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Motor Cohete Autoconstruído(Motor GOD-1)
En estas páginas iré presentando los avances de un viejo proyecto.- Alrededor del año 2001 comencé a pensar en hacer algo en común con mi amigo Gastón Trinidad , un ingeniero oriundo de la antigua localidad bonaerense de Magdalena.- Así fue que para dar forma al proyecto, Gastón diseñó un motor que él llamó GOD-1, en razón de que esas son las iniciales de mi nombre completo, Guillermo Orlando Descalzo).- Por mi parte, en el año 2002 diseñé y construí un cohete llamado GT-1 "Alianza" (llamado así en honor a las iniciales de Gastón Trinidad, con el agregado de la palabra "Alianza" para dar significado al proyecto en conjunto.- El diseño básico del motor de Gastón consiste en una modificación realizada al motor B-200 del canadiense Richard Nakka.- El propio Nakka hace mención a nuestro motor en su página de entusiastas de la cohetería amateur.-
El motor GOD-1 original, por Gastón Trinidad Mientras que el impulso total del motor de Nakka es de 288 N-s lo sitúa en una Clase "H", sus características generales no eran convenientes para nuestros proyectos.- El alto empuje del motor de Nakka, combinado con un cortísimo tiempo de quemado provee altas aceleraciones, lo cual puede ser beneficioso para brindar rápida estabilidad aerodinámica al cohete, aunque de relativa utilidad cuando se desea emplear instrumental sensible.- Pero mejor, dejemos hablar a Gastón: "...Este diseño implicaba grandes aceleraciones, y como la carga util del cohete de Guillermo (como una cámara de TV) era muy sensitiva, debiamos solucionar el problema.- El tema era modificar el motor de manera que desarrollara un empuje mas bajo durante un tiempo de combustion mas prolongado de manera de tener aceleraciones más bajas.- Despues de pensar un poco y realizar las pertinentes consultas a Richard Nakka, llegué a la conclusion de que inhibiendo la superficie exterior del grano propelente, disminuiria su area de quemado y por ende el empuje desarrollado por el motor seria mas bajo, asimismo el tiempo de combustion aumentaria. Para mantener los diagramas de presion y empuje constante, se me aconsejo dividir la barra de propulsante en tres segmentos denominados "BATES". Bueno, asi nació el motor cohete de nitrato de potasio y azucar denominado GOD-1, en el cual estamos trabajando actualmente y esperamos ensayarlo en banco a la brevedad.- Ya que el mismo es totalmente reutilizable, tenemos pensado emplearlo para impulsar cohetes con motivo de probar dispositivos de aperturas de paracaídas, altímetros, acelerómetros, computadoras de vuelo, cámaras fotograficas, etc...." Lo que hablé con Gastón en aquellos momentos fue reemplazar el azúcar por sorbitol, que es mucho más fácil de trabajar ya que practicamente no "carameliza", es menos higroscópico, etc. y él estuvo totalmente de acuerdo.- También es probable que se establezca un cambio en el diseño de sujeción de la tobera y la tapa, agregando cuatro tornillos más de cada lado como refuerzo.- Actualización de Mayo de 2002: Se concluyó la fabricación del primer motor.- Se efectuaron las pruebas preliminares en la localidad de Magdalena bajo la supervisión de Gastón Trinidad; nuestros planes de entonces eran motorizar un cohete fotográfico y Se esperaban alturas del órden de los 600 metros, con velocidades de unos 500 Km/h.- Finalmente, el motor poseería un Impulso total de entre 250 y 280 N-s y un empuje máximo de entre 278 y 500 Newton.- Plano general del Motor GOD-1 (BORRADOR ORIGINAL)
Plano general del Motor GOD-1 (PROTOTIPO FINAL) En este plano se aprecian las proporciones finales del diseño de la tobera y el niple de bronce para la medición de presión interna en la cámara de combustión.-
MOTOR TERMINADO En la mesa del comedor de mi casa
Actualización de Febrero de 2003 Se construyó la primer copia del motor GOD-1, aunque esta vez se lo hizo enteramente en San Vicente.- Resumiendo también los avances del 2004 Por suerte, mucha gente ha construído ya muchos motores de este tipo (yo tengo ya unos cuatro o cinco motores de este tamaño en mi haber).- El tubo de acero inoxidable que usa este tipo de motores es de 38 mm de diámetro es una medida muy común por ser empleado en cañerías de vapor, gas a presión, aire y -¿por qué no decirlo?- en manijas de puertas de vidrio blindex de bancos y comercios, barandas de escaleras, etc.- En parte por esto último, como es una medida que se emplea mucho para fines de poca exigencia en cuanto a presiones internas (la manija de una puerta NO tiene presiones...) es muy popular el tipo de tubo denominado "tubo con costura" (que es más débil que el verdadero tubo sin costura y sin entrar en detalles sobre la manufatura de caños y tubos).- En parte por esto hemos elegido que la versión más flexible del motor "GOD" posea una presión de cámara relativamente baja y por lo tanto entregue menor potencia que los propototipos iniciales; por ello los motores actuales (enero del 2005) son menos potentes pero de funcionamiento muy confiable y seguro.- Las versiones actuales poseen un sistema de acople a rosca tanto para la tapa como para la tobera; mediante esta mejora del diseño se ha eliminado la necesidad de usar tornillos de sujeción, chavetas seeger, selladores tipo RTV, etc: sólo hacen falta un par de O-rings, teflón, un poco de grasa selladora lubricante para roscas tipo "LAR" y listo, se carga el motor y a volar!!! Además, al haber eliminado todo tipo de tornillería, el exterior del motor completo queda perfectamente liso.- El trabajo de tornería que requiere este diseño es un poco más elaborado, pero la diferencia bien vale la pena.- Dicho sea de paso, va mi agradecimiento a mi tornero, el genial Vitore "Mono" Iguaín por soportar todos mis 'caprichos'.- Características teóricas: Las primeras versiones de los motores actuales poseen las siguientes características teóricas (valores calculados y de promedio):
