Project: LOC Ezi-65, 4in. rocket - fiberglass custom made

WWW Aeromodelling GR

Aeromodelling GR - IBabylon ThemeClassic YaBB SE ThemDelta TPNetBiz TPOmega TPSMF Default Theme

[jlask]

Σε αυτό τον μαραθώνιο που πρόκειται να ξεκινήσει, κυνηγάμε ένα διπλό στόχο. Αρχικά, ο στόχος μας είναι να φτιάξουμε από το μηδέν ένα πύραυλο-ρουκέτα με όλα του τα συστήματα και τον εξοπλισμό εδάφους που απαιτείται και να τον πετάξουμε με επιτυχία και ασφάλεια ξεπερνώντας τα 4000ft χρησιμοποιώντας τη ζάχαρη σαν προωθητικό καύσιμο.

Ο απώτερος σκοπός του project είναι να μαζευτούν επιτέλους φίλοι ανα την επικράτεια ώστε  να μπορέσουμε όλοι μαζί να φτιάξουμε μια μοντελιστική κοινότητα που θα πάει το hobby μπροστά και γιατί όχι και ένα σύλλογο πυραυλομοντελιστών, κάτι που πραγματικά λείπει και χρειάζεται στην χώρα μας για πολλούς και διάφορους λόγους.

Φυσικά ελπίζω και στην βοήθεια ανθρώπων εδώ που απότι είδα λογικά διαθέτουν μεγαλύτερη απο την δική μου εμπειρία.

Ξεκινώντας λοιπόν, θα πρέπει να βρούμε τα σχέδια για κάποια ρουκέτα (high power). Εγώ προσωπικά διάλεξα τον Ezi-65, μέγιστης διαμέτρου 10.2cm (4" inches) ικανό να πάρει μέχρι 54mm μοτέρ (κατηγορία J - 640 έως 1280Nsec). Η ρουκέτα και όλος ο εξοπλισμός θα ξεκινήσει κυριολεκτικά από το μηδέν.

Επειδή λοιπόν από κάπου θα πρέπει να ξεκινήσουμε, πάμε να κατεβάσουμε το open rocket και από το rocksim library το αρχείο με τα σχέδια του πυραύλου για το openrocket. Έπειτα εκτυπώνουμε τα σχέδια για να πάρουμε τις αρχικές διαστάσεις όλων των τμημάτων του πυραύλου. Τις διαστάσεις αυτές θα τις χρησιμοποιήσουμε για να έχουμε ένα μπούσουλα όσον αφορά το τι PVC σωλήνες θα χρειαστούμε αργότερα. Υπενθυμίζω ότι η ρουκέτα μας θα είναι από fiberglass και όχι απο PVC και θα φτιαχτεί εξολοκλήρου από εμάς.

Καλή αρχή λοιπόν και καλή υπομονή σε όλους μας!

[jlask]

Προωθητικά Καύσιμα

Σαν καύσιμο όπως είπαμε θα χρησιμοποιήσουμε τη ζάχαρη και το νιτρικό κάλιο. Υπάρχουν πολλές συνταγές αλλά εμείς θα εστιάσουμε σε τρεις για τις δοκιμές μας. Την κλασσική συνταγή νιτρικού καλίου με ζάχαρη, σε αυτή του jimmy yawn και τέλος του dan pollino αλλά θα τις δούμε στην ώρα τους αναλυτικά. Η καθαρότητα του νιτρικού καλίου σε ποσοστά 98-99% είναι επιθυμητή και θα αποδώσει τα επιθυμητά αποτελέσματα. Το κόστος επίσης έχει να παίξει ένα σημαντικό ρόλο αν πραγματικά θέλουμε να ασχοληθούμε με στατικές δοκιμές ώστε να βρούμε τον ιδανικό συνδυασμό που θα μας επιτρέψει να πάρουμε τα μέγιστα από τα καύσιμα και τον κινητήρα μας. Για τον λόγο αυτό, η επιλογή της “πρώτης” ύλης δεν έγινε τυχαία. Επέλεξα λίπασμα και πήρα ένα τσουβάλι 25Kgr με κόστος 30 ευρώ.



Το λίπασμα όμως δεν είναι καθαρό νιτρικό κάλιο οπότε για καλό και για κακό θα χρησιμοποιήσουμε την διαδικασία καθαρισμού του Richard Nakka και θα δούμε  (επίτηδες) στο τέλος αν χρειαζόταν να το κάνουμε.
Ένα καλό - ποιοτικό καύσιμο θα μας δώσει μια συνεχή και ομοιόμορφη καύση χωρίς “μπερδέματα” (chaffing) και τα καλύτερα αποτελέσματα φαίνονται μόνο στις στατικές δοκιμές τόσο της καύσης όσο και του ολοκληρωμένου μοτέρ σε δυναμομέτρηση.

Η μέθοδος καθαρισμού είναι απλούστατη. Το μείγμα διαλύεται σε μια ελάχιστη ποσότητα ζεστού νερού, κρυώνει και επανακρυσταλλοποιείται. Ξεπλένεται σε παγωμένο νερό και έπειτα του επιτρέπουμε να στεγνώσει. Με την μέθοδο αυτή το ΚΝΟ3 καθαρίζεται από τις ακαθαρσίες.

