close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og at Mediehuset Ingeniøren og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, tilbud mm via telefon, SMS og email. I nyhedsbreve og mails fra Mediehuset Ingeniøren kan findes markedsføring fra samarbejdspartnere.
rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

50% succes i CS' "Afdeling for Destruktiv Adfærd" (med link til video)

Kære læsere,

Her følger en opdatering på den nyeste udvikling i "Afdelingen for Destruktiv Adfærd", som i sidste blog måtte gå hjem i deprimeret tilstand, med uforrettet sag. Temaet er stadig brændstoftanke i rustfri stål og deres eventuelle berettigelse indenfor bemandet amatørrumfart. Bloggens indhold er resultatet af en mægtig sjov og aktiv weekend.

Som nævnt i sidste blog gav vores håndpumpe op efter en del hårdhændet tryksætning. Den ene tank kom op omkring 64 bar og den anden nåede 55 bar før pumpen gav op og en opstået utæthed i en svejsning stoppede forsøget. Denne gang var den først fremstillede (og utætte) "tank 4" blevet lappet, mens den tætte "tank3" bare skulle vandfyldes og tryksættes igen.

Til formålet rullede vi det "tunge skyts" ud, i form af en trykluftdrevet Maximator. Det er en pneumatisk drevet højtryks vandpumpe, med en trykforstærkning på en faktor 40. Det betyder at hvis man forsyner Maximatoren med 10 bar trykluft, så kan den generere et vandtryk på 400 bar, hvilket vi følte os fuldt overbevist om nok skulle kunne klare opgaven.

Illustration: CS

Maximatoren klargøres

Resten af forsøgsopstillingen består af selve den vandfyldte tank og tryksætningsrøret. Tanken er 100% vandfyldt, så vi får en afdæmpet reaktion når tanken først giver op.

Illustration: CS

En simpel ramme sørger for at tanken ikke hopper for meget omkring, når tiden kommer...

Så begynder det, der virker som en meget langsommelig process. Vi begynder at pumpe vand i og trykket når hurtigt op til de omkring 65 bar (som vi nåede ved testen med håndpumpen), hvorefter tankmaterialet begynder at flyde... og flyde og flyde og flyde. Der ryger adskillige liter vand i tanken, hver gang trykket sættes op med 5 bar. Hver gang linder vi lidt på trykket og laver en hurtig måling af tankdiameteren, så vi kan følge med i hvordan materialet flyder. De resultater vender vi tilbage til senere.

Illustration: CS

Tanken bliver synligt tykkere og tykkere, hver gang vi øger prøvetrykket med 5 bar.

Vores tidligere erfaringer med "diametertilpasning" af BPM-5 motorrør (som også indbefattede Maximatoren) viste at et rør på flydegrænsen blev stort set perfekt cirkulært. Det samme synes at gå igen ved tankforsøgene. Det er ikke rigtigt muligt at måle nogen ovalitet på tanken. Den virker stort set perfekt rund.

Illustration: CS

Her har en paparazzi-linse fanget manometeret, kort før tanken giver op. Det er nu tankevækkende at sølle 2mm rustfri stål er i stand til at indespænde omkring 76 bar...

Nu er Maximatoren ikke verdens hurtigste pumpe, så der går en god del af søndag eftermiddag, med at pumpe vand i tanken. Det er faktisk ved at blive lidt mørkt i det, da tanken med et dumpt "knald" skyder den ene endebund af tanken. Vi hopper da alle sammen lidt på stedet, da endebunden forlader røret, men vandet har gjort sit arbejde og endebunden hopper kun en lille meter op i luften.

Illustration: CS

Rundsømssvejsningen i tanken har givet op.

Måden tanken sejler på afslører umiddelbart én god og én dårlig ting:

  1. For det første gav tanken først op ved et tryk på omkring 76 bar, hvilket overgår vores forventninger med flere længder.

  2. For det andet er vores svejseteknik ikke god nok endnu. Svejsefaktoren i rundsømmene på endebundene var under 50%, hvorfor endebunden røg af. Hvis den havde været over 50%, så skulle det være en langsøm der var bristet. Her er der plads til forbedringer.

Illustration: CS

Her ses de målte diametre af tank-3, indtil endebunden blev blæst af, lige over 75 bar.

