Abril 21 2019 09:04 am

Autor Tema: Grano propulsor  (Leído 5725 veces)

0 Usuarios y 1 Visitante están viendo este tema.

Desconectado Salva

  • Moderator
  • [[Dios del Fuego]]
  • *
  • Mensajes: 1351
  • Popularidad: 131
    • Ver Perfil
Grano propulsor
« en: Abril 09 2009 12:49 pm »
La carga propulsora de un cohete impulsado mediante propergoles sólidos se llama grano o granos si son varios.

No es posible introducir el propergol en polvo porque explotaría. El propergol se moldea y constituye el grano sólido.

El grano nunca debe ser frágil ni poroso. Siempre contará con un aglutinante o "binder" que aporta solidez y forma, evitando que se desmenuce.

La forma del grano y las superficies que tenga expuestas al fuego determinarán la combustión y lo llamamos geometría de combustión.

Cuanta más superficie se encuentre expuesta al fuego, antes se consumirá el propergol y más empuje producirá por unidad de tiempo.

Cuando recubrimos con material ignífugo alguna de las superficies de un grano, evitamos que el fuego progrese desde esa superficie.

La combustión avanza por capas en un propergol sólido. Variando la geometría de las superficies expuestas, actuamos sobre la curva de empuje.

El modelo de grano que más empuje produce es el cilíndrico "Totalmente desinhibido" porque quema por todas sus caras simultáneamente.

El grano con mayor duración en su propulsión es el "End burning" el cual se consume como si fuera un cigarrillo.

Combinaciones de distintas geometrías producirán empujes variables que siempre serán proporcionales a la superficie que se encuentre en combustión para un instante dado.


Geometrías de combustión


Básicamente, las superficies se calcularán sumando y restando áreas de círculos, paralelogramos y cilindros.

Algunos de los sistemas más conocidos son los BATES, PFC y "end burning".


Salva
« última modificación: Mayo 01 2012 11:48 am por Salva »

Cohetería experimental.

Desconectado wooster

  • [[Dios del Fuego]]
  • ****
  • Mensajes: 2244
  • Popularidad: 54
  • Todo el mundo miente.
    • Ver Perfil
Re: Grano propulsor
« Respuesta #1 en: Abril 12 2009 18:07 pm »
una duda que siempre he tenido ¿ en el dibujo 2 como se aguanta el cilindro ? aparentemente parece que es un bate en forma de tubo con un cilindro en el interior pero como se aguanta y no se cae si no estan juntos?
TODO EL MUNDO MIENTE; LO ÚNICO QUE CAMBIA ES EL POR QUE.

                                                                                                           
Montones de formulas de polvora de todo tipo en el link:
http://www.todopetardos.com/foro/polvora/formulas-de-polvoras-nitratos-cloratos/msg40839/#msg40839

Desconectado Salva

  • Moderator
  • [[Dios del Fuego]]
  • *
  • Mensajes: 1351
  • Popularidad: 131
    • Ver Perfil
Re: Grano propulsor
« Respuesta #2 en: Abril 12 2009 19:00 pm »
Es un sistema que no me gusta pero dicen que va bien.

Una placa de madera u otro material se encuentra en la parte que no se ve, o sea, en la más distante a la tobera. Ahí se pegan los dos granos, el externo y el interno.

El grano interior queda como suspendido pero está fijado desde atrás.

El grano interior quema desde fuera, reduciendo el diámetro y el exterior desde dentro, aumentándolo. Estas variaciones quedan compensadas y el empuje es neutral.

Digo que no me gusta porque el grano interior podría desprenderse o romperse durante la combustión y soltarse. Taponaría la tobera y el resto es fácil de imaginar...

Yo prefiero el grano desinhibido porque es más simple y fiable.


Salva

Cohetería experimental.

Desconectado Salva

  • Moderator
  • [[Dios del Fuego]]
  • *
  • Mensajes: 1351
  • Popularidad: 131
    • Ver Perfil
Re: Grano propulsor
« Respuesta #3 en: Enero 26 2012 17:01 pm »
Es extraño que este tema no despierte más interés porque es fundamental para construir un cohete. ¿Cómo es que no hemos dado más importancia a este aspecto constructivo?

Una cualidad que se comenta poco es la "densidad" del grano y también es de las cosas más importantes a la hora de construir el reactor.

Necesitamos bajas viscosidades para moldear con alta densidad, ya que en caso de mezclas pastosas pueden quedar burbujas que nunca afloran a la superficie. Además, perdemos rendimiento volumétrico en la cámara de combustión.

A no ser que la mezcla del propergol sea fluida, siempre habrá que someter a vibración o golpeteo el grano moldeado. Algunos usan sistemas con bombas de vacío para degasificar el grano y evitar burbujas.

Las burbujas pequeñas y numerosas disminuyen la densidad total y el rendimiento. Las burbujas medianas y grandes ponen en peligro la integridad del reactor porque la geometría de combustión se vuelve impredecible.

