Cohetera Experimental Motores Tutorial: Diseo de un Motor con Propelente Candy Condicionesdelcopyleft.Todoslosderechosotorgados.Bajolassancionesestablecidasporla tica, queda rigurosamente permitida y sugerida, la reproduccin total, parcial y el mejoramiento de esta obra por cualquier mtodo, medio o procedimiento, comprendidos la fotocopia y el tratamiento digital. Se pide que se informe y se haga referencia al autor en todo uso que se le d a la misma. Prlogo

Porconviccinpersonalasumoqueelconocimientoesunbiensocialy,porlotanto,de dominiopblico,esdecirtodossabemosytodosdebemoscompartirloquesabemos.Este compartir,lovivo,nocomounaobligacinsinocomounderecho;conelobjetodecrear,puliry magnificar el conocimiento. Haciendo que todos seamos transformados en este devenir. Esperoqueestetrabajonosayudeacrecerycomunicarnos,atentarnoseninvestigaryen descubrir, a entusiasmarnos con el compartir. Tambin por conviccin creo que no podemos crecer solos. La cohetera es una tarea para trabajar en grupo, para que si uno est desanimado el resto lo apoye,paraquetodospodamosalegrarnos,crecerjuntosydesarrollaralgoqueensolitariono podramos,algomsgrandeymejor.Porestolesrecomiendoque:seasocienalaACEMA (Asociacin de Cohetera Experimental y Modelista de Argentina, www.acema.com.ar), formen sus gruposdetrabajo,participenenelforo(www.coheteriaamateur.com.ar),comentenestaactividad entre sus amistades, vivan el placer de un hermoso lanzamiento en familia y con amigos. Por ltimo tres pedidos: -Trabajensiempreextremandolaseguridad;queestaactividadseafuentede placer y no de malos ratos causados por accidentes evitables. -Si bien el trabajo fue hecho de corazn, es posible y hasta inevitable que se hayan deslizado algunos errores. Por favor hganmelos saber,escrbanme y entre todos mejoremos esto. -Participemos.Nadieesdueodelaverdad,todostenemosnuestrogranitode arena para aportar. Espero escuchar de sus experimentos y de sus xitos as como desusfracasos,siempreconelnimodeaprender.Entretodoshagamosquela cohetera modelista y experimental crezca. Un abrazo y Buenos vuelos Javier Esteban Fernndez quimeifc@yahoo.com.ar Ms rpido, ms lejos, ms alto Tutorial: Diseo de un motor de propelente Candy Resumen: Laideadelpresentetrabajoesbuscarlaformadeexplicarelprocesoquerealizocuando estoycreandounmotor,conelfindepodertransmitirloycontestaralaspersonasquesiempre preguntan cmo disear un motor. Partiendo de la base (el cohete) hasta llegar al diseo terico definitivo, veremos cules son los puntos a analizar y que herramientas podemos ir aprendiendo a manejar. Vamos a responder diversas preguntas: -Para qu quiero mi motor? Parmetros de diseo. -Qu forma tendr nuestro motor? Geometra del grano. -Cmo se comportar este motor, andar bien? Uso de la planilla SRM. -Cmo hago la tapa y la tobera? Diseo mecnico de tapa y tobera. -Cmo hago una simulacin de lanzamiento con el motor que dise? Archivos eng. -Y ahora qu hago? Puesta en marcha del proyecto. Al final en el anexo se ver una recopilacin de frmulas y tips de diseo Este es un documento en desarrollo que se enriquecer con la ayuda de todos los que aporten ideas, nuevas formas y mtodos para el diseo y tambin por supuesto con las nuevas preguntas que vayan surgiendo. Ojal este trabajo ayude a las personas que no saben cmo empezar. Qu de alguna manera lessirvadepuntadelhiloparairdesenrollandoestehermosomundoqueeseldiseoy construccin amateur de un cohete.

