Testes iniciais e ótimos resultados para um motor de cartolina, Di=10mm

Utilizando-se de cartolina e cola branca para fazer um tubo de 10 mm de diâmetro interno, alguns testes foram realizados para avaliar a viabilidade deste tipo de tubo para aplicações aeroespaciais!!

Teste de resistência 01:

Neste teste utilizou-se a balança para avaliar a força do motor, no entanto houve a ejeção de gases pela tampa (provavelmente alguma falha na cola quente), as características deste motor são:

Motor com tubo de papel Cartolina de diâmetro interno de 10,0 mm.
Comprimento total: 70,0 mm
Comprimento do propelente (KNSU) 50,0 mm
Massa de propelente ejetada: ~3,9 g
Diâmetro da alma do grão : 4,5 mm
Diâmetro da garganta: 3.0 mm

Outros materiais
Tubeira: Esmectita
Tampa: Cola Quente



Teste de resistência 02:

Já prevendo uma possível ejeção de gases, neste teste não utilizou-se a balança, desta vez o tubo não resistiu e houve o vazamento de gases através deste!! As características deste motor são exatamente iguais ao teste anterior




Os testes anteriores indicam que a pressão na câmara de combustão está muito alta, algumas opções de ação: (1) ou é utilizado outro tubo, (2) ou o comprimento do grão-propelente é reduzido ou (3) o diâmetro da garganta é aumentado, optou-se pela última opção.

Apenas a garganta foi aumentada para 3,5 mm, as outras características são exatamente iguais

Teste estático, m23_05_14:



Curva de Empuxo:

Resultados:

It = 2,70 N.s
Fmed = 3,24 N
Fmax = 5.11 N
tq = 0,83 s
fm = 4,68 g/s
c = 692,47 m/s
Is = 70,61 s

CLASSIFICAÇÃO: B3-0

Considerando um coeficiente de empuxo = 0.97, é possível encontrar a análoga curva de pressão em função do tempo, possuindo as seguintes características:
Pmed = 347,03 kPa
Pmax = 684,72 kPa

Conclusões:
- Estranhamente houve uma grande abertura da pluma na altura da garganta, indicando uma possível superexpansão dos gases pela escavação do divergente.
Será tentado realizar o mesmo teste estático sem esta escavação e ver se há um ganho ou não na força de empuxo.
- Realmente este foi o melhor motor de cartolina feito até agora que funcionou perfeitamente !! (Os outros passaram por problemas de contenção dos gases da combustão)

Motor com tubeira de esmectita e tampa de durepóxi - D = 20mm

Olá a todos!

Foi feito um teste de resistência de um motor com as seguintes características:

Tubo-motor:
- PVC de água fria De 20 mm
- Comprimento total: 90 mm
- Diâmetro interno 17 mm

Tubeira:
- Feita em esmectita
- Diâmetro da garganta: 3.0 mm
- Comprimento: ~20 mm
- Reforço lateral com a aplicação de cola quente para aumentar o atrito da tubeira com o tubo de PVC

Tampa:
- Feita em durepóxi
- Comprimento: ~15 mm
- Reforço lateral para evitar ejeção da tampa (pequenos furos laterais para aumentar o atrito com o tubo)

Grão-propelente:
- KNSU - tubular
- Comprimento: 50 mm
- Diâmetro da alma: 4.0 mm

Ignição:
- Estopim com uma pequena quantidade de pólvora interna.

Fixação:
- Dois tijolos laterais para fixação


Este teste de resistência foi um fracasso!

Houve a ejeção simultânea da tubeira e tampa .
Com direito a destruição parcial do tubo de PVC próximo a tubeira.

Isto provavelmente ocorreu pois a quantidade de pólvora colocada foi muito grande

Motor com durepóxi como tampa e tubeira - Diâmetro de 20 mm

Olá a todos!

Foi feito um teste de resistência de um motor um pouco maior, e possui as seguintes características:

Tubo-motor:
- PVC de água fria De 20 mm
- Comprimento total: 90 mm
- Diâmetro interno 17 mm

Tubeira:
- Feita em durepóxi
- Diâmetro da garganta (inicial): 3.0 mm
- Comprimento: ~20 mm
- Reforço lateral para evitar ejeção da tubeira

Tampa:
- Feita em durepóxi
- Comprimento: ~15 mm
- Reforço lateral para evitar ejeção da tampa

Grão-propelente:
- KNSU - tubular
- Comprimento: 50 mm
- Diâmetro da alma: 4.0 mm

Ignição:
- Estopim com pacote de pólvora interno

Fixação:
- Elástico, infelizmente o motor teve uma sobrecarga lateral e no fim da queima ele ficou de lado

O teste de resistência foi bem sucedido, mas infelizmente o diâmetro da garganta aumenta consideravelmente após o fim da queima.
Será cogitado algumas opções para diminuir este efeito, que diminui a pressão do motor, diminuindo assim seu desempenho.

Vídeo:

Testes estáticos dos motores com tubo de papel / Ignição elétrica

Olá a todos.

Ontem dia 30/04 foram testados 9 motores de papel, sendo 6 de papel kraft e 3 de cartolina.
A ignição foi feita com ignitores elétricos e pacotes de pólvora adaptados.

Para estes motores pequenos a ignição é uma parte fundamental, pois a ignição de uma pequena porção não permitirá a geração de uma pressão grande na câmara de combustão, levando a um decréscimo considerável no desempenho.

CARACTERÍSTICAS DOS MOTORES:

Tubo do Motor:
Diâmetro externo: ~12.5 mm
Diâmetro interno: 10 mm
Material: Tubo de papel kraft ou cartolina
Comprimento total: 55.0 mm

Propelente:
Comprimento do propelente (KNSU, 65% KNO3, 35% C12H22O11): 30,0 mm
Massa de propelente colocada: ~2,7 g
Diâmetro interno do grão : 3,5 mm

Tubeira (feita em esmectita):
Comprimento da tubeira: 10.0 mm
Massa de esmectita colocada: ~1.4 g
Diâmetro da garganta: 3.0 mm

Tampa (feita em cola quente)

Todos os 9 testes estáticos foram editados em um único vídeo:




CURVAS DE EMPUXO:

m30_04_14_01

m30_04_14_02

m30_04_14_03 

m30_04_14_04 

m30_04_14_05

m30_04_14_06 

m30_04_14_07

m30_04_14_08

m30_04_14_09

OBSERVAÇÕES:

Os motores n° 03 e 06 falharam na contenção dos gases, embora o n° 03 tenha funcionado corretamente e este vazamento ocorreu apenas no fim da queima.

RESULTADOS:

CONCLUSÕES:

Claramente o desempenho (Is, c) dos motores n° 05, 06, 07 e 09 foram inferiores aos demais.
Um hipótese é que a ignição não ocorreu ao longo de todo o grão propelente.

O diâmetro interno do grão de todos os motores foi de 3.5 mm, que é apenas 0.5 mm menor que a garganta de 3.0 mm.
Isto significa que a área da porta para a garganta (parâmetro para avaliar queima erosiva, etc...) é de 1.36. Recomenda-se no mínimo 2.0, o que pode também ter dificultado a ignição completa do grão.

Talvez se o grão tivesse um diâmetro interno de 4.0 mm talvez não houvesse problemas de ignição parcial. Isto será testado em motores futuros.