Μέθοδος καθαρισμού του ΚΝΟ3

Στάδιο 1
1.   Ζυγίζεις 1 Kgr από το λίπασμα που θέλεις να καθαρίσεις.
2.   Βάζεις 500ml νερού σε μία κατσαρόλα 2lt και το ζεσταίνεις.
3.   Προσθέτεις το μισό μείγμα και ανακατεύεις καλά μέχρι να διαλυθεί.
4.   Προσθέτεις και το υπόλοιπο μείγμα και συνεχίζεις να θερμαίνεις μέχρι η θερμοκρασία να φτάσει τους 110C ανακατεύοντας το μείγμα για να διαλυθεί.
5.   Βγάζεις την κατσαρόλα από το μάτι και περνάς το μείγμα μέσα από ένα ψιλό σουρωτήρι, χύνοντας το στην άλλη κατσαρόλα φιλτράροντας τυχόν ακαθαρσίες που περιέχει.
6.   Αφήνεις το μείγμα να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου ανακατεύοντας κάθε λίγη ώρα.
7.   Αφού κρυώσει βάζεις το μείγμα στο ψυγείο και το αφήνεις όλη νύχτα να κρυώσει.

Στάδιο 2
1.   Βάζεις ένα κομμάτι ύφασμα πάνω από την άδεια κατσαρόλα και αδειάζεις το περιεχόμενο της κατσαρόλας που είχες στο ψυγείο.
2.   Μαζεύεις το ύφασμα και σπας τους μεγάλους κρυστάλλους που περιέχει.
3.   Μαζεύεις το ύφασμα από τις γωνίες και το ζουλάς ώστε να φύγει όλο το νερό που περιέχει.
4.   Χύνεις το νερό από την κατσαρόλα και την ξεπλένεις με νερό.
5.    Βάζεις 500ml παγωμένο νερό μέσα στην κατσαρόλα και τοποθετείς μέσα το μείγμα του KNO3. Το στάδιο αυτό είναι πολύ σημαντικό για να ξεπλυθούν οι κρύσταλλοι!
6.   Για μια ακόμη φορά χύνεις το περιεχόμενο στην άλλη κατσαρόλα και με το ύφασμα μαζεύεις τους κρυστάλλους πιέζοντας ώστε να φύγει το νερό.
7.   Τοποθετείς το ΚΝΟ3 σε ένα πλαστικό μπολ και το βάζεις σε ένα ζεστό μέρος αφήνοντας το να κρυώσει για αρκετές μέρες ανακατεύοντας το μείγμα τουλάχιστον δύο φορές τη μέρα.



Σημείωση:
Για την παρασκευή προωθητικών καύσιμων δεν χρησιμοποιούμε σε ΚΑΜΙΑ περίπτωση το μάτι της κουζίνας. Θα πρέπει να εφοδιαστούμε με ηλεκτρικό μάτι το οποίο έχει θερμοστάτη - θερμοδιακόπτη για να μπορούμε να ρυθμίσουμε εμείς τη θερμοκρασία και ένα θερμόμετρο μαγειρικής. Εναλλακτικά χρησιμοποιούμε την “τεχνική” μπεν μαρί. Τσικάλι  με νερό που βράζει και πάνω εκεί ακουμπάμε το δοχείο μας. Το νερό δεν πάει ποτέ πάνω από τους 100C οπότε με το θερμόμετρο είμαστε μέσα στα  όρια ασφαλείας. Με αυτό τον τρόπο όμως δεν μπορούμε να παρασκευάσουμε όλες τις συνταγές.

Αφού λοιπόν έχουμε έτοιμο το νιτρικό κάλιο μετά το τέλος και του 2ου σταδίου θα το αφήσουμε για αρκετές ημέρες να ξεκουραστεί ανακατεύοντας το 2-3 φορές τη μέρα σπάζοντας τους μεγάλους κρυστάλλους που δημιουργούνται.

Στάδιο 3
1.   Ζυγίζεις το τελικό προϊόν για να γνωρίζεις την αρχική-τελική σχέση σε ποσότητα.
2.   Ελέγχεις την αρχική και τελική τιμή του PH στο μείγμα 15gr KN σε 50ml νερού στους 20C. Για να το κάνεις αυτό μπορείς να προμηθευτείς τεστ PH νερού για ενυδρεία από pet shop (κόστος 5-15 ευρώ αναλόγως το κιτ).
3.   Αποθηκεύεις το καθαρό πλέον ΚΝΟ3 σε ένα πλαστικό τάπερ.

To Do

Αφού τελείωσε το 2ο στάδιο θα περιμένω μερικές μέρες και έπειτα θα προχωρήσω στο στάδιο 3. Εντομεταξύ, θα πάω  μέσα στη βδομάδα να πάρω την πιο λεπτή και ελαφριά σωλήνα PVC Φ100 που μπορώ να βρω και θα αγοράσω δύο μέτρα.  

Τη σωλήνα αυτή θα την χρησιμοποιήσω για να φτιάξω
1.   Μια αρχική μύτη που στη συνέχεια θα την χρησιμοποιήσω για να φτιάξω ένα καλούπι από fiberglass για να φτιάχνω τις μύτες μου από fiberglass.
2.   Το κυρίως σώμα του πυραύλου και το payload bay από fiberglass.

Παράλληλα, θα παραγγείλω τα υλικά που θα χρειαστώ για το fiberglass τα οποία είναι υαλόνημα (ύφασμα) με βάρος 200-215gr/m2, και τις απαραίτητες εποξικές. Το ύφασμα κοστίζει περίπου στα 3-7 ευρώ το m2 και οι εποξικές στα 25-35 ευρώ. Ύφασμα υαλονήματος θα πάρω αρκετό γιατί  θα χρειαστεί και γιατί δεν πάει ποτέ χαμένο. Στην βόλτα μου, θα περάσω επίσης να πάρω μια εποξική κόλα 2 συστατικών για πλαστικά 5 ή 10 λεπτών, μια σύριγγα 10ml από ένα φαρμακείο, 2-3 μεταλλικές μπίλιες ρουλεμάν φορτηγών ή αυτοκινήτων από κάποιο συνεργείο και γράσο για ρουλεμάν (πάστα) που αντέχει στις μεγάλες θερμοκρασίες από κάποιο βενζινάδικο.  