Una forma de aumentar la movilidad y densidad del grano es añadir un tensioactivo o un emulsionante. También se puede añadir un lubricante que disminuya la fricción entre sólidos y aporte fluidez. Dependerá de la naturaleza del producto mezclado para elegir un aditivo u otro.

Productos como la glicerina, el aceite de ricino, la lecitina, el propilenglicol y otros, actúan mejorando la labor de moldear el grano.

Creo que es un campo abierto a la experimentación y me gustaría que hubieran muchos interesados haciendo sus experimentos y compartiéndolos porque cualquier aficionado se beneficiaría de los resultados alcanzados.

¿De verdad que esto no lo ha pensado nadie del foro hasta ahora?


Salva

Cohetería experimental.

Desconectado Salva

  • Moderator
  • [[Dios del Fuego]]
  • *
  • Mensajes: 1351
  • Popularidad: 131
    • Ver Perfil
Re: Grano propulsor
« Respuesta #4 en: Febrero 01 2012 12:15 pm »
He encontrado una hoja de cálculo Excel para calcular y verificar la densidad del grano de propergol.

Como sabemos por lo anteriormente expuesto, si la densidad del grano se aleja del cálculo teórico, entramos en una zona de peligro.

Alejarnos del valor teórico nos hacer perder prestaciones e impulso total. Esta pérdida constatada de densidad nos obligaría a descartar los granos que superen un margen de seguridad expresado como porcentaje en relación al valor ideal.

Descargar aquí:  :point: http://www.gnosisgandia.org/excel/densidad_del_grano.xls

El uso  de este programa es muy sencillo e intuitivo y evitará que nuestro reactor explote por esta causa.


Salva

Cohetería experimental.

Desconectado wilfr3223

  • Pirotécnico experimental
  • ***
  • Mensajes: 102
  • Popularidad: 21
    • MSN Messenger - wilfredollovera@hotmail.com
    • Ver Perfil
    • Email
Re:Grano propulsor
« Respuesta #5 en: Mayo 01 2012 00:02 am »
...Bueno Salva, en estos momentos estoy runiendo los materiales y equipor necesarios para echar a andar algun proyecto de cohetería... Pero cada vez que pienso que ya lo había leido todo, aparece algo nuevo, menos mal que no he echado manos a la obra...


Cual es el procedimiento para determinar si la densidad real coincide con ta teórica? como ajustamos?...

....Iluminanos.....

Desconectado Salva

  • Moderator
  • [[Dios del Fuego]]
  • *
  • Mensajes: 1351
  • Popularidad: 131
    • Ver Perfil
Re:Grano propulsor
« Respuesta #6 en: Mayo 01 2012 11:31 am »
En la primera pestaña del SRM llamada "Data and Kn" existe un dato llamado "m grain". Es la masa teórica de los granos y hay que dividirla entre el número de "BATES". Esta masa teórica la calcula el SRM porque conoce la densidad del "candy" y las medidas del "BATE".

Debemos pesar cada grano y descontar el peso del inhibidor de cartón. Esto nos dará el peso real de propergol que contiene el grano.

Al dividir el peso teórico entre el real, obtenemos una "densidad relativa", porque siempre es menor que la unidad. Esto se debe a que siempre existen burbujas en el propergol.

Si comprobamos que hay muchas burbujas, (baja densidad relativa) habría que descartar ese grano porque puede crear una explosión al tener una geometría de combustión impredecible.

Sería una pena que explotara nuestro cohete por pasar por alto este detalle. Los cohetes son máquinas extremas que trabajan al límite y por eso son tan exigentes.

Es mejor trabajar un poco más haciendo números y cálculos que perder todo nuestro trabajo.


Salva
« última modificación: Mayo 01 2012 11:35 am por Salva »

Cohetería experimental.

Desconectado Contreras

  • Promesa del fuego
  • ***
  • Mensajes: 127
  • Popularidad: 11
  • Se aprende más de un error que de una victoria.
    • Ver Perfil
    • A.I.C.A. Inventos.
    • Email
Re:Grano propulsor
« Respuesta #7 en: Junio 20 2012 17:29 pm »
Bien porfin lo encuentro!! :brinco: He buscado este tema por todo el foro pero no encontraba nada.Llevo en esto de la cohetería experimental una sola semana y he aprendido más que un trimestre en el instituto, pero desde el primer día he tenido algunas dudas e ideas sobre este tema que queria solucinar:
  1º- ¿Que es exactamen el BATE?, ya se que proviene de BAlistic TEst pero esque no me queda claro que es.
  2º-¿Se pueden poner dos tipos de grano?
  3º-¿Se pueden mezclar dos tipos de geometrías de combustion?,por ejemplo, si nos interesa que al principio tenga una combustion estable y que al final acelere.
  4º-¿Los granos se hacen de una sola pieza o se pueden hacer dos y luego unirlas en el reactor?

Son un taco de preguntas pero esque soy nuevo en todo esto y me quiero informar al máximo sobre el motor ya que es el corazón del cohete y bastante peligroso. :bomba: :ambulance:

Gracias.Contreras. :minibomba:
Se aprende más de un error que de una victoria.

