Projekt SLM Raketentriebwerk

[Drohne Willi]

Hallo zusammen,
nach langem Basteln über Weihnachten habe ich es jetzt geschafft, Gas ins Triebwerk zu bekommen. Es hat nicht alles so geklappt wie es sollte, aber ich habe schon mal Ergebnisse, auf denen ich aufbauen kann...
Hier ein Bild unmittelbar nach der Zündung:

Ich habe insgesamt vier Läufe gemacht, jeweils nur so zwei bis drei Sekunden, weil das Triebwerk nicht dicht ist und so am oberen Ende auch Flammen entstehen. Zu sehen im nächsten Bild:

Die Ursache für diese Flammen kann man in diesem Thread auf Seite drei nachvollziehen. Anscheinend war mein Versuch die in der Produktion entstandenen Risse zu reparieren nicht von Erfolg gekrönt. Da sollte mit dem Schweißgerät noch mal ne Lage draufgeschmolzen werden...
Ein weiterer interessanter Effekt den ich mir noch nicht ganz erklären kann ist eine ring- oder kugelförmige Flamme um die Austrittsdüse.
Die Raketenkonstruktion hat sich zudem für reine Triebwerkstests als nicht besonders praktikabel erwiesen, da werde ich für die nächsten Versuche eine einfache Holzkonstruktion verwenden und die Flaschen mit längeren Schläuchen weiter vom Triebwerk weg platzieren. Man sollte erstmal eins nach dem anderen machen...

Soweit Gruß Eibe

[Drohne Willi]

Ach so, zu der Kühlung kann ich noch nicht viel sagen, da das Triebwerk nur so kurz gelaufen ist. Natürlich war es warm danach, aber ich denke richtig kann man da erst nach der Reparatur was zu sagen. So weit ich in die Düse gucken kann, kann man jedenfalls nichts besoderes erkennen, also Anlauffarben oder gar Lochfraß.

[gino847]

Hallo Eibe,

das ist alles sehr beeindruckend, was Du so fabrizierst,  nur gut, dass die Umgebung für Deine Tests zumindest feuerfest zu sein scheint. 

[akku]

geil
sehr schöne flammenform

wenn das nicht zumindest teilweise
eine art schaummetall währe

[Drohne Willi]

Danke für die Blumen, das macht auf jeden Fall Bock auf mehr

nur gut, dass die Umgebung für Deine Tests zumindest feuerfest zu sein scheint. 

Ja, bis auf meinen Kopf war sie das. Der war allerdings so auf gleicher Höhe etwa 40cm entfernt. Deshalb gibt es nächstes Mal einen halbwegs ordentlich zusammengeschusterten "Teststand"...

wenn das nicht zumindest teilweise
eine art schaummetall währe

Ja, in die Richtung gehen meine Überlegungen auch, dass die Wand in Bereichen mit schräger Aufbaurichtung (im Bereich der Düse) so große Poren hat, dass da Propan austritt.

[proton01]

Hallo zusammen,
nach langem Basteln über Weihnachten habe ich es jetzt geschafft, Gas ins Triebwerk zu bekommen. Es hat nicht alles so geklappt wie es sollte, aber ich habe schon mal Ergebnisse, auf denen ich aufbauen kann...

Ich habe insgesamt vier Läufe gemacht, jeweils nur so zwei bis drei Sekunden, weil das Triebwerk nicht dicht ist und so am oberen Ende auch Flammen entstehen.
Die Ursache für diese Flammen kann man in diesem Thread auf Seite drei nachvollziehen. Anscheinend war mein Versuch die in der Produktion entstandenen Risse zu reparieren nicht von Erfolg gekrönt. Da sollte mit dem Schweißgerät noch mal ne Lage draufgeschmolzen werden...
Ein weiterer interessanter Effekt den ich mir noch nicht ganz erklären kann ist eine ring- oder kugelförmige Flamme um die Austrittsdüse.
Die Raketenkonstruktion hat sich zudem für reine Triebwerkstests als nicht besonders praktikabel erwiesen, da werde ich für die nächsten Versuche eine einfache Holzkonstruktion verwenden und die Flaschen mit längeren Schläuchen weiter vom Triebwerk weg platzieren. Man sollte erstmal eins nach dem anderen machen...

Soweit Gruß Eibe

Hallo Eibe,
Gratulation zum doch kurzzeitig halbwegs erfolgreichen Triebwerkstest. Für eine reine Amateur-Unternehmng ist das eine tolle Leistung. Sie zeigt aber auch die neuen Problematiken mit SLM auf. Das Material ist nicht unbeding ganz dicht (hast Du vorher eine Dichtheitstest gemacht ?) und Reparaturen sind nicht einfach.

