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Autor Tema: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)  (Leído 25752 veces)

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"EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« en: Agosto 07 2007 13:45 pm »
INTRODUCCIÓN:

El aficionado a la cohetería experimental busca un propulsor con mayor potencia, más seguridad en su preparación y mejores características mecánicas. El "EPOKSAL" es, hasta el momento, el propulsor más potente que ha utilizado nuestro grupo.

Explicaremos aquí la preparación de un propulsor de nueva generación basado en los combustibles epoxi y aluminio.

Los propulsores de tipo "composite" llevan bastante tiempo empleándose en reactores comerciales para cohetes de aficionado.

La dificultad para adquirir determinados productos químicos o su precio elevado, han dado paso a la aparición de propulsores realizados con productos más accesibles sin renunciar a todas las ventajas de los propulsores comerciales de base "composite".

REACTORES "EPOKSAL" DE ALUMINIO (ALEACIÓN 6060)

Reactor A50D (Despiece)


Reactor A50D (Montado)



COMPOSICIÓN DEL PROPULSOR EPOKSAL:

Los propulsores de base epoxídica tienen muchas ventajas frente a los propulsores basados en azúcares o poli alcoholes.

En su preparación no se requiere fundir la base, con la ventaja de proceso y seguridad que ello representa, pero la mejora cualitativa radica en las superiores características mecánicas del grano resultante y en un mayor ISP (Impulso Específico).

Las características de la resina epoxídica hacen muy recomendable este propulsor para formar cuerpo con el tubo que lo inhibe de la combustión. También es más resistente a los golpes, aceleraciones y fragmentaciones con lo que se obtiene un mayor control sobre el orden de combustión.


EPOKSAL:

56.00  % KNO3 (Nitrato potásico)
14.00  % KCLO4 (Perclorato potásico)
29.00  % Resina Epoxídica
0.50    % Fe2O3 (Óxido de hierro)
0.50    % Al (Polvo de aluminio)


Pruebas de "EPOKSAL"



CONCEPTO Y PREPARACIÓN:

Previamente se hace una estimación de la masa proporcional de todos los componentes mediante un cálculo volumétrico, considerando una densidad de 1.7 más un exceso del 15% al 20% que siempre resulta desperdiciado.

Por un lado se mezcla y se tamiza el KNO3 y el KCLO4 junto al Fe2O3. Por otro lado se añade el polvo de Al a la resina epoxi, la cual puede diluirse ligeramente, si se desea, con alcohol isopropílico, con el objeto de reducir la viscosidad.

El polvo de aluminio, para evitar riesgos, no debe ser de grado pirotécnico y puede ser de tipo "carga metálica" para resinas epoxi.

El propulsor con base epoxídica es seguro y se puede mecanizar pero a partir de este momento se observará el protocolo de seguridad en cuanto a protección pasiva y manipulación.

Se presenta la mezcla de polvos oxidantes (KNO3, KCLO4 y Fe2O3) en una bandeja prevista para la mezcla y amasado.

Se vierte la resina que incorpora el polvo de Al sobre el polvo resultante de la primera mezcla oxidante que tenemos en la bandeja.

Al principio, la mezcla de todos los componentes parece imposible por lo seca y apelmazada que resulta, pero progresivamente, la resina va “mojando” la totalidad del polvo oxidante y resulta en una masa de consistencia plástica que poco a poco aumenta su viscosidad.

La resina epoxi empleada debe catalizarse con un agente endurecedor de acción lenta, siempre que el fabricante prevea esta opción.

La proporción de agente endurecedor de la mezcla ha de ser inferior a la recomendada por las instrucciones con el objeto de extender el tiempo de manipulación, el cual también se reduce a medida que la cantidad de propulsor que procesamos es mayor, debido a la reacción termo catalítica de la mezcla.

En ocasiones, para prolongar el tiempo de trabajo, puede ser recomendable enfriar la resina en el refrigerador antes de su uso y realizar dos o tres tandas, dependiendo del número de granos o segmentos de propulsor que tengamos que realizar.

El amasado debe prolongarse lo suficiente para hacer plástica y homogénea la mezcla. Se recomienda el uso de una espátula de madera y un recipiente o bandeja de polietileno.