Desconectado Salva

  • Moderator
  • [[Dios del Fuego]]
  • *
  • Mensajes: 1351
  • Popularidad: 131
    • Ver Perfil
Re:Grano propulsor
« Respuesta #8 en: Junio 20 2012 20:32 pm »
Iré al "grano" (propulsor)  :haha:

1) Llamamos "BATE" a cada cilindro hueco inhibido externamente. Es una costumbre, aunque no sea muy riguroso.

2) Si. Lo que pasa es que hay que tener en cuenta que el fuego ataca a todas las superficies expuestas a la vez y no por orden.

3) Si. Es buena idea porque al principio es conveniente que acelere mucho para dar estabilidad pero...
Un rango amplio de Kn (o de presiones de trabajo) no es óptimo para el rendimiento.

4) Unir granos es peligroso porque el fuego se abre paso por la mínima ranura. Los propergoles basados en epoxi se "sueldan" aceptablemente bien.


Yo me centraría en el sistema BATES y empezaría a simular reactores con el SRM. Variando la relación de las medidas del "BATE" puede ajustarse la curva de empuje.


Salva

Cohetería experimental.

Desconectado Contreras

  • Promesa del fuego
  • ***
  • Mensajes: 127
  • Popularidad: 11
  • Se aprende más de un error que de una victoria.
    • Ver Perfil
    • A.I.C.A. Inventos.
    • Email
Re:Grano propulsor
« Respuesta #9 en: Junio 21 2012 16:53 pm »
Ok muchas gracias, ya habia empezado con el SRM pero me cuesta avanzar porque algunas veces no entiendo algún parámetro y lo tengo que buscar por ahí, pero supongo que es cuestion de práctica.
Se aprende más de un error que de una victoria.

Desconectado Contreras

  • Promesa del fuego
  • ***
  • Mensajes: 127
  • Popularidad: 11
  • Se aprende más de un error que de una victoria.
    • Ver Perfil
    • A.I.C.A. Inventos.
    • Email
Re:Grano propulsor
« Respuesta #10 en: Julio 03 2012 16:24 pm »
Una pregunta que me acaba de surgir: ¿se puede poner sin geometria?, es decir, que se valla quemando por la parte más cercana a la tobera y asi seria una combustion bastante estable ¿no?
Se aprende más de un error que de una victoria.

Desconectado danimora

  • [[Dios del Fuego]]
  • ****
  • Mensajes: 679
  • Popularidad: 25
  • No volará si alguien no aprieta el botón
    • Ver Perfil
Re:Grano propulsor
« Respuesta #11 en: Julio 03 2012 16:41 pm »
Hola Contreras,

Efectivamente. Poniéndolo "sin geometría", es decir, disponiendo el propergol en un cilindro macizo, la combustión es completamente estable, ya que la superficie de quemado no varía.
De hecho, el propergol de cohetes artificiales se dispone de esta forma generalmente. Pero al ser la superficie de quemado muy reducida (es decir, la superficie expuesta al fuego es el área circular inferior del cilindro) la potencia generada es insuficiente para elevar el peso de un cohete "experimental". Resumiendo, esta geometría funciona en cohetes de artificio ya que el cohete pesa muy poco en relación con la superficie de quemado expuesta. En cambio, en cohetes de mayor peso es necesario aumentar esta superficie para aumentar la potencia. Esto se consigue añadiendo un núcleo hueco cilíndrico (por ejemplo) al interior del cilindro de propergol.

No sé si me he explicado muy bien...

Un saludo,
danimora

Desconectado Contreras

  • Promesa del fuego
  • ***
  • Mensajes: 127
  • Popularidad: 11
  • Se aprende más de un error que de una victoria.
    • Ver Perfil
    • A.I.C.A. Inventos.
    • Email
Re:Grano propulsor
« Respuesta #12 en: Julio 03 2012 17:03 pm »
Te has explicado perfectamente!! :ok!: Esque estoy haciendo un cohete pero no quiero empezar por grandes cacharros asique es pequeñito y como apenas me queda espacio para el agujero del grano pues digo: ¡alomejor funciona!. Pero lo que voy a hacer sera agrandaarlo un poco! muchas gracias!! Salu2 :hola:
Se aprende más de un error que de una victoria.

Desconectado Salva

  • Moderator
  • [[Dios del Fuego]]
  • *
  • Mensajes: 1351
  • Popularidad: 131
    • Ver Perfil
Re:Grano propulsor
« Respuesta #13 en: Julio 03 2012 17:11 pm »
Realmente sería una geometría circular de área constante de quemado.

En inglés se llama "end burning" y produce poco empuje, a no ser que consigamos un propergol de muy rápido quemado usando catalizadores, elevado Kn, etc.

Puede ser interesante para mantener la propulsión una vez se ha alcanzado cierta velocidad y altura.


Salva

Cohetería experimental.