Como não fazer um motor-foguete - parte 2

Olá a todos,

Realmente, mais coisas vão mal do que bem se você não cuidar o suficiente, não aconteceu nenhum acidente mas...
Este motor vôou longe após ejetar a tampa!
Quebrou o teto da churrasqueira que fica uns 5 m de altura e caiu sobre o telhado, ou seja, não foi recuperado...

Características do motor:
Motor teste com tubo de PVC de diâmetro interno de 27,8 mm.
Possui a tubeira como um CAP de PVC furado no centro
Comprimento total: 90,0 mm
Diâmetro interno: 27,8 mm
Comprimento da tampa: 32 mm
Comprimento do propelente (KNSU): 40,0 mm
Diâmetro da garganta: 3,0 mm

Uso de pólvora para ignição / Novos tubos para os motores e outros testes

Muitos testes foram realizados e não foram postados no blog, então seguindo a linha do tempo:

Características do motor 01:
Motor teste com tubo de aço de diâmetro interno de 17,0 mm.
Partida com estopim e pólvora

Características do motor 02:
Motor teste com tubo de aço de diâmetro interno de 17,0 mm.
Partida com estopim e pólvora

Características do motor 03:
Motor teste com tubo de PVC de diâmetro interno de 11,8 mm.
Comprimento total: 46,0 mm
Diâmetro interno: 11,8 mm
Comprimento da tampa e tubeira: 11,5 mm
Comprimento do propelente (KNSU): 11,5 mm
Diâmetro da garganta/ grão-propelente: 2,0 mm

Características do motor 04:
Motor teste com tubo de PVC de diâmetro interno de 11,8 mm.
Comprimento total: 94,5 mm
Diâmetro interno: 11,8 mm
Comprimento da tampa e tubeira: 11,8 mm
Comprimento do propelente (KNSU): 59,0 mm
Diâmetro da garganta/ grão-propelente: 4,0 mm

Características do motor 05:
Motor teste com tubo de PVC de diâmetro interno de 11,8 mm.
Comprimento total: 83,0 mm
Diâmetro interno: 11,8 mm
Comprimento da tampa e tubeira: 11,5 mm
Comprimento do propelente (KNSU): 47,2 mm
Diâmetro da garganta/ grão-propelente: 3,5 mm

Características do motor 06:
Motor teste com tubo de PVC de diâmetro interno de 11,8 mm.
Comprimento total: 71,0 mm
Diâmetro interno: 11,8 mm
Comprimento da tampa e tubeira: 11,5 mm
Comprimento do propelente (KNSU): 35,4 mm
Diâmetro da garganta/ grão-propelente: 3,0 mm

Características do motor 06:
Motor teste com tubo de PVC de diâmetro interno de 27,8 mm.
Possui a tubeira como um CAP de PVC furado no centro, usa pólvora para início de queima
Comprimento total: 43,0 mm
Diâmetro interno: 27,8 mm
Comprimento da tampa: 27,8 mm
Comprimento do propelente (KNSU): 5,0 mm
Diâmetro da garganta: 3,0 mm

Detalhe da chama grande causada pela pólvora no início da queima:

No início da queima o estampido foi muito forte, muito forte mesmo, como se estivesse estourando alguma coisa, provavelmente o escoamento atingiu valores muito altos de número de MACH !!!

Vídeo:

Características do motor 07:
Motor teste com tubo de PVC de diâmetro interno de 27,8 mm.
Possui a tubeira como um CAP de PVC furado no centro, NÃO usa pólvora para início de queima
Comprimento total: 4,03 mm
Diâmetro interno: 27,8 mm
Comprimento da tampa: 27,8 mm
Comprimento do propelente (KNSU): 5,0 mm
Diâmetro da garganta: 3,0 mm

Características do motor 08:
Motor teste com tubo de PVC de diâmetro interno de 27.8 mm.
Possui a tubeira como um CAP de PVC furado no centro, NÃO usa pólvora para início de queima
Comprimento total: 43,0 mm
Diâmetro interno: 27,8 mm
Comprimento da tampa: 27.8 mm
Comprimento do propelente (KNSU): 5,0 mm
Diâmetro da garganta: 2,0 mm

Desempenho real dos motores testados até agora

Na sexta-feira passada, dia 06/09/13, foram feitos testes estáticos dos motores que foram produzidos por este blogger.

