Bijna elke man had de behoefte om thuis metaal te solderen. Het proces zelf is eenvoudig. Het enige obstakel is dat de apparatuur voor dit proces niet altijd beschikbaar is. thuis meester. gasfles die is er, maar hier is geen speciale brander voor. Laten we proberen het zonder autogen te doen en een eenvoudige brander maken om te solderen. Er moet meteen worden opgemerkt dat het niet dezelfde krachtige vlamstroom zal geven als zijn industriële tegenhanger. Dit betekent dat u geen zware constructies kunt lassen. Maar om te solderen eenvoudige producten of kleine reparatie metalen constructies je zal in staat zijn.

Een gasbrander voor het solderen en repareren van kleine metalen constructies is handig in elk huishouden.

Benodigde materialen en gereedschappen

Om een ​​brander te maken heb je nodig:

• koperen buis;
• messing plano's voor de vervaardiging van een verdeler en mondstuk;
• platen van welke dan ook hittebestendig materiaal(u kunt houten staven gebruiken);
• bankschroef;
• elektrische boor;
• afdichtende FUM-tape (of siliconen);
• gasreductiemiddel;
• aansluitslangen.

Terug naar index

Hoe maak je een pen en mondstuk?

Het ontwerp van een zelfgemaakte gasbrander en het aansluitschema op de cilinder.

Eerst moet er een handvat aan de koperen buis worden bevestigd. Hiervoor gebruiken ze meestal ofwel een handvat van een oude soldeerbout, of in een gewone soldeerbout houten bar er wordt een langsgat geboord met een diameter die overeenkomt met de diameter van de koperen buis zelf. Vervolgens wordt het handvat aan de buis bevestigd met: epoxyhars of siliconen. Het krijgt een formulier dat handig voor u is.

Vooral voorzichtig is het noodzakelijk om de vervaardiging van het mondstuk te benaderen. Het is wenselijk dat de mondstukopening ongeveer 0,1 mm is. Het is onmogelijk om zo'n gat thuis te boren, dus er wordt een breder gat gemaakt en de randen zijn geslagen om vereiste maten. Dit werk is zeer nauwkeurig, dus het zal u veel tijd kosten. Voor de betrouwbaarheid van alle acties wordt het werkstuk in een bankschroef gefixeerd en verticaal met een hamer geslagen met een lichte "trekkracht" naar het midden.

De hele procedure wordt in een cirkel uitgevoerd om afwijking van de richting van de gastoevoer in de toekomst te voorkomen. Na het reliëf wordt de spuitmondkop bewerkt met fine schuurpapier. Op de achterkant mondstukken zijn voorzien van schroefdraad voor verbinding met de inlaatpijp. Solderen wordt vaak gebruikt om het mondstuk en de buis te verbinden. Let op: dit is verre van De beste manier aansluitingen: indien nodig zal het erg moeilijk zijn om het mondstuk te repareren of te vervangen.

Terug naar index

Hoe de vlamregeling verbeteren?

Over het algemeen kan de beschreven versie van de fabricage van de brander als al voltooid worden beschouwd: uw apparaat zal werken, u hoeft alleen maar alles op elkaar aan te sluiten, de kraan van de gasfles te openen en het gas aan te steken. Maar dan zal enig ongemak verder gaan, aangezien het mogelijk zal zijn om de gasstroom alleen te regelen met een gasflesklep, en maximale kracht je krijgt de vlam niet. De brander dient voorzien te zijn van een kraan en een verdeler. De klep kan zowel op de brander zelf als op de toevoerleiding worden gemonteerd. Het is handiger als het zich in de directe omgeving van het handvat bevindt (2-4 cm hoger). De kraan kan worden gebruikt vanaf een oude autogenbrander of een andere analoog. Het is beter om het permanent op de buis te bevestigen Schroefdraadverbinding, afdichten met FUM-tape.

De verdeler is gemaakt van messing. De beste manier- Dit is een cilindrische plano met een gat voor de toevoerbuis en parallelle gaten met een kleinere diameter. Zo'n plano is zo aan de buis bevestigd dat de randen 2-3 mm naar voren uitsteken vanaf de rand van het mondstuk. Zo'n klein apparaat doet twee dingen: het beschermt de vlam tegen zijwind en zorgt voor de zuurstofstroom die nodig is om een ​​stabiele vlam te behouden.

Terug naar index

Hoe de verdeler te vereenvoudigen?

Om de verdeler uit te rusten, is het niet nodig om dergelijke te maken: complexe structuur. Een koperen buis met een diameter van enkele grotere diameter toevoer buis. Een dergelijke punt moet evenwijdig aan de buis worden bevestigd. De luchtstroom zal worden geleverd omdat het gas dat het mondstuk verlaat een zone zal creëren verminderde druk respectievelijk zal de luchtstroom zelfstandig dit gebied binnenstromen.

Het werkingsprincipe is hetzelfde als dat van een conventionele toeristenkachel. Het verschil tussen een zelfgemaakte kachel en een primus-kachel is dat deze veel kleiner is en gas gebruikt in plaats van benzine als brandstof. En de gasbrander vereist geen overdruk in de gascontainer, omdat deze al aanwezig is.

Een zelfgemaakte brander is volledig pretentieloos voor de samenstelling van het gas: het werkt zowel op puur propaan als op een propaan-butaanmengsel. Het verschil is alleen voelbaar in de mate van verwarming van het materiaal tijdens de soldeerperiode. Maar ook dit moment kan worden genivelleerd door de gastoevoer aan te passen.

In een werkplaats aan huis of garage is het vaak nodig om een ​​gasbrander te gebruiken. De toepassing ervan is het breedst - van solderen tot dakreparatie. Om nog maar te zwijgen van de noodzaak om het metalen onderdeel voor verwerking op te warmen.

Bij slotenmakerswerkzaamheden aan metaal kan een gasbrander het werkstuk verwarmen om vervolgens uit te harden. Als u zich bezighoudt met elektrisch lassen, moet u bij het werken met sommige metalen de plaats van de toekomstige naad opwarmen.

Gereedschapswinkels verkopen een verscheidenheid aan gereedschappen voor: veilig werken met vuur. Een propaanbrander kan van elke grootte en elke configuratie zijn. Waarde van balpen voor het solderen van sieraden.

of m Nozzle rail voor bitumen verwarming op het dak:

Het voordeel van industriële opties is het veiligheidscertificaat. Er is echter niets in het ontwerp dat niet thuis kan worden herhaald. Aangezien elk product in de winkel veel geld kost, zullen we je vertellen hoe je het kunt maken gasbrander met je eigen handen.

Belangrijk! Zelfgemaakte armaturen voor het werken met vuur een potentieel gevaar met zich meebrengen. Daarom is het gebruik van een propaanbrander die zonder technische expertise is vervaardigd, op eigen risico en risico.

Tekeningen en stapsgewijze instructies voor het maken van een brander

Laten we eens nader kijken naar de nuances waar u op moet letten bij het maken van een brander.

• Allereerst is het noodzakelijk om vuurvaste metalen te gebruiken. Een goed afgestelde brander kan tot 1000°C produceren, dus het mondstuk moet overeenkomen met de temperatuur van de vlam;
• Het is belangrijk om een ​​betrouwbaar werkende kraan te kiezen. Als er iets misgaat, wordt eerst de gastoevoer afgesloten en is het gevaar geëlimineerd. Als de kraan overslaat, kun je de vlam niet snel doven;
• Aansluitunit op de gasbron (bus met klep of 5 liter propaan tank met versnellingsbak) moet betrouwbaar zijn. Het is tijdens de werking van slechte kwaliteit afsluiters de meeste ongelukken gebeuren.

John C. Whitehead, Lawrence Livermore National Laboratory L-43, PO Box 808 Livermore, CA 94551 925-423-4847 [e-mail beveiligd]

Overzicht. Naarmate de omvang van de ontwikkelde satellieten afneemt, wordt het steeds moeilijker om voor hen voortstuwingssystemen (PS) te selecteren die de noodzakelijke parameters van bestuurbaarheid en manoeuvreerbaarheid bieden. De kleinste satellieten gebruiken nu traditioneel gecomprimeerd gas. Om de efficiëntie te verhogen en tegelijkertijd de kosten te verlagen in vergelijking met hydrazine PS, wordt voorgesteld om waterstofperoxide te gebruiken. Minimale toxiciteit en de kleine vereiste afmetingen van de opstelling maken het mogelijk om meerdere tests uit te voeren in handige laboratoriumomstandigheden. Resultaten in de richting van het maken van goedkope motoren en tanks voor zelfaanjagende brandstof worden beschreven.

Invoering

Klassieke afstandsbedieningstechnologie heeft bereikt hoog niveau en blijft zich ontwikkelen. Het kan volledig aan de behoeften voldoen! ruimtevaartuig met een gewicht van honderden en duizenden kilo's. Systemen die de lucht in worden gestuurd, worden soms niet eens getest. Het blijkt voldoende te zijn om bekende conceptuele oplossingen te gebruiken en tijdens de vlucht geteste eenheden te kiezen. Helaas zijn dergelijke knooppunten meestal te groot en te zwaar voor gebruik in kleine satellieten van tientallen kilo's. Als gevolg hiervan was deze laatste vooral aangewezen op motoren met gecomprimeerde stikstof. Gecomprimeerde stikstof geeft een IR van slechts 50-70 s [ongeveer 500-700 m/s], vereist zware tanks en heeft een lage dichtheid (bijvoorbeeld ongeveer 400 kg/m3 bij een druk van 5000 psi [ongeveer 35 MPa]) . Een significant verschil in prijs en eigenschappen van PS op gecomprimeerde stikstof en op hydrazine dwingt ons te zoeken naar tussenoplossingen.

