Пластик та вода. YouTube-блогер надрукував ракетний двигун із внутрішнім охолодженням

Про це пише видання Interesting Engineering.

Автор проєкту вирішив перевірити, чи зможе пластиковий ракетний двигун, надрукований на звичайному FDM-принтері, витримати високу температуру під час роботи. Для цього він створив конструкцію з подвійними стінками, між якими постійно циркулювала вода.

Читайте также: Оззи Осборн Діти: подробности о семье и биографии легендарного музыканта

Зазвичай пластикові ракетні двигуни руйнуються майже одразу після запуску, адже камера згоряння та сопло швидко нагріваються до температури, за якої пластик починає плавитися. Замість пошуку нового матеріалу блогер спробував відводити тепло ще до того, як конструкція почне деформуватися.

У двигуні використовували окрему подачу пропану та повітря для створення полум’я. Вода циркулювала через внутрішні канали за допомогою невеликого насоса. Такий принцип нагадує системи регенеративного охолодження, які використовують у рідинних ракетних двигунах, але тут його реалізували зі звичайного пластику та побутового обладнання.

Перші версії двигуна не мали охолодження і плавилися майже одразу після запалювання. Камера згоряння швидко втрачала форму, а пластик починав текти вже за кілька секунд.

Після цього автор переробив конструкцію, додавши подвійні стінки та водяне охолодження. Перед запуском систему перевірили на герметичність. Для запалювання спочатку використовували електроди, які створювали електричну дугу, але згодом перейшли на запальничку для гриля, оскільки електроди теж почали деформуватися від температури.

Оновлений двигун показав кращий результат. Охолоджувана частина камери згоряння залишалася цілою та працювала довше. Однак нижня частина сопла, де охолодження не було, почала перегріватися й провисати, а з отвору двигуна капав розплавлений пластик.

Читайте также: За ціною до $15 тисяч. Китайська компанія готує запуск домашнього робота-дворецького

Після цього блогер створив нову версію двигуна з повним водяним охолодженням. Усі ділянки, які контактували з полум’ям, отримали внутрішні канали для циркуляції води.

Під час випробувань двигун працював довше та зберігав форму, але тест завершився після появи витоку. Вода потрапила всередину камери згоряння і загасила полум’я.

Після аналізу автор дійшов висновку, що проблема може бути пов’язана з властивостями самого пластику. Матеріали для FDM-друку погано проводять тепло, тому внутрішні стінки двигуна сильно нагріваються ще до того, як тепло встигає перейти до води.

Тонші стінки могли б краще відводити тепло, але тоді двигун став би менш міцним і гірше витримував би тиск. Також система охолодження додає зайву вагу через резервуари з водою, насос і трубки, що ускладнює створення повноцінної ракети.

Попри це, експеримент показав, що активне охолодження значно підвищує стійкість пластикового двигуна до перегріву. Автор вважає, що концепцію можна вдосконалити у майбутніх версіях.

Читайте также: Автономний «мисливець» від Navantia. Британія будує безекіпажний корабель для гібридних воєн