Hybridní motory

Ahoj,
Ano urcite vliv velikosti motoru bude mit urcity vliv na citlivost dane reakce, problem je, ze nikdo nezna nejakou hranicni definici – co je maly motor, resp. kdy se jedna uz o „velke“ motory. Tento predpoklad taky nemusi platit – pry ve Stanfordu delali zkousky s mensim HRM(50mm?), kdyz jim najednou bouchlo privodne potrubi, nebo dokonce dochazelo k nevysvetlitelnemu vzrustu teploty privodniho potrubi na urcitem miste. Nebo moje dva vybuchy – u druhe exploze pouze proudi N2O do otevrene komory(tuhy vosk pri pokojove teplote), nasleduje iniciace pyropatrony – mozna 3g prachu – a vybuch jak z dela, utrhnute tryskove dno i se snimaci jsme nasli cca 100m od stendu(narazil do betonove zdi u tunelu, ohla se nerez trubka fi 12x1,5mm se snimacem tlaku, celkova hmotnost daneho kusu cca 3kg! To znamena, ze tady existovala dalsi energie, bez kt. nemohla mit takovyto dusledek(aby se vyparil vosk a zacal reagovat s N2O, potrebuje se ustalit proud, ohrat povrchova vrstva, odparit,...bla-bla. Toto se odehralo dle zaznamu v rozpeti nekolik milisekund!!!.
Ale podivejte – toto je jako u doktora – ten Vam rekne – nedelejte toto a tamto...my se na to vybodneme – lze to prezit ? Lze. Ja jenom se v tom uz pekne dlouho sprtam a proto mam taky moralni povinnost Vam o tom mluvit. Jestli si date bacha nebo ne, je to na Vasem rozhodnuti..))
Jinak k tem vyrobcum hybridu v USA – nezapomenme, ze se na N2O zacalo divat trochu jinak az po lete v r.2007 po mojavskem incidentu – jako vyrobce vsak vyuziva to, ze dosud neexistuje jasna smernice pro pouzivani techto latek...a toto oni vyuzivaji, protoze takova dekompozice se tezko zpetne dokazuje, vsak je to biznis, ne ?
Jinak ano, ja jsem megaloman – totizto do tech 100 km se modelarskym pristupem a motorkem asi tezko dostanu. Apropo, ty testy na skole se puvodne meli tykat HRM o prumeru 150mm, ale seslo z toho kvuli penezum – tak ze ja to chci odzkouset – ale trosku pozdeji. No a tady jiz clovek musi vedet co dela, nebo aspon se o to snazit.
Jinak parada – premyslet v rozsahu W.Braun a Saturn V – to beru !!! Ale stejne, Pandy oni tu teorii musi znat(vysokofrekvencni kmitani v navaznosti na modalni analyzu samotne konstrukce pohonne jednotky – predpokladam, ze nezkouseli svuj sedlacky rozum na takovem stavu (povede? Nepovede?).Za ty investovane prachy do vyvoje asi vyzadovali manazeri nejaky teoreticky background od tech specialistu). Jinak uznavam, ano – nekdy ty prave reseni jsou neskutecne primitivni....
Jeste nejake dostupne linky pro studium daneho jevu:
spase.stanford.edu/Hybrid_Rocket_Student...c%20Presentation.pdf
www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?Location=U...Doc.pdf&AD=ADA489459
www.spl.ch/publication/SPL_Papers/N2O_safety_e.pdf - str.6 je to velky motor???
www.privatedata.com/byb/rocketry/exp/hyb...AA-2008-4830-839.pdf
myweb.tiscali.co.uk/aspirespace/TechPape.../hybrid%20safety.pdf