V afgelopen jaren Er is een hernieuwde belangstelling voor het gebruik van geconcentreerd waterstofperoxide als drijfgas voor motoren van alle soorten en maten. Peroxide is het meest aantrekkelijk wanneer het wordt gebruikt in nieuwe ontwikkelingen waar eerdere technologieën niet rechtstreeks kunnen concurreren. Dergelijke ontwikkelingen zijn slechts satellieten met een gewicht van 5-50 kg. Als eencomponentbrandstof heeft peroxide een hoge dichtheid (>1300 kg/m3) en een specifieke impuls (SI) in een vacuüm van ongeveer 150 s [ongeveer 1500 m/s]. Hoewel dit aanzienlijk minder is dan de SI van hydrazine, kan alcohol of koolwaterstof in combinatie met peroxide bij ongeveer 230 s [ongeveer 2300 m/s] de SI verhogen tot 250-300 s [ongeveer 2500 tot 3000 m/s] s].

Prijs is hier een belangrijke factor, omdat het alleen zinvol is om peroxide te gebruiken als dit goedkoper is dan het bouwen van kleinere versies van de klassieke afstandsbedieningstechnologie. De kostenbesparing is zeer waarschijnlijk, aangezien het werken met giftige componenten de kosten voor het ontwikkelen, testen en uitvoeren van het systeem verhoogt. Om bijvoorbeeld te testen raketmotoren er zijn slechts een paar stands op giftige componenten en hun aantal neemt geleidelijk af. Microsatellietontwikkelaars kunnen daarentegen zelf hun eigen peroxidetechnologie ontwikkelen. Het brandstofveiligheidsargument is vooral belangrijk bij onvoldoende onderzochte systemen. Het is veel gemakkelijker om dergelijke systemen te maken als het mogelijk is om frequente goedkope tests uit te voeren. Tegelijkertijd moeten ongevallen en morsen van onderdelen van raketbrandstof als vanzelfsprekend worden beschouwd, net als bijvoorbeeld een noodstop. computerprogramma tijdens het repareren. Bij het werken met giftige brandstoffen zijn daarom werkwijzen die de voorkeur geven aan evolutionaire, geleidelijke veranderingen standaard. Het is mogelijk dat de toepassing van minder giftige brandstoffen in microsatellieten zullen profiteren van grote ontwerpwijzigingen.

Het hieronder beschreven werk maakt deel uit van een groter onderzoeksprogramma om nieuwe ruimtetechnologieën voor kleinschalige toepassingen te verkennen. Tests zijn voltooide prototypes van microsatellieten (1). Gerelateerde interessante onderwerpen zijn onder meer kleine gepompte LRE's voor missies naar Mars, de maan en terug bij laag financiële kosten. Dergelijke mogelijkheden kunnen erg handig zijn om kleine onderzoeksvoertuigen op vertrektrajecten te sturen. Het doel van dit artikel is om een ​​afstandsbedieningstechnologie te creëren die waterstofperoxide gebruikt en waarvoor geen dure materialen of ontwikkelingsmethoden nodig zijn. Het efficiëntiecriterium is in dit geval een significante superioriteit ten opzichte van de mogelijkheden van de PS op gecomprimeerde stikstof. Een zorgvuldige analyse van de behoeften van microsatelliet helpt om onnodige systeemvereisten te vermijden die de systeemkosten opdrijven.

Vereisten voor voortstuwingstechnologie

In een ideale wereld zou de afstandsbediening van een satelliet op vrijwel dezelfde manier moeten worden geselecteerd als computerrandapparatuur tegenwoordig. Afstandsbediening heeft echter eigenschappen die geen enkel ander satellietsubsysteem heeft. Drijfgas is bijvoorbeeld vaak het meest massieve onderdeel van een satelliet, en als het uitgeput raakt, kan het zwaartepunt van het voertuig veranderen. De stuwkrachtvectoren die bedoeld zijn om de snelheid van de satelliet te veranderen, moeten natuurlijk door het massamiddelpunt gaan. Hoewel kwesties met betrekking tot warmteoverdracht belangrijk zijn voor alle satellietcomponenten, zijn ze vooral complex voor voortstuwing. De motor creëert de heetste plekken van de satelliet en tegelijkertijd heeft de brandstof vaak een kleinere temperatuurtolerantie dan andere componenten. Al deze redenen leiden ertoe dat manoeuvreertaken het hele satellietproject ernstig aantasten.

als voor elektronische systemen Meestal worden de kenmerken als gegeven beschouwd, maar voor de afstandsbediening is dit helemaal niet het geval. Dit omvat het vermogen om in een baan om de aarde op te slaan, abrupt aan en uit te zetten, het vermogen om willekeurig lange perioden van inactiviteit te weerstaan. Vanuit het oogpunt van de motoringenieur bevat de taakdefinitie een schema dat aangeeft wanneer en hoe lang elke motor moet draaien. Deze informatie mag dan minimaal zijn, het vermindert de technische complexiteit en de kosten hoe dan ook. Zo kan een afstandsbediening worden getest met relatief goedkope apparatuur als het voor de vlucht niet van belang is om de tijd van de afstandsbediening met een nauwkeurigheid van milliseconden bij te houden.

Andere omstandigheden die gewoonlijk de kosten van het systeem verhogen, kunnen bijvoorbeeld de noodzaak zijn: nauwkeurige voorspelling stuwkracht en specifieke impuls. Traditioneel heeft deze informatie het mogelijk gemaakt om nauwkeurig berekende snelheidscorrecties toe te passen met vooraf bepaalde looptijden van de voortstuwing. Gezien de stand van de techniek op het gebied van sensoren en de rekenmogelijkheden die aan boord van de satelliet beschikbaar zijn, is het zinvol om versnellingsintegratie uit te voeren totdat de gewenste snelheidsverandering is bereikt. Vereenvoudigde eisen maken het mogelijk om de kosten van individuele ontwikkelingen te verlagen. Nauwkeurige instelling van drukken en stromen, evenals dure tests in een vacuümkamer, worden vermeden. Er moet echter nog steeds rekening worden gehouden met de thermische omstandigheden van het vacuüm.

De eenvoudigste voortstuwingsmanoeuvre is om de motor slechts één keer in te schakelen, in een vroeg stadium van de satellietoperatie. In dit geval begincondities en de opwarmtijd van de afstandsbediening hebben de minste invloed. Detecteerbare brandstoflekken voor en na de manoeuvre hebben geen invloed op het resultaat. Zo'n eenvoudig scenario kan om een ​​andere reden moeilijk zijn, zoals de grote snelheidswinst die nodig is. Als de vereiste acceleratie hoog is, worden de grootte van de motor en zijn massa nog belangrijker.

Meest uitdagende taken De bediening op afstand is tienduizenden of meer korte pulsen, gescheiden door uren of minuten inactiviteit gedurende vele jaren. Transiënten aan het begin en einde van de puls, warmteverliezen in het apparaat, brandstoflekkage - dit alles moet worden geminimaliseerd of geëlimineerd. Dit type stuwkracht is typerend voor het probleem van 3-assige stabilisatie.

De taak van gemiddelde complexiteit kan worden beschouwd als het periodiek inschakelen van de afstandsbediening. Voorbeelden zijn veranderingen in banen, compensatie voor atmosferische verliezen of periodieke veranderingen in de oriëntatie van een spin-gestabiliseerde satelliet. Deze manier van werken is ook te vinden in satellieten met inertiële vliegwielen of die worden gestabiliseerd door een zwaartekrachtveld. Dergelijke vluchten omvatten gewoonlijk korte perioden van hoge PS-activiteit. Dit is belangrijk omdat hete brandstofcomponenten tijdens deze periodes van activiteit minder energie zullen verliezen. In dit geval kunnen eenvoudigere apparaten worden gebruikt dan voor langdurige houdingscontrole, dus dergelijke vluchten zijn goede kandidaten voor het gebruik van goedkope vloeibare voortstuwing.

Vereisten voor de ontwikkelde motor

Het lage stuwkrachtniveau dat geschikt is voor het opnieuw in een baan brengen van kleine satellieten is ongeveer gelijk aan dat van grote ruimtevaartuigen om hun positie en baan te behouden. Bestaande in de vlucht geteste motoren met lage stuwkracht zijn echter in de regel ontworpen om het tweede probleem op te lossen. Extra componenten zoals een elektrische verwarming die het systeem voor gebruik opwarmt, evenals thermische isolatie, stellen u in staat om een ​​hoge gemiddelde specifieke impuls te bereiken tijdens talrijke korte motorstarts. De afmetingen en het gewicht van de apparatuur nemen toe, wat misschien acceptabel is voor grote apparaten, maar niet geschikt voor kleine. De relatieve massa van het voortstuwingssysteem is nog minder gunstig voor elektrische raketmotoren. Boog- en ionenmotoren hebben zeer weinig stuwkracht in verhouding tot de massa van de stuwraketten.

Levenslange eisen beperken ook het toegestane gewicht en de afmetingen van het voortstuwingssysteem. Zo kan in het geval van een eencomponentbrandstof de toevoeging van een katalysator de levensduur verlengen. De motor voor de houdingsregeling kan gedurende zijn gehele levensduur in totaal enkele uren werken. De tanks van een satelliet kunnen echter binnen enkele minuten leeg zijn als een voldoende grote verandering in de baan nodig is. Om lekkage te voorkomen en ervoor te zorgen dat de klep goed afsluit, ook na vele starts, worden meerdere kleppen achter elkaar in de leidingen geplaatst. Extra poorten zijn mogelijk niet gerechtvaardigd voor kleine satellieten.

Rijst. 1 laat zien dat vloeibare voortstuwing niet altijd proportioneel kan worden verkleind om te worden gebruikt voor kleine voortstuwingssystemen. Grote motoren heffen doorgaans 10 tot 30 keer hun gewicht, en dit aantal stijgt tot 100 voor gepompte boostermotoren. De kleinste vloeistofmotoren kunnen echter niet eens hun eigen gewicht optillen.

Satelliet-stuwraketten zijn moeilijk klein te maken.

Zelfs als de kleine bestaande boegschroef licht genoeg is om te dienen als de primaire manoeuvreerschroef voor een microsatelliet, is het vrijwel onmogelijk om een ​​set van 6-12 vloeibare boegschroeven te selecteren voor een vaartuig van 10 kg. Daarom gebruiken microsatellieten gecomprimeerd gas voor oriëntatie. Zoals getoond in afb. 1, gasmotoren bestaan ​​met een stuwkracht-gewichtsverhouding vergelijkbaar met die van grote raketmotoren. Gasmotoren zijn gewoon een magneetventiel met een mondstuk.