Los restos de propulsor EPOKSAL son difíciles de eliminar, por lo que se aconseja usar materiales desechables.

Con una espátula o cuchara de madera se rellena el molde que aloja al propulsor y acto seguido se introduce el núcleo para formar el corazón.

Los núcleos para los granos del propulsor deben recubrirse previamente con un arrollamiento helicoidal de teflón para fontanería. Esto facilita su posterior extracción. También pueden mecanizarse taladrando posteriormente el grano.

La proporción cuantitativa de la fórmula descrita no es invariable y puede ajustarse al gusto y necesidad, debido a que las granulometrías de los componentes sólidos influyen en el exponente de presión y en la velocidad de combustión.

El exponente de presión es el resultado empírico trazado en forma de curva y el EPOKSAL muestra un valor superior a 0.8.

Como consecuencia del elevado exponente de presión, las velocidades de combustión del EPOKSAL aparecen crecientes en función de la presurización progresiva de la cámara de combustión.

Se produce una realimentación presión-combustión que puede desembocar en fallo estructural del reactor por sobre presurización si no se ha previsto.

Para solucionar este inconveniente, los granos de EPOKSAL deben confeccionarse con geometrías regresivas de combustión (acortando su longitud) para compensar este elevado exponente de presión y estabilizar la curva de presión durante el funcionamiento del reactor.


Secciones del grano propulsor y sus curvas de Empuje Vs Tiempo



RECOMENDACIONES:

- Los granos tipo "BATES" con relación: Longitud /  Diámetro externo = 1.0 a 1.3 funcionan bien.


- Los núcleos de los granos se extraen girándolos cuando el propulsor deja de estar mordiente al tacto.

- Las superficies laterales deben lijarse antes de la imprimación con pólvora.

- Los valores iniciales de Kn deben estar en torno a 300 y ser regresivos.

- El EPOKSAL genera altas temperaturas y debe cuidarse todo lo relacionado con ello, especialmente el diseño del reactor.

<a href="http://www.youtube.com/watch?v=tzmofVN8QgA" target="_blank">http://www.youtube.com/watch?v=tzmofVN8QgA</a>
Prueba de combustión de "EPOKSAL"



La misión "Cormorán II" nace como un pequeño apoyo técnico a un proyecto del departamento LEEM de la Universidad de Ingeniería Aeronáutica de Madrid, denominado; COHETE LEEM-RK/CS E1.

La serie "Cormorán" da nombre a las misiones experimentales basadas en los reactores de aluminio.

Para las pruebas estáticas, los diámetros externos e internos del tubo de aluminio con aleación 6060 son 50/45 mm, con lo que el espesor del tubo del reactor es de 2.5 mm.

La misión se compone de varias pruebas de combustión a 1 atm, un conjunto de pruebas estáticas en el banco de pruebas de reactores y un lanzamiento de cohete.

Los reactores denominados A50/B y A50/C, cargan 737 gr. (aproximadamente) de mezcla propulsora KNO3+Eritritol y Fe2O3 como catalizador con las proporciones O/R 65/35 y 70/30 respectivamente. Este propulsor se denomina KNER+.

También se realizará, a modo de alternativa, una serie de reactores con propulsor de base epóxica (EPOKSAL y RNX-42) como parte de las pruebas estáticas. Los denominaremos A50/D, A50/E, A50/F, etc y pertenecen a la misma familia de reactores de aluminio con aleación 6060 y calibres 50/45. Los reactores A50/D y A50/E cargan 454 y 474 gr. de propulsor EPOKSAL respectivamente.

Sólo cuando la fiabilidad del reactor en el banco de pruebas, sea lo suficientemente alta, se determinará el diseño del sistema definitivo con el propulsor más conveniente. Se construirá el reactor A50/DEF con la información de los resultados de las pruebas estáticas.

Las pruebas estáticas contarán con una tobera de flujo subsónico de masilla epóxica y garganta de acero.

Se usa cartón como pantalla térmica de la cámara de combustión. Esto evita la pérdida de resistencia mecánica del aluminio debida al calentamiento. También evita las pérdidas de rendimiento termodinámico por radiación y conducción del calor a través de las paredes de metal de la cámara de combustión.


