SMART Rockets – Offene VerbrennungSMART Rockets – Open Combustion

In den letzten Tagen des Julis und Anfang August war es nun endlich soweit. Wir konnten nach ersten Durchflusstests mit flüssigem Sauerstoff nun endlich die ersten Zündversuche wagen. Dafür haben wir unseren Teststand mit Schubgerüst und Injektorplatte in unser Testgelände in einen ehemaligen Militärbunker nahe Großenhain transportiert. Eine kleine Auswahl an Videoaufnahmen könnt ihr in folgendem Video sehen:

Zu weiteren Tests später mehr…Within the last days of july and the beginning of august we were able to conduct first combustion tests after the final qualification of our test bench with flow tests and liquid oxygen. The tests were realized in a shelter of a former military base near Dresden. A selection of the open combustion results can be seen in the following video:

Further results are upcoming…

SMART Rockets – Erfolgreicher ZündsystemtestSMART Rockets – Successful ignition system test

Am 27. Mai 2014 gegen 14 Uhr war es in Großenhain nun endlich soweit. Wir haben den ersten Brennversuch unternommen. Dabei handelte es sich noch nicht um ein Raketentriebwerk sondern um einen Pilotflammenbrenner für eben dieses. Dieses Zündsystem, basierend auf einem Propan-Sauerstoff-Brenner, soll als zweite Zündsystemstufe neben einer pyrotechnischen Kartusche für die Rakete dienen.

Der Brenner für die Pilotflamme besitzt eine Vermischungskammer mit tangentialen Eintrittsbohrungen für die Brennstoffe. Dabei werden Propan und Sauerstoff durch den auftretenden Drall miteinander sehr homogen vermischt und somit das zündfähige Gemisch erzeugt. Die initiale Zündung erfolgt durch eine Zündkerze, welche für Modellautos mit Verbrennungsmotor vorgesehen sind. Als Brennkammer wurden sowohl eine Keramik (MARCOR ®) als auch einfacher Edelstahl verwendet und getestet, wie auch in dem folgenden Video zu sehen ist.

Aus den Versuchen sind mehrere Erkenntnisse zu gewinnen. Zum Ersten ist diese Keramik nicht für dieses Zündsystem geeignet. Die Thermoshockbeständigkeit war nicht im ausreichenden Maße gegeben, wodurch es zu Rissen im Material kam. Gleichzeitig gab es an der Brennkammer sowohl bei den Eintrittsbohrungen als auch am Brennkammerausgang Anschmelzungen. Konstruktiv war aber auch zu erkennen, dass die Richtwirkung der Edelstahlbrennkammer bei der Keramik gefehlt hat. Dies zeigt sich deutlich in der weit divergierenden Flamme während des Versuchs. Diese Flammenausbreitung ist wohl der Drallvermischung zuzuschreiben. Bei Verwendung der Stahlbrennkammer ist Aufgrund der Länge des Auslasses eine größere Richtwirkung der Flamme zu erkennen und der Drall wirkt im Wesentlichen abgebaut. Gleichzeitig zeigte sich das Material als brauchbar obwohl dies auch in Form verschiedener Anlauffarben Spuren des Tests abbekommen hat.

Im weiteren Schritt werden Magnetventile montiert und die Fernsteuerung getestet, damit dieses Zündsystem als einsatzbereit eingestuft werden kann.On May 27th around 2 pm we conducted the first test of our ignition system. This ignition system shall ignite the upcoming combustion chamber and uses propane and oxygen gas as fuels. It is supposed to be the back up for a solid propellant cartouche, the main ignition system.

The burner for the pilot flame has a combustion chamber with tangential inlets for the fuels. Therefore, propane and oxygen are mixed homogeneously due to the swirl effect and produce the flammable mixture. The initial ignition is done by a spark plug used for RC cars. As a combustion chamber material a ceramic and stainless steel is used and tested. This can be seen in the following video.

The tests revealed a lot of insights. The first thing is that the ceramic material proofed not to be suitable as a chamber material. The thermo shock resistance was not sufficient, which resulted in material cracks. Furthermore, at the inlets and outlets are initial fused areas. Additionally, due to the construction, the directional function of the stainless steel chamber was absent. This can be seen from the divergent flame during the test. This flame spread is probably a result of the swirl injection. By using the stainless steel chamber, the flame is much more directed due to the length of the outlet. The induced angular momentum of the swirl injection seems to be depleted. Furthermore, the steel proved to be capable for the intended use, even though some heat tinting occurred.

In a further step solenoid valves will be added to the ignition system and a remote control realized, so that the ignition system is after a further test ready for operation.