Die Flamme sieht so aus daß ich nicht ganz sicher wäre ob überhaupt Überschallströmung im Triebnwerk erreicht wurde. Kennst Du den Eintrittsdruck der beiden Treibstoffe und den Druckverlust im Einspritzsystem ? Kannst Du daraus den Kammerdruck herleiten ? Der sollte wenigstens 2 bar betragen haben.

Die kugelförmige Flammenform mag ein Resultat der Umströmung des Triebwerks sein. Die schnelle Gasströmung saugt die Umgebung mit, und daraus gibt es eine (unvollständige) Nachverbrennung.

Lass uns mal ein paar mehr Daten sehen soweit vorhanden, dann können wir auch mehr dazu sagen. Mit eine Video könnte man auch die Verbrennung besser beurteilen.

Aber das Vorgehen ist super:  erste Ideen gleich praktisch probieren, wenn es nicht ganz funktioniert verbessern und nochmals versuchen. So hat es SpaceX auch geschafft.

[Drohne Willi]

Hallo Proton,

Gratulation zum doch kurzzeitig halbwegs erfolgreichen Triebwerkstest. Für eine reine Amateur-Unternehmng ist das eine tolle Leistung. Sie zeigt aber auch die neuen Problematiken mit SLM auf. Das Material ist nicht unbeding ganz dicht (hast Du vorher eine Dichtheitstest gemacht ?) und Reparaturen sind nicht einfach.

Danke für dein Lob.
Mit dem schwierigen reparieren hast du sicherlich recht für hoch integrierte Bauteile. Das mit der Dichte würde ich aber nicht veralgemeinernd unterschreiben. Hier hatte ich eindeutig wärend der Produktion Probleme mit Delamination der einzelnen Schichten. Das Triebwerk ist mit Abstand das "größte" Bauteil was wir bisher mit der Anlage gefertigt haben (ungefähr Faktor fünf) da hat sich einfach gezeigt, dass das Hochskalieren mit Problemen verbunden ist.
Einen Dichtetest habe ich nicht vorher gemacht (das waren ja gerade die vier Brennversuche )

Zur Beurteilung der Probeläufe werde ich sicher demnächst noch mal eine Video einstellen, mit weiteren Daten kann ich aber leider nicht dienen. Ich habe in der Sauerstoffleitung zwar ein Manometer, habe aber im Eifer des Gefechts nicht dran gedacht mal drauf zu schauen (war ja auch recht kurz). Dem werde ich vielleicht nächstes Mal eine eigene Kamera spendieren, wenn ich eine auftreiben kann...

Aber das Vorgehen ist super:  erste Ideen gleich praktisch probieren, wenn es nicht ganz funktioniert verbessern und nochmals versuchen. So hat es SpaceX auch geschafft.

Das wiederum ist ja der Vorteil des SLM. Da zeichnet man abends im Bett noch schnell ein Bauteil und schaut ihm nächsten Morgen beim entstehen zu, das ist schon geil

[proton01]

Mit dem schwierigen reparieren hast du sicherlich recht für hoch integrierte Bauteile. Das mit der Dichte würde ich aber nicht veralgemeinernd unterschreiben. Hier hatte ich eindeutig wärend der Produktion Probleme mit Delamination der einzelnen Schichten. Das Triebwerk ist mit Abstand das "größte" Bauteil was wir bisher mit der Anlage gefertigt haben (ungefähr Faktor fünf) da hat sich einfach gezeigt, dass das Hochskalieren mit Problemen verbunden ist.
Einen Dichtetest habe ich nicht vorher gemacht (das waren ja gerade die vier Brennversuche )

Zur Beurteilung der Probeläufe werde ich sicher demnächst noch mal eine Video einstellen, mit weiteren Daten kann ich aber leider nicht dienen. Ich habe in der Sauerstoffleitung zwar ein Manometer, habe aber im Eifer des Gefechts nicht dran gedacht mal drauf zu schauen (war ja auch recht kurz). Dem werde ich vielleicht nächstes Mal eine eigene Kamera spendieren, wenn ich eine auftreiben kann...

Das wiederum ist ja der Vorteil des SLM. Da zeichnet man abends im Bett noch schnell ein Bauteil und schaut ihm nächsten Morgen beim entstehen zu, das ist schon geil

Wenn schon bei der Produktion Delaminationen beobachtet werden, dann würde ich erstmal daß Problem lösen. Sonst funktioniert das nie.

Damit die Verbesserungen ziegerichtet werden muss aber richtig vertanden sein, was nicht funktioniert hat. Dazu braucht man Daten, sprich vernünftige Messungen und Aufzeichnungen Mehrere Aufzeichnunge brauchen ein gemeinsames Signal zur Synchronisation.