COMPOSICIÓN DEL PROPULSOR KNER+:

Ver aquí: http://todopetardos.com/foro/index.php?topic=1013.0



COMPOSICIÓN DEL PROPULSOR EPOKSAL:

Ver aquí: http://todopetardos.com/foro/index.php?topic=1003.0


VIDEO DEL REACTOR A50/E:

Ver aquí: http://todopetardos.com/foro/index.php?topic=1186.0


Saludos,

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« última modificación: Octubre 02 2007 22:25 pm por Salva »

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Re: NUEVO COMBUSTIBLE PARA COHETES
« Respuesta #1 en: Agosto 07 2007 14:35 pm »
Estas como una cabra pero me caes de puta madre   :hola:
« última modificación: Agosto 09 2007 00:13 am por 5EstrellaS »

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Re: NUEVO COMBUSTIBLE PARA COHETES
« Respuesta #2 en: Agosto 08 2007 17:06 pm »
gracias por esa informacion de un nuevo propulsor para coetes

lo voy a provar a ver k tal m sale ,pero no se
donde encontrar l perclorato
alguien m lo puede responder por favor

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Re: NUEVO COMBUSTIBLE PARA COHETES
« Respuesta #3 en: Agosto 08 2007 18:02 pm »
Wow... muchas gracias salva!!
Muchas gracias por la información!

Ahora toca ponerse manos a la obra xD

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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #4 en: Enero 06 2008 21:37 pm »
Recomiendo este propulsor a todos aquellos que busquen lo más potente a nuestro alcance.

A veces la potencia no es lo más importante pero para que nadie pueda quejarse, aquí queda el EPOKSAL y sus variantes.

La proporción de perclorato potásico que forma el sistema oxidante, aumenta las prestaciones. Por otro lado, es posible aumentar el porcentaje de aluminio gracias al poder oxidante del perclorato. El resultado en otro aumento del ISP porque el polvo de aluminio lo incrementa considerablemente.

Las únicas desventajas del EPOKSAL son:

1) Su exponente de presión es muy elevado y requiere granos regresivos

2) El perclorato potásico es tóxico.

3) El perclorato potásico es caro.



Nota:

Variando la proporción del sistema oxidante Nitrato/Perclorato, se aumenta la potencia pero también aumenta el exponente de presión y la curva de Kn debe ser cada vez más regresiva.

Hay que señalar que los aumentos en la proporción del polvo de aluminio, aumentan la viscosidad de la mezcla y con ello la dificultad para preparar los granos.


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« última modificación: Enero 06 2008 21:59 pm por Salva »

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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #5 en: Julio 22 2008 18:39 pm »
si no tengo perclorato de potasio puedo aumentar la cantidad de KNO3 o usar NH4NO3?

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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #6 en: Julio 22 2008 19:07 pm »
éste proipulsor era mi ideal de trabajo, pero el perclorato es muy complicado de conseguir.

así que nepox satisface a cabalidad mis espectativas.

Saludos y seguro que algun día tendremos un video de un pepino volando con epoksal.

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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #7 en: Diciembre 26 2008 20:59 pm »
Una prueba de un reactor que simplemente quedó en prueba de combustión de Epoksal.

Se eliminó la tobera después de fragmentarse y se acopló otro inflamador.

El resultado en vídeo se puede ver en el tema Reactor A20-E1.


Combustión de Epoksal a presión atmosférica


¡La verdad es que queda bonito!


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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #8 en: Febrero 21 2009 23:35 pm »
En cualquier ferretería se puede encontrar  la resina epoxidica o tiene que ser una central de pinturas ya que e ido a varias ferreterías y no tienen, ni siquiera saben que es lo único que me ofrecen es merula esta se usa antes de pintar un auto  o para tapar abolladuras pequeñas.   
También me han ofrecido adhesivo epoxi.
¿La merula o el adhesivo epoxi puede funcionar?
¿La resina epoxidica ocupa un catalizador?
 :llora:

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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #9 en: Febrero 22 2009 00:00 am »
la resina la puedes conseguir en las tiendas de bellas artes (que sean especializadas) y si con lo de "ocupa" te refieres a necesita, usa o emplea si "ocupa" un catalizador.
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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #10 en: Marzo 09 2009 19:31 pm »
Se está probando un nuevo catalizador (endurecedor) para la resina epoxídica que interviene en el Epoksal.