Prlogo: Muchasvecesenelforo(www.coheteriaamateur.com.ar)preguntancmosediseaun motor.Larespuestarpidaquedamoses:leeteelforoyluegoconlaplanillaSRMtraducidaal castellano por Guillermo Descalzo y viendo con que materiales conts. En pocas palabras: Estudi y despus volv a preguntar las dudas. Mehaquedadolasensacinqueporprecaucinyparaevitarfrustracionesyaccidentes somos,ennuestrasrespuestas,muyescuetos.Estamosdesaprovechandolaoportunidadde transmitirycrecerjuntoconotrapersonaenestemaravillosodesafodeldiseo.Poresoestoy planteando otro tipo de respuesta ms larga y que sirva como principio de un camino posible. Estamaneraquedescribonoeslanicaparaplanearunmotor,comosiempreennuestra vidayennuestrassolucionestecnolgicasaplicamoslasideasquetenemosmsfrescasomejor evaluadas (sin llegar al extremo, como dice Guillermo Descalzo, de si nuestra nica herramienta es un martillo todo lo que vemos son clavos). Existen diversos caminos para llegar a disear un motor, en todos ellos usamos los instrumentos que mejor manejamos y aprendemos a usar algunos nuevos. Elcomienzodelarespuestalargaseranotraspreguntas.Debemosirmsatrs,debemos saber: Para qu quers construir un motor? Cul es tu objetivo? Tens experiencia construyendo cohetes? Ya poses tu modelo armado o diseado? Por qu empezamos por ah? Porque es importante para no fracasary frustrarse seguir una curva lgica de aprendizaje que siempre recomendamos a todos los que empiezan: Trabaje con mxima seguridad y siguiendo la secuencia correcta, que es la siguiente: primero se aprende construyendo modelos de cohetes, y luego se disean cohetes propios. Siustedpuedehacerloyensureginpuedeobtenerpartescomerciales,lerecomendamos queprimeroaprendaahacercohetesusandoSIEMPREmotoresmanufacturadoscomercialmente; slocuandosedominaALAPERFECCINelconocimientodetcnicasdeestabilidadyseha logradogranhabilidadconstructiva,sepuedecomenzaradisearcohetes.Porltimo,sloquien cuente con AOS de experiencia puede comenzar a pensar en disear motores. NUNCA invierta esta secuencia. Fuente:http://www.acema.com.ar/SEG_Seguridad.html Porqudisearunmotor?Cadaquienpuedetenersusrazones,puedehabermuchas respuestas vlidas: -Por necesitar una cierta potencia y no conseguirla en el mercado actual. -Por falta de motores comerciales en mi pas o zona. -Por el desafo que este diseo y su construccin implica. -Por motivos econmicos, No poseo dinero para un motor comercial. Detodasellasconlanicaquenoestoydeacuerdoesconlaltima.Elcostoen:estudio, desarrollo,mecanizado,maquinarias,herramientas,productos,tiemposinvolar(quedeberaser nuestroobjetivofinal),etc.hacequelosmotoresamateursnoseanelcaminomseconmico (aunquelesparezcaques)nimsveloz,comparadoconlacompradeunmotorcomercial.Para hacerunbuenmotorcohete,seguro,fiable,conconsistenciayrepetitividadensusresultados, debemos cuidar mucho su fabricacin y la hechura de sus granos combustibles. Disearyconstruirunmotornoesdifcil,peroexigeestudio,ensayos,rediseos,tiempo, inversin de dinero y seriedad. Por esto pensemos bien si queremos encarar esta aventura. Yhablandodenosotros,losaficionados,mstardeomstempranonosllegalahorade hacer un motor... el gran misterio!!! Es un gran desafo hacer nuestro primer motor, y llegado a este puntoyporrazonesdesimplicidadyprctica,loseriamenterecomendableesencarareldiseoo construccin de un motor de combustible slido, ya que son los de fabricacin ms sencilla.- Esto noquieredecirquehacermotoresamateuryusarlosseamsfcilomsbaratoqueusarmotores comerciales...InclinarseporelusodemotoresautoconstruidosesMUCHOmscaroyms complejo que ir y comprar un motor comercial (en aquellas zonas en las cuales estn disponibles), y ademsesmuchomsdifcilencontrarlugaresparavolaruncoheteconestetipodemotoresde clase amateur. Por eso, una de las mejores recomendaciones que podemos hacer a un cohetero est referida a eso, al uso de un lugar: cuando le presten un campo apto para hacer sus pruebas y vuelos, CUDELO... y nunca se enemiste con el dueo!!! Fuente: http://www.gdescalzo.com.ar/motores-cohete.htm Aclarado todo esto empecemos por el principio. Para qu quiero mi motor? Parmetros de diseo: Enprimerainstanciahayquesaberquevamosamotorizar.Uncoheteporsupuesto,pero que tipo de aparato: peso, forma, uso, etc. Y como lo vamos a lanzar. Usaremos rampa: tipo y sobre todo largo. Con estas respuestas empezaremos a disear. Vamos a ver los distintos pasos ejemplificndolos con el siguiente proyecto: Uso: Disearemos un cohete con funcin de vector para un experimento CanSat. Este deber transportar una carga til de 200 g a una altura mnima de 500 m y deber poder alojar en su baha una carga de 45 mm de dimetro y 180 mm de largo. Formaypeso:Utilizaremosuncaodepvcde63mmexteriory2mmdeparedcomo cuerpo principal. El cohete estar proyectado acorde a los tips de construccin y diseo comunes a todos. Comoherramientadediseoaconsejoeinsistoenusarunaplataformagratuita.Puedeser sencillacomo AerolabomscompletacomoOpenRocket,ambasdedescargalibreenInternet,al igual que todo el software que sugerir en adelante. Ejemplo del cohete desarrollado en OpenRocket, suponiendo una masa de motor de 400g: La masa al momento del despegue (sin contar el propelente) es de alrededor de 1300 g. Rampa: La rampa que poseemos o podemos utilizar es una rampa riel de 2 m de largo. Resumiendo los datos a tener en cuenta por nosotros en este momento: -Largo de rampa = 2 m. -Masa = 1300g = 1,3 kg. -Dimetro del cohete = 63 mm = 6,3 cm -Altura de vuelo deseada = 500 m. Conestosdatosempezaremosprimeroaverqueempujeinstantneomnimonecesitamos para que nuestro vector abandone la rampa con una velocidad de vuelo estable de 13 m/s. Usaremos la siguiente frmula: ||.|

\|+ = gdVfm E22 De donde sale esta frmula pueden verlo en el anexo, al final de este documento. Reemplazando con nuestros valores, expresando la masa (m) en kg, el largo de la rampa (d) en m yla velocidad de vuelo estable (Vf) en m/s: ( )N Es mms mkg E68 , 67/ 81 , 92 2/ 133 , 122=||.|

\|+ = Primer dato de diseo encontrado: El Empuje instantneo mnimo de nuestro motor. Es decir sinuestrocohetemantiene(comomnimo)esteempujemientrasrecorrelarampa,nuestroVector ser estable al salir de ella. Con esto solo no basta. Sabemos que queremos llegar a 500 m de altura. Cmo seguimos? ParaestepasopodramosutilizarlasfrmulasdeCulpolaplanillaExcelcondichas frmulas. Pero prefiero utilizar, por conocimiento de uso, la planilla de Nakka, llamada Ezalt. Cuando abren dicha planilla y van a la solapa de clculos en valores mtricos (Metric) van a ver que pide los siguientes datos: El primer dato (F)ya lotenemos es el empuje mnimo que necesitamos. En nuestro casoy redondeando 68 N. El cuartoy quinto dato (mry D) tambin los tenemos son respectivamente 1,3 kg y 6,3 cm. El sexto dato es el coeficiente de resistencia, se acostumbra para ser conservador usar un coeficiente de 0,75. Debemos ahora empezar a jugar con el segundo y tercer dato. Estos estn relacionados entre s por la definicin de Impulso especfico (Isp) de la siguiente manera: g IspItmp= De donde sale esta frmula pueden verlo en el anexo, al final de este documento. El Isp para el Candy es de alrededor de 110. Empezamosajugarhastahallarunvalorquenosllevealosquinientosmetrosdealtura final, los resultados se ven en la parte inferior de la planilla. Title Test rocketMotor average thrust F = 120 N.Motor total impulse It = 125 N-sec.Motor propellant mass mp = 0,125 kg. Input dataRocket dead mass mr = 1,000 kg.Rocket diameter (max) D = 6 cm.Rocket drag coefficient Cd = 0,45Vayamos a nuestro ejemplo: 1er intento variando solamente F, mr, D y Cd por los valores encontrados: La altitud (Zpeak) es baja para nuestros requerimientos. 