Dobre cteni preje

Csaba

Ahoj Mirku
Tvá uvaha je dle mě naprosto správná a já také zdílím názor, že problém se týká spíše velkých motorů tj.čím větší motor tím větší problém.
Dle mě pokud by nebezpečí dekompozice bylo nějak velké nepředpokládám,že by hybridní motory komerčně vyráběli pro modeláře a i prodávali.Dlohodobým studiem a sledováním konstrukčních řešený komerčních výrobců jsem dospěl k názoru ,že se všemožně snaží eliminovat jakékoliv nebezpečí a někdy mám i pocit že se to trochu přehání např plnění N2O do motoru těsně před startem poměrně složitým /hlavně ale drahým / udělátorem na dálkové ovládání.
Pochopitelně tuto problematiku nelze zase podceňovat ,já vycházím z toho,že jsem se nikdy v odborné literatuře nesetkal s tímto jevem a Czabou zmiňovaná studie bude jistě jediná na světě která se výzkumem této problematiky zabývá velmi podrobně. Přiznám se velice rád bych si ji podrobně prostudoval.
Ta dekompozice nebude nějak obecný jev ,bude vznikat jak již Czaba napsal za určitých specifických podmínek a těm je třeba se pokud možno vyhnout.
Jednak nepoužívat kompozitní nádrže,minimalozovat jakýkoliv styk N2O z plasty během skladování ,použít opravdu čistý N2O ,styčné plochy nemazat tukem přestože N2O v tomto směru nemá podobné vlastnosti jako O2 pro jeho lipofilní povahu bych to rozhodně nepoužíval.
U vstřikovače bych volil místo jedné trysky raději více trysek menšího pruřezu.Při startu napřed zažehnout a potom pustit plyn. Nevolit nějak extra velké zahrazení ,raději investovat několik stovek do softweru na výpočet parametrů než řešit případné havárie. A hlavně.......nestavět megalomanské motory jednak to šíleně leze do peněz druhák raketa co letí víc jak 1500 m strácí již vizuální kontrolu ze země a zatřetí si vzpomeňte na Wernera von Brauna při konstrukci motorů do Saturnu 5 kdy naprosto stejná konfigurace spalovacího procesu v malém měřítku fungovala naprosto bezvadně ale v motoru do Saturnu se projevily nežádoucí vibrace která se odstranili pouze empiricky ,žádný výpočet a teorie zde nehrály významnou roli.

Velké díky ,
Czabovi a Pandymu za za tyto doplňkové informace k dekompozici N2O ale i vůbec k procesům a bezpečnosti hybridních motorů.
Neznalost procesů podporuje obavy a strach z jejich používání, pochopení zase vede k respektu problematiky při jejím používání.

Ješte jeden můj laický dotaz.
Fyzikální a chemické jevy a procesy probíhají v rámci jisté geometrie a velikosti prostoru ve kterém se odehrávají.
Jestli tedy proces dekompozice N2O a jeho rozsah není závislý i na určité geometrii spalovacího prostoru motoru ( i paliva) a také na jeho velikosti( viz rozměrové podmínky šíření detonace u DAP či BP).
Že by malé či menší motory byly za "stejných podmínek" méně náchylné k zvniku dekompozice N2O ??

Mirek

Jo, jeste jsem zapomnel – propagace dekompozice plynu nastava hlavne v plynne faze, proto se doporucuje pouzit misto neho nejaky inertni plyn (helium, dusik) – totizto i kdyz lokalni dekompozice nastane, dany pridany plyn ho utlumi. Pres kapanou fazi dany proces pry nevznika, neboli je tam nizka pravdepodobnost( iniciace muze vzniknout, ale hure se siri v danem prostredi).

A ne nahodou firma Sierra Nevada Corporation – SNC (byvale SpaceDev – predtim Amroc), ktera ma asi nejvetsi zkusenosti s HRM investovala nemalo penez a casu pro testovani dekompozice N2O pri ruznych podminkach(delaji pohon pro SS2 a Dream Chaser).

Stejne doporucuji udelat nejaky jednoznacny test pro overeni – lepe jednou zaziti, nez 100x slyseti ! ))

Zdar,

Urcite mate pravdu v tom, ze berete primarne dany problem z pohledu oxidacni reakce medzi palivem a kyslikem z N2O. To je v poradku – zapomel jsem vsak napsat, ze danou dekompozicni rakci musi doprovazet rada iniciacnich vlivu (dekompozice nevznikne jen tak):

- Teplota (dekompozive nastava nad cca 260°C – to je dokazano)
- Znecisteni uhlovodiky (zbytky tuku, maziva a pod.
- Nekompatibilta s materialy – prvky vzacnych zemin, oxidy kovu plasty
- Kriticka rychlost proudeni v kombinaci s mechanickymi necistotami – napr. rychly proud unasi castici, tak pak nekam narazi – v kombinaci s trenim, impaktem muze vzniknout iniciacni impulz k dekompozici.
- Kavitace samotneho plynu – na rozdil od napr. LOX tzv. kompresni faktor kapalne faze je kolem 0,13(radove vyssi, nez u LOX) a podobne. Protoze kapalna faze N2O ma mezni tlak nasycenych par kolem 5 MPa(nevim presne) po projeti napr. injektorem, kde musi N2O pretekat ruznymi kanalky( velke tlakove rozdily, vena contracta a pod.) – tady dosahnout kavitacnich jader neni problem a jak vime, na hranicich kavitacnych jader jsou obrovske gradienty tlakovych rozdilu !

