Injector....ist mir nicht so ganz klar. Der injector wird von N2O durchströmt, das dabei partiell verdampft. Dabei erfolgt aktive Kühlung. Mach ich da einen Denkfehler? Ich habe bei allen Flügen noch keine Schmelzspuren im Bereich des injectors beobachtet. Schmauchspuren schon, die kamen aber eindeutig von dem Zündgrain. Grüße Thomas

Zitat:

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Original geschrieben von Diplom-Pyromane

Mach ich da einen Denkfehler? Ich habe bei allen Flügen noch keine Schmelzspuren im Bereich des injectors beobachtet. Schmauchspuren schon, die kamen aber eindeutig von dem Zündgrain. Grüße Thomas

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Wie Thomas schon schrieb, auch ich sehe beim Injektor im Hybridmotor überhaupt kein Problem durch Abschmelzung...!?

Andreas

Geändert von Andreas B. am 09. Februar 2022 um 21:00

Es ist auf jeden Fall ein sehr interessantes Projekt.
Die Performance Die Ihr habt ist beeindruckend. Schön, dass Ihr uns hier zuschauen lasst.

Gruß Ralf

Auch mal ein freundliches Hallo! von mir in die Runde!

Ich bin teil des 2-Mann-Teams und baue mit dem guten Moritz das Hybridtriebwerk

Zitat:

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Original geschrieben von Diplom-Pyromane

Messing...da gibt es in der Literatur zumindest Hinweise, dass dies N2O Zersetzung katalysieren kann Warum kein Edelstahl für die Loch-Platte ?

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Was meinst du genau mit N2O Zersetzung katalysieren? (Evtl. Strahlzerfall?)

Und auf die Frage warum wir kein Edelstahl für die Duschkopf-Injektor verwenden:
Messing hat eine fast 10 fachen Wärmeleitkoeffizient vgl. mit Edelstahl (120 gegen 15). Diese niedrige Leitfähigkeit sogt dafür, dass, Zitat aus NASA Literatur:

Zitat:

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"NASA Space Vehicle Design Criteria (Chemical Propulsion) - Liquid Rocket Engine Injectors" (ins Deutsche übersetzt)

Die niedrige Wärmeleitfähigkeit von Edelstahl kann in lokalen Hot-Spots in hochlokalisierten Wärmetransferumgebungen resultieren.

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(In dieser Literatur wurden 304, 304L, 321 und 347 Beispielsweise angeben, sowohl Porös, als auch "solide".)

In Hybridtriebwerken entstehen extremste Temperaturen welche ebenfalls in den stark turbulenten Wirbeln in der Vorbrennkammer sich aufhalten, diese können zu Hot-Spots führen auf dem Injektorgesicht, wenn diese Wärme nicht schnellgenug geleitet wird, wird Schaden entstehen am Injektorgesicht und kann potentiell zu einem Ausfall des Triebwerkes führen.
Deshalb kann man Materialen wie Aluminium nur schwer verwenden, da dies bei zu hoher Temperatur gerne Feuer fängt. (Welches wir schon beobachtet haben, als wir versuchten einen D-Klassen Kilmamotor zu drosseln.)
Deshalb haben wir uns für Messing entschieden, da es ein schon erprobtes Material für Injektoren ist, sowohl in Flüssigtriebwerken als auch Hybriden durch seine guten Thermischen und Mechanischen Eigenschaften.

Zitat:

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Original geschrieben von Diplom-Pyromane

Der injector wird von N2O durchströmt, das dabei partiell verdampft.

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Genau dies, soll nicht passieren. Der Oxydator muss Flüssig aus dem Injektor austreten, allerdings optimal atomisiert (Strahlzerfall der Flüssigkeit), dies bedeutet, dass die Tröpfen den optimalen Durchmesser haben sollen damit sie, nach dem austreten des Injektors optimale Zeit haben in der Vorbrennkammer zu verdampfen (Verdampfungszeit), dieser Wert wird mit einer Verdampfungskonstante festgestellt, welche experimentell von Herrn H. Ruppe auf 0.01 bis 0.02 cm^2/s festgestellt wurde.
Diesen Abschnitt kann in der Literatur: Hybridraketenantriebe Eine Einführung in theoretische und technische Probleme von Robert Schmucker auf Seite 199, Kapitel 5.1.2 Mechanische und Thermische Aufbereitung nachgelesen werden.
(Das gesamte Werk ist hoch interessant und spreche dafür meine Empfehlung aus )

Ich wünsche noch allen einen schönen Abend, stay curious!

