Motor experimental combustible sólido LEEM-RK/CS E1

Información sobre el estado de diseño, fabricación y certificación del Cohete LEEM RK/CS, lanzador de CanSat

Moderator: hector.salvador

Motor experimental combustible sólido LEEM-RK/CS E1

Postby ramón on 19 Sep 2007, 00:27

Hola a todo/as!

Este post es referente al desarrollo de un motor experimental propio en un plazo aproximado de 16 meses. Este motor podría denominarse LEEM-RK/S E1 aunque lo mismo hay un nombre más sencillito. En mi opinión, y debido a la complejidad de afrontar directamente el problema de diseño de un motor cuyos objetivos no son todavía conocidos, podríamos comenzar por resolver un problema de actuaciones.

El problema de actuaciones consiste en determinar los parámatros y las propias actuaciones de un motor ya desarrollado con un diseño congelado. Para esto propongo que desarrollemos un motor de combustible solido (KN- sobitol o semejante) de combustión lateral (por limitaciones tecnológicas) con el mayor número de parámetros fijados de un modo un tanto arbitrario.

Desarrollaríamos un motor que ya "tire" (tontarías las justas :wink: ), que podamos fabricar y veríamos como se comporta y lo que "tira". Podría convertirse posteriormente en plataforma de ensayos de otros combustibles y propulsar algun cohete desarrollado. Se que puede sonar un poco "chapucero" pero mirando la red (con especial atencion a la pagina de Nakka) y algun libro he visto que el tema práctico dista bastante del teórico, lo cual en mi opinión es bastante interesante. El tema más complejo es el del combustible que merecerá especial atención.

Para hablar un poco del tema, aportar ideas y determinar un diseño preliminar propongo que todos los interesados nos juntemos una tarde o mañana en la escuela e ir echando unas cuentas. Tambien podríamos ver un poco la teoría de motores cohete para los que no estén familiarizados con el tema. Por ello propongo quedar el 27 de Junio (o en adelante) según mejor convenga a la mayoría.

Espero vuestros comentarios y sugerencias al respecto.

Un saludo

Ramón

P.D: He empezado a pegarme un poco con el CATIA, que será la herramienta con la que haremos el diseño gráfico del cohete (a efectos de posterior mecanicación por control numérico). Si alguien sabe un poco del tema sería genial contar con su colaboración.
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Hola

Postby Salvalen on 19 Sep 2007, 00:28

Me apunto a seguir de cerca el proyecto. ¡Va a ser apasionante!

En lo que pueda aportar técnicamente también me ofrezco.

Un punto de partida para el proyecto sería decidir (o calcular) el Impulso total a obtener y seguidamente pasar a fijar el parámetro del diámetro del tubo.

También considero básico decidir (o calcular) entre que rango de presión teórica funcionará, a partir de aquí, el reactor "sale" el solito...

El "Nakka" usa diseños un tanto extremos para mejorar el rendimiento, considero que 1000-1200 PSI son demasiados y además de riesgo estructural producen aceleraciones brutales que dañan las electrónicas, los fuselajes y las cargas útiles.

Hoy sábado 16 hemos lanzado nuestro cohete con un reactor de 50 mm de diámetro externo y 670 gr de propulsor. Aquí os pongo la foto del día...
Image

Los videos están colgados en nuestra web www.cohetes.org.

¡Espectacular! :shock:

Saludos,

Salva
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Postby Edu on 19 Sep 2007, 00:31

Hola!

Me uno al post y cuento un poco lo que he ido pensando.

Los objetivos que se acordaron fueron que llegase a 6 km de altura y que pudiese llevar más peso (no se dijo alrededor de cuanto) con un fuselaje más ancho, de alrededor de 10 o 15 cm (eso creo recordar :roll: ).

Para que esto se cumpla, así a ojo deberíamos (en mi opinión, si me equivoco corregídme :wink: ) construir un motor de clase M (apurando se podría hacer un L alto) o incluso un N. Claro que todo esto dependerá de todos los parámetros finales que le fijemos (como el peso, dimensiones del fuselaje, etc).

