры отливки заряда большого объема.

Схема двигателя показана на рис.1. Конструкция традиционно элементарна.

Топливо

Топливо стандартное - плавленая сорбитовая карамель. Двигатель рассчитан на 300 г топлива.

Корпус
Корпус намотан в 4-е слоя тонкого ватмана на эпоксидке. Оправкой послужил пластиковый прижимной барабан от старого принтера Ø30 мм. Форма барабана идеальная. Для облегчения снятия готового корпуса с оправки на нее предварительно наматывается тонкая бумага и скотч. Легче всего это сделать, соединив полосы бумаги и скотча вдоль длины на ровной поверхности и затем накатав на них оправку. Для качественной пропитки смолой промазанный ватман на пару минут выдерживаем в духовке при температуре в районе 150 °С. Накрутив на оправку, фиксируем ватман плотной намоткой полиэтиленовой ленты. В качестве этой ленты очень удобно использовать ленту для ограждений.

После высыхания смолы корпус легко снимается с оправки. Далее можно вытащить из корпуса защитную пленку, а можно просто обрезать выступающие края. Я пошел по второму варианту, поскольку было важно выдержать достаточно точно внутренний диаметр. В качестве заглушки также использовал заливку эпоксидной смолой. Суммарный вес получается ~65 г.


Зажигание
Система зажигания БРДК-3-300 выполнена по стандартной канальной схеме. Однако есть и новшество. В качестве вторичного воспламенителя взял уже проверенный для этих целей карамельный состав МИКС-1КП. Комок этого состава в размягченном виде также прилепляется в верхней части канала заряда. А новшество в том, что в этот комок предварительно вставляется нихром запала без других обмазок. Сам состав МИКС-1КП прекрасно работает без посредников.

Сборка
Для большого мотора применение для прессовки заряда струбцин и прессов возможно, но проблематично. Решил пойти по варианту шпилечного прессования, предложенного ракетчиком Serge77. Единственное что в данной схеме не очень удобно, это необходимость выкручивания шпильки после застывания заряда. Проблема тут в том, что подходящую шпильку из тех, что есть в продаже, подобрать очень сложно. Поэтому решил слегка модернизировать процесс, взяв шпильку тоньше, чем необходимо для диаметра канала, а на нее надеть гладкую трубку нужного диаметра. Предложенная схема прессовки представлена на рис.2.

Шпильку М8 длиной 40 см вытащил из анкера, таких полно на строительном рынке. Каналообразующую трубку Ø10 мм длиной 30 см взял от штока старого велонасоса. Шпилька легко вставляется в эту трубку. Сама трубка фиксируется на шпильке от смещения двумя гайками и шайбой под М8. Торцы заряда формируются двумя торцевыми шайбами под М10, которые очень удачно имеют внешний диаметр 30 мм. Со стороны сопла такая шайба фиксируется шайбой под М8 и гайкой М8. В верхней части торцевая шайба ходит свободно и поджимается трубчатым поршнем к топливу. Усилие на поршень создаем еще одной гайкой М8 через подходящую шайбу.

Это, так сказать, расшифровка схемы. А сам процесс выглядит так. Заливаем топливо в корпус. Заливку я выполнял в два приема. Сначала, налепив на торец оправки для корпуса кусочек скотча, вставил ее в корпус наполовину длины корпуса и залил порцию топлива со свободного торца. Затем, вытащив оправку, залил оставшуюся порцию с другой стороны. Таким образом, сильно облегчил процедуру, избежав очень неудобного процесса заливки на всю длину корпуса.

Заранее обматываем каналообразующую трубку бумагой со скотчем, по тому же принципу, как и при подготовки оправки для намотки корпуса.

Намотку скотча делаем немного длиннее, чем трубка, и, подплавив его, закрываем отверстие. Вставляем трубку в топливо до выхода с противоположной стороны. Обрезав лишний скотч, вставляем в трубку шпильку. Фиксируем торцевую шайбу со стороны сопла. Фиксируем шпильку со стороны заглушки. Надеваем на трубку торцевую шайбу со стороны заглушки и поджимаем её поршнем-цилиндром с помощью гайки. Не забываем промазать маслом поверхности торцевых шайб, находящиеся в контакте с топливом.

Очень сильно прессовать топливо не обязательно, главное сформировать правильную геометрию заряда. Иначе могут возникнуть проблемы с извлечением каналообразующей трубки. Трубка должна быть правильной формы. После застывания топлива, система элементарно разбирается, шпилька вытаскивается, трубка извлекается. У меня была не очень ровная трубка, и при извлечении пришлось повозиться, но, думаю, это временные издержки не отработанной технологии.

Вообще технология довольно удобная, не требующая громоздкого оборудования, подходящая для разных случаев.

А дальше, как обычно, устанавливается запал с помощью кусочка расплавленного состава МИКС-1КП, закупорив верхнюю часть канала. Это дает нам возможность залить 20-25 г эпоксидки в верхнюю часть корпуса прямо на топливо, сформировав, таким образом, заглушку.

После застывания эпоксидной смолы мотор готов.

Характеристики
Параметры двигателя получаются такие:
  - длина 300 мм
  - диаметр 33 мм
  - вес 363 г
  - длина заряда 250 мм
  - диаметр заряда 30 мм
  - длина канала 250 мм
  - диаметр канала 10 мм
  - вес заряда 300 г

Испытания двигателя БРДК-3-300 были проведены 12.12.2010 на стенде ТСК-3 Двигатель отработал нормально, но не идеально. Сказался какой-то дефект отливки в районе соплового отверстия. Вектор тяги немного отклонился от оси. Слегка обгорел корпус в районе сопла.

Но снятые характеристики можно считать достаточно полноценными, чтобы судить о возможностях мотора. Данные обсчитал в программе ALTIMMEX. Характеристики показаны на рис.3.

Заключение
Несмотря на очевидные признаки нештатной работы при ревизии корпуса после прожига, в целом экспериментальный мотор БРДК-3-300 показал себя достойно. Расчет полетных параметров ракеты, типа Циклон с таким мотором дает высоту полета далеко за 1 км. Наметившиеся проблемы, такие, как сложность извлечения каналообразующей трубки и дефект отливки, нельзя назвать нерешаемыми. Поэтому на будущее бессоплового мотора БРДК-3-300 смотрю с оптимизмом. /14.12.2010 kia-soft/

P.S.
   Содержание может корректироваться по мере накопления экспериментальных данных.

***