Naast het oplossen van het probleem van de massa van het aandrijfsysteem, maken gecomprimeerde gassystemen kortere pulsen mogelijk dan vloeistofmotoren. Deze eigenschap is belangrijk voor het continu handhaven van de houding tijdens lange vluchten, zoals weergegeven in de bijlage. Naarmate ruimtevaartuigen kleiner worden, kunnen kortere en kortere pulsen voldoende zijn om de oriëntatie gedurende een bepaalde levensduur met een bepaalde nauwkeurigheid te behouden.

Hoewel systemen met gecomprimeerd gas er over het algemeen het beste uitzien voor toepassingen in kleine ruimtevaartuigen, zijn gasopslagtanks vrij groot en wegen ze behoorlijk. Moderne samengestelde stikstofopslagtanks, ontworpen voor kleine satellieten, wegen ongeveer hetzelfde als de stikstof zelf die erin zit. Ter vergelijking: tanks voor vloeibare brandstoffen ruimtevaartuigen kunnen brandstof opslaan met een gewicht tot 30 tankmassa's. Gezien het gewicht van zowel de tanks als de motoren, zou het zeer nuttig zijn om het drijfgas in vloeibare vorm op te slaan en om te zetten in gas voor distributie naar de verschillende motoren voor standregeling. Dergelijke systemen zijn ontwikkeld voor het gebruik van hydrazine in korte suborbitale experimentele vluchten.

Waterstofperoxide als raketbrandstof

Als brandstof uit één component valt pure H2O2 uiteen in zuurstof en oververhitte stoom bij temperaturen iets boven 1800F [ongeveer 980C - ong. per.] bij afwezigheid van warmteverliezen. Gewoonlijk wordt peroxide gebruikt als een waterige oplossing, maar bij concentraties onder 67% is de ontledingsenergie onvoldoende om al het water te verdampen. Amerikaanse bemande testvoertuigen in de jaren 60 gebruikte 90% peroxide om de oriëntatie van het apparaat te behouden, wat een adiabatische ontledingstemperatuur van ongeveer 1400 F en een stabiele toestand-specifieke impuls van 160 s gaf. Bij een concentratie van 82% produceert het peroxide een 1030F gas dat de hoofdpompen van de motoren van de Sojoez-draagraket aandrijft. Er worden verschillende concentraties gebruikt omdat de prijs van brandstof stijgt met toenemende concentratie en de temperatuur de eigenschappen van materialen beïnvloedt. Aluminiumlegeringen worden bijvoorbeeld gebruikt bij temperaturen tot ongeveer 500F. Bij gebruik van een adiabatisch proces beperkt dit de peroxideconcentratie tot 70%.

Concentratie en zuivering

Waterstofperoxide is in de handel verkrijgbaar in een groot aantal concentraties, zuiverheidsniveaus en hoeveelheden. Helaas zijn kleine containers met puur peroxide die direct als brandstof kunnen worden gebruikt in de handel praktisch niet beschikbaar. Raketperoxide is ook verkrijgbaar in grote vaten, maar is mogelijk niet direct verkrijgbaar (bijvoorbeeld in de VS). Bovendien, bij het werken met grote hoeveelheden peroxide heeft speciale apparatuur en aanvullende veiligheidsmaatregelen nodig, wat niet helemaal gerechtvaardigd is als er slechts kleine hoeveelheden peroxide nodig zijn.

Voor gebruik in dit project 35% peroxide wordt gekocht in polyethyleen containers van 1 gallon. Eerst wordt het geconcentreerd tot 85%, daarna wordt het gezuiverd in de installatie getoond in Fig. 2. Deze variatie op de eerder gebruikte methode vereenvoudigt de installatielay-out en vermindert de noodzaak om de glazen delen te reinigen. Het proces is geautomatiseerd, zodat slechts een dagelijkse vulling en lediging van de vaten nodig is om 2 liter peroxide per week te produceren. Natuurlijk is de prijs per liter hoog, maar het volledige bedrag is nog steeds gerechtvaardigd voor kleine projecten.

Eerst wordt het meeste water verdampt in bekers van twee liter op kookplaten in een zuurkast gedurende een tijdgestuurde periode van 18 uur. Het vloeistofvolume in elk glas wordt met een factor vier verminderd tot 250 ml of ongeveer 30% van de oorspronkelijke massa. Bij verdamping gaat een kwart van de oorspronkelijke peroxidemoleculen verloren. Het verliespercentage neemt toe met de concentratie, dus 85% is een praktische concentratielimiet voor deze methode.

De unit aan de linkerkant is een in de handel verkrijgbare roterende vacuümverdamper. Een 85%-oplossing met ongeveer 80 ppm vreemd materiaal wordt in hoeveelheden van 750 ml in een waterbad van 50°C verwarmd. Het apparaat handhaaft een vacuüm van niet meer dan 10 mm Hg. Art., die zorgt voor een snelle destillatie binnen 3-4 uur. Het condensaat stroomt linksonder in de tank met een verlies van minder dan 5%.

Achter de verdamper is het bad met waterstraalpomp zichtbaar. Het heeft twee elektrische pompen, waarvan er één water levert aan de waterstraalpomp, en de tweede circuleert water door de vriezer, de waterkoeler van de roterende verdamper en het bad zelf, waarbij de watertemperatuur net boven nul wordt gehouden, wat zowel de dampcondensatie in de koelkast en vacuüm in systeem. Peroxidedampen die niet op de koelkast zijn gecondenseerd, komen in het bad en worden verdund tot een veilige concentratie.

Zuivere waterstofperoxide (100%) heeft een significant hogere dichtheid dan water (1,45 keer bij 20°C), zodat een hydrometer van drijvend glas (in het bereik van 1,2-1,4) de concentratie meestal tot op 1% bepaalt. Zowel het oorspronkelijk aangekochte peroxide als de gedestilleerde oplossing werden geanalyseerd op onzuiverheden, zoals weergegeven in Tabel 1. 1. De analyse omvatte plasma-emissiespectroscopie, ionchromatografie en meting van totaal organisch koolstof (totaal organisch koolstof - TOC). Merk op dat fosfaat en tin stabilisatoren zijn, ze worden toegevoegd in de vorm van kalium- en natriumzouten.

Tabel 1. Analyse van waterstofperoxide-oplossing

Waterstofperoxide Veiligheidsmaatregelen

H2O2 ontleedt in zuurstof en water, is daarom niet toxisch op lange termijn en vormt geen gevaar voor: omgeving. De meest voorkomende peroxideproblemen treden op wanneer druppeltjes die te klein zijn om te detecteren in contact komen met de huid. Dit veroorzaakt tijdelijke, ongevaarlijke maar pijnlijke verkleurde plekken die met koud water moeten worden afgespoeld.

De actie op de ogen en longen is gevaarlijker. Gelukkig is de dampdruk van peroxide vrij laag (2 mmHg bij 20C). Afzuiging handhaaft gemakkelijk concentraties onder de ademlimiet van 1 ppm die is ingesteld door OSHA. Peroxide kan tussen open containers over pallets worden gegoten in geval van morsen. Ter vergelijking: N2O4 en N2H4 moeten te allen tijde in verzegelde containers worden bewaard en er wordt vaak een speciaal ademhalingsapparaat gebruikt bij het werken ermee. Dit komt door hun aanzienlijk hogere dampdruk en een luchtconcentratielimiet van 0,1 ppm voor N2H4.

Door gemorst peroxide af te wassen met water is het ongevaarlijk. Wat betreft de vereisten voor beschermende kleding, kunnen oncomfortabele pakken de kans op morsen vergroten. Bij kleine hoeveelheden kan het belangrijker zijn om de gemaksvragen te volgen. Zo blijkt werken met natte handen een redelijk alternatief te zijn voor het werken met handschoenen, die zelfs spatten kunnen lekken als ze lekken.

Hoewel vloeibaar peroxide niet in bulk ontleedt bij blootstelling aan een vuurbron, kan geconcentreerde peroxidedamp bij geringe blootstelling ontploffen. Dit potentiële gevaar stelt een grens aan de productiecapaciteit van de hierboven beschreven fabriek. Berekeningen en metingen laten alleen voor deze kleine productievolumes een zeer hoge mate van veiligheid zien. Op afb. 2 lucht wordt in de horizontale ventilatiesleuven achter het apparaat gezogen met 100 cfm (kubieke voet per minuut, ongeveer 0,3 kubieke meter per minuut) langs 6 voet (180 cm) van de laboratoriumbank. Dampconcentraties lager dan 10 ppm werden direct boven de concentratiebekers gemeten.

Het verwijderen van kleine hoeveelheden peroxide na verdunning met water heeft geen gevolgen voor het milieu, hoewel dit in strijd is met de strengste interpretatie van de voorschriften voor de verwijdering van gevaarlijk afval. Peroxide is een oxidatiemiddel en daarom potentieel ontvlambaar. De aanwezigheid van brandbare materialen is echter noodzakelijk en zorg is niet gerechtvaardigd bij het werken met kleine hoeveelheden materialen vanwege warmteafvoer. Zo houden natte plekken op stoffen of los papier kleine vlammen tegen omdat peroxide een hoge soortelijke warmtecapaciteit heeft. Peroxide-opslagcontainers moeten ventilatieopeningen of veiligheidskleppen hebben, omdat de geleidelijke ontleding van het peroxide in zuurstof en water de druk verhoogt.

Materiaalcompatibiliteit en zelfdegradatie tijdens opslag

Compatibiliteit tussen geconcentreerd peroxide en bouwmaterialen brengt twee verschillende klassen van problemen met zich mee die vermeden moeten worden. Contact met peroxide kan leiden tot aantasting van materialen, zoals bij veel polymeren. Bovendien varieert de ontledingssnelheid van peroxide sterk afhankelijk van de materialen waarmee in contact wordt gebracht. In beide gevallen is er een cumulatief effect in de tijd. Compatibiliteit moet dus worden uitgedrukt in numerieke termen en worden beschouwd in de context van de toepassing, en niet worden beschouwd als een eenvoudige eigenschap die al dan niet bestaat. De motorkamer kan bijvoorbeeld zijn vervaardigd uit een materiaal dat niet geschikt is voor gebruik in brandstoftanks.

