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

Vi kører test den 30 Dec - og her er data for den modificerede TM65.

Forberedelserne til vores Tordenskjold test den 30 dec er nu i det høje gear.

Vi organiserer forberedelserne meget mere i detaljer ved denne test - ikke ulig hvordan vi opererer på vandet. Hver eneste af de nøglepersoner som er tæt på TM65 kommer til at kende deres opgaver og ansvarsområder i detaljer - og hvert skridt er uddelegeret, gennemtænkt og planlagt. Vi har groft sagt skrevet op hvad vi plejer at gøre, men formaliserer simpelthen rollerne mere end ellers.

Det skulle gerne virke som en spand fuldsyntetisk smøreolie ud over CS maskinen. Vi har jo haft fine tests indtil videre, men i denne omgang prøver jeg at løfte personellet til noget der lidt mere minder om et crew ved et pitstop på en racerbane. Hver mand kender og forstår dybt i detaljen sit område og sin opgave.

Det er en måde at turbolade en amatørorganisation på, og jeg er ret sikker på vi mærker en kraftig effektforøgelse.

Effektforøgelsen er dog ikke begrænset til personellet.

Tordenskjold har været i pitstop i HAB, og er blevet modificeret. I sin nye konfiguration forventer vi en højere kammertryk, vi forventer en væsentligt højere termisk belastning af de mest udsatte dele af motoren, og vi forventer Tordenskjold holder til det.

På wikipedia kan man læse om TM65 her:

http://en.wikipedia.org/wiki/TM65

Men jeg synes der mangler mange detaljer i den artikel. Efter wikipedia regler kan jeg ikke selv skrive noget - og vil heller ikke - men med informationer fra bloggen her, kan man udbygge artiklen. Vi har jo også både videoer og myriader af billeder som kunne bruges på wikipedia da de alle er open source. Mit problem er aldrig at forhindre at nogen bruger vores medier, man at de undlader der med henvisning til vores copyright.

Hvad er det folk ikke forstår ved linjen: ABSOLUTELY NO RIGHTS RESERVED som der står på hver eneste del af CS hjemmeside ?

:O)

Man kan hente billeder til wikipedia fra vores Picasa konto - som kan nås fra vores hjemmeside. Man kan hente links til vores TM65 instruktionsvideo, og fra et antal videoer fra de statiske tests på Cs youtube kanal.

Illustration: CS

TORDENSKJOLD´s injektor. Alkohol og LOX indsprøjtes og forstøves gennem 232 små dyser. 35 kg drivmiddel pr sekund. Alkoholen, der køler motoren på vejen til brændkammeret, kommer ind i injektoren via slidserne i kanten. De står i forbindelse med brændkammerets kølesystem. Foto: CS

Her overnfor er et billede ude nogen copyright af TM65 injektoren.

Nuvel. Wiki skal også have nogle iskolde fakta - den slags tal som måske ikke er at finde om andre raketmotorer på samme udemærkede videns site.

TM65 kan bedst beskrives som en omstrømings og film kølet bi propellant vædskemotor.

Ikke mere kompleks end en kaffemaskine vil jeg mere. Grafik CS.

Som fakta boks ville det se såden ud, dette er TM65 nominelle data:

TM65 Tordenskjold in numbers

Engine type:

Pressure cycle, bi propellant liquid fuel rocket engine.

Propellants:

Oxydizer: LOX.

Fuel: 75 % vol PFA alkohol / 25 % water.

By mass:

Ethyl alkohol:63 % Isopropylalkohol: 7 % water: 30 %

O/F ratio: 1.3

Cooling:

Chamber, regenerative. Nozzle, regenerative plus liquid film. 15 % of fuel flow is directed to nozzle film colling via 2 x 7,3 mm orifices. The film is injected via 56 2,0 mm holes in converging section of the nozzle.

Injector:

Like on like impinging.

Fuel: 100 x 2.5 mm holes in 50 pairs. Oxydizer:132 x 2.5 mm holes in 66 pairs.