[jlask]

Η παραγγελία έγινε, τα περισσότερα υλικά εκτός από τους σωλήνες τα βρήκα/πήρα οπότε είμαστε έτοιμοι να δούμε κάτι ακόμα. Θα ρίξουμε μια γρήγορη ματιά στο 2ο πιο σημαντικό σημείο σε μια ρουκέτα (το πρώτο φυσικά είναι ο κινητήρας). Το σύστημα ανάκτησης του πυραύλου μας!

Το προφίλ της εκτόξευσης-πτήσης ενός πυραύλου είναι το εξής… Εκτοξεύεται ο πύραυλος, ανεβαίνει στο μέγιστο ύψος,  ενεργοποιείται με κάποιο τρόπο το σύστημα ανάκτησης που με πάλι κάποιο τρόπο (CO2, μπαρούτι κτλ) χωρίζει τον πύραυλο πετώντας ταυτόχρονα έξω το αλεξίπτωτο ή τα αλεξίπτωτα που θα τον κατεβάσουν στο έδαφος με ασφάλεια.

Το ζουμί στην όλη ιστορία, που δεν είναι καθόλου εύκολη υπόθεση είναι, να ανοίξει το αλεξίπτωτο στο μέγιστο ύψος, εκεί που η ταχύτητα της ρουκέτας μας θα είναι η μικρότερη. Κάτι τέτοιο μπορεί να γίνει με διάφορους τρόπους…

 Ένας από αυτούς είναι η χρονοκαθηστέρηση. Τα περισσότερα έτοιμα grains για τις μικρές ρουκέτες κυρίως έχουν μέσα την λεγόμενη χρονοκαθηστέρηση και το απαραίτητο μπαρούτι. Μόλις κάψει λοιπόν τα καύσιμα του ο πύραυλος, περιμένει πχ 6 δευτερόλεπτα και μετά πυροδοτεί την πυρίτιδα που θα χωρίσει τον πύραυλο στα δύο πετώντας έξω το αλεξίπτωτο.

http://www2.estesrockets.com/pdf/Estes_Model_Rocket_Engines.pdf

Το τι χρονοκαθυστέρηση θα χρειαστούμε το βρίσκουμε μέσα από προσομοιωτές όπως το open rocket, αφού μας βγάζει με το συγκεκριμένο μοτέρ τον χρόνο που χρειάζεται η ρουκέτα για να φτάσει στο μέγιστο ύψος. Το ίδιο αποτέλεσμα μπορούμε επίσης να το επιτύχουμε πειραματιζόμενοι με διάφορα μείγματα καυσίμου προσθέτοντας όμως κάρβουνο κ.α.

Στην ιστοσελίδα του Nakka http://www.nakka-rocketry.net/#Quick στο recovery system, θα βρείτε επίσης διάφορα ηλεκτρονικά κυκλώματα, με διακόπτη υδραργύρου, με χρονοκαθυστέρηση κ.α. που μπορείτε να πειραματιστείτε εάν θέλετε.

Ακόμα, υπάρχουν διάφορα ηλεκτρονικά “μαραφέτια” που κάνουν αυτή τη δουλειά με κόστος από 100 - 120 ευρώ μαζί με τα μεταφορικά. Επειδή όμως το όλο θέμα του πειραματικού πυραυλομοντελισμού και κατά συνέπεια του μοντελιστή που ασχολείται με αυτόν είναι, να “φτιάχνει πυραύλους που πετάνε και όχι να πετάει πυραύλους”, θα ρίξουμε μια σύντομη ματιά σε έναν εναλλακτικό τρόπο που μπορούμε να το επιτύχουμε αυτό με μηδενικό κόστος.

Όταν έρθει η ώρα του συστήματος ανάκτησης, θα δούμε πως γίνεται με τα χρήματα που κοστίζει το πιο απλό αγοραστό ηλεκτρονικό σύστημα, να το φτιάξουμε μόνοι μας, με τη διαφορά, ότι εμείς θα μπορούμε να το  προγραμματίσουμε να κάνει ότι κυριολεκτικά μας καπνίσει με την βοήθεια του Arduino.

Ας δούμε όμως για τώρα πως μπορούμε να φτιάξουμε τον μηχανισμό που θα πυροδοτήσει το μπαρούτι μας και που με την σειρά του θα σπάσει τον πύραυλο στα δύο, πετώντας έξω το αλεξίπτωτο στο μέγιστο ύψος.

Με το κόστος μιας σύριγγας 10ml (0.30 ευρώ) μπορούμε να φτιάξουμε έναν πολύ αξιόπιστο μηχανισμό για το σύστημα ανάκτησης της ρουκέτας μας. Εφόσον ο πύραυλος μας είναι φτιαγμένος από φτηνά υλικά και δεν φέρει πάνω του εξοπλισμό, είναι μια άριστη λύση.

Από το συνεργείο αυτοκινήτων βρήκα μπίλιες δύο διαμέτρων. 1.70 και 1.50cm. Οι 1.70 μπίλιες χωράνε σε σύριγγα 20ml και οι 1.50 σε 10ml. Τραβάμε λοιπόν το έμβολο έξω, κόβουμε το πλαστικό, όπως στην παρακάτω φωτογραφία, κάνουμε δυο τρύπες και περνάμε τα καλώδια μας.