2do intento: Probamos un It de 150 Ns, y segn la formula un mp de 0,139 kg 3er intento: Probamos un It de 200 Ns, y segn la formula un mp de 0,185 kg Llegamos a la altitud requerida. Comprobemos siempre, por seguridad de nuestros clculos, la relacin It con mp: kg mps m ss Nmp185 , 0/ 81 , 9 1102002== Ya tenemos todos los parmetros para empezar a disear nuestro motor: -Empuje instantneo mnimo. -Impulso. Title Test rocketMotor average thrust F = 68 N.Motor total impulse It = 125 N-sec.Motor propellant mass mp = 0,125 kg. Input dataRocket dead mass mr = 1,300 kg.Rocket diameter (max) D = 6,3 cm.Rocket drag coefficient Cd = 0,75Peak altitude Z peak = 268 metresTime to peak altitude t peak = 8,0 sec. Predicted (withMax velocity V max = 73 metre/sec. drag)orV max = 262 km/hrBurnout altitude Z bo = 67 metresPeak altitude Z peak = 353 metresTime to peak altitude t peak = 9,0 sec. Predicted (withMax velocity V max = 86 metre/sec. drag)orV max = 310 km/hrBurnout altitude Z bo = 96 metresTitle Test rocketMotor average thrust F = 68 N.Motor total impulse It = 200 N-sec.Motor propellant mass mp = 0,185 kg. Input dataRocket dead mass mr = 1,300 kg.Rocket diameter (max) D = 6,3 cm.Rocket drag coefficient Cd = 0,75Peak altitude Z peak = 513 metresTime to peak altitude t peak = 10,7 sec. Predicted (withMax velocity V max = 111 metre/sec. drag)orV max = 401 km/hrBurnout altitude Z bo = 166 metres-Masa del propelente. En nuestro Ejemplo: -E = 68 N. -I = 200 N s -mp = 185 g. Deberemosentoncesdisearunmotorquecumplaestasexigencias,recordandoqueestas son aproximaciones y se irn ajustando a lo largo del proceso de diseo. Qu forma tendr nuestro motor? Geometra del Grano: Ahora debemos dar algunos pasos para definir la geometra del grano. Decido trabajar con un grano tipo Bates, es decir con un centro vaco, inhibido en el exterior y una longitud acotada para que el empuje sea lo ms plano posible. Para facilitar el clculo vamos a asumir algunas relaciones en nuestro grano (ver anexo): -do = 40 % de Do. -Lo = 1,7veces Do. -N (Nmero de granos) = 3. -Dg (Dim. de la garganta de la tobera) (Siempre mayor a 6 mm) = 25 % de Do. -Espesor del inhibidor = 3 % de Do. -Entre granos = 10 % de Do. -Lc (Largo de la cmara) = 3 veces (Lo + Entre grano)

Segn estas relaciones y teniendo en cuenta la densidad aproximada del Candy (ver anexo). 33/ 06 , 6 cm gmpDo = Reemplazando el valor conocido (mp) en gramos: mm cm Docm ggDo31 1 , 3/ 06 , 618533~ == Entonces el dimetro del grano ms el inhibidor es de 3,3 cm Buscamos un cao con un dimetro interno cercano a nuestra necesidad. Por ejemplo consegu este, de rezago. Denominacin Dim. Externo x espesor Peso kg / m lineal 1.1/4" Sch. 40S42.16 x 3.563.441 Este cao nos proporciona un dimetro interno de 35 mm. Definido el cao verificamos la presin de rotura de manera aproximada: DiTr ePr =2 Donde:eeselespesor,Treslatensinlmite(paracaossincosturadeacero, aproximadamente 500 MPa) y Di el dimetro interno. MPa PrmmMPa mmPr7 , 10135500 56 , 3 2= = Nuestromotorvaatrabajaralosumoa6MPaycomomnimorecomiendounfactorde seguridad de 5, es decir Pr = 30 MPa. Si esto no se cumple buscaremos otro cao. Ennuestroejemplotenemosunfactordeseguridaddecercade17.Porestodecidimos seguir con este cao. Entonces el dimetro de la cmara (Dc) ser de 35 mm con lo cual nuestro nuevo Do pasa a ser de 3,3 cm o 33 mm. (35 mm 2mm del inhibidor). Con este valor calculamos el resto de los parmetros segn lo que asumimos. Entonces: -Dc = 35 mm -Lc = 177 mm -Do = 33 mm -do = 13 mm -Lo = 56 mm -N = 3 -Dg = 8 mm -Inhibidor = 1 mm -Entre grano = 3 mm Es importante recordar de verificar que el Dg no sea menor de 6 mm, pues por debajo de ese dimetro se complicara la carga del ignitor. Ahora podemos pasar a la planilla SRM. Cmo se comportar este motor, andar bien? Uso de la planilla SRM: Antes de abrir la planilla un par de consideraciones. -Encuantoalcombustible.LamayoradeloscoheterosArgentinosymuchosdel mundo estn eligiendo usar Sorbitol (un edulcorante artificial) en lugar de azcar de mesa;esto es debidoaquepresentamejorescualidades(encomparacinconelazcar)parasufundiciny colada, no se carameliza fcilmente, el grano noes tan quebradizo, la presin generada a igualdad de masa es menor y es un poco menos higroscpico. -En cuanto a las presiones generadas dentro del motor. Ya se adelant que lo deseable es trabajar con menos de 6 MPa, cualquier presin por encima de 2,8 MPa es buena, aunque arriba de 3 MPa es mejor. Es decir tenemos un rango de 3 a 6 MPa. Abran la planilla SRM. Si Excel no les habilita las macros cambien el nivel de seguridad en opciones y vuelvan a abrir, si les pide permiso para Habilitar acptenlo. CuandoabrendichaplanillavanalasolapadeDatosyKnyvanaverquepidelos siguientes datos: Ah ingresaremos los datos de nuestro motor. Quedar as: El prximo dato que agregaremos ser el dimetro de la garganta de la tobera: CmohagoparaqueenDto(Eseldimetrodelagargantadelatobera)meaparezcael nmero exacto que calcul? De la siguiente manera: Me paro en la casilla de la tobera (C35), luego voy a Herramientas, luego a buscar objetivo y doy click. Aparece: Donde dice Con el valor escribo el valor que deseo (en nuestro caso 8) y en Para cambiar la celda escribo C33 (que es la celda del Kn inicial). Queda as: Hago click en Aceptar y en un par de segundos aparece: Nuevamente click en Aceptar y listo: Tobera:Kno 223 Relacin inicial de area de quemado / superficie de la garganta de la toberaAto 50 mm2Area inicial de garganta Dto 8,000 mmDimetro inicial de gargantaAhora s, click en el botn grande que dice Click para resolver Paso 1. El grfico se modifica y aparece: Donde se empieza a vislumbrar que la presin ser pareja a lo largo de toda la combustin. Vamos a la prxima solapa Presiones. Click en Click para resolver Paso 2, luego click en Click para resolver Paso 3. El grfico y las casillas con valores se modifican y aparece: Grfico 10501001502002503000 2 4 6 8 10 12Regresin de la "tela" (Web Regression)(mm)Kn024681012Espesor de la "tela" ("web thickness")Kn Espesor de TelaEnestegrficovemoslapresin(enMPa)alolargodeltiempodecombustinydatos como la presin mxima y el tiempo de combustin. De este grfico rescatamos dos cosas importantes: -Lapresingeneradaalprincipiodelacombustin(2,6MPa)esbajadeacuerdoa nuestros parmetros de diseo (debera estar entre 3 y 6 MPa). Esto se debe corregir, volveremos al final sobre este punto. -Alprincipiodelacombustinnosepresentanoscilacionesdepresin,estoesmuy bueno.Siestasoscilacionesaparecen:Agrandandoeltamaodelacmara(por ejemplo con ms distancia entre granos) se soluciona. Vamos a la prxima solapa Performance. Click en Click para resolver Paso 4. El grfico y las casillas con valores se modifican y aparece: Ac se contina viendo algunos resultadosy un dato importante el dimetro de salida de la tobera (en la casilla C11). Adems se verifica que el Isp da un valor cercano al que asumimos (que era de 110 s). Vamos a la prxima solapa Resultados. En ella vemos los resultados de nuestro diseo: Podemosobservarqueelmotorqued ms grande de lo que necesitamos. Posee msEmpuje,msImpulsoyms propelente.Estoesdebidoalaumento deldimetrodelgranoacausadelcao seleccionado. Y una tabla de este tipo: Deestatablausaremosmsadelantelascolumnas2(Tiempo)y3(EmpujeenN)para probar en OpenRocket nuestro diseo. Rediseo: Un parmetro que no qued muy bien fue la presin de la cmara. El inicio es un poco bajo por lo tanto debemos aumentar esa presin. Tenemos dos caminos: -Modificarlageometradelgrano.Debemosaumentarelreadequemadoinicialy final.Estosepuedelograraumentandoellargodecadagrano(Lo)yaumentandoeldimetro interior (do). Esto nos llevara cambiar tambin las dimensiones de la cmara, especficamente el largo de la misma. -Reducireldimetrodelagarganta.Debemosutilizarundimetrodegargantaenla tobera (Dg) ms chico y no hace falta redimensionar la cmara. 1er. Camino2do. Camino Cmara de Combustin:Dc 35 mmLc 181,5 mmVc 174623 mm3Grano de PropelenteTipo 2Do 33,00 mmdo 16 mmLo 57,50 mmN 3Tobera:Kno 251Ato 50 mm2Dto 8,000 mm Cmara de Combustin:Dc 35 mmLc 177,0 mmVc 170294 mm3Grano de PropelenteTipo 2Do 33,00 mmdo 13 mmLo 56,00 mmN 3Tobera:Kno 253Ato 44 mm2Dto 7,500 mm Pmax = 3,32 MPa Pmax = 3,49 MPa Ambos diseos solucionaron el inconveniente de la baja presin inicial. De estos dos prefiero elprimero, por ningunarazn en particular, posee un poco menos de presin, un poco menos de combustible y un mayor empuje, aunque menos Impulso total. Una vez hechos todos los rediseos necesarios y conformes con el resultado, guardamos una copia de la planilla o los datos que creamos ms relevantes (sobre todo los datos de la solapa Datos yKn)ycopiamoslatablade TiemposyEmpujesaunarchivodetextoenelBlocdenotas,por ejemplo. TiempoEmpuje (seg.)