Como ha dicho Salva, podríamos hacer los granos con eritritol, ya que teóricamente tiene una temperatura de fusión más baja que los demás combustibles. Lo que habría que mirar es la curva de empuje que tiene este combustible, para saber si es picuda como la del sorbitol o más plana como la de dextrosa.

Con lo del CATIA puedo ayudar, aunque sea poco (lo trasteado en casa sin manuales :roll: ). Con lo de diseñar una pieza más o menos me defiendo, con los análisis estructurales un poco y lo de CNC ni idea (aunque tengo un tutorial por aquí).

Saludos:

-Edu-

P.D. Salva, muy buena tu página y tus cohetes!
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Eritritol

Postby Salvalen on 19 Sep 2007, 00:32

Hola.

Según Scott, uno de los pioneros en USA con el eritritol, la curva práctica de empuje/presión del eritritol es casi igual a la teórica. Esto es otro punto a favor del eritritol porque el sorbitol produce, efectivamente curvas picudas.

¿6 km de cota? ¿Pero con una sóla fase o con 2?

Saludos
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Postby Edu on 19 Sep 2007, 00:33

Hola Salva!

Pues es una buena noticia lo de la curva, ya que se podrá predecir mejor el empuje y rendimiento del motor.

Lo de las etapas creo que de momento se dijo una para evitar complicaciones, pero sería cuestión de hablarlo y definir todo :wink:

Saludos:

-Edu-
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Postby Héctor on 19 Sep 2007, 00:34

¡¡Buenas a todos!!

Muchas gracias por vuestras aportaciones, parece que poco a poco este proyecto se va poniendo en marcha :D

En principio los requisitos de la misión del LEEM-RK/CS 2 es elevar a 6km una carga útil de 146 mm de diámetro y 1050 gramos.

Por otra parte están los proyectos RK/S y RK/Hyb de desarrollar motores sólidos e híbridos para ir aumentando las prestaciones de estos cohetes. Me parece estupenda la propuesta de Ramón de empezar a trastear con algo conocido para ir mejorándolo poco a poco. El Eritritol que propone Salva puede ser un buen punto inicial para hacer pruebas en el banco de combustibles (he encontrado unas vasijas de presión de acero estupendas) y comparar sus actuaciones respecto al Sorbitol; si lo bonito es obtener nosotros las curvas y comparar :D

A partir de aquí, el proyecto "Viriatus" de Cohete de Sondeo (de 2 a 4 kg de carga útil a 60km), sería la meta a largo plazo para implementar ya un cohete multietapa (quizás la primera sólida y la segunda híbrida); todas las pruebas que podamos ir haciendo con vista a este objetivo serían estupendas...Yo me apunto a empezar a hacer pruebas en vuelo de cohetes multietapa!

¿Qué os parece reunirnos después del 29? (Mi último examen) :S

Un abrazo:

Héctor
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Hola salva!

Postby ramón on 19 Sep 2007, 00:36

Hola Salva, es genial poder contar con tu ayuda, sobre todo en el tema práctico. Lo del eritrol suena muy interesante, he visto que se utiliza algo en alimentacion aunque no se como se podría conseguir en cantidad.

Sobre lo que se comenta de definir el impulso total necesario y a partir de ahi el cohete. Todavía no esta definida la aerodinámica , la estructura o los sistemas auxiliares, ademas de que del motor solo tenemos estimaciones. Por ello, y porque en el tema práctico de motores estamos todavia en bragas jeje, creo que es mejor empezar viendo como se comporta y las actuaciones de un primer motor experimental echo a grosso modo (aunque no por ello sin tener una idea del empuje que va a dar).