Simon

Zitat:

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Original geschrieben von RalfB
Es ist auf jeden Fall ein sehr interessantes Projekt.
Die Performance Die Ihr habt ist beeindruckend. Schön, dass Ihr uns hier zuschauen lasst.

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Und das ist erst der Anfang

Vielen Dank, dass freut uns zu hören!

LG Moritz

Zitat:

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Original geschrieben von bloozee

Der injector wird von N2O durchströmt, das dabei partiell verdampft.

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Genau dies, soll nicht passieren. Der Oxydator muss Flüssig aus dem Injektor austreten, allerdings optimal atomisiert (Strahlzerfall der Flüssigkeit), dies bedeutet, dass die Tröpfen den optimalen Durchmesser haben sollen damit sie, nach dem austreten des Injektors optimale Zeit haben in der Vorbrennkammer zu verdampfen (Verdampfungszeit), dieser Wert wird mit einer Verdampfungskonstante festgestellt, welche experimentell von Herrn H. Ruppe auf 0.01 bis 0.02 cm^2/s festgestellt wurde.
Diesen Abschnitt kann in der Literatur: Hybridraketenantriebe Eine Einführung in theoretische und technische Probleme von Robert Schmucker auf Seite 199, Kapitel 5.1.2 Mechanische und Thermische Aufbereitung nachgelesen werden.

Simon

Hi Simon, super, das ihr euch so gut belesen habt, passt aber bitte auf, das ihr euch nicht in dem ganzen theoretischen Fachwissen verliert...
Oftmals ist einfach nur "mal machen", vielleicht auch mal etwas bewährtes abschauen und eigene praktische Erfahrungen sammeln besser als 1000 Bücher...

Andreas

Geändert von Andreas B. am 09. Februar 2022 um 22:51

Nabend,

zu den mit N2O verbundenen Risiken siehe hier: https://www.ibb.ch/publication/N2O/N2O_safety_e.pdf Kurz und knapp: N2O ist relativ sicher, aber eben nur, wenn man sich an die Regeln hält "...avoid copper alloys..". Und es ist noch Platz für "...unknown voodoo...".

Graphit: Da gibt es sehr unterschiedliche Qualitätsstufen, auch hochfeste mit sehr geringer Porosität. Die Contrail-Düsen (zumindest die 54er, die konnte ich mir dank Ralf näher ansehen) sind aus dem guten Zeug. Ich habe eine Quelle für qualitativ sehr gute Rohlinge (auch > 55 mm), aber die Materialkosten für eine 54er Düse lägen dann schon um die 15-20 EUR, für eine 38er vermutlich bei 5-10 EUR (ich habe die genauen Maße nicht). Anders sieht's aus, wenn man Rohlinge niedriger Qualität nimmt, da liegen die Materialkosten für eine 38er Düse unter 5 EUR. Die Düse von dem hier: https://alternative-raumfahrt.de/?p=7936 ist übrigens aus einem Standard-Graphit (was am Ende des Tests durchbrennt, ist nur die Düsenextension aus Hartgewebe - das geht noch besser...).

Grüße

Hagen

Zitat:

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Original geschrieben von Trevize



Graphit: Da gibt es sehr unterschiedliche Qualitätsstufen, auch hochfeste mit sehr geringer Porosität. Die Contrail-Düsen (zumindest die 54er, die konnte ich mir dank Ralf näher ansehen) sind aus dem guten Zeug. Ich habe eine Quelle für qualitativ sehr gute Rohlinge (auch > 55 mm), aber die Materialkosten für eine 54er Düse lägen dann schon um die 15-20 EUR

Hagen

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@ Hagen, na das hört sich doch super an, da komme ich ganz sicher auf dich zurück !
Wäre das dann längeres Stangenmaterial ?

Andreas

Zitat:

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Was meinst du genau mit N2O Zersetzung katalysieren?

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Falls Hagen das mit seinem Post nicht klar genug gemacht hat: Kupfer und Kupferlegierungen stehen mindestens im Verdacht, dafür zu sorgen, dass sich Lachgas anlasslos in Stickstoff und Sauerstoff zersetzt. Das will man in einem Triebwerk zwar grundsätzlich, aber erst in der Brennkammer und nicht schon vorher. Wenn es irgendwo im Injektor passiert kann es sein dass sich diese Zersetzung in Richtung Tank fortpflanzt und es das ganze Triebwerk zerlegt, weil das zunächst flüssige Lachgas plötzlich komplett gasförmig ist. Kurz: Es macht laut bumm ;-)

Ansonsten ein sehr spannendes Projekt, bin auch gespannt mehr zu sehen!