(Newtons) 0,0000 0,058184 0,059184 0,113187 0,169189 0,224191 0,279193 0,335194 0,390196 0,445196 0,501197 0,556197 0,612197 0,667196 0,722196 0,778195 0,833193 0,888191 0,944189 0,999187 1,054184 1,105122 1,1290 Tenemos el cao y el grano, falta ahora la tapa y la tobera. De 19,60 mmDe 18,37 mm Masa del grano 0,197 kg.0,435 librasImpulso Total 211,8 N-seg.47,6 lb-seg.Empuje promedio 187,8 Newton42,2 librasTiempo de empuje 1,128 seg.Impulso Especfico (Isp) 109,4 seg.Clasificacion del MotorH 188Masa del grano 0,212 kg.0,468 librasImpulso Total 228,8 N-seg.51,4 lb-seg.Empuje promedio 172,5 Newton38,8 librasTiempo de empuje 1,326 seg.Impulso Especfico (Isp) 109,9 seg.Clasificacion del MotorH 172Cmo hago la tapa y la tobera? Diseo mecnico de tapa y tobera: Debemos tener en cuenta algunas cosas: -Tanto la tapa como la tobera llevan un ORing para sellar lo mejor posible la cmara de combustin. -Llevan 6 u 8 tornillos para sujetarlas. -El largo de la garganta es aproximadamente igual a su dimetro. -El medio ngulo convergente, el del lado de la cmara, es de aproximadamente 30. -El medio ngulo divergente, el del lado exterior, es de aproximadamente 15. -El dimetro de salida me lo da la planilla SRM. Casilla C11 solapa Performance. Para darse una idea: Enestepuntodibujamosunplano,uncroquis,enpapel,encomputadora,conPaint,con Autocad, lo que se nos d mejor para expresar cuales son las medidas y cuales los trabajos que debe hacer el tornero, as despus no hay sorpresas. Por ejemplo este plano de una tobera est hecho en Paint: Cuando le demos el encargo al tornero, asegurmonos que entiende bien cul es el trabajo a realizar. Qu nos pregunte todas las dudas antes de empezar a tornear. Conrespectoalcao:Esconvenientecortarloagrosomodomsgrandeyluegoqueel tornerololleveamedida.Asnosaseguramoslaperfectaescuadradesusextremos.Adems podemos pedirle al tornero que le haga un bisel interno al cao parafacilitar la introduccin de la tapa y tobera con el ORing puesto. Con respecto a los tornillos y sus agujeros: -Cuando agujereamos lo hacemos con el conjunto armado; tapa, cao y tobera. Nunca por separado. -Para agujerear y roscar marcar bien la mecha y el macho. Los agujeros son ciegos, no tienencontactoconelinteriordelaspiezas.Sinospasamosconlamechaechamosaperder material,plataytrabajo.Sinospasamosconelmachoysequiebra,nolosacanadie,vueltaa perder. -Primerohacerunagujeroyroscarlo. Asegurarelconjuntoconesetornilloyseguir despus realizando el resto de los agujeros. Tambindebemosaprovecharenestemomentoparacalcularlospesosdeestoselementos. Un poco de geometra de clculo de volmenes y algunas simplificaciones de forma nos darn una idea del volumen de hierro (en cm3) que tenemos. Luego sabiendo que el peso especfico del hierro es de 7,8 g/cm3 podemos calcular la masa de la tapa, la tobera y el cao. Ojo con este ltimo pues el cao es ms largo que la cmara (Lc). Para nuestro ejemplo: -Tapa = 7 cm3 => 54,6 g -Tobera = 13 cm3 => 101,4 g -Cao = 64 cm3 => 500 g -Total = 656 g Qued ms pesado que lo presupuesto,esto es por el cao que usamos,que era de paredes bien gruesas. Cmo hago una simulacin de lanzamiento con el motor que dise? Archivos .eng: Los simuladores (Wrasp, Rocksim, OpenRocket, etc.) usan un tipo especial de archivos para guardar la informacin de los motores. Son los archivos con terminacin .eng. De engine motor en Ingles. Ejemplo del archivo .eng de un motor D de Condor Tec: Utilizanelpuntodecimal,nolacoma,ylainformacinestcodificadadelasiguiente manera: Comienzo del archivo.; Un encabezado (separado todo por exactamente 3 espacios) donde figura: Tipo de motor.D15 Dimetro en mm.24.0 Longitud tambin en mm.90.0 Tiempos de retardo de la carga de eyeccin.4-6-8 Masa de combustible (5 decimales).0.02450 Masa total combustible incluido (5 decimales).0.05300 Fabricante.Condor-Tec Primero 3 espacios, el tiempo en segundos, 8 lugares despus est el punto, pueden ser 7 o 6 espacios y el empuje en Newton. Inicio de la combustin (que no debe ser cero).###0.05#######1.39Puntos medios de la combustin.