1:1 DATOS GENERALES
Se proyecta la construcción
y puesta en funcionamiento de un motor cohete a combustible líquido:
· Combustible a utilizar
en el proyecto: alcohol metílico o Nafta.-
· Cómo oxidante se utilizará: oxígeno
gaseoso.-
· La temperatura de la cámara será de:
3.300 ºC aprox.-
· La expansión de los gases será de:
1500 ºC aprox.-
· La presión del combustible será: 24
kg/cm2.-
· El impulso específico esperado será de:
279 kgr/seg.-
1:2 CONSTRUCCIÓN
DEL MOTOR
La construcción
del motor se dividirá en varias partes, las cuales deberán
ensamblarse a la perfección, para evitar pérdidas
o fugas de la mezcla, debido a la presión existente entre
sus componentes y la temperatura a desarrollar.-
1:3: CAMARA DE
COMBUSTIÓN Y TOBERA
La cámara de
combustión y la tobera se realizará en una sola pieza
debido a que una soldadura u otro tipo de unión entre ellas
es de muy difícil durabilidad debido a las variaciones de
temperatura y presión a la que están sometidas ambas
piezas, éstas son las más crítica del conjunto.-
Además para salvaguardar
la estructura del cohete, una bomba impulsará agua refrigerante
entre la cámara de combustión y la tobera.-
El material utilizado
para ésta pieza será de acero de 70 mm de diámetro
por unos 100 mm de largo aprox., torneándolo convenientemente
según plano nº 1.-
Debe tenerse presente
de no modificar el espesor de las paredes de la tobera, para evitar
puntos críticos para la presión ejercida sobre ellas.-
En el dibujo
nº1, podrán observar los detalles constructivos.-
1:4: CONSTRUCCIÓN DE LA CAMISA DE
REFRIGERACIÓN
La camisa de refrigeración,
será construida del mismo material que la cámara de
combustión y la tobera, si bien la criticidad es menor que
para el caso de la tobera, las temperaturas en juego son altas.-
ésta debe acoplarse en forma estanca, para evitar problema
en el desarrollo del ensayo.-
La presión del
agua de refrigeración será de 8 a 10 kgr/cm2, debe
prestársele especial atención a los sistemas de conexión
y tubería de interconexión.- el dibujo
nº 2 mostrará las dimensiones a respetar en la camisa.-
1:5: SISTEMA DE
INYECCIÓN (DESAGASIFICADOR)
El sistema de inyección
puede ser de acero, como el resto o de cobre, los inyectores propia-
mente dicho podrán obtenerse en los comercio a tal fin, siendo
el diámetro requerido del orificio de 0,75 mm aprox. Se efectuarán
además 4 orificios perfectamente lisos y limpios de 1,8 mm
de diámetro para la entrada del oxigeno gaseoso.-
El dibujo nº3
a, b, c,
muestra las dimensiones del sistema de inyección, entrada
de combustible, oxigeno gaseoso y acoplamientos de los accesorios.-
1:6: SISTEMA DEL TANQUE
DE COMBUSTIBLE
El tanque de combustible puede
construirse, teniendo presente que debe soportar 30 a 40 kg/cm2
de presión, si se dispone de un tubo de acero de 300 mm de
largo por 100 mm de diáme tro con paredes de 6 a 7 mm de
espesor, se debe soldar sus extremos dos discos de 12 mm de espesor
con las perforaciones roscadas necesarias según indica el
dibujo nº4 a, b,
c .-
1:7: SISTEMA DEL BANCO
DE COMANDO DE ENSAYO
Este
es un dispositivo que incorpora un método conveniente de
fijar el motor en su posición de funcionamiento, como así
también de sus diferentes accesorios, tales como las válvulas
de aguja para el control de afluencia del combustible, el tanque
para éste y sus tuberías de interconexión,
además de los tubos de oxígeno gaseoso, sus válvulas
y conexiones.-
El lugar de operación, que también forma parte del
conjunto, debe estar separado por lo menos de 5 metros del resto
del equipo y defendido por una valla de protección que de
paso, a las extensiones para el control de las válvulas y
conductores eléctricos del sistema de ignición.-
Se dispondrá además de un espejo para que el operador
no deba observar directamente el motor en funcionamiento.- El mayor
riesgo a que éste se encuentra sometido durante la prueba
consiste en la posible explosión o desintegración
del motor, por lo que la barricada debe estar provista para anular
sus efectos en todas las direcciones.-
La
fig nº 5a, b,
y c, muestra esquemáticamente
la correcta disposición de los componentes.-
El retro propulsor esta separado del compartimiento de las válvulas
y tanque por un a plancha de acero de 3 mm de espesor y firmemente
abulonado a un tirante de hierro “U” con la tobera hacia
abajo.- Los tubos de gas a presión van montados en la parte
posterior del pequeño stand tras otra barricada hecha con
tablas de 25 mm de espesor.- Las correspondientes válvulas
reguladoras van dispuestas en su parte superior, encima de los tubos.-
De este modo puede reemplazarse fácilmente los tubos vacíos.-
El tanque de combustible posee una posición indicada en el