La variación consiste en usar  un endurecedor para coladas en vez de uno para laminados.

Tal como se ha comentado en ocasiones anteriores, las ventajas que aporta son; mayor tiempo de manipulación y menor viscosidad de la mezcla. Como consecuencia de esta última, aparece abierta la posibilidad de aumentar la proporción de aluminio en el propergol, con el consiguiente aumento de potencia específica y densidad de grano.

Para determinar la viabilidad y las variaciones en la combustión, se ha preparado unas muestras en pajitas de refresco.

A: Las pajitas con rayas amarillas usan el aditivo endurecedor para coladas (más fluido) a la proporción R/E= 1/3.

B: Las pajitas con rayas rojas, usan el aditivo para laminados (más viscoso) a la proporción R/E= 1/6.


Sistema para medir la velocidad de quemado


Muestras obtenidas por moldeo


Este sistema de aplastar repetitivamente el propergol contra el fondo del recipiente, permite introducir en el interior de la pajita cualquier propergol viscoso excepto el "candy", pues al estar caliente daña el plástico.

La prueba final consistirá en medir la velocidad lineal de quemado a presión atmosférica y ajustar, si fuera necesario, el coeficiente de la ecuación de combustión.

La baja viscosidad que se obtiene con el catalizador para coladas, aconseja un incremento de la proporción de aluminio en el Epoksal.


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« última modificación: Marzo 09 2009 21:12 pm por Salva »

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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #11 en: Marzo 12 2009 16:21 pm »
Después de tres días de curado, el propergol formulado con el nuevo endurecedor para coladas ha sido probado.

Se aprecia una menor velocidad de combustión que está en torno a un tercio menos de la que tiene el Epoksal clásico.

También se apreció más lentitud en el curado, siendo necesarios tres días para que dejara de presentar un aspecto más o menos gomoso.

El propergol resultante deberá ser usado con un Kn superior a 500 y deberá parar por pruebas estáticas para su caracterización.

La ventaja que aporta es que el porcentaje de Al puede subir hasta el 3% sin presentar viscosidades elevadas.


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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #12 en: Marzo 12 2009 19:33 pm »
Pero esta pruba ya se le ha puesto el 3 % de aluminio o todavia no?


lo que se tiene que conseguir es un propergol facil de trabajar, barato, de combustion lenta para un depegue estable y que genere muchos gases verdad ?


Creo que vamos bien en el combustible pero no en lo que hay mas alla, deberiamos preguntarnos ciertas cosas como ¿aguantara la pantalla termica un un calor tan elevado unos por ejemplo 11s o quemara? ¿aguantara la tobera una salida de gases tan fuerte durante esos 11s?
¿aguantara el tubo y el tapon esas presiones tambien 11s?   

estamos creando algo que puede destrozar nuestro cohete por varios sitios por esos errores hay empresas que han tenido graves problemas como por ejemplo sony con una consola de altas prestaciones de hardware pero mejor no hablar del software.


creo que los materiales que van a soportar esos propergoles tambien deberian ser motivo de experimentacion para crear un buen cohete.
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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #13 en: Marzo 12 2009 20:45 pm »
Es esta prueba se ha mantenido el porcentaje de Al en 1.5% en ambas muestras.

Es posible que más adelante me decida a caracterizar esta variante de Epoksal pero el Cormorán IV necesita más velocidad de combustión y por eso vuelvo al Epoksal original. Digo esto porque la tobera ya está hecha y no podría aumentar el Kn ya que no caben más BATES dentro del reactor.

Otra opción sería usar granos desinhibidos externamente (aumentaría el kn bastante) pero nunca he hecho una prueba estática con esa configuración, la única experiencia es el Piraña II.

Por lo que he probado, la pantalla térmica aguanta bien en todos los casos (hasta 15 seg) siempre que la presión no sea excesiva ( menos de 500 PSI).

