|
ТЯГОИЗМЕРИТЕЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ РАКЕТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Оригинал находится здесь.
перевод Serge77
ВНИМАНИЕ: Соблюдайте технику безопасности при испытании двигателей. В случае взрыва будут разлетаться не только части двигателя, но и острые осколки трубы ПВХ. Все части стенда, включая манометр, должны быть установлены за защитной стенкой или на большом расстоянии от наблюдателя. Необходимо пользоваться только электровоспламенителями. Блок питания должен подключаться к системе воспламенения только в момент запуска и отключаться сразу после этого. Если воспламенитель не сработал, к двигателю можно подходить не ранее, чем через 2-3 минуты.
Принцип работы: Работающий двигатель давит на поршень шприца, заполненного водой. Давление передаётся на манометр, показания которого записываются на видео. По этим показателям строится график изменения тяги двигателя во времени, вычисляется суммарный импульс двигателя и удельный импульс топлива.
Подбор диаметра шприца в соответствии с тягой двигателя.
Пользуясь одним манометром, можно испытывать двигатели различной тяги. Для этого диаметр шприца нужно подобрать так, чтобы при максимальной тяге показания манометра были близки к максимальным. Например, шприц на 12 мл годится, если максимальная тяга равна 30 фунтов (13.6кг), а манометр расчитан на 100 psi (6.8атм). Для того же манометра при тяге 50 фунтов (22.7кг) нужен шприц большего диаметра, на 20мл. Для двигателя с максимальной тягой 82 фунта (37.2кг) нужен шприц на 60мл ценой около $1.69.
Весь набор комплектующих стоит всего $15.00 (цены США):
- шприц на 12мл $ 0.59
- манометр на 100 psi $ 6.00
- переходная муфта ПВХ 1 1/4" x 3/4" с резьбой на 3/4" (на втором рисунке зелёная) $ 0.79
- пробка ПВХ резьбовая 3/4" (на втором рисунке жёлтая) $ 0.79
- полиэтиленовая трубка наружным диаметром 1/4" (6мм), около 4 футов (120см) $ 0.28
- бронзовая муфта 1/4" для крепления трубки к манометру $ 1.24
- труба ПВХ 1 1/4" длиной 8 1/2" (21см) (на втором рисунке серая)
- тефлоновая лента для уплотнения соединений
- 2-3см термоусадочной трубки диаметром 1/4" (6мм)
варианты: 38 мм двигатели потребуют трубу и шприц больших размеров (например 20 мл, 60 мл)
Сборка:
- приклеить переходную муфту ПВХ 1 1/4" x 3/4" на трубу.
- просверлить отверстие 1/4" (6мм) по центру пробки ПВХ резьбовой.
- наконечник шприца сделать шероховатым, надеть термоусадочную трубку (она служит уплотнителем между шприцом и полиэтиленовой трубкой).
- привинтить бронзовую муфту на манометр, уплотнив тефлоновой лентой.
- продеть около 25см полиэтиленовой трубки через просверленную пробку.
- заполнить трубку водой.
- присоединить манометр к трубке.
- продеть трубку через трубу ПВХ, чтобы можно было одеть шприц.
- заполнить шприц водой и одеть трубку.
- удалить все воздушные пузыри из системы. (при собранной системе нельзя тянуть за поршень шприца, может сломаться стрелка манометра.)
- довести объём воды в шприце до 1/4 ёмкости.
- соединить шприц и просверленную пробку, при этом полиэтиленовая трубка должна быть плотно зажата в отверстии.
- завинтить пробку.
Для больших двигателей возможно потребуется усиление поршня и корпуса шприца. Кроме того, пространство между шприцом и пробкой можно заполнить цементом для равномерного распределения нагрузки на переднюю часть шприца.
Поршень шприца необходимо хорошо смазать, чтобы он свободно двигался. Необходимо использовать KY jelly (видимо, силиконовая смазка). Не подходят смазки на основе тефлона, вазелина и мыла. При хорошей смазке и полном удалении воздуха из системы тестирование гирями показывает хорошую линейность отклика. Двигатель также должен свободно двигаться в трубе, здесь также можно использовать смазку. НИКОГДА не испытывайте двигатели, содержащие вышибной заряд для парашюта. Для записи времени можно использовать внутренний таймер видеокамеры, можно рядом с манометром установить секундомер, показывающий десятые доли секунды или основываться на частоте кадров видеозаписи. Вот пример графика время-тяга, полученный с помощью простой таблицы EXCEL.
Полный импульс: 323 Нс
Альтернативная конструкция: тяга 140 фунтов (63.5кг).
Этот поршень, установленный между двигателем и упором, в комплекте с манометром на 100 psi (6.8атм) пригоден для измерения тяги до 140 фунтов (63.5кг). Для резиновой прокладки нужно использовать другую смазку: Lube Jell с тефлоном от Radio Shack.
Комплектующие:
1 3/4" муфта
1 1"
муфта
1 3/4" пробка
1
1" пробка
1 бронзовый переходник для шланга
1 резиновое кольцо
Стандартная 3/4" муфта входит в 1" муфту с очень небольшим зазором. В обе муфты всклеивают пробки. В большой муфте сверлят отверстие, ввинчивают в него бронзовый переходник для шланга, закрепляют клеем. В меньшей муфте вытачивают канавку для резинового кольца-уплотнителя. Глубину канавки подбирают так, чтобы смазанный поршень был герметичен, но свободно перемещался. Заполняют систему водой, присоединяют шланг и манометр. Стенд на тягу до 140 фунтов (63.5кг) готов.
Более мощный и точный стенд, который может быть изготовлен на основе тормозного цилиндра автомобиля или простого тензодатчика, описан на сайте Ричарда Накки.
|