O desempenho real destes na célula de carga foram muito menores que os estimados.

Os motores testados tiveram 17mm de propelente e o diâmetro da garganta e do grão cilíndrico variaram entre 4,0 a 3,0 mm.

A tabela a seguir mostra as características gerais dos motores testados, com 95% de confiabilidade:

Motor	Lt(mm)	Ltampa(mm)	De(mm)	Di(mm)	e(mm)	Mt (g)	Mf (g)	Mp (g)
Dg 4.0 med	63.55 ± 0.69	17.18 ± 4.86	20.06 ± 0.21	16.88 ± 0.13	1.59 ± 0.16	25.13 ± 1.1	20.68 ± 0.63	4.456 ± 0.542
Dg 3.5 med	62.3 ± 3.4	15.67 ± 4.27	20.11 ± 0.35	16.96 ± 0.22	1.58 ± 0.19	25.12 ± 0.69	20.47 ± 0.48	4.652 ± 0.575
Dg 3.0 med	63.96 ± 1.72	17.21 ± 7.64	20.12 ± 0.13	16.92 ± 0.2	1.60 ± 0.12	25.66 ± 2.34	20.89 ± 2.26	4.774 ± 0.136

Onde:

Dg (mm): Diâmetro da garganta e do grão cilíndrico

Lt (mm): Comprimento total do motor

Ltampa (mm): Comprimento entre o fim do tubo e início da tampa

De (mm): Diâmetro externo

Di (mm): Diâmetro interno

e (mm): Espessura do tubo (calculada)

Mt (g): Massa total antes do teste estático

Mf (g): Massa depois do teste estático

Mp (g): Massa de propelente (calculada)

Os resultados dos testes estão resumidos na tabela a seguir, com 95% de confiabilidade:

Motor	pamed (kPa)	Fmedmed (N)	cmedmed (m/s)	mpmed (g)	tqmed (s)	Itmed (N.s)	Ismed (s)	CLASSE	EMP MED (N)
Dg 4.0 med	91.75 ± 0.02	0.36 ± 0.23	219.10 ± 133.03	4.46 ± 0.54	2.72 ± 0.73	0.98 ± 0.65	22.34 ± 13.56	1/2A	0.00
Dg 3.5 med	91.74 ± 0.04	0.58 ± 0.28	304.48 ± 189.97	4.65 ± 0.58	2.42 ± 0.86	1.42 ± 0.99	31.05 ± 19.37	A	1.00
Dg 3.0 med	91.75 ± 0.06	0.83 ± 0.56	418.72 ± 225.01	4.77 ± 0.14	2.42 ± 0.70	2.00 ± 1.03	42.70 ± 22.95	A	1.00

Onde:

pamed (kPa): Pressão atmosférica média

Fmedmed (N): Força de empuxo média dos motores daquele diâmetro de garganta

cmedmed (m/s): Velocidade de ejeção efetiva média dos motores daquele diâmetro de garganta

mpmed (g): Massa de propelente média dos motores daquele diâmetro de garganta

tqmed (s): Tempo de queima médio dos motores daquele diâmetro de garganta

Itmed (N.s): Impulso total médio do motores daquele diâmetro de garganta

Ismed (s): Impulso específico médio dos motores daquele diâmetro

Utilizando um programa de autoria do blogger, chamado pressão_camara, foi possível calcular aproximadamente, as pressões de estagnação médias e outros parâmetros, conforme a tabela a seguir:

Motor	p0 (kPa)	ps (kPa)	Número Mach	Epsilon Efetivo	ds(mm)	Cf
Dg 4.0 med	100.88	93.49	0.36	1.78	5.34	0.28
Dg 3.5 med	121.68	105.02	0.50	1.36	4.08	0.50
Dg 3.0 med	166.83	126.18	0.69	1.11	3.16	0.71

Onde:

p0 (kPa): Pressão de estagnação média

ps (kPa): Pressão de saída dos gases média

Epsilon Efetivo: Razão de expansão efetiva média

ds (mm): Diâmetro de saída efetivo médio

Cf: Coeficiente de empuxo médio

Ou seja, estes motores na média, estão gerando gases na saída de forma subsônica, provavelmente o sistema de ignição está sendo insuficiente, atualmente está sendo utilizado ignição via estopim.