NOTA: este es un valor que se ha calculado de modo MUY CONSERVADOR para mantener un alto grado de confiabilidad y seguridad en función de las muy diversas calidades de tubos que se pueden obtener en el mercado argentino, aunque penalizando la performance.- Para aclarar esta elección, es bueno recordar que el Kn representa a la la relación inicial de área de quemado versus el área de tobera; se trata de un parámetro clave del diseño porque determina la presión de trabajo en la cámara de combustión.- VEA AQUI LOS PLANOS DETALLADOS DE ESTE MOTOR Características REALES: Los motores reales -ensayados y medidos en banco en varias oportunidades- difieren levemente de lo calculado debido a un tiempo de quemado algo mayor, lo cual hace descender el empuje promedio brindando un comportamiento muy suave y potente, logrando las aceleraciones deseadas.- Es necesario aclarar que estas diferencias respecto a lo calculado no responden a cambios de diseño de último momento ni a diferencias con lo planificado, sino que las mediciones efectuadas reflejan el comportamiento real del motor; quizá las diferencias se deban a combinaciones de factores, tales como ineficiencias de la tobera, en la densidad real del propelente versus la empleada en el cálculo, etc.-
En razón de sus características este motor puede poner al cohete GT-1 "Alianza", con un peso inicial de 1.8 Kgrs, a una altura de poco más de 600 metros, con una aceleración máxima de sólo unos 8g.- Curvas de empuje: Imágen del utilitario de Edición de Motores RockSim 7.0, por Paul Fossey y Tim Van Milligan
Agradezco infinitamente a Richard Nakka, a Gastón Trinidad y a Peto y Agustín Descalzo por sus consejos y permanente apoyo en las tareas que llevaron a la concreción exitosa de este motor.-
Actualización Marzo de 2006 Resumiendo los avances del 2005 El motor GOD-H86 impulsó al Lanzador Multipropósito 2005 del Equipo Cuartel V VEA AQUI LOS PLANOS DETALLADOS DE ESTE MOTOR Cohete "Actitud" Año 2005, MISION CUMPLIDA
El booster a emplear es el motor GD-H86 de Sorbitol/KNO3 (un viejo y probado veterano, descendiente directo de otro trabajo en equipo, ya que parte de un diseño original de Gastón Trinidad); el diseño original ha sido extensamente reformado; por ejemplo, posee tapas y toberas a rosca (sin tornillos de fijación), lo cual le confiere un exterior totalmente liso, y sus características son diferentes al diseño original de Gastón Trinidad, como para poder lograr más bajas presiones de cámara, empujes menores y de curvas algo diferentes a las originales.- El motor H86 es un candy de acero inoxidable, posee dos granos ("bates") de quemado restringido, tiene un ánima bastante grande y cuenta con una tobera generosamente dimensionada, todo esto para lograr presiones de cámara no muy altas, empujes moderados y una curva no muy aguda, considerando que se trata de un candy.- Las pruebas en el banco dieron unos 2 segundos y medio de quemado, con un impulso total de unos 220 N-s, un pico de 147 N (alrededor del segundo y medio), y un empuje promedio de 86 N.- Estos valores constituyen sin duda una muy alta penalización o una baja de rendimiento deliberada para un motor de sorbitol, pero hace mucho que se estaba tratando de lograr un candy así y que funcione bien, ya que si se bajan mucho las presiones de cámara surgen rápidamente problemas de encendido (arranque), de quemados parciales, etc..- Es un motor que se ha probado reiteradamente en banco estático y en vuelo.- En este caso, las metas que se ha fijado el equipo "Cuartel V" son las siguientes:
Seguramente con un motor más "rabioso" en la primera etapa y aligerando los 200 gramos de carga útil, el cohete "Actitud" pueda alcanzar apogeos de mayor órden, pero se perdería las características que buscamos.- Se supone que la estructura reforzada con fibra de vidrio de la segunda etapa del cohete soportaría bien a aceleraciones mayores, pero como no se trata de un concurso sino de una idea de trabajo, simplemente se buscaron resultados menos ambiciosos.- Es probable que los cohetes del "DMD Team" o del "GAOC" hagan alturas mucho mejores que el cohete de "Cuartel V".- Todo el conjunto está pesando unos 2,5 kgs al despegue y se está preparando la rampa de lanzamientos semiportátil de 6 metros para las pruebas.- Accesorios - Cargas de Pago: El "Actitud" transportaría cargas de pago de dos entidades educativas.- Se trata de las Escuelas ORT ( Prof. Edgardo Báez), quienes están preparando un CanSat electrónico para detectar eventos propios del vuelo y de la Escuela de Educación Media N° 5 de A. Korn (Prof. Peto Descalzo) quienes han preparado un CanSat biológico llamado BIOSat 1 para toma de muestras de aire en altura y cultivos bacteriológicos.- Diagrama de Tiempos (borrador): T 0
= Lanzamiento Estado del cohete "Actitud" al 17 - 18 de setiembre de 2005
19 de noviembre de 2005, MISION CUMPLIDA:
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