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hybrid

SP-Schnüffler

hybrid

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Beitrag 107211 [Alter Beitrag04. November 2006 um 15:21]

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Alles klar. Druck per DMS zu messen ist klar, aber bei variablem Druck in einem dynamisch erhitzten Behälter bleiben meine Zweifel.

Wolframoxidation hatte ich gar nicht bedacht, sollte aber nicht passieren, da Raketenmotoren grundsätzlich mit Sauerstoffmangel betrieben werden. Einerseits, um kleinere Moleküle (Leistungssteigerung) zu erhalten (H2 und CO statt H2O und CO2), andererseits um zu verhindern, daß Brennkammer und Düse vom überschüssigen Sauerstoff angegriffen wird. Die mechanische Belastung sollte man durch eine Installation "in Flugrichtung" der Moleküle in den Griff bekommen, zumal die Geschwindigkeit in der Brennkammer noch nicht so hoch ist. Habe mir aber keine Gedanken gemacht, wie man dan Draht überhaupt in der Brennkammer befestigt... wink
Ich denke, ein optisches Verfahren zur Messung der Temperatur wäre am sinnvollsten.

Grüße
Malte

Geändert von hybrid am 04. November 2006 um 15:21

Neil

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Neil

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Beitrag 107213 [Alter Beitrag04. November 2006 um 16:17]

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Hi,

was mir noch zu dem Thema einfiel. Der Temperaturgradient im Brennkammermantel kann nicht so hoch sein. Nehmen wir an, das die Verbrennung 2000°C hat und die Brennkammerwand ganz am Anfang RT. Dann müßten ja sehr hohe Spannungen aufgebaut werden in der Oberfläche. Den die würde direkt die Temperatur annehmen wollen von der Verbrennung, wenn diese nicht durch Wärmeabfuhr gekühlt werden würde. Würde man also ein Material nehmen welches sehr gut isoliert, dann würden auch Temperaturrisse durch die innere Spannung entstehen.
Was nimmst du eigentlich als Treibstoff? Kunststoffe sollten ja sehr gut isolieren und somit schonmal den Wärmestrom begrenzen. Hast du dazu dann noch einen Liner zwischen Kunststoff und Casing? Dann wäre da schon wieder eine Isolation.
Ich frage mich gerade, wenn die Brenndauer sehr kurz ist, wird evtl. das Casing außen erst nach Brennschluß wärmer weil der Motor "nachglüht"?
Bei einer Berechnung würde ich bestimmte Bediengungen vorraussetzen um die Betrachtung einfacher zu machen.
- Die Verbrennung liefert unbegrenzt Energie. Man kann also die Brennkammertemperatur konstant setzen und nicht abhänig vom Abtransport durch das Casing.

- Die Umgebung ist auch unbegrenzt Aufnahmefähig. Dadurch haben wir ein konstes Delta T von Brennkammer zur Umwelt.

- Das Casing würde ich für einen ersten Versuch als konstant gleich dick annehmen. Klar ist das es tatsächlich dünner wird und dadurch immer weniger isoliert bis letzten endes Das Casing durchbrennt.

Es gibt verschiedene Möglichkeiten den Wärmetransport Casing-Luft zu beschreiben. Einmal durch Konfektion und einmal durch eine Zwangsluftströmung. Konfektion sollte in diesem Fall ausreichen.
Interessant sollte es werden wenn man Spalten hat zwischen Casing, Liner und Grain.

Gruß

Neil

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hybrid

SP-Schnüffler

hybrid

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Beitrag 107217 [Alter Beitrag04. November 2006 um 19:24]

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Es geht doch um allgemein nutzbare Verfahren zur Mesung von Brennkammerduck und Temperatur. Da das Casing je nach Treibstoff (z.B. mehr/weniger Metallgehalt) und Brennzeit unterschiedlich heiß wird, kannst Du DMS-Messungen am Casing vergessen. Ich schätze, daß sich das Casing beim MH hauptsächlich über die Düse erwärmt.