Algumas curvas de empuxo dos motores:

Motor de classe real 1/2A0

Motor de classe real A1

Motor de classe real A1

Testes de avaliação da tensão de cisalhamento que a tampa/tubeira de esmectita resiste

Olá a todos,

Foram feitos mais 4 testes para descobrir, com base em um programa de cálculo de pressão, a tensão que a tampa/tubeira de esmectita resiste.

Lembrando que a pressão de na câmara, tensão de cisalhamento, são parâmetros estimados, e só serão confirmados após testes em célula de carga e medições posteriores.

Características do motor 01
Comprimento total: 80 mm
Diâmetro interno: 17 mm
Comprimento / massa da tampa e tubeira: 20 mm/ 7,9 g
Comprimento / massa do propelente (KNSU): 20 mm / 6,1 g
Diâmetro da garganta/ grão-propelente: 3,5 mm
Tensão de cisalhamento da tampa (estimada): 253 kPa
Classe estimada: C4

Características do motor 02
Comprimento total: 90 mm

Diâmetro interno: 17 mm

Comprimento / massa da tampa e tubeira: 20 mm/ 7,9 g

Comprimento / massa do propelente (KNSU): 30 mm / 9,1 g

Diâmetro da garganta/ grão-propelente: 3,5 mm

Tensão de cisalhamento da tampa (estimada): 459 kPa
Classe estimada: D6

Características do motor 03
Comprimento total: 115 mm

Diâmetro interno: 17 mm

Comprimento / massa da tampa e tubeira: 20 mm/ 7,9 g

Comprimento / massa do propelente (KNSU): 40 mm / 12,2 g

Diâmetro da garganta/ grão-propelente: 3,5 mm

Tensão de cisalhamento da tampa (estimada): 700 kPa
Classe estimada: E10

Características do motor 04
Comprimento total: 120 mm

Diâmetro interno: 17 mm

Comprimento / massa da tampa e tubeira: 20 mm/ 7,9 g

Comprimento / massa do propelente (KNSU): 50 mm / 15,2 g

Diâmetro da garganta/ grão-propelente: 3,5 mm

Tensão de cisalhamento da tampa (estimada): 972 kPa
Classe estimada: E14

Motor de classe estimada E14 !!

Olá a todos,

Chegou na minha casa novas brocas, bem longas, de 2,0 a 5,0 mm de diâmetro, logo, é possível fazer motores mais compridos com o grão propelente maior !!
Ainda, chegou corta-tubos para um acabamento melhor do produto, limas para retirar rebarbas e martelo de borracha para a compactação dos componentes dentro do tubo.

Para testar os novos componentes fiz um motor de classe estimada E14 !!!

Características do motor:
Comprimento total: 150 mm
Diâmetro externo: 20 mm
Diâmetro interno: 17 mm
Comprimento / massa da tampa e da tubeira: 30 mm / 11,9 g
Comprimento / massa do propelente (KNSU): 60 mm / 18,3 g
Diâmetro da garganta/ grão - propelente : 5 mm

Tempo de queima (filmagem): 2,7 s

Parâmetros estimados:
Empuxo médio: 14,12 N
Empuxo máximo: 26,76 N
Impulso total: 38,12 N.s
Pressão máxima: 2,10 MPa (304,1 PSI)
Coeficiente de segurança: 3,15
M(antes da queima): 60,27 g


Classe: E14-0

Motor que não deve ser feito

Olá a todos,

Chegou da China uma balança de precisão que comprei e para inaugurá-la fiz um motor de 32 mm de diâmetro externo.

Embora todos os componentes tenham sido medidos com resolução de 0,1g, os resultados finais não poderiam ser piores...

A tampa e tubeira de esmectita simplesmente compactada não aguentou a pressão do motor e foram ejetados.

Segue abaixo as características deste motor:

Características principais do motor:
Comprimento total: 170 mm
Comprimento da tampa/tubeira e massa da tampa/tubeira: 35 mm e 40g
Comprimento do propelente e massa do propelente: 35 mm e 31g
Diâmetro externo: 32 mm
Diâmetro interno: ~27mm
Diâmetro da garganta e grão propelente: 4 mm

Massa total: ~160g

Parâmetros estimados:
Empuxo Médio: 20 N
Pressão máxima: 5,54 MPa

Em testes futuros, deverá ser colocado um anel de retenção na tubeira e tampa, para que não sejam ejetados por simples deslizamento, mas ainda que sejam ejetados, que seja por cisalhamento ou ainda flexão.