Στη συνέχεια, αφού δούμε ότι τα καλώδια είναι στο ίδιο μήκος από την μεριά που θα μπούνε μέσα στη σύριγγα, γεμίζουμε την τρύπα της παραπάνω φωτογραφίας με κόλα. Η αντίσταση της μπίλιας είναι σχεδόν μηδενική οπότε δεν την λαμβάνουμε καν υπόψη μας (0.03Ω μου έδειξε το πολύμετρο). Τα καλώδια που εξέχουν από την άλλη μεριά μπορεί να είναι όσο μακριά θέλουμε και να πάνε το ρεύμα μιας 9v μπαταρίας όπου εμείς επιθυμούμε.

Μέσα στη σύριγγα τοποθετούμε την μεταλλική μας μπάλα αφού την έχουμε καθαρίσει καλά με βενζίνη και έπειτα σκουπίσει.



Η παρακάτω διάταξη τοποθετείται στο Payload Bay του πυραύλου μας κάθετα και τα αυτάκια της σύριγγας, από εκεί που την κρατάμε δηλαδή μπορούν να χρησιμοποιηθούν σαν βάση όπου θα βιδώσουμε τη διάταξη στο ebay.

Όσο ο πύραυλος μας είναι σε κάθετη θέση, το κύκλωμα παραμένει ανοιχτό (δεν περνάει ρεύμα), προς όποια κατεύθυνση και αν κινείται.



Μόλις όμως ο πύραυλος έρθει στο μέγιστο ύψος και γυρίσει, η μπίλια θα κυλήσει και θα ακουμπήσει τα καλώδια, κλείνοντας το κύκλωμα - ανάβοντας το λαμπάκι.



Στις άκρες των καλωδίων που είναι έξω από την σύριγγα, έχουμε λίγες τριχούλες από συρματάκι μεταλλικό που καθαρίζουμε τα πιάτα ή ακόμα καλύτερα σύρμα νικελίου χρωμίου που μπορούμε να το προμηθευτούμε από μαγαζιά που πουλάνε ηλεκτρονικά.

Τυλίγουμε λοιπόν τις γυμνές άκρες του καλωδίου στο συρματάκι και  τα τοποθετούμε όλα μαζί μέσα σε ένα μεγάλο καλαμάκι που έχουμε κόψει περίπου στα 4-5 εκατοστά. Από τη μεριά που βάλαμε τα καλώδια μας το σφραγίζουμε με κόλα, και μόλις στεγνώσει γεμίζουμε από την άλλη μεριά με νιτρικό κάλιο και ελάχιστο κονιορτοποιημένο κάρβουνο αφήνοντας ένα μικρό περιθώριο ώστε να το σφραγίσουμε κ από την άλλη με κόλα.
 
Το καλαμάκι  αυτό το τοποθετούμε μέσα στο μπαρούτι μας που το έχουμε βάλει μέσα σε ένα μπαλόνι στο σημείο που θέλουμε να γίνει η έκρηξη. Το σύστημα μας είναι έτοιμο, αξιόπιστο και δεν μας κόστισε απολύτως τίποτα!

[jlask]

Συνεχίζουμε με τα προωθητικά καύσιμα….

Τα καύσιμα για τις δοκιμές είναι σχεδόν έτοιμα και ήρθε η ώρα να κάνω το test PH  ώστε να είμαι σίγουρος για την καθαρότητα.

Αναπροσάρμοσα λοιπόν τις ποσότητες σύμφωνα με το τεστ που έχω και το αποτέλεσμα ήταν ένα περίφημο 6.5!  Από PH 6-7 είμαστε στα επίπεδα καθαρότητας που θέλουμε αν και το sugarshot to space αποδέχεται από το 5.5-7. Ώρα λοιπόν να πάρουμε και ένα δείγμα από το τσουβάλι μας να δούμε τι καθαρότητας νιτρικό κάλιο έχουμε χωρίς καμία επεξεργασία.



Άρα η διαδικασία καθαρισμού του νιτρικού καλίου του Nakka όχι μόνο έπιασε τόπο, είναι και απαραίτητη!

Ώρα λοιπόν να δούμε κάτι ακόμα σημαντικό όσον αφορά τα καύσιμα του πυραύλου μας ανεξάρτητα από την συνταγή που θα ακολουθήσουμε. Την διάλυση της ζάχαρης ή ότι άλλο χρησιμοποιήσουμε μαζί με την ζάχαρη και του νιτρικού καλίου σε ζεστό νερό στην αρχή της διαδικασίας παρασκευής των καυσίμων.

Η πλήρης διάλυση της ζάχαρης και του νιτρικού καλίου σε βραστό νερό στην αρχή κάθε συνταγής έχει αρκετά πλεονεκτήματα.

•   Καταρχήν γλυτώνεις την διαδικασία του μύλου μιας και τα δύο διαλύονται πλήρως στο νερό. Δεν χρειάζεται να σπας βραχάκια κάθε τρεις και λίγο και δεν χρειάζεται να αποξηράνεις το νιτρικό κάλιο μετά το τέλος του καθαρισμού. 

•   Ακόμα δεν χρειάζεται να αναμείξεις τα υλικά πριν την διαδικασία παρασκευής ή να ανησυχείς αν η διαδικασία έγινε σωστά. Από την στιγμή που θα μπουν στο ζεστό νερό αναμειγνύονται πλήρως.

•   Το μείγμα θερμαίνεται ομοιόμορφα και πολύ πιο γρήγορα από τα στεγνά υλικά γλυτώνοντας περίπου το μισό χρόνο από την διαδικασία παρασκευής.