Historisch werk omvat compatibiliteitsexperimenten met materiaalmonsters die zijn uitgevoerd in glazen flesjes met geconcentreerd peroxide. In overeenstemming met de traditie werden kleine verzegelde vaten gemaakt van testmonsters. Waarnemingen van veranderingen in druk en massa van vaten tonen de snelheid van ontbinding en lekkage van peroxide. Daarnaast wordt een mogelijke volumetoename of verzwakking van het materiaal merkbaar als de wanden van het vat onder druk staan.

Fluorpolymeren zoals polytetrafluorethyleen (PTFE - polytetrafluorethyleen), polychloortrifluorethyleen (PCTFE - polychloortrifluorethyleen) en polyvinylideenfluoride (PVDF - polyvinylideenfluoride) ontleden niet onder invloed van peroxide. Ze vertragen ook de afbraak van peroxide, dus deze materialen kunnen worden gebruikt om tanks of tussentanks af te dekken als ze brandstof voor meerdere maanden of jaren moeten opslaan. Evenzo zijn fluorelastomeer afdichtingen (van standaard Viton) en fluorhoudende smeermiddelen zeer geschikt voor langdurig contact met peroxide. Polycarbonaat plastic is verrassend goed bestand tegen geconcentreerd peroxide. Dit splintervrije materiaal wordt overal gebruikt waar transparantie vereist is. Deze gevallen omvatten het maken van prototypen met complexe interne structuren en tanks waarin het nodig is om het vloeistofniveau te zien (zie Fig. 4).

Ontleding bij contact met Al-6061-T6 is slechts een paar keer sneller dan bij de meeste compatibele aluminiumlegeringen. Deze legering is sterk en gemakkelijk verkrijgbaar, terwijl de meest compatibele legeringen sterkte missen. Blootgestelde puur aluminium oppervlakken (bijv. Al-6061-T6) gaan vele maanden mee wanneer ze worden blootgesteld aan peroxide. Dit ondanks het feit dat bijvoorbeeld water aluminium oxideert.

In tegenstelling tot historisch advies zijn complexe reinigingswerkzaamheden met ongezonde reinigingsmiddelen voor de meeste toepassingen niet nodig. De meeste onderdelen van het apparaat die in dit werk met geconcentreerd peroxide werden gebruikt, werden eenvoudigweg gespoeld met water en wasmiddel bij 110F. Voorlopige resultaten tonen aan dat deze aanpak bijna net zo goede resultaten geeft als de aanbevolen reinigingsprocedures. Vooral het 24 uur spoelen van een PVDF-vat met 35% salpeterzuur vermindert de afbraaksnelheid met slechts 20% over een periode van 6 maanden.

Het is gemakkelijk te berekenen dat de ontleding van 1% peroxide in een gesloten vat met 10% vrij volume de druk verhoogt tot bijna 600 psi (pond per vierkante inch, d.w.z. ongeveer 40 atmosfeer). Dit getal geeft aan dat de afname van de peroxide-effectiviteit naarmate de concentratie afneemt, veel minder belangrijk is dan overwegingen van opslagveiligheid.

Ruimtevluchtplanning met geconcentreerd peroxide vereist uitgebreide aandacht voor de mogelijke noodzaak van drukontlasting door tankontluchting. Als de werking van het voortstuwingssysteem binnen dagen of weken vanaf het moment van lancering begint, kan het vereiste lege volume van de tanks onmiddellijk meerdere keren toenemen. Voor dergelijke satellieten is het logisch om volledig metalen tanks te maken. De opslagperiode omvat natuurlijk de tijd die is toegewezen voor pre-flight operaties.

Helaas verbieden formele brandstofvoorschriften, die zijn ontwikkeld met het oog op zeer giftige componenten, over het algemeen automatische ventilatiesystemen op vliegapparatuur. Meestal worden dure drukbewakingssystemen gebruikt. Het idee om de veiligheid te vergroten door ontluchtingsventielen te verbieden is in strijd met de normale aardse praktijk bij het werken met vloeistofdruksystemen. Deze vraag moet mogelijk opnieuw worden bekeken, afhankelijk van welk draagraket wordt gebruikt voor de lancering.

Indien nodig kan de ontleding van peroxide op of onder 1% per jaar worden gehouden. De degradatiefactor is niet alleen compatibel met tankmaterialen, maar ook sterk temperatuurafhankelijk. Het kan mogelijk zijn om peroxide voor onbepaalde tijd op te slaan in ruimtevluchten, als het kan worden ingevroren. Peroxide zet niet uit als het bevroren is en vormt geen bedreiging voor kleppen en leidingen, zoals bij water.

Omdat peroxide op oppervlakken afbreekt, kan het verhogen van de verhouding tussen volume en oppervlak de houdbaarheid verlengen. Vergelijkende analyse met monsters van 5 cu. cm en 300 kubieke meter. zie deze conclusie bevestigen. Een experiment met 85% peroxide in een container van 300 cc. cm., gemaakt van PVDF, vertoonde een afbraaksnelheid bij 70F (21C) van 0,05% per week, of 2,5% per jaar. Extrapoleren naar 10 liter tanks resulteert in ongeveer 1% per jaar bij 20C.

In andere vergelijkende experimenten met PVDF- of PVDF-coating op aluminium, degradeerde peroxide met 80 ppm stabiliserende additieven slechts 30% langzamer dan gezuiverd peroxide. Het is eigenlijk maar goed dat stabilisatoren de houdbaarheid van peroxide in tanks op lange vluchten niet enorm verlengen. Zoals in de volgende paragraaf wordt getoond, interfereren deze additieven aanzienlijk met het gebruik van peroxide in motoren.

Motor ontwikkeling

De geplande microsatelliet vereist aanvankelijk een versnelling van 0,1 g om een ​​massa van 20 kg te regelen, dat wil zeggen ongeveer 4,4 pond stuwkracht [ongeveer 20 N] stuwkracht in een vacuüm. Omdat veel van de kenmerken van conventionele 5 lb-motoren niet nodig waren, werd een gespecialiseerde variant ontwikkeld. Talrijke publicaties hebben betrekking op katalysatorstapels voor gebruik met peroxide. Massastroom voor dergelijke katalysatoren wordt geschat op ongeveer 250 kg per vierkante meter katalysator per seconde. Uit schetsen van de klokvormige motoren die op de Mercury- en Centaurus-blokken werden gebruikt, blijkt dat slechts ongeveer een kwart hiervan daadwerkelijk werd gebruikt bij stuurkrachten van ongeveer 1 pond [ongeveer 4,5 N]. Voor deze toepassing werd een katalysatorblok met een diameter van 9/16 inch [ongeveer 14 mm] gekozen. Massastroom van ongeveer 100 kg per vierkante meter. m per seconde zal bijna 5 pond stuwkracht geven bij een specifieke impuls van 140 s [ongeveer 1370 m/s].

Op zilver gebaseerde katalysator

Zilverdraadgaas en verzilverde nikkelplaten zijn in het verleden veel gebruikt voor katalyse. Nikkeldraad als basis verhoogt de hittebestendigheid (voor concentraties boven 90%), en is goedkoper voor massaal gebruik. Voor deze onderzoeken is gekozen voor puur zilver om het vernikkelen te vermijden en ook omdat het zachte metaal gemakkelijk in reepjes kan worden gesneden, die vervolgens tot ringen worden gerold. Bovendien kan het probleem van oppervlakteslijtage worden vermeden. Er werden gemakkelijk verkrijgbare mazen van 26 en 40 draden per inch gebruikt (overeenkomende draaddiameters van 0,012 en 0,009 inch).

De samenstelling van het oppervlak en het werkingsmechanisme van de katalysator zijn volkomen onduidelijk, zoals blijkt uit de vele onverklaarde en tegenstrijdige claims in de literatuur. De katalytische activiteit van een puur zilveroppervlak kan worden verbeterd door samariumnitraat toe te passen, gevolgd door calcinering. Deze stof ontleedt tot samariumoxide, maar kan ook zilver oxideren. Andere bronnen verwijzen bovendien naar de behandeling van puur zilver met salpeterzuur, dat het zilver oplost maar ook een oxidatiemiddel is. Een nog eenvoudigere methode is gebaseerd op het feit dat een pure zilverkatalysator zijn activiteit kan verhogen bij gebruik. Deze waarneming werd geverifieerd en bevestigd, wat leidde tot het gebruik van een katalysator zonder samariumnitraat.

Zilveroxide (Ag2O) heeft een bruinzwarte kleur en zilverperoxide (Ag2O2) heeft een grijszwarte kleur. Deze kleuren verschenen de een na de ander, waaruit bleek dat het zilver geleidelijk meer en meer oxideerde. De donkerste kleur kwam overeen met de beste katalysatorwerking. Bovendien bleek het oppervlak bij analyse onder een microscoop steeds ongelijker te zijn in vergelijking met "vers" zilver.

Er werd een eenvoudige methode gevonden om de activiteit van de katalysator te testen. Individuele cirkels van zilvergaas (9/16 inch diameter [ongeveer 14 mm]) werden aangebracht op peroxidedruppels op een stalen oppervlak.Vers gekocht zilvergaas veroorzaakte een langzaam "gesis".

De huidige studie bewijst niet dat geoxideerd zilver een katalysator is, of dat de waargenomen bruining voornamelijk te wijten is aan oxidatie. Het is ook vermeldenswaard dat het bekend is dat beide zilveroxiden bij relatief lage temperaturen ontleden. Overtollige zuurstof tijdens het draaien van de motor kan echter het evenwicht van de reactie verschuiven. Pogingen om het belang van oxidatie en oppervlakte-onregelmatigheden experimenteel op te helderen leverden geen eenduidig ​​resultaat op. De inspanningen omvatten oppervlakteanalyse met een röntgenfoto-elektronspectroscopie (XPS), ook bekend als een elektronenspectroscopie-chemische analyse (ESCA). Er werden ook pogingen ondernomen om de mogelijkheid van oppervlakteverontreiniging in vers aangekochte zilvergaasjes, die de katalytische activiteit zouden aantasten, uit te sluiten.