###0.50######11.68 Final de la combustin (el empuje debe ser cero). ###2.05#######0.00 Final del archivo.; Para armar nuestro archivo: -Primero definimos nuestro encabezado, respetando los espacios normalizados y los decimales. -Luegocopiamoslosdatosdetiempoyempuje,respetandolosespacios normalizados. -Revisamos si esta todo correcto y si estn lospunto y coma al principio y al final. -Guardamos el documento como Nombre.eng. En Nombre, el que nosotros queramos. Porquhagotantohincapiconlosespaciosysucantidad?Mehapasadoquealgunos programasnomereconocieranlosarchivoshastaquelesdiesaformaexacta.Nomesirviusar TAB, solamente espacios y en esa cantidad. Encabezado: Tipo de motorH188 Dimetro exterior en mm42.0 Longitud tambin en mm200.0 Tiempos de retardo de la carga de eyeccin.0 Masa de combustible (5 decimales)0.19700 Masa total combustible incluido (5 decimales)0.85300 FabricanteACEMA Debera quedar algo as: Lo guardo en: C:\Users\Nombre de usuario\AppData\Roaming\OpenRocket\ThrustCurves Reemplazar Nombre de usuario por el nombre de usuario que tengan en su computadora. Ya podemos simular nuestro vuelo. Cohete con el motor colocado (reemplazamos la masa supuesta de 400g por nuestro motor): Resultado de la simulacin: Vemos,ennuestrasimulacin,queelcohetevectorCanSatconunmotordiseadopor nosotros, alcanz los parmetros de uso que habamos impuesto, en altura, peso y velocidad final de la rampa (que es de casi 75 km/h). Y ahora qu hago? Puesta en marcha del proyecto: Ahora hay que mandar a hacer el motor o hacerlo nosotros mismos, si tenemos torno. Debemos fundirel propelentey colarlo en los moldes para obtener los granosyguardarlos ensilicagelparasuposterioruso.Recuerdenhacerunaprobetaparamedirlavelocidadde quemado.SobreestetemasehaescritobastanteylesrecomiendovisitarlapginadeGuillermo Descalzo y la de Richard Nakka. Si hace falta armamos tambin los ignitores o compramos ignitores pirotcnicos. Recuerden quenuestrosmotoresseenciendenelctricamenteydesdeunadistanciasegura,nuncapiensenen usar una mecha de ningn tipo, ni ningn tipo de sistema que no pueda detenerse a voluntad o sea inseguro. Ensayaremoselmotor.Lasprimeraspruebasdeunmotorsonbajotierra(enterrados), dejando sobresalir solamente la tobera, a la que podemos atarle un alambre con un trapo o bolsa en el otro extremo. Esto ltimo espor si sale volando para poder encontrarla. Para encender el motor unavezcolocadoelignitordebemossellarlatoberaconalgo(cintaporejemplo)afindequela cmara prontamente llegue a su presin de trabajo. Recuerden SIEMPRE encender el motor a una distancia segura. Unavezqueestamossegurosdelaconfiabilidaddenuestromotorpodemosempezarcon ensayos en banco, de manera de poder caracterizar lo mejor posible nuestro motor. En la pgina de Nakkaseexplicacomohacerceldasdecargadedistintotipo.Desdeelementosconelectrnica hasta celdas hidrulicas de funcionamiento exclusivamente mecnico. Unavezbiencaracterizadonuestromotorpodemosvolveracorrerlasimulacinconlos nuevos datos (de tiempo, empuje, peso, dimetros, etc.). Si llegamos aqu seremos los orgullosos poseedores de un motor fiable y un archivo .eng que describe, lo mejor posible, la realidad de lo que pasar en nuestro vuelo. FINAL: A volar se ha dicho. Invitoatodosadiscutirestedocumentoparaquetengaunamayorclaridadyseauna herramienta de introduccin para los que se inician. Un Abrazo y Buenos Vuelos. Consejo final: Consulte a coheteros deexperiencia de la ACEMA-Observe las imgenes de nuestro sitio webypodrnotarqueNINGNmiembrodelaACEMAhasufridodaosocasionadosporla prctica de la cohetera civil. USE NUESTRA EXPERIENCIA, ESTAMOS PARA AYUDARLO. De:http://www.acema.com.ar/SEG_Seguridad.html ANEXO Velocidad de vuelo estable: Nuestroscohetessonestabilizadosaerodinmicamenteporsusaletasyporuncorrecto diseo (Cp por delante de CG, por lo menos un calibre). Para que el aire pueda hacer su trabajo el cohete debe tener una velocidad mnima de alrededor de 45 50 km/h (13 14 m/s). Empuje: Es la fuerza que nuestro motor le comunica a nuestro cohete, haciendo que se venza el peso del mismo de manera que se mueva. Este Empuje puede variar a lo largo de la combustin, por eso se habla de Empuje Instantneo (en cada instante). Impulso: Es una magnitud que nos permite conocer acerca del movimiento de un objeto. Paraqueunobjetosepongaenmovimientodesdeelreposoesnecesarioaplicarleuna fuerza. El