•   Μεγαλύτερη ασφάλεια. Δουλεύεις σε πολύ χαμηλότερες θερμοκρασίες. Άρα και με μεγαλύτερη ατομική ασφάλεια. Δουλεύεις το μείγμα στους 100 βαθμούς μέχρι να εξατμιστεί όλο το νερό. Αν δουλεύεις με στεγνά υλικά, τότε θα πρέπει να ανεβάσεις πολύ τη θερμοκρασία μιας και η θερμοκρασία που λιώνει το ΚΝ είναι κατά πολύ ψηλότερη.

•   Όταν αναμειγνύεις τα υλικά πρώτα σε ζεστό νερό το μόνο που χρειάζεται να κάνεις είναι να θερμάνεις το μείγμα στους 100C μέχρι να αφαιρεθεί πλήρως το νερό και το αποτέλεσμα που παίρνεις είναι τέλειο καύσιμο. Μόλις το νερό φύγει η θερμοκρασία ανεβαίνει οπότε ανεβάζοντας την θερμοκρασία στους 150-160  (110-120 για κάποιες συνταγές) για ελάχιστη ώρα το καύσιμο είναι έτοιμο.

•   Οι μεγάλες θερμοκρασίες μειώνουν την διάρκεια ζωής του καύσιμου και αυτό γιατί αρκετό από το καύσιμο έχει αρχίσει να καραμελώνει αρκετά πιο πριν καραμελώσει  το όλο μείγμα.

•   Και ένα επίσης πολύ βασικό… λιγότερο ανακάτεμα!

[jlask]

Ας ρίξουμε μια ματιά στο κατασκευαστικό κομμάτι του πυραύλου.
Τα τεχνικά χαρακτηριστικά από τη LOC Precision είναι τα παρακάτω



Εισάγωντας το .rkt file που μπορεί κάποιος να βρει στο internet στο open rocket μπορεί να δει ακριβώς τις διαστάσεις του κάθε μέρους του πυραύλου όπως και το σχεδιάγραμμα του πυραύλου σε 2d και 3d αλλά θα τις αναφέρω και εδώ στην πορεία της κατασκευής.



Ξεκινώντας λοιπόν την κατασκευή του πυραύλου θα πρέπει να λάβουμε υπόψιν μας κάποια σοβαρά σχεδιαστικά και κατασκευαστικά προβλήματα εφόσον δεν θα χρησιμοποιήσουμε τίποτα έτοιμο από το εμπόριο.

Οι  4 ίντσες διάμετρο σώματος που δίνει ο κατασκευαστής έχουν αρκετά σημαντικά πλεονεκτήματα οπότε ακολουθούμε..

-   Έχεις μεγάλο χώρο για το Payload Bay ή Electronics Bay, τον θάλαμο δηλαδή που θα μπουν τα ηλεκτρονικά
-   Μας δίνει την δυνατότητα να τοποθετήσουμε ότι κινητήρα θέλουμε 38, 54, 75mm.
-   Μπορούμε να βρούμε άνετα PVC Φ100.

Για την κατασκευή μας, θα πρέπει να προμηθευτούμε όλα τα απαραίτητα υλικά όπως είναι εποξική 2 συστατικών 5 ή 20 λεπτών, εποξική 2 συστατικών τύπου πλαστελίνης και 2 σωλήνες pvc του 1 μέτρου Φ100 (10cm διάμετρο εσωτερική). Καλό είναι να προμηθευτούμε το πιο λεπτό και ελαφρύ pvc που θα βρούμε για να μπορούμε να το δουλέψουμε εύκολα. Εγώ βρήκα λευκό pvc μάρκας Marley.

Από το ένα Pvc κόβουμε ένα κομμάτι 32,5cm που θα το χρησιμοποιήσουμε για να φτιάξουμε την αρχική μύτη και που στην συνέχεια θα την χρησιμοποιήσουμε για να φτιάξουμε το καλούπι μας από fiberglass. Με αυτό τον τρόπο θα φτιάχνουμε όποτε θέλουμε μύτη για πύραυλο 4 ιντσών με πολύ λίγο κόπο ελαφρύ και γερό από fiberglass.

Στο κομμάτι του pvc που τώρα προορίζεται για την μύτη αφήνουμε ένα περιθώριο 4cm και έπειτα μετράμε την περίμετρο με μια μεζούρα χωρίζοντας την μια μεριά σε 12 και την άλλη σε 6 ίσα τμήματα. Μετά με έναν μαρκαδόρο ενώνουμε τα τμήματα όπως στην φωτογραφία.



Με την βοήθεια του dremel ή μιας σέγας κόβουμε τα τμήματα εξωτερικά και αφού τα σκουπίσουμε με ένα πανάκι τα ενώνουμε πρόχειρα τυλίγοντας τα με ένα χαρτί σαν χωνάκι σταθεροποιώντας επιπλέον με κολλητική ταινία.



Έπειτα από την μέσα μεριά ενώνουμε τα κενά χρησιμοποιώντας κολλητική ταινία συσκευασίας και αφαιρούμε σχεδόν όλη την μαύρη κολλητική ταινία και το χαρτί αφού πλέον είναι σταθεροποιημένο εσωτερικά.



Έπειτα τοποθετούμε την μύτη στο flight/field box ή σε κάποιο άλλο σημείο ώστε να είναι οριζόντια και γεμίζουμε τα κενά με εποξική δύο συστατικών. Για να μην μας τρέχουν οι κόλες καλό είναι να κάνουμε μια σχισμή κάθε φορά.

