rumfart på den anden måde cs banner bloghoved

Store loddedag

Kære læsere,

Som I sikkert husker så har vi besluttet at afprøve coaxialle swirlers i vores BPM5 motor førend vi laver en hel BPM100 injektor. Det er der primært to grunde til. For det første så vil vi gerne validere at motoren rent faktisk performer som forventet med disse injektorer. Dernæst, og mindst lige så vigtigt, så vil vi gerne øve os i fremstillingen af den slags injektor i en lidt mindre skala inden vi går løs på den helt store. Det er nemlig lidt eksperimentelt og teknikken skal være lige i øjet for at det går godt. Lad os tage et nærmere kig på udfordringerne i processen.

Illustration: Thomas Pedersen

Den nye BPM5 swirler-injektor og den gode gamle showerhead version til sammenligning.

Som det ses på ovenstående billede, så er der 19 swirlers i en BPM5 injektor. Disse består hver især af tre dele, som bliver loddet sammen individuelt i én process. På billedet nedenfor ses inder- og yder-delene af et element. Fordybningen ca. i midten af inder-delen fyldes med loddepasta før den indsættes i yder-delen. Derudover sættes låget i toppen også med en god sjat loddepasta.

Illustration: Thomas Pedersen

Inder- og yder-del af et swirler-element. Låget, som ikke er vist her, loddes i toppen af inder-delen.

Indledningsvist loddede vi disse elementer i fri luft med vores induktionsopvarmer, som det ses på billedet nedenfor. Vi har sidenhen optimeret processen, så det nu sker inden i et glasrør, som er fyldt med nitrogen. Det giver en væsentlig pænere overflade på messing-elementet, da der så næsten ikke er noget ilt til at reagere med overfladen.

Illustration: Thomas Pedersen

Et rødglødende element under et af de første loddeforsøg.

Lodning af de enkelte elementer har vi altså godt styr på. Det svære bliver at lodde det hele sammen til én injektor. Lad os tage et kig fra bagsiden af hele injektoren for at se hvad der egentlig skal loddes. På billedet nedenfor har jeg på venstre side fjernet mellem-pladen. Altså den plade der laver opdelingen mellem LOX og ethanol (lågene i toppen af elementerne er også fjernet). Mellem pladen er altså en simpel plade med 19 huller. Men den skal loddes uden fejl til alle 19 elementer. Ligeledes skal alle 19 elementer loddes til hoveddelen af injektoren. Vi har altså i denne injektor 38 lodninger der skal lykkes på samme tid.

Illustration: Thomas Pedersen

Injektoren set fra bagsiden, delvist med mellem-pladen fjernet.

Oprindeligt havde vi tænkt os at lave den lodning i vores keramikovn. Vi er dog lidt usikre på om vi kan styre det godt nok. Der er nemlig ikke ret langt fra loddepastaen smelter og til messingen smelter og alt er ødelagt. Så i stedet er vi kommet op med en smartere plan, hvor vi ikke risikere at varme for meget op.

Ideen er at lave en mini-retort, hvor injektoren ligger inden i. Denne varmes så op ved at tilføre den opvarmet nitrogen. Retorten kan altså ikke blive varmere end den nitrogen vi tilføre og kan vi styre temperaturen på nitrogen kan vi altså styre temperaturen på retorten. Nitrogenen tages fra en 200 bars flaske og køres igennem en lang rustfast rørføring som opvarmes resistivt, altså ved blot at køre strøm igennem den. Vores umiddelbare estimater indikere at det vil koste omkring 5000 standardliter nitrogen, altså en halv 50 liter @ 200 bar flaske, at opvarme retort og injektor til lige under 700 grader. Retorten er allerede undervejs, så det er noget vi forhåbentlig kommer til at prøve en af de nærmeste uger.

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.
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Hvad lodder I med? Er det 'Sölvlodning' eller 'Slaglodning'?

Sölvlodning er dyrere men meget nemmere at få til at fungere i praksis fordi dette materiale nemt kan suges in i meget smalle spräkker. Når man lodder store, kritiske, komponenter bruger man ofte lodning under vaccum med IR-opvamrning for at få alle gas-bobler (som laver huller) väk. Men det er måske lige stärkt nok?

  • 1
  • 0

Den der N2 varmluftsovn, kan den opskaleres til BPM100??

Er det hele tiden frisk N2 fra flasken, der køres gennem varmelegme og pustes i ovnen?? Eller kan det cirkuleres rundt??? Evt delvis.

  • 0
  • 0

Det er noget sølvlod fra Dansk Ædelmetal, så det er ikke helt billigt desværre. Vi har dog rigtig gode erfaringer med det. Jeg tror desværre ikke lodning under vakuum er noget vi magter omend det lyder som den helt rigtige løsning.

  • 1
  • 0

Den kan nemlig sagtens opskaleres til BPM100, det er lidt det smarte ved den. Vores keramikovn er for lille, endnu en grund til ikke at bruge den til udvikling af den nødvendige teknologi.

Umiddelbart er tanke at køre frisk nitrogen igennem hele tiden, men vi skal da lige have diskuteret din ide med at cirkulere gassen. Min umiddelbare tanke er at det er nemmere at styre med frisk nitrogen hele tiden, altså hvor indgangsgassen har samme temperatur hele tiden.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten