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  PORTADA

Serie de motores Tango, parte II

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".

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.

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.
Verificar que estén todos los componentes y se los pueda montar libremente.
2.
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.
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.
Poner en la tapa y tobera los "O" ring con grasa. Se puede usar grasa de litio común.
5.
Armar la tapa en el tubo motor con los 6 tornillos.
6.
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.
Poner el ignitor dentro del grano y haciendo tope contra la tapa.
8.
Poner la tobera con sus 8 tornillos.
9.
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.
10. Retorcer los extremos del cable del ignitor como medida de precaución.
11. Controlar que este todo bien armado y sellado.
12.
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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Historia de la Cohetería en la Argentina
Serie de motores Tango, parte I
Primera emisión: 3 de Mayo 2003
Ultima modificación: 25 de Mayo 2016