[jlask]

Μέχρι να προχωρήσουμε με τον πύραυλο μας, συνεχίζουμε με τα προωθητικά καύσιμα, τις συνταγές και μερικές υποδείξεις όσον αφορά τα grains που θα τοποθετήσουμε στον κινητήρα μας.

Η παρακάτω συνταγή είναι του Dan Pollino και το “Flexi Fuel”.

65% Νιτρικό Κάλιο, 16% Ζάχαρη και 19% Σιρόπι Καλαμποκιού.

Διαδικασία παρασκευής

Χρησιμοποιώντας έναν μύλο μπορούμε να κονιορτοποιήσουμε την ζάχαρη μαζί με το νιτρικό κάλιο. Έπειτα, θερμαίνουμε το σιρόπι καλαμποκιού στους 82C και μετά προσθέτουμε σταδιακά το νιτρικό κάλιο με την ζάχαρη ανακατεύοντας συχνά. Όταν το μείγμα φτάσει στους 99C είναι έτοιμο.

Σαν δείγμα όταν το είχα δοκιμάσει και πειραματιζόμουνα φαινότανε ότι καίγεται πιο αργά από το σκέτο μείγμα νιτρικού καλίου – ζάχαρης (65/35). Όταν όμως βάλεις τα δεδομένα από το μοτέρ του Dan Κ450 στο FPRED τότε η ώθηση είναι ίδια. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα διάφορα καύσιμα συμπεριφέρονται διαφορετικά σε διαφορετικές συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας.

Το γεγονός επίσης ότι ο Dan έχει σπάσει το φράγμα του ήχου με το συγκεκριμένο καύσιμο δεν αφήνει καμία αμφιβολία για την ποιότητα του. Αυτό που με οδήγησε στο να δουλέψω πάνω σε αυτή την συνταγή και τελικά να χρησιμοποιήσω μια παραλλαγή της είναι ότι μας δίνει την δυνατότητα να φτιάξουμε ένα και μόνο grain μήκους 60-70cm συμπαγές χωρίς να σπάει.

Μια παραλλαγή της συνταγής του Dan για το Flexi Fuel είναι αυτή που ακολουθώ εγώ. Πρώτα διαλύω τη ζάχαρη και το νιτρικό κάλιο σε χλιαρό νερό, το αφήνω να βράζει και λίγο πριν εξατμιστεί το νερό (100C θερμοκρασία μείγματος) προσθέτω το προθερμασμένο σιρόπι στους 82 και ανακατεύω καλά. Όταν η θερμοκρασία φτάσει στους 110-115 το καύσιμο είναι έτοιμο.

Για το πώς γεμίζουμε τα grains κτλ μπορούμε να βρούμε διάφορα βίντεο στο youtube. Όταν έρθει η ώρα θα δούμε και πως μπορούμε να βελτιώσουμε ακόμα περισσότερο την καύση αλλά και την έξτρα θερμική προστασία που μπορούμε να χαρίσουμε στον κινητήρα μας.

Θεωρητικά, σύμφωνα με τη NASA και τις πληροφορίες που παρέχονται στα παρακάτω links (που θα συζητηθούν όταν έρθει πάλι η ώρα),  ο κινητήρας μας δουλεύει καλύτερα όταν υπάρχει σταθερή πίεση στο θάλαμο καύσης και η ταχύτητα των αερίων είναι σταθερή στον λαιμό.

Εκτός από το nozzle που είναι ένα κεφάλαιο μόνο του, τις μοίρες σύγκλισης που οδηγούν τα αέρια στον λαιμό, τη διάμετρο του λαιμού, τις μοίρες απόκλισης αλλά και το μήκος και τη διάμετρο του ακροφύσιου,  το άλλο που θα πρέπει να δώσουμε εξαιρετική προσοχή  είναι το σχήμα στο εσωτερικό  κενό του Grain.

Όπως θα δείτε και στην από κάτω φωτογραφία το αστέρι είναι αυτό που μας δίνει την ουδέτερη-σταθερή καύση. Το αποτέλεσμα της σταθερής καύσης είναι περισσότερη συνολική ώση στον κινητήρα μας.



http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/nozzle.html
http://exploration.grc.nasa.gov/education/rocket/rktpow.html

[Ghost_]

Συγχαρητήρια φίλε jlask για την εξαιρετική παρουσίαση..! Έχω κι εγώ αρχίσει δειλά δειλά να ασχολούμαι με τον πυραυλομοντελισμό αν και είμαι σε θεωρητικό στάδιο ακόμα..!

Ότι θές σε σχέση με το arduino κτλ... Πές ευχαρίστως να βοηθήσω...!

Καλή επιτυχία και περιμένω με αγωνία το αποτέλεσμα..!!!

[Γιάννης Παξιμαδάκης]

Μετακίνησα τα  μερικώς άσχετα με την παρουσίασή  σου μηνύματα για να μείνει το θέμα καθαρό
το νέο θέμα που θα αφορά την συζήτηση για την παρουσίαση ειναι εδώ

[jlask]

Update... Το άλλο υλικό που έλεγα δεν το δοκίμασα ακόμα γιατί ακόμα το περιμένω.
Προχώρησα όμως λίγο την μύτη... στόκαρα και περιμένω να στεγνώσει. Μετά, τρίψιμο με χοντρό γυαλόχαρτο, τριμάρισμα την κορυφή της μύτης με dremel (τροχάκι και μετά γυαλοχάρτισμα) ξανά στοκάρισμα, τρίψιμο 2-3 φορές με ψιλότερο γυαλόχαρτο κάθε φορά και ψέκασμα με μέτρια cyano για να το σφραγίσω. Θα ανεβάσω το τελικό αποτέλεσμα... Τέλος με την μέθοδο του βίντεο θα φτιάξω το καλούπι από υαλόνημα.

https://www.youtube.com/watch?v=CRlWkMmMKl8


  
  

[eolos30]

Ερώτηξη άσχετου (που σας καμαρώνει).: Με τι ταχύτητες πάνε αυτά τα πράγματα;

[jlask]

Εξαρταται τον κινητηρα κ την κλιμακα του πυραυλου. Τα 3 μαχ τα εχουν περασει παντως... Το simulation εμενα μου βγαζει 0.8 μαχ αν βγούν όλα όπως πρέπει.