El tema del reductor, eritrol (que si tiene un comportamiento mas estable mejor que mejor) o sorbitol, y del propulsante en general es conocer la ley de recesión, y es algo de lo que no he encontrado toda la informacion que esperaba. Y ademas me he llevado alguna sorpresa, sobre todo por mi falta de conocimiento del tema practico (como ver un "n" negativo en ciertos tramos de presiones). Si puedes aportarnos algo de luz te lo agradecería mucho.Y hablando de presiones no creo que en ningun caso pasemos de 3 o 5 MPa (yo soy mas de sistema internacional :wink: ) sobre todo para evitar riesgos aunque todavía no esta claro.

Edu, encantado de contar contigo, sobre todo con tu interés. En CATIA creo que todavia me superas jeje y por eso te pediré algun consejillo cuando ya tengamos decidido mas cosillas del diseño como el area de garganta o la relacion de áreas para empezar a dibujar.

De cara a la reunión de finales de mes estoy desarrollando un pequeño script de MATLAB con el que obtener algunos resultados mas facilmente.

Un saludo

Ramón
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Me presento - Hola a todos!

Postby JUAN CARLOS on 19 Sep 2007, 00:39

Qué tal!
Mi nombre es Juan Carlos, he estado en una solo de las reuniones del grupo de cohetes, así que creo que al menos nos hemos visto aunque no hayamos llegado a conocernos. A Héctor sí que le conozco, asistí con él al encuentro en Tabernas de la gente de SpainRocketry, además de por todos los trámites y reuniones que tuvimos para fundar la asociación. Desde siempre me ha gustado el tema de los cohetes y cuando tuve noticia de que se iba a trabajar en ello, aunque estaba claro que este tema lo iba a coordinar Héctor (yo empecé como coordinador de la división de ESEO que se ha incluido en otra y ahora estoy de coordinador de la división de proyectos que por su naturaleza es más conceptual que práctica) intenté en todo momento aportar ideas; de hecho, el proyecto y nombre de Viriatus es cosa mía. El nombre, en concreto, no es una ocurrencia a la ligera: hace un tiempo hice una propuesta en un informe argumentado al director de una importante empresa del sector de por qué un sistema espacial español, que en estos momentos está en fase de diseño, debía llevar ese nombre. Al final, la propuesta fué desestimada por otros motivos, pero todos los que leyeron el informe, que son bastantes y algunos muy conocidos, pensaron que era una buenísima idea y por eso creí que podía ser un importante punto de inicio para el "proyecto estrella" de nuestra asociación. Es un proyecto muy ambicioso pero a la vez estimulante. Como bien dice Héctor, todos los pasos que demos en esa dirección, en mi opinión, están bien dados, y el motor cohete es el elemento crítico.

Me gustaría colaborar con vosotros, si no os importa, aunque el día 30 tengo aeroportuaria, así que no podré asistir a la reunión que hagais el 29. A partir del 9 de julio ya estaré en Madrid para todo el verano.

He visto el video de Salva. Me parece que su experiencia es fundamental en el trabajo a desarrollar. Respecto a Ramón, creo que el enfoque que tiene de intentar comprender y modelar el fenómeno es también muy importante de cara a llegar a un buen diseño. En cuanto a mí, tengo conocimientos en varias áreas que creo que pueden ayudar. No he construido nunca un motor cohete, pero he trabajado bastante con las manos y me motiva mucho trabajar en equipo.

Un saludo.
JUAN CARLOS
 
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Caracterización del eritritol

Postby Salvalen on 19 Sep 2007, 00:41

Hola.

Os envio un enlace hacia una hoja excel en la que he "caracterizado" el KNER ajustando la curva para que cumpla los valores de Kn y curvas de presión que obtiene Scott (Experto con el eritritol).


http://www.cohetes.org/excel/SRM%20A50%20ER-A.xls

En ella, hay que elegir el 3ª propulsor (originalmente era KNsacarosa).

Es sólo una aproximación y quizá podáis "afinarla" un poco. :wink:

En cuanto a los tramos con exponentes de presión negativos del sorbitol, también me sorprende pero se supone que es fiable y reproducible.