Onafhankelijke tests hebben aangetoond dat noch samariumnitraat, noch het vaste ontledingsproduct (waarschijnlijk een oxide) de ontleding van het peroxide katalyseert. Dit kan betekenen dat de behandeling met samariumnitraat kan werken door het zilver te oxideren. Er is echter ook een versie (zonder wetenschappelijke onderbouwing) dat behandeling met samariumnitraat voorkomt dat de bellen van gasvormige afbraakproducten aan het katalysatoroppervlak blijven kleven. V huidig ​​werk uiteindelijk werd de ontwikkeling van lichte motoren belangrijker geacht dan het oplossen van de puzzels van katalyse.

Motor diagram

Traditioneel gebruiken peroxidemotoren een gelaste stalen constructie. Hoger dan staalcoëfficiënt thermische expansie zilver leidt bij verhitting tot samentrekking van het pakket zilverkatalysator, waarna na afkoeling openingen ontstaan ​​tussen het pakket en de wanden van de kamer. Om te voorkomen dat vloeibaar peroxide de katalysatorroosters langs deze sleuven passeert, worden meestal ringafdichtingen tussen de roosters gebruikt.

In plaats daarvan werden goede resultaten behaald in dit werk met behulp van motorkamers gemaakt van brons (koperlegering C36000) op een draaibank. Brons is gemakkelijk te verwerken en bovendien ligt de thermische uitzettingscoëfficiënt dicht bij die van zilver. Bij de ontledingstemperatuur van 85% peroxide, ongeveer 1200F [ongeveer 650C], heeft brons een uitstekende sterkte. Deze relatief lage temperatuur maakt ook het gebruik van een aluminium injector mogelijk.

Deze materiaalkeuze die makkelijk te verwerken is en de in het laboratorium makkelijk haalbare peroxideconcentratie lijkt een mooie combinatie om mee te experimenteren. Merk op dat het gebruik van 100% peroxide zowel de katalysator als de kamerwanden zou doen smelten. Deze keuze is een compromis tussen prijs en efficiëntie. Het is vermeldenswaard dat bronzen kamers worden gebruikt op de RD-107- en RD-108-motoren die worden gebruikt op zo'n succesvolle carrier als de Sojoez.

Op afb. 3 toont een lichte versie van de motor die rechtstreeks op de basis van de vloeistofklep van een klein manoeuvreerapparaat is geschroefd. Aan de linkerkant bevindt zich een 4 gram aluminium injector met een fluorelastomeer afdichting. De zilverkatalysator van 25 g is gesplitst om het vanuit verschillende hoeken te laten zien. Aan de rechterkant is een plaat van 2 gram die het katalysatorrooster ondersteunt. De totale massa van de in de figuur getoonde onderdelen is ongeveer 80 gram. Een van deze motoren werd gebruikt voor het testen op de grond van de besturing van een onderzoeksvoertuig van 25 kilogram. Het systeem werkte zoals ontworpen, inclusief het gebruik van 3,5 kilogram peroxide zonder duidelijk kwaliteitsverlies.

Een in de handel verkrijgbare direct werkende magneetklep van 150 gram met een opening van 1,2 mm en een spoel van 25 ohm aangedreven door een 12 volt-bron gaf bevredigende resultaten. De oppervlakken van de klep die in contact komen met de vloeistof bestaan ​​uit RVS, aluminium en Viton. Het brutogewicht steekt gunstig af bij de meer dan 600 gram voor de 3 lb [ongeveer 13N] motor die vóór 1984 werd gebruikt om de oriëntatie van de Centaurus-etappe te behouden.

Motor testen

De voor de experimenten ontworpen motor was iets zwaarder dan de laatste, zodat de effecten van bijvoorbeeld meer katalysator konden worden getest. Het mondstuk werd apart op de motor geschroefd, waardoor het mogelijk was om de grootte van de katalysator aan te passen door de aanhaalkracht van de bouten aan te passen. Iets stroomopwaarts van het mondstuk waren aansluitingen voor druk- en gastemperatuursensoren.

Rijst. 4 toont de opstelling klaar voor het experiment. Directe experimenten in laboratoriumomstandigheden zijn mogelijk door het gebruik van redelijk onschadelijke brandstof, lage stuwkrachtwaarden, werking onder normale kameromstandigheden en luchtdruk en het gebruik van eenvoudige instrumenten. De beschermende wanden van de unit zijn gemaakt van polycarbonaatplaten van ongeveer 12 mm dik, die op aluminium frame, onder goede ventilatieomstandigheden. De panelen zijn getest tot een breekkracht van 365.000 N*s/m^2. Een fragment van 100 gram, bewegend met een supersonische snelheid van 365 m / s, stopt bijvoorbeeld als het impactgebied 1 vierkante meter is. cm.

Op de foto is de motorkamer verticaal georiënteerd, net onder de uitlaatpijp. Druksensoren bij de inlaat van de injector en de druk in de kamer bevinden zich op het schaalplatform, die de diepgang meten. Digitale indicatoren van bedrijfstijd en temperatuur bevinden zich buiten de muren van het apparaat. Het openen van de hoofdklep zet een klein aantal indicatoren aan. Gegevensregistratie wordt uitgevoerd door alle indicatoren in het gezichtsveld van de videocamera in te stellen. De laatste metingen werden gedaan met een temperatuurgevoelig krijtje, dat een lijn trok over de lengte van de katalysekamer. De kleurverandering was consistent met temperaturen boven 800 F [ongeveer 430 C].

De container met geconcentreerd peroxide bevindt zich links van de balans op een aparte steun, zodat een verandering in de brandstofmassa de stuwkrachtmeting niet beïnvloedt. Met behulp van standaardgewichten werd geverifieerd dat de buizen die het peroxide naar de kamer leidden, flexibel genoeg waren om een ​​meetnauwkeurigheid te bereiken binnen 0,01 lbf [ongeveer 0,04 N]. De peroxidetank is gemaakt van een grote polycarbonaatbuis en gekalibreerd zodat de verandering in vloeistofniveau kan worden gebruikt om de SI te berekenen.

Motor parameters

De experimentele motor werd in 1997 herhaaldelijk getest. Vroege runs gebruikten een restrictieve injector en een kleine keelmaat, met zeer lage druk. Het motorrendement bleek sterk gecorreleerd te zijn met de activiteit van de gebruikte enkellaagse katalysator. Nadat een betrouwbare ontleding was bereikt, werd de druk in de tank vastgesteld op 300 psig [ongeveer 2,1 MPa]. Alle experimenten werden uitgevoerd met initiële apparatuur en brandstoftemperaturen van 70F [ongeveer 21C].

De initiële lancering op korte termijn werd uitgevoerd om een ​​"natte" start te voorkomen, waarbij zichtbare uitlaatgassen verschenen. Typisch werd de eerste opstart uitgevoerd gedurende 5 s met een stroomsnelheid van<50%, но вполне хватало бы и 2 с. Затем шёл основной прогон в течение 5-10 с, достаточных для полного прогрева двигателя. Результаты показывали температуру газа в 1150F , что находится в пределах 50F от теоретического значения. 10-секундные прогоны при постоянных условиях использовались для вычисления УИ. Удельный импульс оказывался равным 100 с , что, вероятно, может быть улучшено при использовании более оптимальной формы сопла, и, особенно, при работе в вакууме.

De lengte van de zilverkatalysator werd met succes teruggebracht van een conservatieve 2,5 inch [ongeveer 64 mm] tot 1,7 inch [ongeveer 43 mm]. De uiteindelijke indeling van de motor had gaten van ongeveer 0,4 mm in het platte oppervlak van de injector. De kritische sectie van 1/8 inch produceerde een stuwkracht van 3,3 lbf bij een kamerdruk van 220 psig en een drukverschil van 255 psig tussen de klep en de kritische sectie.

Gedestilleerde brandstof (Tabel 1) gaf stabiele resultaten en constante drukmetingen. Na 3 kg brandstof en 10 starts was de 800F-plek op de kamer 1/4 inch van het oppervlak van de injector. Tegelijkertijd was ter vergelijking de uptime van de motor bij 80 ppm onzuiverheden onaanvaardbaar. Drukschommelingen in de kamer met een frequentie van 2 Hz bereikten een waarde van 10% na slechts 0,5 kg brandstof te hebben verbruikt. Het temperatuurpunt van 800F is meer dan 1 inch van de injector verwijderd.

Een paar minuten in 10% salpeterzuur herstelde de katalysator in goede staat. Hoewel er wat zilver samen met onzuiverheden was opgelost, was de activiteit van de katalysator beter dan na behandeling met salpeterzuur van een nieuwe, nog niet gebruikte katalysator.

Opgemerkt moet worden dat hoewel de opwarmtijd van de motor in seconden wordt gemeten, veel kortere pulsen mogelijk zijn als de motor al warm is. De dynamische respons van een fluid stuwkracht subsysteem met een massa van 5 kg in een lineaire doorsnede vertoonde een impulstijd korter dan 100 ms, met een uitgezonden impuls van ongeveer 1 N * s. In het bijzonder was de verplaatsing ongeveer +/- 6 mm bij 3 Hz, beperkt door de regelsnelheid die aan het systeem werd gegeven.