Incident v Mojavske pousti je tezko reprodukovatelny uz jen z toho duvodu, ze vlastne mohli nastat vsechny uvedene priciny viz major. To se tezko ex-post dokazuje…

Jenom musim jeste podotknout, ze ano primarne tam byl problem, ze pouzivali sklo/epoxid kompozit uvnitr nadrze – proto ted pouzivaji nerez.
Ale kdyby tam nenastala dekompozice, co jineho tam mohlo udelat takovou paseku – 3 mrtvi a nekolik tezce zranenych, kamion s privesem odhozen na bok…tuhe palivo s komorou tam nemeli(proud sel primo z injektoru ven do atmosfery…a bylo tam cca 4,5 tuny N2O !!!

Jedine dekompozice N2O. – je to dokazano.

Vse nej,

Csaba

Mno.... já si dovolím trochu oponovat,přestože nejsem bůhvíjak velký odborník na hybridy k dekompozici N2O se stavím trochu skepticky. Faktem sice zůstává ,že rozkladem N2O vzniká atomární kyslík jenž má daleko větší afinitu než kyslík samotný,ale dle mě je možná příčina někde jinde. Předně je třeba si uvědomit že N2O je silné okysličovadlo a to především v tom,jak jsem již napsal výše. Dále pulzace hoření v motoru jsou opravdu nebezpečné a jak Czaba správně popsal děj enormním rýchlým prouděním dojde k sfouknutí čela hoření do zadní části a vlivem pulzace k jeho poskočení opět dopředu,potud s dějem naprosto souhlasím a je opravdu důležité aby rychlost proudění N2O měla jak píše Czaba svojí mez,je to prostě proces tzv.rychlost hoření dané soustavy nesmí překročit rychlost proudění. Dle mě ovšem ale k explozím dochází proto,že při sfouknutí plamene k trysce je horní část horká a dochází k odpařování tuhé hmoty ta se mění na plyn a jakmile dojde k zpětnému kmitu máme v komoře najednou směs N2O a plynné kompozice z tph a je jasné ,že zákonitě musí dojít k explozi této směsi .Je jasné že čím větší motor tím tento proces bude větší.Pokud by opravdu byl N2O velice náchylný k dekompozici musela by detonační vlna přeskočit i na samotný N2O v nádrži což se většinou nikdy nestalo ,samozřejmě je ale i možne že det.vlna se šíří velice špatně jakje známo například u některých h výb.materiálů.
Já vím,že teď někdo může namítnout a co ta exploze při té st.zkoužce nádrže na skapalněný N2O v té poušti či kde to bylo , ale zde si dovolím opět konstatovat.že ani vyšetřovací komise nedospěla k jednoznačnému závěru a pouze se domnívá že s největší pravděpodobností........On totiž N2O je poměrně velice lipofilní dobře se rozpouští v tucích a obráceně ,a je možné že zde hraje nějaká souvislost s hydroxyly jak v tucích tak obecně a mám pocit.že v té poušti měli nějakou kompozitní lahev na N2O . Já jsem si všiml,že při delším skladování N2O poměrně silně napadá těsnění na ventilu jenž je pod tlakem N2O a je z tuším z nitrilového kaučuku doslova z něj udělá takovou nafouklou houbu. Takže mohlo dojít k extrakci nějaké složky z kompozitu a už tu máme klasickou směs hořlaviny a okysličovadla... děj se nazívá superextrakce a je to poměrně nový obor jenž vzužívá extrakcí pomocí zkapalněných plynů,to už potom stačí jakýkoliv drobný podnět ,dojde k uvolnění teplné energie a v soustavě kapalného plynu kdy kritcká teplota je někde kolem 38stC dojde k zplynění kapalného plynu a to už neustojí na základě stavové rovnice plynů žádná tlaková nádoba.
Ale mohu se pochopitelně mílit