Últimamente uso un poco de Fe2O3 para catalizar ligeramente la mezcla y compensar un "hueco" que hallé precisamente debido a ese comportamiento irregular que introduce el exponente negativo en algunos tramos.

En definitiva, se necesita un Kn algo superior que con sorbitol y la tasa de quemado es algo más lenta. El resultado son combustiones más largas, aceleraciones suaves junto a un encofrado más fácil y fiable.

Image

Saludos,

Salva
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Postby Borja.Hidalgo on 19 Sep 2007, 00:42

Wenas!
Ya estoy aqui! Tras lso examenes, este fin de semana he estado descansado por caceres y ahora ya a ponerse con este tema del cohete.

Os comento, yo mucha experiencia en el tema de motores no tengo, yo simplemente lo que se es fundir el KNO3 con el Azucar y meterlo en un tubo, pero no calculaba ni el empuje que me pudiera dar ni nada, todo era muy chapuzas, pero para eso me he metido aqui, para aprender y hacer las cosas bien, jeje.
Asi que para cualquier cosa, contar con mi apoyo.

Ramon, lo que dices de quedar un día, a mi me viene bien ya cualquier dia para hablar sobre el tema del motor, y aunque no aporte ahora mismo muchas ideas, ya las aportare mas adelante cuando vaya tomando conocimientos, :)

Lo mismo le digo a Héctor para quedar un dia de estos, el 29 me parece bien, de hehco cualquier dia.

Con respecto al CATIA... poca cosa puedo aportar, 6 horas de clase en la EUITA, y alguna horilla mas cacharreando en mi ordenador, pero nada mas...

Lo que si puedo hacer, es ver si es viable conseguir el ERITROL para asi empezar a desarrollar un motor que use ERITROL A ver si hago un par de llamadas y ya os pondre aqui lo que me han dicho.

En cuanto a la estrucutura de los cohetes para Octubre, mañana me acercare a Feroca (EDU si lees esto antes de mañana por la tarde dame un toque al movil y te envio un sms, bueno de todas formas ya mañana te envio uno por si te quieres acercar) a ver la fibra de vidrio, y Héctor, necesitaremos seguramente en una semana comprar algo de fibra para ir probando y ver que densidad, cuantas capas, y como poner la fibra (si atravesada, o toda ella en una dirección). Asi que ya hablamos para lo del presupuesto.
Bueno todo esto y más en el apartado de estructura.

Un saludo!
Borja.Hidalgo
 
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Postby Edu on 19 Sep 2007, 00:44

Hola!

Ramón, da por hecho lo del CATIA :wink: , pero ya te digo, me se manejar muy poco, pero se intentará :D

Una pregunta: ¿es lo mismo eritrol, eritritol y pentaeritritol R (el que hay en Riesgo)? Porque si no es lo mismo estaríamos hablando de cosas diferentes. Yo creo que no es lo mismo, pero pregunto por si acaso.

Saludos:

-Edu-

P.D. Yo tengo el último examen el día 29 a las 4, asique a partir del día 30 estoy disponible para cacharrear :D
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Una opinión...

Postby Salvalen on 19 Sep 2007, 00:45

Esto es sólo una opinión...

Sin ánimo de indicar a nadie cómo hacer las cosas... Es sólo un borrador, tampoco le hagais demasiado caso.

1º ) -Yo trabajo con series de calibres iguales. Esto permite corregir errores y fijar parámetros, además se reducen los costes y el tiempo...

2º) -Es aconsejable empezar con un modelo a escala (por ejemplo 1:2) del que será el definitivo. Esto es bastante lógico.

3º) -Decidir que clase se necesita según el impulso total M, N... Si el peso y la aerodinámica están optimizados (en realidad todo el diseño se basa en la optimización) se necesita casi 1kg de mezcla propulsora por km de ascenso (a grosso modo).

A "ojo de cohetero" preveo que el diámetro externo del motor estará entre 100 y 130 mm. y el peso de propulsor entre 8 y 12 kg.