croquis, es sostenido por un hierro ángulo fijo en ambas
paredes de la cámara.- Las válvulas de inyección
(agujas) van montadas una sobre otra en un panel metálico
fijo a la pared anterior y llevan prolongaciones hechas con caños
de 1/4", para su control remoto.- una disposición similar
se adopta para los manómetros con objeto de que resultasen
visibles al operador.-
Una
manguera adosada exteriormente a las paredes conduce el agua de
refrigeración cuyo caudal puede estimarse en 0,5 Lt/seg,
hasta el motor de prueba y luego la aleja de él o bien la
vierte sobre las piedras dispuestas debajo de la llama a fin de
refrigerarlas y prolongar la vida útil.-
El flujo de agua durante el funcionamiento debe ser observable por
el operador constantemente.- Por ultimo un armazón de hierro
ángulo formado por parantes y travesaños bien soldados
o abulonados contribuirá a la necesaria rigidez del conjunto
que debe, además, ser fuertemente cimentado al terreno donde
se lo instale.-
La figura
nº6; muestra el retro propulsor ensamblado y sus accesorios.-
1:8: SEGURIDAD
Debido a los riesgos involucrados
por el manejo de combustibles y control de los procesos que se desarrollan
a elevadas presiones, ciertas medidas elementales de precaución
deben ser observadas en las pruebas estáticas de los retro-propulsores.-
1º) Un extinguidor de
incendio de tamaño suficiente debe estar a mano, listo para
actuar de ser necesario, o bien una fuente de agua abundante.-
2º) Es conveniente separar
los compartimientos de almacenajes destinados a combustibles y oxidantes,
pues ello reduce el peligro de explosión, en caso de producirse
fuegos en sus proximidades.-
3º) Se emitirán
señales de advertencias al iniciar las pruebas, o cada vez
que se abran los tubos de gas, a fin de anunciar a los circunstantes
el peligro existente.- Nunca debe comenzarse una prueba sin tener
la seguridad de que el operador y demás asistentes se hallan
protegidos tras las barricadas o por otro medio.-
4º) Personas no previamente
instruidas sólo podrán penetrar en el área
de pruebas si el combus-tible y oxidante se encuentran separados
y exentos de presión.-
5º) Quienes manejen combustibles
estarán provistos de máscaras protectoras, guantes
y delantal de goma.- Casi todos los combustibles utilizados son
tóxicos, sus vapores no deben ser inha-
lados, ni aún por poco tiempo.-
6º) Esta absolutamente
prohibido fumar en toda la zona de prueba en presencia de combustible.-
Recuérdese que los vapores de hidrocarburos (como la Nafta)
pueden recorrer grandes distancias y ser encendidos muy lejos del
punto en que se encuentran almacenados.-
7º) Es de suma utilidad
llevar un registros con todos los detalles técnicos y de
seguridad y efectuar su minuciosa constatación antes de dar
comienzo a las pruebas.-
1:9: FUNCIONAMIENTO TÍPICO
DEL RETRO PROPULSOR
Una
vez completado el banco de prueba e instalados todos los componentes
y habiéndose asegurado que no existen pérdidas en
el sistema de refrigeración, debemos asegurarnos que no las
habrá en el circuito de alta presión.- Llénese
para ello el tanque de combustible con agua lim- pia y aplíquese
la presión de los tubos de gas al circuito, con el agua y
jabón se probarán, todas las juntas y uniones, contra
la aparición de burbujas, primero a 10 atmósfera luego
a 20 y final mente a la presión de carga.-
Obtenida la correcta
estanqueidad, ábranse las válvulas de inyección
y practíquese la operación de encendido y puesta en
funcionamiento empleando agua como combustible.-
Si todo transcurre normalmente,
el motor esta listo para actuar “en caliente”.- La fig
nº 7 muestra como puede realizarse el encendido mediante
un circuito eléctrico alimentado por una fuente de alta tensión
(una bobina de Ford T, resulta ideal par este fin) Los electrodos
están separados entre sus extremos por 2 mm, inmediatamente
debajo de ellos (pero sin obstruir la separación ) se dispone
de un pequeño algodón.- Este dispositivo se introduce
por la tobera de modo que quede a nivel del extremo inferior de
la cámara de combustión pero sin obstruir la garganta
de la tobera.-
1:10: PUESTA EN FUNCIONAMIENTO
El siguiente orden de operaciones
se recomienda para la puesta en marcha del motor.-
1º) Inspección
de la zona para comprobar que se encuentra despejada y lista para
el comienzo de la prueba.-
2º) Comprobar el funcionamiento
de la bobina de chispa y desconectarla de la batería por
seguri dad.-
3º) Empapar el algodón
en alcohol, nafta o kerosene.-
4º) fijarlo en el dispositivo
de ignición.-
5º) Presurizar el combustible
(tanque).- lo óptimo sería con nitrógeno, o
bien con aire.-
6º) Hacer circular agua
de refrigeración al régimen especificado.-
7º) Sonar la campanilla