Opties voor het bouwen van een afstandsbediening

Op afb. 5 toont enkele van de mogelijke motorische schema's, hoewel natuurlijk niet alle. Alle vloeistofcircuits zijn geschikt voor het gebruik van peroxide, en elk kan ook worden gebruikt voor een tweecomponentenmotor. De bovenste rij bevat de ontwerpen die vaak worden gebruikt op satellieten met traditionele drijfgascomponenten. De middelste rij laat zien hoe persgassystemen kunnen worden gebruikt voor oriëntatietaken. Meer complexe circuits, met het potentieel om minder apparatuurgewicht te bereiken, worden weergegeven in de onderste rij. De wanden van de tanks tonen schematisch de verschillende drukniveaus die typisch zijn voor elk systeem. We merken ook het verschil op in aanduidingen voor LRE en PS die werken op gecomprimeerd gas.

traditionele schema's

Optie A is gebruikt op enkele van de kleinste satellieten vanwege de eenvoud en omdat gecomprimeerde gassystemen (kleppen met mondstukken) erg licht en klein kunnen zijn. Deze variant werd ook gebruikt op grote ruimtevaartuigen, zoals Skylab's stikstofstandcontrolesysteem in de jaren zeventig.

Optie B is het eenvoudigste vloeistofontwerp en er is vele malen gevlogen met hydrazinebrandstof. Het gas dat de druk in de tank handhaaft, neemt gewoonlijk een kwart van de tank in beslag op het moment van lancering. Het gas zet tijdens de vlucht geleidelijk uit, dus de druk wordt "uitgeperst". De drukval vermindert echter zowel stuwkracht als VP. De maximale vloeistofdruk in de tank treedt op tijdens het opstarten, waardoor de massa van de tanks om veiligheidsredenen toeneemt. Een recent voorbeeld is de Lunar Prospector, die ongeveer 130 kg hydrazine en 25 kg PS-massa had.

Optie C wordt veel gebruikt bij traditionele giftige enkelvoudige en dubbele brandstoffen. Voor de kleinste satellieten moet u aandrijving met gecomprimeerd gas toevoegen om de houding te behouden, zoals hierboven beschreven. Het toevoegen van voortstuwing met gecomprimeerd gas aan optie C resulteert bijvoorbeeld in optie D. Aandrijvingssystemen van dit type, aangedreven door stikstof en geconcentreerd peroxide, werden gebouwd in het Lawrence Laboratory (LLNL) om het veilig testen van prototypen van micdie draaien op niet-giftige drijfgassen.

Oriëntatie behouden met hete gassen

Voor de kleinste satellieten, om de toevoer van gecomprimeerd gas en de massa van tanks te verminderen, is het logisch om een ​​houdingscontrolesysteem te maken dat werkt op hete gassen. Bij stuwkrachtniveaus van minder dan 1 lbf [ongeveer 4,5 N] zijn bestaande systemen voor gecomprimeerd gas een orde van grootte lichter dan LRE's met één component (Figuur 1). Door de stroom van een gas te regelen, is het mogelijk om kleinere impulsen te krijgen dan door een vloeistof te regelen. Het is echter inefficiënt om gecomprimeerd inert gas aan boord te hebben vanwege het grote volume en de massa van tanks onder druk. Om deze redenen zou het wenselijk zijn om oriëntatiegas uit vloeistof te genereren naarmate de satellieten kleiner worden. Deze variant is nog niet in de ruimte gebruikt, maar variant E is in het laboratorium getest met hydrazine, zoals hierboven vermeld (3). Het niveau van miniaturisatie van componenten was behoorlijk indrukwekkend.

Om het gewicht van de inrichting verder te verminderen en het opslagsysteem te vereenvoudigen, is het wenselijk om gasopslagtanks helemaal te vermijden. Optie F is potentieel interessant voor miniatuurperoxidesystemen. Als brandstof op lange termijn in een baan om de aarde moet worden opgeslagen voordat het kan worden gebruikt, kan het systeem starten zonder initiële druk. Afhankelijk van de vrije ruimte in de tanks, de grootte van de tanks en hun materiaal, kan het systeem worden ontworpen om op een vooraf bepaald punt tijdens de vlucht onder druk te komen.

Bij optie D zijn er twee onafhankelijke brandstofbronnen voor het manoeuvreren en het behouden van de oriëntatie, waardoor het nodig is om het verbruik voor elk van deze functies afzonderlijk vooraf te berekenen. De E- en F-systemen, die heet gas produceren voor houdingscontrole uit brandstof die wordt gebruikt voor het manoeuvreren, hebben een grote flexibiliteit. Ongebruikte brandstof tijdens het manoeuvreren kan bijvoorbeeld worden gebruikt om de levensduur van een satelliet te verlengen die zijn oriëntatie moet behouden.

Ideeën voor zelfopladen

Alleen meer complexe opties in de laatste rij van Fig. 5 kan het zonder een gasopslagtank doen en toch een constante druk leveren terwijl de brandstof wordt verbruikt. Ze kunnen worden gebruikt zonder eerst te pompen of met lage druk, wat het gewicht van de tanks vermindert. De afwezigheid van gassen onder druk en vloeistoffen onder druk vermindert de gevaren bij de lancering. Dit kan leiden tot aanzienlijke kostenbesparingen in de mate dat standaard commerciële apparatuur als veilig wordt beschouwd voor lage drukken en niet te giftige componenten. Alle motoren in deze systemen gebruiken een enkele brandstoftank voor maximale flexibiliteit.

Varianten G en H kunnen "heet gas onder druk" of "blow-purge" en "gas-naar-vloeistof" of "zelfaanzuigende" vloeistofsystemen worden genoemd. Gecontroleerde onder druk brengen van een tank met verbruikte splijtstof vereist het vermogen om onder druk te zetten.

Optie G maakt gebruik van een tank met een drukgeleidend membraan zodat in eerste instantie de vloeistofdruk hoger is dan de gasdruk. Dit kan worden bereikt met een differentieelklep of een flexibel membraan dat gas en vloeistof scheidt. Versnelling kan ook worden gebruikt, d.w.z. zwaartekracht in aardse toepassingen of middelpuntvliedende kracht in een roterend ruimtevaartuig. Optie H werkt met elke tank. Een speciale drukbehoudpomp circuleert door de gasgenerator en terug naar de vrije ruimte in de tank.

In beide gevallen voorkomt de vloeistofregelaar feedback en willekeurig hoge drukken. Voor een normale werking van het systeem is een extra klep vereist, die in serie is geschakeld met de regelaar. In de toekomst kan het worden gebruikt om de druk in het systeem te regelen tot de druk die is ingesteld door de regelaar. Zo zullen manoeuvres om de baan te veranderen bij volledige druk worden uitgevoerd. De verminderde druk zorgt voor een nauwkeurigere 3-assige oriëntatie terwijl brandstof wordt bespaard om de levensduur van het voertuig te verlengen (zie bijlage).

Er is in de loop der jaren met pompen met verschillende oppervlakten geëxperimenteerd in zowel pompen als tanks, en er zijn veel documenten die dergelijke ontwerpen beschrijven. In 1932 bouwden Robert H. Goddard et al. een machinaal aangedreven pomp om vloeibare en gasvormige stikstof te regelen. Tussen 1950 en 1970 werden verschillende pogingen ondernomen, waarbij G- en H-varianten werden overwogen voor atmosferische vlucht. Deze pogingen om het volume te verminderen werden uitgevoerd om de weerstand te verminderen. Deze werken werden vervolgens stopgezet met de wijdverbreide ontwikkeling van raketten met vaste stuwstof. Meer recentelijk is er gewerkt aan zelfaanzuigende systemen die gebruik maken van hydrazine en differentiële kleppen, met enkele innovaties voor specifieke toepassingen.

Zelfaanzuigende opslagsystemen voor vloeibare brandstof werden niet serieus overwogen voor lange-termijnvluchten. Er zijn verschillende technische redenen waarom, om een ​​succesvol systeem te ontwikkelen, het nodig is om goed voorspelbare stuwkrachteigenschappen te bieden over de gehele levensduur van het voortstuwingssysteem. Een katalysator die in het gas onder druk is gesuspendeerd, kan bijvoorbeeld de brandstof in de tank ontleden. Het scheiden van de tanks, zoals in de G-variant, zal nodig zijn om te kunnen opereren in vluchten die een lange rustperiode vereisen na het eerste manoeuvreren.

De tractie-duty cycle is ook belangrijk uit thermische overwegingen. Op afb. 5G en 5H, gaat de warmte die wordt gegenereerd door de reactie in de gasgenerator tijdens een lange vlucht verloren aan de omliggende delen met zeldzame insluitsels van de afstandsbediening. Dit komt overeen met het gebruik van zachte afdichtingen voor heetgasinstallaties. Metalen afdichtingen voor hoge temperaturen hebben veel lekkage, maar zijn alleen nodig als de inschakelduur van de afstandsbediening stressvol is. Vragen over de dikte van de thermische isolatie en de warmtecapaciteit van de componenten moeten worden overwogen met een goed begrip van de verwachte aard van de werking van het voortstuwingssysteem tijdens de vlucht.

gepompte motoren

Op afb. De 5J-pomp levert brandstof vanuit de lagedruktank naar de hogedrukmotorkamer. Deze benadering geeft maximale wendbaarheid en is standaard voor lanceervoertuigen. Zowel de snelheid als de acceleratie van het voertuig kunnen groot zijn, aangezien noch de motor, noch de brandstoftank bijzonder zwaar is. De pomp moet zijn ontworpen voor een zeer hoge energie-gewichtsverhouding om de toepassing ervan te rechtvaardigen.

Hoewel afb. 5J is enigszins vereenvoudigd en is hier opgenomen om aan te tonen dat het een heel andere optie is dan optie H. In het laatste geval wordt de pomp gebruikt als hulpmechanisme en zijn de vereisten voor de pomp anders dan die van de motorpomp.

Het werk gaat door, inclusief het testen van raketmotoren aangedreven door geconcentreerd peroxide en het gebruik van pompeenheden. Het is mogelijk dat eenvoudig herhaalbare, goedkope tests van motoren die gebruik maken van niet-giftige brandstoffen het mogelijk zullen maken om nog eenvoudigere en betrouwbaardere circuits te realiseren dan voorheen met gepompte hydrazine-ontwerpen.