¡Esto se pone emocionante!
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Eritritol

Postby Salvalen on 19 Sep 2007, 00:46

Saludos veraniegos a los componentes supervivientes del foro.

Por si os puede ser útil, os comunico el resultado de nuestros últimos meses de trabajo experimentando con nuevos combustibles.

Durante estos meses hemos construido tres reactores; dos de ellos basados en el eritritol como reductor y otro en el epoxi. Con los errores cometidos, hemos aprendido mucho de ambos propulsores.

Ambas pruebas (A/50B y A/50C) pueden verse en la sección de videos http://www.cohetes.org/jw_flv_player/flvplayer.html

El resultado no ha sido enteramente satisfactorio debido a un exceso de pólvora de imprimación en ambos casos.

El eritritol tiene una cierta "pereza" para iniciar la combustión y por ello se usó la pólvora en una dosis que resultó excesiva.

Después de muchas pruebas de encofrado de los granos de eritritol, se han encontrado algunas desventajas que aconsejaron emprender un camino paralelo.

Se ha probado también otro propulsor basado en epoxi, al que llamamos EPOKSAL. (Ver prueba de combustión aquí). http://www.cohetes.org/propulsores.html#epoxi

56.00 % KNO3
14.00 % KCLO4
29.00 % Resina Epoxídica
0.50 % Fe2O3
0.50 % Al


La idea era sopesar los "pros" y los "contras" de ambos propulsores para decidir una linea de trabajo y centrar los esfuerzos en el más conveniente.

El reactor A/50D ha sido probado con éxito por el G.C.C.E. y en base a los resultados, los propulsores basados en azúcares o polioles tipo "Candy" van a ser relegados por el momento.

La combustión del reactor A/50D fue larga (excesivamente) y duró unos 10 segundos. El Kn=170 era muy "conservador" y el resultado aconseja elevarlo a unos 300.

A la vista de las ventajas que hemos percibido durante la elaboración de los granos y las pruebas estáticas del EPOKSAL, vamos a centrarnos en esta línea de trabajo.

Ciertamente el EPOKSAL ha resultado ser claramente superior en todos los aspectos. Ya estamos preparando la próxima prueba estática del reactor A/50E.

Ventajas que hemos encontrado a favor del EPOKSAL:

- No hay que fundir ni calentar en su preparación
- No experimenta retracción durante el enfriado
- Mayor tiempo de trabajo con la mezcla antes de solidificar
- Se adhiere al inhibidor con mucha fuerza
- Características mecánicas inmejorables
- Mayor Isp por la presencia del polvo de aluminio y el KCLO4
- No es quebradizo ni sensible a golpes o aceleraciones fuertes
- La velocidad de combustión es más lenta incluso que el eritritol
- El humo grisáceo denso facilita el seguimiento del cohete
- Fácil de mecanizar sin fracturarse o quebrarse.
- Mayor densidad relativa del grano resultante
- No es higroscópico



Saludos,

Salva
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Postby Salvalen on 21 Nov 2007, 22:38

Hola.

Durante este tiempo de inactividad en el foro hemos estado desarrollando y construyendo reactores para caracterizar distintos propulsores con base epoxi.

En el anterior mensaje se habló del EPOKSAL y ahora se ha caracterizado mediante una hoja excel (SRM de R. Nakka) el NEPOX.

Este propulsor al que denominamos NEPOX, aporta aun más ventajas que el EPOKSAL y las pruebas estáticas han sido satisfactorias.

En http://www.cohetes.org/reactores.html pueden verse videos de las pruebas estáticas correspondientes a los reactores A50/E y A50/F, este último corresponde al propulsor citado (NEPOX).

La composición y proceso del NEPOX puede verse en:

http://www.cohetes.org/propulsores.html#nepox

Cualquier aportación teórica que podamos hacer a vuestro proyecto LEEM-RK/CS E1, será una satisfacción para nuestro grupo.


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