Zvýšení spolehlivosti motorku ROS 40 - konstrukční úpravy
Pokud je to ale jen trochu možné sežeňte si motorky ROS40 novějšího provedení s plovoucím tryskovým dnem - to je typ motorku zobrazený vlevo na fotografii níže. Novější typ motorku (ten vlevo na fotografii) totiž většinou žádné úpravy pro zvýšení spolehlivosti nepotřebuje.
ROS 40 je středotlaký motor s THP na bázi diglikolu, řízený pyrotechnickou složí. Níže je pro informaci řez celou světlicí (REAKTIVNÍ OSVĚTLOVACÍ NÁBOJ 40mm 40-R-Os), pro kterou byl motorek ROS40 původně používán.
Provozovat starší motorky ROS40 se zalepeným tryskovým dnem bez úprav pro zvýšení spolehlivosti je příliš velký hazard. (Jen vyjímečně narazím na starší motorky se zalepeným tryskovýn dnem, které jsou již z výroby dotěsněny jakýmsi červeným tmelem nebo barvou mezi vnitřním a vnějším plášťem - ty nikdy neselžou, takto dotěsněný motorek lze ale identifikovat až po rozřezání pláště a jeho rozebrání. Takže před použitím motorku v raketě jej identifikovat nelze.)
Nejčastější příčinou selhání motorku je nedostatečné utěsnění mezi vnitřním ocelovým plášťem tl. 1mm a tryskovým dnem z bakelitu. Selhání starších rosek se zalepeným tryskovým dnem způsobuje malá netěsnost papírového těsnění mezi tryskovým dnem a vnitřním pláštěm, kdy malé množství spalin pronikne mezi vnitřní ocelový plášť tlouš´tky 1mm a vnější ocelový plášť tloušťky 0,5mm - což většinou skončí třeba i téměř neznatelným nafouknutím vnějšího pláště a okamžitým vyražením čela motorku během startu.
Níže je fotografie rozříznutého vyhořelého motorku s patrným slabým nafouknutím vnějšího ocelového pláště. Tento motorek jen zázrakem neselhal.
Jedinou mě známou možností výrazného zvýšení spolehlivosti těchto starších motorků je jejich úprava navrtáním a tím odvzdušněním vnějšího tenkostěnného pláště. Tato úprava umožní aby spaliny proniklé netěsnícím papírovým těsněním jen neškodně unikly do atmosféry a nepoškodily vnější tenkostěnný plášť, který drží všechny části motorku pohromadě.
Zde jsou pro informaci výsledky pokusu s navrtáním vnějšího pláště starší rosky se zalepeným tryskovým dnem za účelem výrazného zvýšení spolehlivosti:
Plášť motorku ROS40 jsem rovnoměrně po obvodě navrtal osmi otvory obyčejným neupraveným vrtákem Ø2 mm do hloubky 1mm ve vzdálenosti 16 až 17mm od konce rosky (od tryskového dna). Hloubka vrtání měřena od doteku špičky vrtáku s pláštěm. Provrtán je tedy jen vnější tenkostěnný plášť tloušťky 0,5mm a vnitřní plášť tloušťky 1mm je tak navrtán jen do hloubky maximálně cca 0,5mm. (U dvou otvorů se mi to bohužel vlastní nešikovností ,,povedlo" do hloubky ještě o 0,2mm větší, malé lokální ztenčení vnitřního pláště ale nakonec nevadilo. Nyní používám přes vrták navlečenou mosaznou trubičku, tak že vrták trčí jen 1mm a nelze tedy zavrtat hlouběji.) Otvory jsem přelepil jednou vrstvou papírové maskovací pásky abych poznal zda z některých otvorů došlo k odfuku spalin.
K pokusu jem záměrně použil měděnou trysku s menším kritickým průměrem jen Ø4,4mm aby tlaky v komoře byly větší než obvykle. K pokusu jsem využil malou raketku na jeden motorek 20. srpna 2016 při slunečném odpoledni a teplotě vzduchu 29 °C. Motorek mám jako obvykle v tradiční kleci a časovač na čele motorku je zalepen epoxidem protože k iniciaci výmetu slouží měděný tepelně zpožďovací můstek pro přepálení silonu. Dosažená výška letu byla extrémní neboť výkon motorku s takto malou tryskou je nadstandardní.