Cooling Jacket:

Type: Annular. Flowspeed: Nozzle: 5.4 m/sek. Chamber 2.5 m/sek

Specific length L*:

2.0 m

Nozzle throat area:

450 cm2

Nozzle exit area:

1963 cm2

Nozzle expansion ratio:

4.36

Chamber pressure at 100 % rated thrust:

12.0 bars

Nominal sea level thrust:

65 kN @ Cf 1.2

Nominal sea level ISP:

200 sek

Nominal vacuum ISP:

235 sek

Dette er de fleste relevante tal på den udgave af TM65 vi tester den 30 dec. Som skrevet står er det "nominelle værdier" som bygger på nogle velunderbyggede antagelser. F.eks. antager jeg at De Laval dysen vil performe nogenlunde som andre dyser af samme design, med samme trykfald, medie, størrelsesorden m.v. Jeg må også antage at injektoren performer nogenlunde på samme måde som andre injektorer af samme design, som kører med samme medie, i tilsvarende størrelsesorden af motorer. Ingen af de antagelser er synderligt optimistisk sat, tværtimod. Vi bør bestemt kunne levere en ISP på 200 sek ved 12 bar, når en V2 kan levere 220 sek ved 15 bar. Den teoretiske værdi er 216 sek ved 12 bar, og 230 sek ved 15 bar.

Raketmotorer er ikke mere komplekse end at f.eks. CS Spectra motor kørte med nogenlunde samme forbrændingsvirkningsgrad som DSC´s jydske WFNA / furfurylalkohol motor gjorde for ti år siden. På samme måde er det heller ikke videre sandsyneligt at TM65 kører sønderligt anderledes end den North Amarican A6 motor som er dens tekniske stamfader.

Det springende punkt - og det som gør testen den 30 december meget spændende er at det hele i sidste ende kommer ud på nogle sensorer som skal være så venlige at måle rigtigt.

Sidst havde vi målinger der over en længere periode indikerede at brændkammertrykket var en del højere end tanktrykket. Det er logisk umuligt - så der må nødvendigvis være en af målingerne er der invalid. Vi tager ekstra skridt i denne omgang for at få vores måleudstyr til at vide sandt - et problem er at nogle steder måler vi på - 183 C kolde gasser - og andre steder måler vi på 3000 C varme gasser. Tryktransmitterne sider derfor i en vis afstand, for enden af et rør, og erfaringsmæssigt plejer det at beskytte dem godt nok mod de her miljøer. Men - nu giver vi den altså en ekstra skalle og gør noget mere ud ad dette område.

Vi gen kaliberer vores sensorer, og vi beskytter dem næste gang ved at de måler på en vædske for enden af et langt rør. Dermed taber vi en vis følsomhed over for hurtige svingninger - men man kan ikke få det hele. Ofte ligger der nogle trade off i rigtigt mange dele af en statisk test.

I CS vælger vi normalt at måle kammertryk, frem for direkte thrust. Det kommer sig af at vi ved at måle kammertrykket populært set lærer om vores motor brænder sit brændstof rigtigt. Måler vi thrust, får vi et tal som rummer en blanding af information - nemlig om dysen performer som den skal, og hvor godt vi brænder vores brændstof. Problemet er at en dyse optimeret for affyring i højden, performer rigtigt dårligt på jorden, og vise versa. Vi kan sagtesn måle trust hvis vi vil, men det vil give os et forkert resultat - fordi det kun fortæller om sea level egenskaber - og vi jo kun kører vores motor i lavere ambient tryk end sea level. Det er bare så djævle svært at flytte VTC op i 60.000 fods højde.

Lige med en væskemotor er direkte thrust måling også besværet af at vi enten skal ophænge hele tanksystemet mv. i lastceller og lade det bevæge sig med motoren - eller skal have en fleksibel forbindelse med meget højt tryk i mellem tank og motor. Denne forbindelse må så iøvrigt ikke overføre nogle kræfter til motoren...

Det er altså rocket science, desværre.

Jeg kan ved en korekt måling af drivmiddel forbrug og kammertryk sige nøjagtigt om designet dur eller ej...men drivmiddel forbrug er faktisk heller ikke nemt at måle. Typisk sker det ved at pejle tankene før og efter testen - men fordi LOX tanker har været under tryk i mellemtiden vil LOX målingen være behæftet med stor usikkerhed.

Alt i alt gør det at men den ene dag måler en ISP på 165 sek, og den næste måler en ISP på 225 sek - og ingen af tallene har nogen særlig stiv kobling til virkeligheden. Men de har en ultra stiv kobling til ens humør.

Det er en anden verden end at sætte en lille solid motor i en testbænk, og stå med en direkte trust måling på en motor der kører med 90 bar - som f.eks. vores galsit motorer. Her er drivmiddel massen noget der klikker ind ved at veje motoren før og efter, og med det høje kammertryk ændres ISP meget mindre som funktion af ambient tryk.

