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

BPM100 - første svejsesøm

Kære læsere,

Hvis man følger CS på de sociale medier har man muligvis allerede opdaget det, hvis ikke, så bringer vi her lidt af en nyhed. Vi har nemlig i løbet af den forgangne uge lagt første snit og første svejsesøm til den kommende 100 kN motor! Det er dog ikke selve motoren vi er begyndt på men derimod den relativt store teststand til injektortest.

At designe en motor handler nemlig for en stor del om at designe selve injektoren. Tænker vi tilbage på forløbet fra BPM5, så startede vi med at teste enkelte injektorelementer førend vi dimensionerede den endelige injektor. Disse test blev brugt til nøje at bestemme trykfald og discharge koefficient for huller med forskellig diameter. Baseret på dette dimensionerede vi så den endelige injektor, som efter fremstilling også blev karakteriseret ganske grundigt.

Illustration: Thomas Pedersen

Karakterisering af injektorelementer til BPM5. Foto: Thomas Pedersen.

Fra BPM5 har vi derfor en fungerende teststand til karakterisering af injektorer. Men hvor BPM5 har et masseflow på ca. 2.5 kg/s få vil vores 100 kN motor have et masseflow på ca. 50 kg/s. For at få stabile målinger plejer vi at kører omkring hvert tryk i 10-20 sekunder, på den store motor betyder det at vi skal have 500-1000 liter vand igennem systemet for hver test! Dermed er den eksisterende teststand alt alt for lille.

Det er altså rimelig seriøse vandmængder der skal til og derfor bliver teststanden temmelig stor. Lad os tage et kig i SolidWorks.

Illustration: Thomas Madsen

Den kommende injektor-teststand bestående af i alt fire tanke. Illustration: Thomas Madsen.

Det ses at den består af fire tanke, hvorfor nu det? Jo, den billigste måde vi kan lave tanke på i CS er at indkøbe det største rør vores kære sponsor Sanistål har i kataloget og lave tanke ud af det. Det betyder at tankene blive lige omkring Ø600. Vi vil som sagt gerne kunne køre test af 10-20 sekunder, dermed skal der altså være plads til 250-500 liter væske i til både fuel- og oxidizer-siden og derudover skal der være plads til ca. lige så meget trykgas. Vi ender altså med at vi gerne vil have et effektivt volumen på hver side på mellem 500 og 1000 liter. For ikke at gøre tankene meget høje, så er hver side derfor delt op i en væsketank og en gastank, dermed får vi i alt fire tanke på hver ca. 400 liter.

For at sikrer os mod tryktab i rør er stort set alle rørføringer i 3”. Som det af nedenstående, så taber man næsten 1 bar per løbende meter 2” rør. Det er ikke så kritisk på teststanden, men når vi skal bygge Spica-raketten, så skal den slags tryktab minimeres ad hensyn til dimensionering og vægt af brændstoftankene.

Illustration: Thomas Pedersen

Tryktab per løbende meter rør som funktion af lysning.

Vi skal som sagt bruge ret store vandmængder per test. Det ses ikke på illustrationen, men der kommer til at stå en opskåret palletank under injektoren, således at vi kan opsamle og genbruge alt vandet.

Instrumenteringen på teststanden kommer primært til at bestå af en række tryksensorer til at måle tryk i tankene og i injektoren. Derudover skal vi naturligvis også måle flowet. Turbine flowsensorer i den her dimension koster en mindre formue, så vi har kastet os ud i at lave vores egne venturi-flowsensorer. Konceptet i en sådan er at en lokal forsnævring giver en lokal højere strømningshastighed og dermed et lokalt trykfald. Men en differenstryksensor kan dette trykfald måles og man kan beregne flowet. Det mener vi bestemt at vi kan bygge på egen hånd, så fremfor at købe en dyr turbine flowsensor, så køber vi nogle konusser, rør og differenstryksensorer og laver lidt elektronik dertil. Det bliver et lille ekstra projekt, men kan spare os rigtig mange penge. Det er faktisk et skægt lille projekt, som vi nok tager en blog om inden længe.

Efter et langt tilløb til den store motor er vi dog nu endelig gået i gang. Bevares, det er ikke motoren selv, men noget af den infrastruktur der skal lede hen imod den. Det føles helt fantastisk og vi glæder os rigtig meget til de kommende måneder hvor meget mere af motorens design endelig vil falde på plads. Og vi skal se om vi ikke kan oppe os her på bloggen og få jer med på rejsen.

Slutteligt et par billeder fra weekendens arbejde i værkstedet.

Illustration: Sarunas Kazlauskas

Jop i gang med at svejse rammen sammen. Foto: Sarunas Kazlauskas.

Illustration: Sarunas Kazlauskas

Den halvt færdige ramme til teststanden. Bemærk lige størrelsen. Alt bliver stort til den her motor! Foto: Sarunas Kazlauskas.

Thomas Pedersen
er civilingeniør fra DTU fra 2006 og har en Ph.D. indenfor mikro- og nanoteknologi fra DTU Nanotech, og er nu ansat samme sted som seniorforsker. Thomas har bygget raketter siden 1999 og blev en del af Copenhagen Suborbitals i 2009. Han er et af flere medlemmer af Copenhagen Suborbitals, der skriver på denne blog.

Hej.

Godt at høre fra jer :-)
Hvorfor er test standen ikke designet med DPR fra start?

  • 0
  • 0

Hej Steven,

Det her er jo "bare" teststand til vandflow i injektor - her her DPR ikke nødvendigt. Vi er pt. igang med at få styr på et design af den RIGTIGE BPM100+ prøvestand - og der vil DPR blive tænkt med. (Jeg får helt kuldegysninger over at tænke på hvor store højtryks heliumtanke der skal bruges :-) )

  • 4
  • 0

Hej Steven,

Vi har valgt at gøre vandflow-teststanden så simpel som mulig. Derfor har vi udskiftet styring af tryk med et simpelt og stort gasvolumen. Så kan vi tilnærmelsesvist opretholde et korrekt arbejdstryk over hele testen på simplest mulige vis.

  • 5
  • 0