Diametermålingen skal tages med et gran salt, da vores målemetode ikke nødvendigvis tager alle forhold i betragtning. Da det her jo er de første erfaringer på området med at deformationshærde rustfrit stål i tankform, så viser det sig at cylinderrørets udvidelse i høj grad afhænger af afstanden fra endebunden. Om ikke andet, så kan det konstateres at tanken var vokset omkring 25mm i diameter, da endebunden gik løs. Den målte diameter på 297mm er ikke langt fra den nominelle diameter på 300mm på Nexø-klasse raketterne.

Erfaringerne siger også at vi burde finde vores store digitalvægt frem næste gang, så vi kan holde øje med præcist for meget tankens volumen forøges. Hvis man for alvor overvejer at benytte deformationshærdede rustfri tanke til raketformål, så skal man erkende at man laver tankene i ét volumen og presser dem op til et helt andet volumen.

Som overskriften antyder, så fik vi kun 50% succes i vores spøgefuldt navngivne "Afdeling for destruktiv adfærd". Tank 4 (den først fremstillede) var blevet lappet og gået efter med sæbevand og lidt trykluft. Desværre ramte vi nærmest ikke 55 bar, før en anden utæthed satte en stopper for dagens forsøg. Om revnen var opstået som følge af tryksætningen eller om vi havde overset den skal være usagt, men dagen og lyset gik alligevel på held.

Illustration: CS

Endnu en lækage på tank 4 satte, sammen med det svindende vinterdagslys, en stopper for weekendens forsøgsrække.

Forsøgsrækken fortsætter. Der er endnu en tank vi skal se om vi enten kan reparere eller blive tvunget til at skrotte. Det må flere svejseforsøg vise. Der skal i hvert fald forbedres lidt på svejseteknikken, men vi er på vej i den rigtige retning. Jeg kan i hvert fald berette at det var særdeles fyldestgørende for hele holdet at se hvad rustfri tanke egentlig er for en størrelse. Det er tydeligt at de har potentiale til at komme til at flyve, men vi er ikke i mål endnu. Der er stadig noget at lære, omend det ser lovende ud.

Vi takker af, for denne gang, med et smil på læben. Vi skal nok berette hvorledes næste etape af forsøgene med rustfri tanke går. Bemærk at undertegnede udtalte sig til kameraet inden jeg havde nærstuderet den producerede video. Der er et par enkelte steder hvor videoen og undertegnede ikke har koordineret fuldstændigt.

Link til tank-video og high-speed footage

Videoafdelingen i CS har begået følgende seværdige video: Link til Youtube

På gensyn i næste kapitel af "sjov med tanke".

Illustration: CS

Smil hele vejen rundt. Det er en fornøjelse at stå med en endebund, der havde en mildest talt hård dag på kontoret.

JacobLarsen
er et af flere medlemmer af Copenhagen Suborbitals, der skriver på denne blog.

Når det nu ikke blev til noget med opsendelser i år, så kunne i da godt have lavet lidt "Mythbuster-varmtvandsbeholder"-sjov ud af det ;-)

  • 1
  • 0

Forklar lige, hvordan tanken er konstrueret ?
- det fremgår indirekte, at der benyttes et rustfrit rør Ø273mm - korrekt ?
- hvor kommer de hvælvede ender fra ? - købt eller tildannet lokalt ?
- -- har de en særlig form - eller bare "runde" ?
- hvilken betydning for styrken har den påsvejste studs ?

Endelig, forklar lige begreberne omkring svejsesømmens dybde (er ikke M'er).

Fin blog iøvrigt

  • 1
  • 0

Jeg vil gerne sige pænt tak for en interessant blog og at jeg glæder mig til at læse mere om dette delprojekt. Jeg vil også benytte lejligheden til at sige pænt tak for de seneste blogs hvor jeg ikke lige har fået kommenteret og ikke mindst for den yderst velskrevne blog om kulturnatsudflugten til IDA.

Hvilket tryk regner I med at anvende tankene ved og hvad er formået led at deformationshærde tanken?

Når CS får tid til det må I meget gerne skrive blogs om vejen mod Spica herunder særligt status på BPM-100 udviklingen og dennes teststand. Hvis I har travlt med skitserne til motoren må I meget gerne fortælle om dem for der er også en god og vigtig historie i processen.

Mvh Klaus

  • 3
  • 0

Hej Jan,

  • Der benyttes et hyldevare rør i rustfrit stål, ø273 og 2mm godstykkelse.
  • Endebundene er også en hyldevare, ø273mm og 2mm godstykkelse, 'klöbber' form
  • Den påsvejste studs betyder ingenting. Arealet af selve studsen er meget lille, så selv en hurtig middelmådig svejsning holder fint.

