Banco de Ensayo de Micro Motor: BEMM


Introducción

Un "Banco de Ensayo de Micro Motor" (BEMM), es un motor cohete de pequeñas dimensiones, realizado con factores de seguridad muy altos o sea soporta muy altas presiones y/o tiene sistemas de seguridad por sobre presión.
Es un elemento muy útil para el desarrollo de un motor cohete: es práctico, de reducido costo y de alta seguridad. Los diámetros típicos que se usan son de 50 a 150 mm.
El mismo va ubicado en una estructura conformando así un banco de pruebas estáticas. En general la instrumentación que lleva es un sensor de presión. Durante la prueba se registra en video su funcionamiento y se registra la presión interior. En algunos caso se los dota de sensores de fuerza para determinar empuje, sensores para determinar velocidad de combustión (tipo ultrasonido). Para determinar la erosión de la tobera se los filma con Rayos-X.
Sirve para ensayar propulsantes, configuraciones de propulsantes, sistemas de encendido, determinar velocidad de combustión de los propulsantes, comportamientos de distintos tipos de materiales para tobera, etc. Podríamos decir que básicamente es un micromotor cohete reutilizable con un sistema de seguridad que evita su rotura y permite su uso repetidas veces. Casi siempre suele tener la posibilidad de intercambiar el tipo y tamaño de tobera

En idioma inglés se encuentran varias formas de denominarlo, la mas típica es "Ballistic Evaluation Motor" (BEM). También se llama "Cee Star Motor" ya que permite determinar el parámetro velocidad característica de un propulsante, o "Small-Scale Motor"- Este tipo de motor cohete se lo llama en la jerga cohetera profesional Argentina con un simpático nombre: "la chancha".

A mediados del año 2004 encaré la fabricación de un BEMM, dado que un par de amigos me dieron la posibilidad de acceder a trabajos de tornería (MUCHAS GRACIAS!!!!!). Realice el diseño de un BEMM el cual luego fue mejorado por ellos. Compre los materiales y realizaron todo el trabajo de tornería. Luego quedo en mis manos hacer la parte de la base del motor propiamente dicho y su instrumentación.

 
Forma, materiales y diseño de un BEMM

Forma, materiales y diseño de un BEMM
La forma, materiales y diseño de un BEMM no es crítico y se suele realizar en función de los materiales y habilidades que se tenga disponible. El diseño está basado en el diseño de los motores cohete.
Como material constructivo se ha impuesto por razones de costo y practicidad el uso de hierro; en alguna medida se usa acero inoxidable..
En cuanto a complejidad lo usual es medir la presión de trabajo en función del tiempo, aparte de filmar el ensayo.
Se puede medir también otros parámetros como ser temperaturas en las diversas partes del motor, vibraciones, tensiones mecánicas, etc.

Partes que componen un BEMM
Las partes que integran un sistema BEMM de uso típico en la C.E.A. son:

            1º El micromotor cohete propiamente dicho.
            2º  Un dispositivo donde va montado el motor cohete.
            3º  Elementos de medición de los parámetros que se ensayan como ser presión, etc.
            4º  Elementos de registro de los parámetros del ensayo y registro visual del ensayo.

Condiciones particulares que debe tener un BEMM
Cuando diseñe y construya un BEMM debe tener en cuenta:
El BEMM debe ser rígido y fuerte para soportar las fuerzas que desarrolla el micromotor cohete.
Debe tener un sistema de seguridad por sobre presión para evitar la explosión del micromotor cohete.
La calibración del instrumental debe ser fácil de realizar.
El micromotor cohete debe estar firmemente sujeto al BEMM, en caso de usar medición de empuje el motor se debe mover libremente por sus guías y estas deben asegurar que el motor no quede libre.


El Banco de Ensayo de Micro Motor BEMM-VA1

Fig. 1.- BEMM-VA1, con manómetro para permitir el registro visual de presión y sistema de medidor de presión con trasductor electrónico y manómetro patrón para su calibrado

Fig. 2.- BEMM-VA1, con bomba hidráulica manual para calibrado del sensor de presión.		Fig. 3.- Toberas de grafito y sellos para el BEMM-VA1

Fig. 4.- Croquis del proyecto inicial del BEMM-VA1.

Fig. 5.- Croquis del proyecto final del BEMM-VA1.

Ejemplo de uso de Banco de Ensayo de Micro Motor

 El uso típico de un BEMM es como micromotor, pero a veces tiene distintas aplicaciones a esta. Una de ellas es el ensayo de sistemas iniciadores. Aqui se presenta como ejemplo el ensayo de un sistema de iniciador para aplicar en el motor Vettor 1 de 12.500 Ns. Se han puesto los cuadros en secuencia y están tomados cada 1/16 seg. cada uno.

Fig. 6.- Iniciador ensayado (prototipo en estudio). Cuerpo de PVC con proteccion termica y grano de PA/Al/ aglomerante sintetico.		iFig. 7.- Primer cuadro antes de accionar el inflamador.T=0 seg.

Fig. 8.- Segundo cuadro: inflamador energizado.		Fig. 9.- Tercer cuadro: Inicio de funcionamiento del iniciador.

Fig. 10.- Cuarto cuadro: en funcionamiento el iniciador.		Fig. 11.- Quinto cuadro: Iniciador apagándose.

Agradecimientos:
El sensor de presión es gentileza de Raúl "Tito" Martinez
El conversor A/D y software son gentileza de Jorge "Tano" DiStefano
Por tal motivo:GRACIAS!!!.

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