Impulso nos puede decir durante cuanto tiempo se le aplic esa fuerza. Debido a esto es que el Impulso se mide en Newton Segundo [N s]. t F I = Este impulso llevar al cuerpo a adquirir una cierta velocidad dependiendo de su masa. Para un mismo Impulso a mayor masa, menor velocidad. v m I = NuestromotoreselencargadodegenerarelImpulso.Produceunafuerza(elEmpuje) durante un cierto tiempo (el tiempo de combustin). Logrando que nuestro cohete se mueva con una cierta velocidad en funcin de su masa. Por esto es que si queremos llegar ms alto, con un mismo motor, debemos bajar la masa del cohete. Impulso especfico (Isp): EslgicopensarquedistintospropelentesproducendistintosImpulsos,porserdistintosu empujeosutiempodecombustin.ParacompararunpropelenteconotroseusaelImpulso especfico. Qu es esto? Describamos por analoga: El Peso especfico de un material es la relacin entre su peso y el volumen que ocupa. VolPesoPe = Esta magnitud nos muestra cuanto ms o menos pesado es un material comparado con otro del mismo volumen. De manera semejante el Impulso especfico de un propelente es la relacin entre el impulso que produce un propelente y su peso. PesoIIsp = Recordemos que el peso de un cuerpo es su masa multiplicada por la gravedad (Un cuerpo en la Luna pesa menos que en la tierra, aunque su masa no vara). Entonces: g mIIsp= Ahora, como el Impulso se mide en Newton segundo y masa por gravedad (m g) nos da en kg m/s2 que es Newton,la unidad de medida del Impulso especifico es el segundo. Estaesunamagnitudquedefineelpropelente,esdenotarquecuantomayorseaeste nmero, mayor eficiencia tendr dicho propelente, es decir se necesitar menos masa de propelente para lograr el mismo Impulso. Caractersticas del Candy de Sorbitol: -Isp: 110 segundos -Densidad (): 1,8 g/cm3

-Velocidad de quemadoa presin atmosfrica: de24 a 32 segundos la probeta de 10 cm de longitud. Geometra del grano: -do = entre 30 a 50 % de Do -Lo = 1,5 Do + 0,5 do -Dg = 2/3 de do -L = Lo * N -L/Do = entre 5 y 6 Geometra de la tobera: -El largo de la garganta es aproximadamente igual a su dimetro. -El medio ngulo convergente, el del lado de la cmara, es de aproximadamente 30. -El medio ngulo divergente, el del lado exterior, es de aproximadamente 15. -El dimetro de entrada es el mismo de la cmara. -El dimetro de salida me lo da la planilla SRM. Casilla C11 solapa Performance. Frmulas: Para los que les guste la matemtica. Empuje Delafrmuladevelocidaddeunmovimientoaceleradodespejoeltiempoyloelevoal cuadrado. 222aVftaVft a t Vf = = = Introduzcoeste resultado en la frmula de distancia de un movimiento aceleradoy despejo la aceleracin.dVfdVfaaVfdaVfa d t a d= = = = =2 212121212 2 2222 Planteo la sumatoria de fuerzas de un cohete y despejo el empuje. ) ( g a m Eg m a m EP a m Ea m P Ea m F+ = + =+ = = = Reemplazo la aceleracin por la encontrada antes y listo. ||.|

\|+ = gdVfm E22 Impulso De la definicin de Impulso especfico despejo la masa del propelente. g IspImpg mpIIsp= = Dimetro del grano Defino el dimetro interior como el 40 % del dimetro exterior. Do do = 4 , 0 En base a esto calculo la longitud ptima de un grano Bates. Do Do Do Do do Do Lo + = + = + = 2 , 0 5 , 1 4 , 0 5 , 0 5 , 1 5 , 0 5 , 1 Do Lo = 7 , 1 Sabiendo que voy a usar 3 granos planteo la longitud total de propelente. Do L Do L N Lo L = = = 1 , 5 3 7 , 1 Planteoelvolumendelpropelenteyreemplazolosvaloresencontradosenlospasos anteriores. ( )( ) ( )( )322 22 22 2365 , 31 , 5484 , 01 , 5416 , 01 , 544 , 04Do VolumenDoDoVolumenDoDo DoVolumenDoDo DoVolumenLdo DoVolumen = = = = =tttt Usando la frmula de densidad despejo el volumen. oompVolumen Volumen mp = = Igualo los dos volmenes hallados, despejo Do y reemplazo el valor de la densidad. 33338 , 1 365 , 3365 , 3365 , 3cmgmpDompDo Domp= = =o o Realizo los clculos y termino. 3306 , 6cmgmpDo = Recursos en la red: Pgina de ACEMAwww.acema.com.ar Pgina de Guillermo Descalzowww.gdescalzo.com.ar/indice.htm Foro de Cohetera Amateurwww.coheteriaamateur.com.ar Pgina de descarga de OpenRocket.openrocket.sourceforge.net/ Pgina de Richard Nakkanakka-rocketry.net/ Javier Esteban Fernndez quimeifc@yahoo.com.ar