"Svejse-faktoren" (er heller ikke M'er) er er et mål for hvor dybt ens svejsning når ned i de sammensvejste emner, hvor en svejsefaktor på 1,00 er fuld gennembrænding. En svejsefaktor på 0,5 betyder (så vidt forstås) at den gennemsnitlige sammenføjning er 1,00mm ud af 2,00mm svejsegods, eller omtrent halvt så stærk som godset selv.

  • 1
  • 0

Hej Klaus,

Mange tak for roserne. Vi prøver så godt vi kan.

Jeg vil nok hellere vende dit spørgsmål på hovedet. Tankene udgør en stor fraktion af rakettens samlede masse, så det giver mening at udnytte tankene næsten til grænsen, hvad angår tryk, og så overveje hvilket tryk man kan få i forbrændingskammeret. Alternativt kan man vælge den optimale kombination af rørdiameter og godstykkelse, der passer til ens ønskede kammertryk.

Billedet er selvfølgelig lidt mere komplekst, da det ikke er alle kombinationer af godstykkelser og rørdiametre der er tilgængelige.

Forsøgsrækken er er stadig i sit tidlige stadie, hvor vi ser hvad tanke i rustfri stål egentlig er i stand til og hvordan og hvor meget vi kan deformationshærde tankene. Vores alternativ til rustfri stål er jo aluminium, men det er langt sværere (for os) at svejse, kontra rustfrit stål. Omvendt bliver rustfrit stål betragtet som et meget tungt materiale til konstruktion af tanke.

De første indtryk er at de rustfri tanke først går ved et tryk der er omkring tre gange højere, end det tryk, der giver materialet en blivende dimenstionsændring på 0,1%. Derfor kan vi udnytte deformationshærdningen til at lave rigtig stærke tanke, hvis vi ellers kan lære at mestre teknikken. Det er jo lidt ligegyldigt hvor højt et tryk en tank kan holde til, hvis tanken er bananformet.

Der var eksempelvis nok ikke mange af os, der i vores vildeste fantasi havde forestillet os at vi skulle komme snert tæt på 80 bar før en (dårlig) svejsning revnede.

Forsøgene er lovende, så der skal nok komme et kapitel mere i historien. Men fat tålmodighed, da raket-tid og blog-tid begge er knappe ressourcer i disse tider.

  • 1
  • 0

For ikke at udsætte jeres digitale vægt for et potentielt destruktivt stød, så vej den sorte spand med vand I har stående under Maximatoren.

  • 0
  • 0

Hvorfor ikke kulfiber eller andet komposit? Det kan man også lave hjemme i garagen (altså objektet ikke fibermåtterne).

Penge/mandetimer/kompetencer?

CS har (i hvert fald på nuværende tidspunkt) ikke nogen kompositløsninger, der kan fungere ved -192°C og/eller i kontakt med LOX.

De endelige tanke vi sigter mod at kunne bygge er en meter i diameter og tre meter lange (og så skal vi bruge to ad gangen). Det bliver til rigtigt mange kvadratmeter kulfibervæv og mange mange liter resin, selv hvis det kun var fuel tanken, før sådan en tank kan holde til en 30-35 bar. Det er rigtigt at vi kan spare noget vægt på kulfiber, men det bliver dyrt og kommer til at æde en masse mandetimer.

Så kan man argumentere for at en amatørrumfartsorganisation på suppebudget kommer længere med rustfri stål, omend raketten så må blive lidt større og motoren kraftigere, for at kompensere. Det er unægteligt også en gevaldig fordel at kunne svejse gennemføringer, monteringsbeslag og deslige fast, direkte på tanken.

Kulfibertanke eller kulfiberomviklede tyndvæggede aluminiumstanke er en fræk og fristende tanke, men det er for nuværende udenfor vores praktiske rækkevidde.

  • 0
  • 0

For ikke at udsætte jeres digitale vægt for et potentielt destruktivt stød, så vej den sorte spand med vand I har stående under Maximatoren.

Den er købt, Sune! Det kunne godt nok være sjovere at kunne se vægten vokse gennem hele processen, men det er ikke risikoen værd at baske vægten.

Til gengæld skal der så regnes lidt, for vi har efterfyldt spanden mere end én gang efter de sidste forsøg. De tanke vokser rigtigt meget, hvis man trykker til. :-)

  • 0
  • 0