Un 3% o más de aluminio y tiempos de propulsión duraderos, hacen muy atractivo este propergol, pero habrá que esperar...


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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #14 en: Marzo 15 2009 14:00 pm »
Tras siete días de curado del nuevo propergol Epoksal formulado con el endurecedor para coladas (más fluido), se ha conseguido alcanzar la dureza esperada y ha desaparecido el aspecto gomoso del producto final.

Lamentablemente se ha apreciado una formación de micro burbujas en las muestras moldeadas con las las pajitas.

Ahora es necesario comprobar si la reacción se debe al material plástico de la pajita o a una reacción del endurecedor con los oxidantes.

Se preparará una nueva muestra en otro molde distinto para comprobar y aclarar el origen de las burbujas.

Por último hay que mencionar que la velocidad de combustión del propergol ensayado, después de endurecer completamente, se aproxima mucho o coincide con la del antiguo Epoksal.


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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #15 en: Marzo 16 2009 18:52 pm »
La prueba de mezclado del nuevo Epoksal ha confirmado que la aparición de burbujas se debe a una reacción entre sus componentes y no con el plástico, como se supuso en un principio.

- Esta última formulación incorpora un 3% de polvo de aluminio y es la versión más potente hasta ahora desarrollada. Su viscosidad sigue siendo baja y el encofrado sencillo.

- Se ha tratado de aislar la reacción que genera el gas y se ha tratado de identificar el gas generado. Para ello se ha mezclado por separado los componentes del Epoksal.

- No se aprecia olor a amoniaco más allá de la propia composición amoniacal del isocianato, la cual enmascara el posible gas.

- Se ha descartado el desprendimiento de hidrógeno por ataque ácido al aluminio por algún componente de la resina o catalizador.

- Se ha mezclado la resina y el catalizador con los oxidantes por separado y se detecta una ligera formación de burbujas cuando mezclamos con el KClO4.

- Se ha sometido a vibrado con una lijadora orbital para facilitar el ascenso y evacuación de las burbujas, pero el proceso de formación del gas, continúa.

- Posiblemente se deba minimizar el contenido de endurecedor hasta un punto que garantice el curado. También parece recomendable usar algún sistema de bomba de vacío.

Una vez curada, se inspeccionará la muestra a distintas alturas en relación con la superficie.


Sistema de vibrado para eliminar burbujas


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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #16 en: Marzo 17 2009 12:44 pm »
El molde de propergol obtenido es un tronco de cono cuyo diámetro medio (de ambas bases) es 52mm y pesa 98.8 gr.

A partir de ahí lo consideramos un cilindro cuyo volumen es; V=Pi x R x R x H = 59462.31 mm cúbicos

Siendo;

Densidad= Masa / Volumen

d=98800/ 59462.31

d= 1.66

Este dato empírico nos permitirá ajustar el SRM y comparar la densidad con otros propergoles.


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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #17 en: Marzo 17 2009 15:08 pm »
como siempre una informacion estupenda queme sera muy utol ya cuando se eleven rectos y sin problemas mis cohetes empezare a usar este tipo de propulsor.
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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #18 en: Marzo 17 2009 21:49 pm »
Para salvar el obstáculo que plantea la formación de burbujas, se ha preparado una serie de muestras epoxi con proporciones decrecientes en contenido de endurecedor.

Se trata de encontrar una proporción viable de resina y endurecedor que minimice el contenido del agente curativo.

Es posible que el endurecedor esté actuando como retardante en la combustión y está confirmado que participa en la reacción que forma las burbujas de gas.

La formación de burbujas no solo interfiere en el coeficiente de combustión sino que disminuye la densidad final del propergol, con las consecuencias conocidas en la merma del rendimiento.

Si la variación decreciente de endurecedor no acaba con el problema, se volverá al endurecedor para laminados.


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Re: "EPOKSAL" : PROPULSOR "EPOXI" PARA COHETES (TUTORIAL)
« Respuesta #19 en: Marzo 17 2009 22:11 pm »
si las burbujas las causa la resina y el endurecedor lo mejor seria hablar con el fabricante para saber com se puede solucionar.
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