Faktaboksen ovenover var ikke mindst til wikipedia brug - og i denne bør også nævnes at TM65 i næste omgang skal udrustes med en turbinepumpe.

SSME turbine pumpe / brændkammer. Grafik: NASA

Det kan man gøre som ovenstående tegning af en rumfærge hoved motor pumpe.

Eller man kan forsøge at forenkle lidt.

TM65 turbinepumpe unit.Grafik CS

Bemærk dog at SSME pumpen som os har to turbiner - en til hhv. LOx og en til fuel.

Ved at gennemprøve TM65 som en simpel pressure feed motor, og så siden tage skridtet til en pumpet motor kan vi nyde en vis fordel af "trinvis" bekræftelse af designets sundhed.

Pumpens data gives nedenfor:

TM65 Turbine Pump in numbers:

Type:

Centrifugal pump, powered by single stage impulse turbine.

LOX pump:

Rpm:

4300 rpm.

Inlet pressure:

2 bars.

Outlet pressure:

20 bars.

Flow:

20 kg / sec.

Power consumption

50 kw

Fuel pump:

Centrifugal pump, powered by single stage impulse turbine.

Rpm:

6200 rpm

Inlet pressure:

2 bars.

Outlet pressure:

20 bars.

Flow:

15 kg / sec.

Power consumption

50 kw

Gas gennerator:

Propellant:

H202 80 %

catalyst:

KMnO4 solid.

Propellant mass flow:

0.45 kg /sec.

Steam data:

Water / oxygen mixture at 275 C @ 25 bars.

Controler:

Electronic, measuring rpm and outlet pressure, controlling H202 flow.

Each of the two turbine and pump units have a gas generator and the units at mounted back to back but rotates in opposite directions and at different speeds.

Man kan måske undre sig over de to pumper mirakuløst bruger nøjagtigt samme effekt.

Det gør de fordi det pumpe arbejde de udfører udgøres af volume x tryk. Da vi vælger at køre med et O/F forhold der netop svarer til 1:1 i volumen, og de to pumper skal levere samme trykstigning - ja så bliver effekterne ens. Hvis det ikke helt passer i praksis vil H202 regulatoren mærke det, og reducere flowet, og dermed opdrejningerne på den der løber for hurtigt.

Det er afgangstrykket vi styrer H202 flowet efter - så pumperne er på invers resultatløn. Laver de for lidt, får de mere at leve af.  

Hermed delt både på ing.dk, og med nogle venlige sjæles hjælp også på wikipedia.org

Og så lige...dagens lækre video fra "derude"

http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=P3-q-s79KXM

VICE har produceret ovenstående om CS.

Peter Madsen

De er super spændende de turbiner.

Lav endelig en video teknikbaser, når du i det nye år har arbejdet lidt på turbinerne.

Video teknikbaskeren du lavede om TM65 gav masser af oplysninger - o g jeg er sikker på at de andre kan lide sådan en video teknikbasker om turbinen.

  • 0
  • 0

Nej, det er jo ikke rocket science det her :-)

Men det er målingerne på den så til gengæld, kan jeg forstå:

Vi gen kalibrerer vores sensorer, og vi beskytter dem næste gang ved at de måler på en vædske for enden af et langt rør. Dermed taber vi en vis følsomhed over for hurtige svingninger - men man kan ikke få det hele.

Kunne I måle på begge måder samtidigt?
Så ville I dels få en indikation af hvor meget følsomhed, I taber ved at måle gennem en vædske lige dér, og dels en indikation af hvor hidsige de hurtige svingninger er i forhold til middel. Senere kan I måske nøjes med den ene type, og ud fra de data, I her opsamler, lave et bedre gæt på hvad den anden måling ville have vist. Jeg tænker i flight-situationen, hvor der måske ikke er kapacitet til at have så meget måleudstyr med, som I har på Refshaleøen.

  • 0
  • 0

Well jeg tænkte at jeg bare lige kunne fylde alle dine fakta ind Peter, men det der Wiki er lidt nyt for mig så til at starte med har jeg sat en masse referencer på til de forskellige blogs du har skrevet i udviklingsforløbet af TM65.

More to come...men det kommer nok til at tage lidt tid hend over julen.... :-)

  • 0
  • 0