Μερικά εντυπωσιακά βίντεο

https://www.youtube.com/watch?v=MicdJCJHg_w
https://www.youtube.com/watch?v=XaI0n521C7E
https://www.youtube.com/watch?v=uxgMhHOaUSY

[jlask]

Πάμε για αλλαγές στον σχεδιασμό... Αλλαγή στον μέγιστο κινητήρα για τον πύραυλο... Πάω για μέγιστο κατηγορίας L και όχι Κ οπότε θα πρέπει να γίνουν μερικές αλλαγές όσον αφορούν το συνολικό μήκος και τα φτερά. Το μήκος θα μεγαλώσει περίπου 35cm και τα φτερά περίπου 15-20%. Θα πρέπει να γίνει επανασχεδιασμός στο open rocket ώστε να πετύχω τα σωστά (τελικά) αποτελέσματα. Αυτό γίνεται για έναν και μόνο λόγο. Το κέντρο βάρους και το κέντρο πίεσης.

Το όριο του κινητήρα που μπορεί να πάρει ένας πύραυλος καθορίζεται από το CG και το CP και όχι την αντοχή των υλικών του. Π.χ. ένας κατασκευαστής μπορεί να προτείνει σαν μέγιστο έναν κινητήρα κατηγορίας J, αλλά με fiberglass ή carbon fiber ο πύραυλος από την σκοπιά της αντοχής υλικών του να μπορεί να πάρει κατηγορία M. Το αν είναι εφικτό, θα μας το δείξει το κέντρο βάρους και το κέντρο πίεσης και θα εξηγήσω παρακάτω γιατί.

Σταθερότητα του πυραύλου κατά την διάρκεια της πτήσης.

Το κακό με τους πυραύλους είναι ότι δεν έχουν τηλεκατεύθυνση για να διορθώσεις ή να τριμάρεις κατά την διάρκεια της πτήσης. Όταν εκτοξεύσεις έναν πύραυλο θα πρέπει να είσαι σίγουρος ότι θα κινηθεί σε ευθεία γραμμή και δεν θα κάνει loops πάνω από το κεφάλι σου. Επίσης, θα πρέπει να είσαι σίγουρος ότι στις συγκεκριμένες καιρικές συνθήκες (ταχύτητα ανέμου και ριπές) ο πύραυλος δεν θα πάρει επικίνδυνες κλίσεις πέραν των 30-40 μοιρών.

Σαν δεδομένο δεν θα πρέπει να λάβουμε μόνο υπόψιν μας τον αέρα επιφάνειας, την διεύθυνση και την ταχύτητα του αλλά και το ρεύμα αέρα που θα διαμορφωθεί μετά την εκτόξευση.  Γνωρίζοντας ότι ο αέρας ακολουθάει καμπύλες δημιουργώντας αναταράξεις και ασκώντας πίεση σε οτιδήποτε εμπόδιο συναντήσει, θα πρέπει να απαντήσουμε ενεργητικά στο πως θα πράξουμε τα μέγιστα ώστε να εξασφαλίσουμε θεωρητικά πάντα την σταθερότητα του πυραύλου κατά την διάρκεια της πτήσης.

Ας δούμε όμως τι σημαίνει σταθερότητα στην πράξη. Στην φυσική, κάθε σώμα που επανέρχεται στην αρχική του θέση εφόσον διαταραχτεί θεωρείται ότι είναι σταθερό-ισορροπεί. Αν για οποιοδήποτε λόγο δεν επανέλθει μετά την διαταραχή θεωρείται ασταθές.



Όταν ο πύραυλος κινείται κάθετα στο ρεύμα αέρα είναι σε ουδέτερη κατάσταση. Αν διαταραχτεί η κατάσταση του πχ από μια ριπή ανέμου τότε ο πύραυλος θα γυρίσει λίγο εξαιτίας της ριπής. Αν τώρα ο πύραυλος αρχίσει να ταλαντώνεται και επανέλθει στην αρχική του κατακόρυφη θέση ή κρατήσει την μικρή αυτή κλίση τότε θεωρείται ότι υπάρχει σταθερότητα. Αν η ταλάντωση συνεχίζει (φαινόμενο flip flop) ή ο πύραυλος μας αρχίσει και παίρνει συνεχώς μεγαλύτερη κλίση τότε θεωρείται ασταθής.

Το κέντρο βάρους CG και το κέντρο της πίεσης (CP) είναι τα σημεία κλειδιά στην όλη ιστορία και θα πρέπει να τα εξετάσουμε διεξοδικά αν
πρόκειται να ελπίζουμε σε επιτυχημένες εκτοξεύσεις. Αυτό συμβαίνει γιατί και τα δύο αλλάζουν κατά την διάρκεια της πτήσης ενός πυραύλου.



