Nota: La descripción de la serie
de motores Tango se ha dividido en dos partes, siendo esta la segunda
y última parte.
Tobera
El material seleccionado para la tobera es acero
SAE 1010/1008, al igual que el material de la tapa. Es de bajo costo y
no sufre apreciable erosión con el tipo
de combustible utilizado (Nitrato de Potasio/Dextrosa). Todas las toberas
usadas en las pruebas, y lanzamientos, quedaron listas para volver a utilizar
luego de una limpieza. Se han ensayado diversas variantes de diseño de
toberas, como ser: varios diámetros de garganta de tobera (8 mm,
9 mm, etc.), varios ángulos de la sección divergente, uso de uno o dos
"O" ring de cierre y diferentes relaciones de "Area garganta/ Area
salida tobera".
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La sujeción de la tobera
se realiza mediante 8 tornillos pasantes autoaterrajantes MA3 trilobulares,
con cabeza Torx nº 10, del mismo tipo que los utilizados para la tapa.
Otra ventaja de utilizar este tipo de sujeción es que permite utilizar
la misma tobera con un tubo de aleación de aluminio, en donde no sería
posible utilizar anillos elásticos de seguridad, tipo Seeger, para
retención de la tobera y la tapa. Esta es una particularidad impuesta
por mi requerimiento de poder intercambiar los tubos motores. |
Grano de combustible
Configuración
del grano
El tipo de combustible seleccionado basado en Dextrosa y Nitrato de Potasio
presenta la particularidad de ser quebradizo y poco elástico. Por eso
se seleccionó una configuración de grano de tipo Bates, inhibida exteriormente
y no sujeta a las paredes del tubo motor. Para simplificar la preparación
del mismo se penso inicialmente en un grano solo, a pesar que esto no
da el perfil de empuje y presión de combustión mas parejo. Luego de preparar
varios granos se observo una tendencia a quedar aire atrapado dentro del
seno del combustible. Por tal motivo se paso a una configuración de dos
segmentos de combustible. Dando así una solución de compromiso entre tener
facilidad para hacer el grano versus aparición de defectos y mediana planitud
de la curva de presión.
Inhibidor
de combustión
Para hacer el tubo que es el molde, y también el
inhibidor de combustión, se parte de una hoja de papel marca Ledesma de
80 g/m², la cual se enrolla dos vueltas, con un solapado de 4 mm,
sobre un mandril que se ajusta en diámetro exterior para que el tubo inhibidor
quede con la medida y tolerancia requerida por el diseño. El huelgo nominal
entre el grano de combustible y el tubo motor es de 0,1 mm en el diámetro.
Para el pegado se utiliza adhesivo de contacto en toda la superficie que
debe quedar pegada, no recubriéndose el área interior y la exterior. Lograr
un tubo así requiere varias pruebas para ajustar las dimensiones.
Al principio quedaba adhesivo donde no se quería; para minimizarlo lo
que se puede hacer es usar máscaras de papel para tapar las zonas donde
no se desea que se manche con adhesivo.
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Manguitos inhibidores de combustion,
de papel. |
El manguito
inhibidor de papel sobresale 5 mm respecto al combustible y es para absorber
tolerancias en la preparación del grano, tolerancias de mecanizado del
motor, etc. Esto se logra cuando al armar el motor este papel se pliega
y aplasta un poco. Esto da también un espesor que protege mejor al tubo
motor y separa el combustible cuando hay dos granos en configuración Bates.
Preparación del combustible
El combustible
es una mezcla de Nitrato de Potasio 65% y Dextrosa 35%, cuya preparación
se describe en "Preparación
de combustibles por fusión de azúcares".
Una vez preparado y a temperatura de 165ºC se lo vuelca en el molde donde
esta el tubo de papel del inhibidor. Se le pone una varilla central de
hierro con grasa para que no se pegue el combustible. Allí se lo deja
enfriar. Si hay sobrantes se los recorta.
El grano terminado se lo limpia de los restos de grasa con tricloroetileno
o algún solvente de seguridad. Se raspa la superficie del combustible
con una hoja de sierra para mejorar su ignición y si se desea se le da
una mano de imprimación de Pólvora Negra comercial en polvo mezclado con
alcohol. Luego se marcan los granos o identifican para mantener un registro
de lo producido.