Oliver

Ok, da waren jetzt alle schneller, aber darum geht es ja hier nicht .

1) Ich hatte vor einigen Jahren mal einen Vortrag auf einem durch das Forum inspirierten Hybridraketen-Workshop zum Thema N2O Sicherheit gehalten und da eine Reihe von Incidents bei Enttankvorgängen bzw. Motorexplosionen (in dem Fall durch explosive Zersetzung von N2O) "zitiert", die in Zusammenhang mit organischen Verunreinigungen, adiabaten Druckerhöhungen (z.B. in Schockwellen mit hohen T Spitzen: Stickwort screaming Hybrids sind zwar eindrucksvoll aber gefährlicher) und/oder Katalyse durch falsche Materialauswahl gebracht wurden. Hier spielt vor allem aber eine entscheidende Rolle, wie dynamisch diese schädlichen Einflüsse zusammenwirken und wie der Fortschritt von Zersetzungsreaktionen abgepuffert wird, vor allem durch Wärmeableitungsmöglichkeiten (in umgebendem flüssigem N2O oder, was für Eure Literaturquellen steht, an Werkstoffe). Ich kann da auch nochmal nachgraben.....aber siehe unten Pkt. 3).

2) Ich hatte damals zum Thema Verdampfung in Schläuchen und Düsen selber Aspen Simulation durchgeführt, weil ich neugierig war und relativ kleine Verdampfungsgrade festgestellt. Auch das kann ich nochmal rausholen.....aber siehe unten Pkt. 3).

3) Jetzt bei aller Theorie, die beliebig falsch sein kann, wenn irgendein Effekt vergessen oder nicht richtig bewertet wird, würde ich gerne mit dem verbinden, was Andreas gesagt hat:

Meinen gesamten Beobachtungen nach hat selbst bei Brenndauern von 3-5 s nie eine Schädigung des Injectors durch mangelnde Kühlung stattgefunden. Das kann man sicher nach dem Abbrand relativ gut bewerten. Da ich selbst momentan ein "kleines" (38 mm) Triebwerk bauen möchte und versuche, einen gesunden Mix aus Theorie und Ausprobieren zu verfolgen mit zugegebenermaßen relativ beschränkten Mitteln, lasse ich hier dann aber doch eindeutig Praxis über Theorie siegen (ansonsten wäre das wohl auch bei dem mir leider sehr kleinen zur Verfügung stehenden Zeitfenster für das Hobby eine der zahlreichen Projektideen, die von mir nie bis zum Ende umgesetzt würden).

Mein Ziel ist es aber auch, ein Modellraketen-Triebwerk für mich selbst zu bauen, das einigermaßen läuft, aber kein Effizienz-Wunder sein soll.

Wenn ich dann später noch optimieren möchte (vorausgesetzt, es funktioniert überhaupt), würde ich sicher weitere Ansätze über Theorie-Studium noch besser erfassen wollen, insb. um vorab abzuwägen, welches Aufwand/Nutzenverhältnis mit welchem Modifizierungsansatz verbunden wäre.

Also finde ich es sehr schön, dass Ihr Euch hier bereitwillig und motiviert der Diskussion "stellt" und versuche mich auch intensiv daran zu beteiligen. Bitte versteht das nicht als Kritik. Es ist immer leicht über Foren, irgendeinen Mist in die Welt zu schreiben und das Engagement anderer mit einer Kaffeetasse in der Hand gemütlich zu kommentieren oder gar verbal zu demontieren. Ich gewinne aus Euren Kommentaren aber wirklich zusätzliche Denkanstöße für meine eigenen Aktivitäten und finde es toll, dass dieses Forum über intensive Beiträge wieder lebhafter wird.

Also bitte weiter so und viel Erfolg. Bin neugierig auf Eure Erfahrungen und Euren Weg (von dem Ihr Euch auch nicht abbringen lassen solltet, das hat Uli ja auch schon einige Male sehr gut gepostet)

Grüße

Thomas

Geändert von Diplom-Pyromane am 10. Februar 2022 um 14:18