Die Dichte einer zusammengebauten Einheit prüft man immer vor dem Heißtest !  Einfach alles abschließen, Druck drauf, warten, kontrollieren ob der Druck gehalten wird. Sowas ist auch viel billiger als einfach kaputt-testen.

Viel Erfolg.

[CnLearn]

Hallo Eibe,
es ist sehr interessant zu sehen wie ihr euer Projekt Stück für Stück weiterentwickelt. Mir fehlt zwar leider das nötige Fachwissen um das alles zu verstehen, aber ich persönlich finde so viel Durchhaltevermögen (immerhin bald ein Jahr) sollte zumindest mit ein paar lobenden Worten gewürdigt werden (kam ja auch schon einiges an positivem Feedback).

Ich fände es noch interessant zu wissen was euch das bisher an Arbeitsstunden gekostet hat, grob geschätzt versteht sich.

Hut ab und wünsche euch weiterhin viel Erfolg.
Gruß Chris

[Drohne Willi]

Hallo Chris,
danke für deine lobenden Worte.
Bisher habe ich mich eigentlich kommplett alleine um das Projekt gekümmert. Meine Idee ist allerdings dies ab Ende des Jahres (bin ab April ein halbes Jahr für meine Masterarbeit in den USA, da komme ich zu nichts) als studentisches Konstruktionsprojekt a la Formula Student oder das STERN Programm des DLR aufzubauen. Ich muss dafür aber noch ein paar Leute überzeugen... Die, mit denen ich bisher gesprochen habe waren recht angetan von der Idee, aber irgendwo muss ja auch Geld dafür herkommen

Zu dem Zeitaufwand...? Hm, also die Produktion nur des Triebwerks hat mich 17 Stunden gekostet, da musste ich auch die ganze Zeit beistehen (ist eine Laboranlage) ansonsten sind da sicher auch noch ein paar hundert Stunden reingegangen. Meistens sitze ich abends im Bett mit dem Laptop auf dem Schoß und tüftel noch ein bischen, in den letzten Tagen ist z.B. das hier entstanden:

Das soll 1KN leisten und müsste von einem Dienstleister gefertigt werden, deshalb ist das eher aus der Hoffnung entstanden mal zu viel Geld zu kommen

Gruß Eibe

PS: Wenn dir etwas nicht klar ist, einfach fragen, ich habe auch nicht besonders Ahnung von alldem... einfach machen!
Das ganze hier soll ja auch nicht nur meinem Selbstdarstellungsbedürfnis dienen, sondern auch lehrreich sein

[Drohne Willi]

Hallo zusammen,
ich musste diese Woche wieder etwas mit der SLM Anlage produzieren und hatte die Gelegenheit noch etwas auf der Bauplattform unterzubringen.
Hier das Ergebnis:




Es sind noch reichlich Stützstrukturen vorhanden, aber das Bauteil sieht sonst wirklich klasse aus... , vielleicht kann man ja schon erkennen, was es geworden ist?

Nachdem die Stützen entfernt sind müssen noch Gewinde geschnitten werden und dann kann ich es schon ausprobieren. Diesmal sind ´während des Prozesses keine Delaminationen aufgetreten, und ich muss nicht mit "Seitenbrennern" rechnen, solange es nicht komplett durchbrennt...

Gruß Eibe

[akku]

, vielleicht kann man ja schon erkennen, was es geworden ist?

ein Fahrrad ? 

[Drohne Willi]

ein Fahrrad ? 

Hm, na nicht ganz.
Hier noch mehr Bilder zum probieren:

frisch abgesägt von der Plattform, die Stützen ließen sich dann recht einfach mit ner Zange abbrechen. Probleme hatte ich damit das Pulver aus der Wand zu bekommen, aber nach viel Klopfen und mit nem Draht drin rum stochern ist die jetzt auch durchlässig.

Und hier noch mit Gewinden, in den Zuleitungen und den Montagestellen. Beim Schneiden der Gewinde habe ich mir ja letztes Mal ein "Rohr" abgebrochen... Diesmal habe ich das ganz vorsichtig gemacht, die Angriffflächen für nen Schraubenschlüssel haben aber nicht gehalten und so musste ich die Nippel mit ner Zange festhalten. Deshalb sind die nicht ganz zuende geschnitten... vielleicht finde ich noch mal ne schmalere Zange, dann kann ich noch etwas weiter schneiden.