Prototype tank zelfdruksysteem

Hoewel er wordt gewerkt aan de implementatie van schema's H en J in Fig. 5, is de eenvoudigste optie G, en deze is als eerste getest. De benodigde apparatuur is iets anders, maar de ontwikkeling van vergelijkbare technologieën versterken elkaar wederzijds. Zo zijn de temperatuur en levensduur van fluorelastomeer afdichtingen, fluorhoudende smeermiddelen en aluminiumlegeringen direct gerelateerd aan alle drie systeemconcepten.

Rijst. 6 toont goedkope testapparatuur die gebruik maakt van een differentiële kleppomp gemaakt van een stuk aluminium buis met een diameter van 3 inch [ongeveer 75 mm] met een wanddikte van ongeveer 1,7 mm aan de uiteinden, tussen O-ringen geklemd. Er wordt hier niet gelast, wat het gemakkelijker maakt om het systeem na het testen te controleren, de systeemconfiguratie te wijzigen en ook de kosten te verlagen.

Dit zelfaanzuigende systeem met geconcentreerde peroxide werd getest met in de handel verkrijgbare magneetventielen en goedkoop gereedschap, zoals bij de ontwikkeling van motoren. Een voorbeeld van een systeemschema wordt getoond in Fig. 7. Naast het thermokoppel ondergedompeld in het gas, werd ook de temperatuur gemeten op de tank en gasgenerator.

De tank is zo ontworpen dat de vloeistofdruk erin iets hoger is dan de gasdruk (???). Er zijn talloze lanceringen gedaan met een aanvankelijke luchtdruk van 30 psig [ongeveer 200 kPa]. Wanneer de regelklep opent, levert de stroom door de gasgenerator stoom en zuurstof aan het tankdrukbehoudkanaal. Positieve systeemfeedback van de eerste orde resulteert in een exponentiële toename van de druk totdat de vloeistofregelaar sluit bij 300 psi [ongeveer 2 MPa].

Inlaatdrukgevoeligheid is onaanvaardbaar voor de gasdrukregelaars die momenteel op satellieten worden gebruikt (Figuur 5A en C). In een zelfaanzuigend vloeistofsysteem blijft de ingangsdruk van de regelaar binnen een smal bereik. Op deze manier worden veel van de moeilijkheden die inherent zijn aan conventionele regelcircuits die in de lucht- en ruimtevaartindustrie worden gebruikt, vermeden. De regelaar met een gewicht van 60 gram heeft slechts 4 bewegende delen, de veren, afdichtingen en schroeven niet meegerekend. De regelaar heeft een flexibele afdichting om te sluiten wanneer de druk wordt overschreden. Dit eenvoudige axisymmetrische schema is voldoende vanwege het feit dat het niet nodig is om de druk bij de inlaat van de regelaar binnen bepaalde grenzen te houden.

De gasgenerator is ook vereenvoudigd vanwege de lage eisen aan het systeem als geheel. Met een drukverschil van 10 psi is de brandstofstroom klein genoeg om het gebruik van de eenvoudigste injectorschema's mogelijk te maken. Bovendien resulteert de afwezigheid van een veiligheidsklep bij de inlaat van de gasgenerator in slechts kleine trillingen in de orde van 1 Hz in de ontledingsreactie. Dienovereenkomstig verwarmt een relatief kleine hoeveelheid tegenstroom tijdens het opstarten van het systeem de regelaar tot niet meer dan 100F.

Bij de eerste tests werd geen regelaar gebruikt; tegelijkertijd werd aangetoond dat de druk in het systeem kan worden gehandhaafd door elke druk binnen het bereik van de toegestane afdichtingswrijving tot de veilige drukbegrenzer in het systeem. Deze flexibiliteit van het systeem kan worden gebruikt om de stuwkracht te verminderen die nodig is voor het houdingscontrolesysteem gedurende het grootste deel van de levensduur van de satelliet, om de hierboven uiteengezette redenen.

Een van de observaties die later duidelijk leek, was dat de tank meer opwarmt als het systeem laagfrequente drukschommelingen ervaart wanneer het wordt geregeld zonder het gebruik van een regelaar. Een veiligheidsklep bij de inlaat van de tank, waar gecomprimeerd gas wordt toegevoerd, zou de extra warmtestroom als gevolg van drukschommelingen kunnen elimineren. Deze klep zou er ook voor zorgen dat de tank geen druk opbouwt, maar dit is niet per se belangrijk.

Hoewel de aluminiumdelen smelten bij de ontledingstemperatuur van 85% peroxide, daalt de temperatuur enigszins door warmteverlies en intermitterende gasstroom. De tank op de foto was ver onder de 200F tijdens de druktest. Tegelijkertijd was de temperatuur van het uitlaatgas hoger dan 400F tijdens vrij krachtig wisselen van de warmgasklep.

De uitlaatgastemperatuur is belangrijk omdat deze aangeeft dat het water in een staat van oververhitte stoom in het systeem blijft. Het bereik van 400F tot 600F ziet er ideaal uit, omdat het koud genoeg is voor goedkope lichtgewicht apparatuur (aluminium en zachte afdichtingen), en warm genoeg om een ​​groot deel van de energie te halen uit de brandstof die wordt gebruikt om het vaartuig georiënteerd te houden met de gasstralen. Tijdens periodes van bedrijf onder verminderde druk is een bijkomend voordeel dat de minimum temperatuur. vereist om vochtcondensatie te voorkomen, wordt ook verminderd.

Om zo lang mogelijk binnen de toegestane temperatuurgrenzen te kunnen werken, moeten parameters zoals de dikte van de thermische isolatie en de totale warmtecapaciteit van de constructie worden aangepast aan een specifiek stuwkrachtprofiel. Zoals verwacht werd na het testen gecondenseerd water in de tank gevonden, maar deze ongebruikte massa is een kleine fractie van de totale brandstofmassa. Zelfs als al het water uit de gasstroom die wordt gebruikt om het voertuig te oriënteren condenseert, zal nog steeds 40% van de massa van de brandstof gasvormig zijn (voor 85% peroxide). Zelfs deze optie blijkt beter te zijn dan het gebruik van gecomprimeerde stikstof, aangezien water lichter is dan een dure moderne stikstoftank.

De testapparatuur getoond in Fig. 6 is duidelijk verre van een compleet tractiesysteem. Vloeistofmotoren van hetzelfde type als beschreven in dit artikel kunnen bijvoorbeeld worden aangesloten op een tankuitlaat, zoals weergegeven in afb. 5G.

Plannen voor drukpomp

Om het concept getoond in Fig. 5H wordt een betrouwbare gaspomp ontwikkeld. In tegenstelling tot een verschildruktank moet de pomp tijdens bedrijf meerdere keren worden gevuld. Dit betekent dat er vloeistofontlastkleppen nodig zijn, evenals automatische gaskleppen om aan het einde van de slag gas te laten ontsnappen en weer onder druk te zetten.

Het is de bedoeling om een ​​paar pompkamers te gebruiken die beurtelings werken, in plaats van de minimaal vereiste één kamer. Dit zorgt voor een constante werking van het oriëntatiesubsysteem op warm gas met een constante druk. De uitdaging is om de tank te kunnen oppakken om de massa van het systeem te verminderen. De pomp zal draaien op een deel van het gas uit de vergasser.

Discussie

Het ontbreken van geschikte afstandsbedieningsopties voor kleine satellieten is niet nieuw en er worden verschillende opties overwogen om dit probleem aan te pakken (20). Een beter begrip van de problemen die samenhangen met de ontwikkeling van voortstuwing bij systeemklanten zal helpen om dit probleem beter op te lossen, en een beter begrip van de problemen met de voortstuwing van satellieten is hoog tijd voor motorontwikkelaars.

In dit artikel is gekeken naar de mogelijkheden om waterstofperoxide te gebruiken met goedkope materialen en kleinschalige technieken. De verkregen resultaten kunnen ook worden toegepast op PS op basis van ééncomponent hydrazine, evenals in gevallen waarin peroxide kan dienen als oxidatiemiddel in niet-toxische tweecomponentencombinaties. De laatste optie omvat de in (6) beschreven zelfontbrandende alcoholbrandstoffen, evenals vloeibare en vaste koolwaterstoffen, die ontbranden bij contact met hete zuurstof die wordt geproduceerd door de ontleding van geconcentreerd peroxide.

De relatief eenvoudige peroxidetechnologie die in dit artikel wordt beschreven, kan direct worden gebruikt in experimentele ruimtevaartuigen en andere kleine satellieten. Slechts één generatie geleden werden lage banen om de aarde en zelfs diepe ruimte verkend met vrijwel nieuwe en experimentele technologieën. Het landingssysteem van de Lunar Surveyor omvatte bijvoorbeeld tal van zachte compactors, die tegenwoordig als onaanvaardbaar kunnen worden beschouwd, maar die behoorlijk geschikt waren voor de taken. Op dit moment zijn veel wetenschappelijke instrumenten en elektronica sterk geminiaturiseerd, maar de technologie voor afstandsbediening voldoet niet aan de behoeften van kleine satellieten of kleine maanlanders.

Het idee is dat op maat gemaakte apparatuur kan worden ontworpen voor specifieke toepassingen. Dit is natuurlijk in tegenspraak met het idee van "overerving" van technologieën, dat meestal de overhand heeft bij de keuze van satellietsubsystemen. De basis voor deze mening is de veronderstelling dat de details van de processen niet goed genoeg zijn begrepen om volledig nieuwe systemen te ontwikkelen en te laten draaien. Dit artikel was ingegeven door de opvatting dat de mogelijkheid van frequente, goedkope experimenten de ontwerpers van kleine satellieten de nodige kennis zou opleveren. Met een goed begrip van zowel de behoeften van de satellieten als de mogelijkheden van de technologie komt de potentiële vermindering van onnodige systeemvereisten.

Bedankt

Veel mensen hebben geholpen om de auteur kennis te laten maken met rakettechnologie op basis van waterstofperoxide. Onder hen zijn Fred Aldridge, Kevin Bolinger, Mitchell Klapp, Tony Friona, George Garboden, Ron Humble, Jordin Kare, Andrew Kubika, Tim Lawrence, Martin Minthorn, Malcolm Paul, Jeff Robinson, John Ruzek, Jerry Sanders, Jerry Sellers en Mark Ventura .