Το κέντρο βάρους είναι το σημείο στο οποίο ο πύραυλος μας ισορροπεί. Αν τον κρεμάσουμε πχ με ένα σχοινί και δεν γέρνει προς μια μεριά τότε έχουμε βρει το κέντρο βάρους του. Αυτό κατά την διάρκεια της πτήσης αλλάζει ταχύτατα. Τα καύσιμα ενός πύραυλου που αποτελούν σημαντικό ποσοστό του συνολικού βάρους, καταναλώνονται μέσα σε ελάχιστα δευτερόλεπτα.  Άρα το κέντρο βάρους του πυραύλου μας, κατά την διάρκεια της πτήσης μεταφέρεται συνέχεια προς τα εμπρός. Κάτι που είναι εξαιρετικά επικίνδυνο, αν ο πύραυλος έχει πάρει κατά την εκτόξευση ή μετά από μια ριπή ανέμου μεγάλη κλίση.



Το κέντρο πίεσης από την άλλη είναι κάτι αντίστοιχο με το κέντρο βάρους. Είναι το σημείο εκείνο όπου όλες οι δυνάμεις πίεσης του αέρα φαίνεται να συγκεντρώνονται. Η κατεύθυνση του πυραύλου αλλάζει σύμφωνα με την θέση του ελαφρά (AOA – Γωνία προσβολής).



Όσο μεγαλώνει η κλίση, τόσο το σημείο CP μεταφέρεται προς τα εμπρός. Αν το σημείο CP φτάσει πολύ κοντά, είναι το ίδιο ή περάσει το σημείο CG ο πύραυλος έχει χάσει την σταθερότητα του.

Για να γίνει απόλυτα κατανοητό αυτό, φανταστείτε το εξής. Ο πύραυλος κινείται κάθετα προς τα πάνω, μια ριπή τον γυρνάει ελάχιστα προς τα δεξιά.  Η πίεση ασκείται κυρίως στο κάτω μέρος του πυραύλου οπότε ο πύραυλος “ξαναβάζει μούρη” στο ρεύμα αέρα και κινείται κάθετα προς τα πάνω. Αν το CP ξεπεράσει το CG ο πύραυλος θα γυρίσει  με διεύθυνση προς τα κάτω ή θα αρχίσει απανωτά loops ή θα κινηθεί κάθετα προς τα κάτω. Αν το  CP είναι το ίδιο με το CG θα υπάρχει απόλυτη ισορροπία αλλά η παραμικρή ανατάραξη στο σύστημα θα αποβεί καταστροφική μιας και ο πύραυλος δεν θα μπορεί να επανέλθει στην αρχική θέση ισορροπίας του.  Για αυτόν ακριβώς τον λόγο το CP θα πρέπει να παραμένει σε όλη την διάρκεια της πτήσης πίσω από το CG.

Λογικό αλλά πόσο πίσω θα πρέπει να είναι ώστε να έχουμε την ιδανική πτήση;

Αν είναι πολύ πίσω ο πύραυλος δεν θα φτάσει το μέγιστο ύψος. Αν είναι λίγο πίσω από το CG κινδυνεύουμε αντί να πάει ψηλά να μας γυρίσει και να μας έρθει στο κεφάλι.

Ο χρυσός κανόνας λέει ότι η ελάχιστη απόσταση του CG από το CP θα πρέπει να είναι όση είναι η μέγιστη διάμετρος του πυραύλου μας.




Για την σταθερότητα τώρα μπορούμε να επέμβουμε και να την βελτιώσουμε με διάφορους τρόπους.

1.   Προσθέτοντας βάρος στην μύτη του πυραύλου μεταφέρουμε το CG πιο μπροστά. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να αυξήσουμε αρκετά το βάρος του πυραύλου μας.

2.   Μεγαλώνοντας τα φτερά του πυραύλου μεταφέρουμε το CP προς τα πίσω. Παρόλο που αυτό δεν βαραίνει ιδιαίτερα τον πύραυλο, μεγαλώνει την αντίσταση του αέρα οπότε πάλι μας στοιχίζει σε ύψος.

3.   Χρησιμοποιούμε εξέδρα εκτόξευσης με μεγάλη ράβδο έτσι ώστε ο πύραυλος να φύγει με την μέγιστη δυνατή ταχύτητα.

4.   Στις δοκιμαστικές πτήσεις πετάμε πάντα με τον πιο αδύναμο κινητήρα. Αυτό γιατί όσο καίει τα καύσιμα του ο κινητήρας τόσο πιο μπροστά θα μεταφέρεται το κέντρο βάρους του, άρα θα γίνεται συνεχώς και πιο σταθερός.

Πηγές

Centuri’s Technical Informational Report (TIR) #30 & TIR #33, by Jim Barrowman (NASA).  

[coyote216]

Συγχαρητήρια για την παρουσίαση, ότι χρειάζεται για να ξεκινήσει κανείς.
Ένας τρόπος για να ελέγξεις το cg πρίν την εκτόξευση, είναι να δέσεις ένα σπάγκο από το cg
και να τον περιστρέψεις σαν control line. Αν το cg και cp είναι σωστά, τότε ο πύραυλος θα κινείται
με σωστή στάση. Αν δεν είναι, θα έχει τάσεις περιστροφής.

Κυριάκος

[σπυροπουλος γιωργος]

Στο cp ελαχιστα μπροστα ανοιγεις ενα, airintake

[Γιάννης Παξιμαδάκης]

Στο cp ελαχιστα μπροστα ανοιγεις ενα, airintake

Γιωργο , ( καλώς ήλθες στο aeromodelling)

τι ακριβώς εννοείς ??
Σε τι θα βοηθήσει μια εισαγωγή αέρα εκεί?