Soweit Gruß Eibe

[akku]

den rest wo noch kein gewinde ist abschleifen dünner machen
das das  gewinde leicht zum schneiden ist
da unten muss gewinde nicht mehr perfekt sein
kann ruhig nur halb eingeschnitten sein ihmo ?

schön immer sauerstoffarm brennen beim testen
dann sollte nix pasieren

Lösung :
ahh  Dornfortsatz-glühend machen 
also eine heizung
ähnlich
da ist ein heizungs- Tisch


 

freu mich schon auf heitztest  sollte so ähnlich ausschauen youtu...  -> "UCF AE..........."

[McFire]

Wenn Du das Teil sowieso absägen mußt, warum hast Du das nicht gleich auf 3 oder 4 "Füße" gestellt?
Und daß 6kant bei "Pulver" dieser Art nicht hält, weiß man doch...
Hast keinen ollen, im Berufsleben ergrauten Mechaniker bei Dir greifbar ?

[Drohne Willi]

Hallo,
habe mit ner passenderen Zange an einer Seite noch was rausholen können:


Die andere Seite lasse ich jetzt so, das Gewinde was da rauf geschraubt wird ist auch nicht viel tiefer, das hält schon gut.
Hier noch mal beide Designs zum Vergleich:

Das alte kann ich demnächst hoffentlich noch etwas reparieren und dann kann ich mal testen, welcher Heizstrahler besser einheizen kann...

Wenn Du das Teil sowieso absägen mußt, warum hast Du das nicht gleich auf 3 oder 4 "Füße" gestellt?

Verstehe nicht ganz was du damit meinst, die Stützstrukturen dienen ja auch dem darüber liegenden Material, erstmal Fuss zu fassen. Das sind ganz viele einspurige, dünne Wände, kann man denke ich an den "Fransen" ganz gut erkennen. Lange sägen muss man da auch nicht, das ist weniger Material als es auf den ersten Blickk scheint.

Und daß 6kant bei "Pulver" dieser Art nicht hält, weiß man doch...

Na, ich weiß das nicht. Und ich würde die Schuld da auch nicht unbedingt auf das Material schieben, das lag denke ich vor allem am Design der Flächen, die ich nur an einer Seite der Rohre angebracht habe und damit der Eingriff im Schlüssel sehr klein und die Flächenpressung sehr hoch geworden ist. -> Verbesserungspotential fürs nächste Mal

Gruß Eibe

[McFire]

Lange sägen muss man da auch nicht, das ist weniger Material als es auf den ersten Blickk scheint.

Ah so, klar , ich hatte gedacht , das ist da "unten" noch massiv und nur beim Sägen ausgefranst.
Deshalb mein Gedanke mit Durchbrüchen, die die Füße bilden.

[akku]

wenn schon zange  mit feststellzange gibts kein durchdrehen 

[KruX]

Hallo zusammen,

Bin erst jetzt auf das Projekt gestoßen und wollte fragen, ob es noch weitere Ergebnisse gibt.
Wirklich klasse, was du auf die Beine gestellt hast... hoffe sowas demnächst hier in Aachen auch machen zu können.

Viele Grüße

[15062018]

Hallo Tobi, 
deine kurze Überschlagsrechnung leuchtet ein, auch wenn ich die Bedeutung von cf nicht ganz nachvollziehen kann.
Wie komme ich nun aber zu dem optimalen Durchmesser, mit dem idealen Gasgesetz komme ich auf ein d_Hals von 11,4mm .
Ich poste mal die in meinen Augen wichtigsten Simulationsergebnisse.

                     CHAMBER          THROAT          EXIT
 P, BAR              30.000            17.413          1.0000
 T, K                  3504.97          3350.54        2689.90
 RHO, KG/CU M   2.3134 0        1.4251 0        1.0926-1
Ae/At                                      1.0000           5.6053
Isp, M/SEC                               1170.3           2723.2

Mit welchem Programm hast du das berechnet?
Kennt jemand ein Link wo man CEA auch als nicht US-Bürger Download kann?
 

[Kryo]

hier kannst du CEA direkt im browser benutzen
https://www.grc.nasa.gov/www/CEAWeb/

[15062018]

Also ich habe es kurz überschlagen und komme auf 2,4 mm für den Halsdurchmesser und 5,3mm für den Düsenenddurchmesser.

Ich sehe also kein Problem.

Schub = Cf * At * pc

Cf~1.5
At Halsfläche
pc BK-Druck =3 MPa
Schub = 20N

Damit folgt: At=4.4 mm^2
Und damit d_Hals=2.4mm

Expansionverhältnis ungefähr 5
Und damit Düsenenddurchmesser 2.4*Wurzel(5)=5.4mm

Kannst du mir bitte verraten, Wie du auf das Ergebnis gekommen bist? Verstehe leider die Rechnung nicht…