De studie maakte deel uit van het Clementine 2-programma en het mivan het Lawrence Laboratory, ondersteund door het US Air Force Research Laboratory. Dit werk werd gefinancierd door de Amerikaanse regering en werd uitgevoerd in het Lawrence National Laboratory in Livermore, University of California onder contract W-7405-Eng-48 van het Amerikaanse ministerie van Energie.

Een gasbrander is een speciaal apparaat dat zorgt voor een gelijkmatige verbranding van gas en waarmee u de toevoer van brandstof kunt regelen. Vaak kan niet iedereen een dergelijk apparaat betalen, maar een doe-het-zelf gasbrander gemaakt van afvalmateriaal zal een economisch en praktisch alternatief zijn voor fabriekstegenhangers.

De belangrijkste componenten voor de vervaardiging van krachtige gasbranders zijn industriële kleppen. Ze zijn misschien nieuw, maar voor een zelfgemaakt apparaat is het voldoende om gebruikte apparaten te gebruiken als er geen gaslek is. Ze zijn ontworpen om samen te werken met een propaangasfles van 50 liter met een hoekventiel en een verloopstuk.

Brander met klep VK-74

Het apparaat van deze brander is weergegeven in fig. 1. De klep van de zuurstofcilinder VK-74 wordt als basis genomen. Aan het uitlaatuiteinde wordt een op een draaibank bewerkte handgreep geïnstalleerd, op het gegolfde deel waarvan een slang van de cilinder is aangesloten. Een dop met een voorbereid schroefdraadgat voor de jet wordt op het deel van de klep geschroefd met een K3 / 4˝ conische schroefdraad, waarmee deze op de gasfles was aangesloten. U kunt een kant-en-klare versie van een steekvlam of gasfornuis gebruiken.

Het mondstuk is gemaakt van een stuk stalen buis van 1/4˝ 100 mm lang en aan de dop gelast op twee stukken draad ∅5 mm. Er moet een afstand van 15 mm worden gelaten tussen de dop en het mondstuk om lucht in de verbrandingszone te laten komen. Door de draadhouders te buigen, wordt de positie van het mondstuk aangepast om de middenpositie van de vlam te bereiken.

De volgorde van acties voor het ontsteken van de brander:

1. Open de cilinderklep;
2. Breng een brandende lucifer naar het mondstuk en open langzaam de branderklep;
3. Controle gasontsteking;
4. Regel de vlam met het branderventiel

Trouwens! De hoogste vlamtemperatuur bevindt zich aan het einde van het groenblauwe deel van de toorts.

Een zelfgemaakte gasbrander van dit ontwerp heeft één nadeel dat verband houdt met de eigenaardigheid van de locatie van de klep. De gasstroom wordt in de tegenovergestelde richting van de normale positie geleid. Stopbusafdichtingen ervaren een constante gasdruk (ook wanneer de klep gesloten is), dus het is noodzakelijk om de dichtheid van de afdichtingen constant te controleren.

Aandacht! De VK-74 klep mag alleen worden gebruikt bij het afstellen van de vlam. Stop de gastoevoer alleen bij de cilinder

Brander omgebouwd van acetyleen gassnijder

Als u een acetyleentoorts heeft met een defect zuurstoftoevoerventiel, haast u dan niet om deze weg te gooien. Het zal ook geschikt zijn voor de vervaardiging van een brander (Fig. 2.). Wijzigingen vereisen een mengkamer, waarvan de inhoud moet worden verwijderd om het gewicht te verminderen. U moet het zuurstofvat en de klep verwijderen. Soldeer het resulterende gat met hardsoldeer. Sluit de slang die uit het verloop van de gasfles komt aan op de M16 × 1.5 linkse schroefdraadfitting.

Bevestig met een wartelmoer op de mengkamer een zelfgemaakte punt die op 45° is gebogen om het gemakkelijker te maken om met de brander te werken. Schroef de flens met het mondstuk eraan vastgelast op de schroefdraad van de punt.

Een van de opties voor het uitvoeren van een dergelijke brander is het gebruik van een dop met een M22 × 1.5-schroefdraad. Het ontwerp van het mondstuk is hier vergelijkbaar met het mondstuk van de hierboven beschreven brander. Zelfgemaakte gasbrander is klaar om te gaan.

Gas minibrander

Mini gasbranders zijn meer geschikt voor het werken met kleine onderdelen. De minibrander is gebaseerd op een balinflatie-naald. Het is noodzakelijk om er een snede in te maken, iets verder dan het midden van de naald.Sommige naalden hebben al een soortgelijk gat, wat het werkproces aanzienlijk versnelt. Vervolgens moet u een injectienaald nemen en deze ongeveer 45 graden in het midden buigen.

Het ontwerp van de mini-gasbrander

Het puntige uiteinde van de injectienaald kan het beste recht worden geslepen. Daarna moet het zo in de kogelnaald worden gestoken dat een van de uiteinden door het gat naar buiten komt en de andere enkele mm uit de grote naald steekt. Het resulterende mini-ontwerp moet worden gefixeerd met solderen. Daarna moeten druppelaars aan de basis van de twee naalden worden bevestigd. Klemmen - Druppelregelaars moeten zo dicht mogelijk bij de naalden worden geplaatst. In de resulterende brander zullen ze fungeren als regelaars voor de toevoer van gas en lucht. Ze moeten ook aan elkaar worden vastgemaakt, en dit kan het beste worden gedaan met een thermisch pistool. Het blijft alleen om een ​​bron van gecomprimeerd gas aan te sluiten op het voltooide apparaat, de brander is klaar voor gebruik. Zo'n zelfgemaakte gasbrander kan objecten verwarmen tot 1000 graden. Het moet met zorg en veiligheidsmaatregelen worden behandeld.

Infrarood verwarming

Het gebruik van zelfgemaakte gasbranders kan het idee suggereren om met uw eigen handen een infraroodverwarming te maken. Dergelijke kachels zijn ontworpen om huizen of garages te verwarmen, in het licht van steeds hogere gasprijzen. De makkelijkste manier om warm te blijven is door gewone voedselfolie te gebruiken. Het moet aan de muur achter de batterij worden gemonteerd. Warmtestromen worden vanaf het aluminium oppervlak de kamer in gereflecteerd, waardoor er geen warmte door de wanden kan ontsnappen.

In een meer complexe versie kunt u een spiraal gebruiken. Om dit te doen, moet u een gloeilamp en een infraroodpoort in de winkel kopen. Het maken van zo'n apparaat is vrij eenvoudig: de spiraal moet in een metalen blok worden gelegd dat op het lichtnet wordt aangesloten. Aan de resulterende structuur is een infraroodpoort bevestigd. Dit apparaat werkt op basis van het vermogen van de poort om thermische informatie die wordt ontvangen van de hete spoel naar de kamer te verspreiden.

Voor garages of andere kleine niet-residentiële gebouwen is een verwarming op basis van een kleine blikken doos en grafietzand het meest geschikt. Zo'n apparaat is vrij compact, het heeft niet veel ruimte nodig, terwijl het uitstekend werk levert met de taken die eraan zijn toegewezen. Voordat met het werk wordt begonnen, moet de container grondig worden gespoeld en gedroogd. Het kan elke diameter en maat hebben, het is belangrijk dat het volledig past bij uw ideeën over hoe de toekomstige kachel eruit moet zien.

Grafiet moet worden gemengd met fijn zand in een verhouding van één op anderhalf gevuld in de doos. Van een stuk blik moet je een cirkel snijden met een diameter die geschikt is voor een ijzeren container, en een geleidingsdraad aan de randen bevestigen. Deze structuur moet op een mengsel van zand en graniet worden gelegd, waarna het wordt bedekt met het resterende mengsel. Vervolgens moet de container goed worden gesloten met een deksel om er kunstmatig druk in te creëren. De tweede draad van de containerbak is verbonden met de auto-accu.

U kunt de verwarmingstemperatuur van een dergelijk apparaat regelen met behulp van een hoes. Met strakker draaien, zal de temperatuur van de blikken doos sterker zijn. Met minder, zal het warmte verliezen. Het is belangrijk om zo'n kachel niet oververhit te laten raken. In dergelijke gevallen zal de doos beginnen te gloeien met een rode of oranje gloed. Bij oververhitting vindt het proces van sinteren van zand plaats, wat leidt tot een verlies aan efficiëntie van de zelfgemaakte gasbrander. Om het te herstellen, schudt u het apparaat inwendig.

Een gas-infraroodstraler is qua materiaal duurder, omdat er een kleine infrarood keramische verwarming. Het is het beste om geen groot apparaat te kopen, omdat het wordt "aangedreven" door een kleine propaantank met een inhoud van 1 liter. Daarnaast heb je een brander nodig - een mondstuk met een speciale kraan. Allereerst moet u alle brandersproeiers verwijderen en alleen de pijp en kraan overlaten. Op de buis wordt een slang geplaatst, die iets meer dan een halve meter lang moet zijn. Op dit apparaat is een gasfles aangesloten. Het is erg belangrijk dat het zich in een verticale positie bevindt, omdat de gasbeweging omhoog gaat en niet horizontaal. Zo'n kachel werkt twee uur lang op een conventionele cilinder van 200 gram.

Vissers gebruiken een soortgelijk apparaat vaak tijdens het wintervissen in een tent. Door de voorraad gasflessen kunt u comfortabel op het ijs overnachten. Bovendien is dit ontwerp veilig, er zit geen open vlam in, wat schade kan veroorzaken. Het duurt 10 minuten voordat een keramische tegel volledig is opgewarmd, waarna deze actief warmte begint uit te stralen en de lucht eromheen verwarmt.

Hoe maak je een gasbrander met je eigen handen? Of een verwarming? Erg makkelijk! Het belangrijkste is om de interne structuur van deze apparaten te kennen om een ​​idee te krijgen van de werking ervan. Daarna zal het maken van een zelfgemaakt ontwerp niet moeilijk zijn. Het belangrijkste is om veiligheidsmaatregelen niet te vergeten bij het werken met open vuur of zijn bronnen.