Pokus dopadl dle očekávání a k profuku došlo až na jeden u všech otvorů. Profuk byl mnohem menší než jsem čekal a malé množství spalin pouze vytvořilo puchýře jen u jednoho otvoru došlo i k výraznému podfouknutí maskovací papírové pásky směrem dolů. I tyto relativně malé profuky spalin by však v případě, že by plyny nemohly odfouknout navrtanými otvory způsobil nepatrné nafouknutí vnějšího tenkostěnného pláště a selhání motorku.
Výborné je že vzhledem k tomu že profuk spalin nepoškodil ani maskovací pásku navinutou na motorku, zřejmě by nepoškodil ani konstrukci upevnění motorku a trupu rakety při těsné zástavbě motorku dovnitř trupu.
Pro případný běžný provoz takto upravených starších motorků (bez klece) doporučuji trysky s kritickým průměrem minimálně Ø4,8mm. Výše popsanou úpravu starších motorků ROS40 lze asi doporučit pouze zkušeným raketovým modelářům.
Na následujících fotografiích:
1. Před startem testovací raketky s upraveným motorkem ROS40.
2. Po přistání, vyjmutí motorku z rakety a odlepení maskovací pásky.
Další výrazné zvýšení spolehlivosti motorku ROS40 je možné dodatečným utěsněním papírového těsnění z vnitřní strany spalovací komory. Při navrtání vnějšího pláště a použití trysek min. Ø4,8mm však již nejspíš není třeba. (Větší průměr trysky ale již výrazně snižuje výkon motorku a snižuje stabilitu hoření - nastávají zřetelně slyšitelné pulsace tahu během nestabilního hoření.)
K dotěsnění používám barvu: Alkyton (Kovářská žáruvzdorná barva).
Alkyton - Žáruvzdorná barva černá 1078 a stříbrná 1015 jsou teplotě odolné barvy na bázi silikonem modifikované alkydové pryskyřice. Nátěr žáruvzdornou barvou odolává běžně teplotám do 650°C a vydrží zatížení až do 750°C. Teplota v motorku je sice mnohem vyšší, ale jen krátkou dobu. Těsnění je stejně nejdůležitější během počáteční tlakové špičky která trvá jen pár desetin sekundy.
Do stříkačky se zahnutou injekční jehlou nasaji 1,2ml barvy a toto množství pokud možno rovnoměrně zahnutou jehlou vltlačím do místa papírového těsnění. Motorek držím při vtláčení barvy tryskovým dnem šikmo dolů pod úhlem cca 45stupňů aby barva nezatekla nahoru k pyrotechnické složi a povrchu s černým střelným prachem. Nabarvení spodního čela diglykolového zrna se nejde vyvarovat, ale to nijak výrazně nevadí. Vpravení barvy usnadňuje, že používám závit M10x1 pro měděnou soustruženou trysku, kterou zašroubuji (pojištění a utěsnění závitu trysky 5min Epoxydem) zpravidla až po zaschnutí barvy po pár dnech.
Níže je pro ilustraci rozložený motorek ROS40 na kterém je pěkně vidět i prstenec problematického papírové těsnění mezi vnitřním ocelovým pláštěm a bakelitovým tryskovým dnem, jehož netěsnost je hlavní příčinou častého selhání neupravených motorků ROS40. Části na obrázku jsou pro informaci z novějšího provedení motorku ROS40 tedy toho s plovoucím tryskovým dnem.
Novější motory ROS 40 mají plovoucí tryskové dno, takže přestože papírové těsnění je stejně nespolehlivé jako u starších motorků tak pokud dojde k profuku plynů mezi vnitřní a vnější plášť tak tyto plyny ihned neškodně odejdou netěsností mezi plovoucím tryskovým dnem a vnějším pláštěm dolů pod motor do volné atmosféry. A k profuku plynů dochází podle mé analýzy řezů pláštěm vyhořelých motorků u všech motorů až na výjimky téměř vždy. U motorů s plovoucím tryskovým dnem je větší či menší ,,černý" profuk většinou na tryskovém dnu kolem uzavíracího lemu vidět z vnějšku i bez rozřezání pláště.)
(Dotěsnění žáruvzdornou barvou většinou pro jistotu používám i u novějších motorků ROS40.)