Control de calidad
Como es norma se hace una
probeta testigo con un resto de combustible luego de llenar los moldes.
Se puede utilizar un tubo plástico de diámetro interior de 10 mm. Con
esta probeta se controla el tiempo de combustión a presión atmosférica,
homogeneidad de la mezcla, etc. Dos
tubos vacios y un tubo con combustible:
Esto
es IMPORTANTE!: Se controla visualmente los granos en busca de fallas
como ser burbujas de aire,
pliegues,
combustible en el diámetro exterior del manguito inhibidor, restos de
grasa, etc.
Se
miden los granos para asegurarse que dimensionalmente estén correctos.
Se
pesan los granos y con las dimensiones medidas se calcula el volumen y
luego la densidad real.
Importante:
Una baja densidad indica la presencia de burbujas de aire, siendo descartado
un grano así.
Almacenamiento
de los granos
Los granos preparados en base a nitrato de potasio
y azúcares son altamente higroscópicos. Para protegerlos se los envuelve
en papel de aluminio del empleado para uso en la
cocina. Se le pega como identificación una cinta de papel con los
datos del grano. Luego se los guarda en un recipiente con tapa plástica
y silicagel.
Nota:
En vez de silicagel se puede
utilizar cloruro de calcio. Lo venden en ferreterías como desecador de
placards, o en droguerías industriales.
Ignitor
Como ignitor se emplea un micropirógeno
de los descriptos en Ignitores tipo micropirógeno
. Luego se lo pone en una cápsula de papel de aluminio con una carga
de Pólvora Negra comercial FFF de 1g +/- 0,05 g. El diámetro exterior de
la cápsula no es crítico, pudiendo ser de 9 a 13 mm.
Para hacer la cápsula simplemente se enrollan dos vueltas del papel
de aluminio sobre un cilindro del diámetro requerido (un lapiz por
ejemplo), luego se pone el ignitor y sella la base. Se carga la pólvora
negra y se termina sellando la parte superior por medio de aplastar y retorcer
la punta del papel de aluminio.
En algunas
pruebas ensaye con buen resultado una imprimación de Pólvora Negra con
Metanol absoluto (alcohol metílico). También se podría usar alcohol Isopropílico.
Esto se hace moliendo una muy pequeña cantidad de pólvora negra (1 a 2
gramos) con el alcohol y luego pintando con esta "pasta" las superficies
a imprimar con un pequeño pincel.
ATENCIÓN: El
alcohol metílico es venenoso por ingestión, contacto e inhalación.
Armado final
El armado final es sencillo:
1.
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Verificar que estén todos los componentes
y se los pueda montar libremente. |
2.
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Hacer una prueba hidráulica del motor
armado y sin el grano. La presión que suelo aplicar es de 15 MPa,
durante 5 segundos aproximadamente. Luego se lava y seca bien antes
de volver a armar el motor. |
3.
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En la tapa sellar el agujero roscado
central si es que no se lo va a utilizar para otra cosa. Poner un
tapón de cierre 1/8" BSPT, de bronce, usando cinta de teflon como
sello. |
4.
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Poner en la tapa y tobera los "O" ring
con grasa. Se puede usar grasa de litio común. |
5.
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Armar la tapa en el tubo motor con los
6 tornillos. |
6.
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Poner los granos de combustible en el
tubo motor, dejando hacia el lado de la tobera el manguito inhibidor
que se prolonga del grano. |
7.
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Poner el ignitor dentro del grano y
haciendo tope contra la tapa. |
8.
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Poner la tobera con sus 8 tornillos. |
9.
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Verificar la posición del ignitor. Sellar
la tobera en la zona de la garganta con un trozo de espuma de poliuretano
que rodee al cable del ignitor. Se puede sellar también con cinta
adhesiva en la parte exterior de la tobera. El objetivo es asegurar
el cable del ignitor y sellar el grano por su alta higroscopicidad.
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10. |
Retorcer los extremos del cable del
ignitor como medida de precaución. |
11. |
Controlar que este todo bien armado
y sellado. |
12.
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Registrar datos. Se puede pesar el
motor y restarle el peso del ignitor para saber cual es el peso inicial
para el lanzamiento. |
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