Grüße
Malte
Neil

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Neil

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Beitrag 107219 [Alter Beitrag04. November 2006 um 20:20]

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Hi,

den Effekt könnte man doch mit einem Lack sichtbar machen der bei unterschiedlichen Temperatur unterschiedliche Farben hat.

Gruß

Neil

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AlexanderM

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Beitrag 107240 [Alter Beitrag05. November 2006 um 01:43]

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Hi
Zitat:
...Effekt könnte man doch mit einem Lack sichtbar machen...


Das wäre aber nur eine sehr grobe Temperaturmessung.

CU,
Alexander
Reinhard

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Beitrag 107425 [Alter Beitrag07. November 2006 um 22:02]

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Zitat:
Original geschrieben von hybrid
Da das Casing je nach Treibstoff (z.B. mehr/weniger Metallgehalt) und Brennzeit unterschiedlich heiß wird, kannst Du DMS-Messungen am Casing vergessen.


Hi,

man kann aber mit einigen Tricks arbeiten und somit den systematischen Fehler der Messung deutlich reduzieren. Die einfachste Variante wäre es den Überdruck unmittelbar vor der Zündung und unmittelbar nach Brennschluss zu messen. In beiden Fällen ist er Null, die Differenz der Messung lässt sich auf die Erwärmung zurückführen. Wenn man den Offset für die Brenndauer linear interpolierst hat man schon ein viel besseres Ergebnis. Um es noch genauer zu machen kann man die Temperatur des Casings messen. Aufgrund der bekannten Eigenschaften des Aluminiums (Wärmeleitfähigkeit und Kapazität, Ausdehnungskoeffizient und Elastizitätsmodul) lassen sich aus T sowie dT/dt Rückschlüsse auf die Temperaturverteilung im Mantel des Gehäuses und den daraus resultierenden Spannungen ziehen. Wenn man noch einen Schritt weitergeht erstellt man ein Modell das zusätzlich die Umgebungstemperatur und Verhältnisse im Motor berücksichtigt. Vermutlich läuft das auf ein iteratives Verfahren hinaus weil man am Anfang den Druck, der wohl eine Rolle bei der internen Wärmeübertragung spielt, nicht so genau weiß. Ich denke mal dass man auf diese Art den systematischen Messfehler ohne Problem auf die Größenordnung der Sensorenfehler reduzieren kann.

Gruß
Reinhard

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Oliver Arend

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Oliver Arend

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Beitrag 107427 [Alter Beitrag07. November 2006 um 22:13]

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Sind DMS nicht auch temperaturempfindlich? Oder kann man das durch ne gescheite Beschaltung ausgleichen?

Oliver

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Neil

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Beitrag 107437 [Alter Beitrag08. November 2006 um 08:45]

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Zitat:
Sind DMS nicht auch temperaturempfindlich? Oder kann man das durch ne gescheite Beschaltung ausgleichen?



Jein und Ja. Es gibt DMS die sind von sich aus sehr unempfindlich gegen dT. Es gibt aber auch welche die sind sehr empfindlich gegen dT aber dafür haben diese andere Vorteile. Das größte Problem rührt daher, das sich Materialien ja ausdehnen bei steigender Temepratur. Dadurch verspannt sich der DMS selber. Aus diesem Grund werden Werkstoffe eingesetzt, die sich kaum bis garnicht verspannen. Wenn du dann eine Temperturdrift hast, liegt es an den Fertigungstoleranzen dern einzelnen DMS.
Dann aber kommt die Beschaltung dazu die eine Temperaturdrift ausgleichen soll. Im Ganzen ist das recht gut zu gebrauchen.
Was evtl. bei so einem Einsatz eine größere Rolle spielt ist der Punkt wo die DMS aufgeklebt werden. Wenn die nicht die gleichen Spannungen haben oder Temperaturen, kann es auch zu Fehlern kommen. Dafür gibt es aber die spannungsoptische Messung. Die zeigt einem ja an, ob das Gehäuse gleichmässig ausdehnt oder nicht.

Gruß

Neil

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