de advertencia.- La bobina de ignición es nuevamente conectada
a la batería.-
8º) Se abre muy poco la
válvula de inyección de oxígeno para permitir
que una cantidad muy pequeña llegue a la cámara de
combustión.-
9º) Al activar la bobina
ignitora el algodón arde inmediatamente en la atmósfera
de oxígeno, aunque el observador difícilmente alcance
a notarlo.-
10º) Abrir muy suavemente la válvula de inyección
de combustible, permitiendo que una pequeña cantidad de éste
llegue a la cámara de combustión.- Aparecerá
de inmediato una llama en el extre mo de la tobera y se escuchará
el silbido característico del funcionamiento.-
11º) Los caudales de oxígeno
y combustible deben ser ahora rápidamente y simultáneamente
aumentados hasta que el manómetro conectado a la cámara
de combustión indique la existencia en ella de las condiciones
apropiadas.-
12º) El operador deberá
juzgar la cantidad de oxígeno necesario para obtener un óptimo
índice de oxidación.- La aumentará si la llama
es amarilla brillante o produce humo.- Si en cambio, es transparente
o azulada la reducirá ligeramente.-Recuerde que al variar
los regímenes de combus tible y oxígeno no sólo
modifica el caudal, sino también la temperatura de la combustión,
ambos factores contribuyen a la presión de la cámara.-
13º) El ruido producido,
aunque muy intenso, es una buena indicación del correcto
funcionamien to .- Al detener el motor es indispensable efectuar
la purga de nitrógeno o del aire comprimido, según
lo elegido en el item 5 , a fin de expeler el combustible retenido
en la cámara, la purga es automática al consumirse
toda la nafta del tanque.- Una vez que el motor se ha detenido,
debe cerrarse la válvula de oxígeno, la de nitrógeno
y las llaves de los tubos, el agua de refrigeración debe
continuar circulando aún por varios minutos.-
14º) En el caso de fallas
durante el funcionamiento se procederá a aplicar la serie
de maniobras detalladas en el item 13.- siempre interrumpa primero
el combustible.- Si entran en combustión partes metálicas
haga de inmediato lo mismo con el oxígeno, pues el metal
arde con fuerza en esta atmósfera.-
15º) El algodón
de ignición debe ser reemplazado a cada intento de arrancar,
el motor y sus residuos son expulsados por la tobera.-
16) Inspeccione frecuentemente
la máquina y sus accesorios a fin de observar posibles deterioros,
sobrecalentamientos o puntos débiles en especial antes de
cada encendido.-
17º) Si nota inestabilidad
en la combustión a bajas presiones de cámara o reducida
velocidad de inyección, aumente ésta enseguida al
comenzar la admisión de combustible.-
La construcción y puesta
en funcionamiento de pequeños retro propulsores en la forma
descripta ofrece la oportunidad de familiarizarse con las características
de éstos aparatos y conocer en detalle su forma de funcionar.-
Dejamos librado a su propia habilidad hallar procedimientos tendientes
a mejorar sus características así como las del sistema
adoptado para controlar su performance.
A continuación se han
colocados los dibujos de éste proyecto, si bien hemos recopilados
diversas informaciones, sobre la viabilidad de su construcción,
y su funcionamiento, nos resta la prueba de “fuego”, que
es su puesta en funcionamiento.-
Cualquier sugerencia, o crítica constructiva, que pudiera surgir
de quienes le interesen este motor, rogamos nos la hagan saber a:
obsalfacentauro@hotmail.com
.-
Queremos agradecer a los Directivos
y alumnos del 3er año de T.T.P. de la Escuela de Educación
Técnica nº 279, “Tte Benjamín Matienzo”,
por su colaboración, específicamente en todos los trabajos
de Tornería que demandará la construcción de
este prototipo.-
| Figuras |
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Figura 1 |
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Figura 2 |
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Figura 3a |
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Figura 3b |
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Figura 3c |
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Figura 4a |
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Figura 4b |
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Figura 4c |
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Figura 5a |
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Figura 5b |
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Figura 5c |
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Figura 6 |
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Figura 7 |
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motor-cohete.pdf
[98 kb]
(documento completo)
Juan Carlos
Dovis
http://alpha-centauri.netfirms.com
Grupo: contacto
Sunchales Sta Fe Argentina.-
