¡Los próximos cinco años, la ingeniería asistida por computadora y la impresión 3D junto con los motores de cohetes basados en MEMS y los continuos avances en electrónica, revolucionarán el acceso de los aficionados al cosmos!
LOS HOBBISTAS YA EXISTEN
Robert Watzlavick ha estado construyendo motores de combustible líquido durante la última década. Comenzó con un queroseno / LOX sin refrigerar. Últimamente ha estado trabajando en un motor que entregará 1.100 Newtons (100 kgf) de empuje. Estos usan queroseno y oxígeno líquido como combustible.
- ¿Habría algún tipo de reacción si mezclara una solución débil de peróxido de calidad alimentaria con polvo de coral?
- ¿Puede el hidrógeno unirse iónicamente con bicarbonato? ¿O es eso imposible?
- ¿La fusión de hidrógeno libera más energía que la fusión de helio-3?
- Si el hidrógeno y el oxígeno son gases, entonces, ¿cómo es el líquido H2O?
- Si los vehículos de hidrógeno van a ser una realidad en los próximos 10 años, ¿qué compañías están trabajando en la infraestructura para almacenar hidrógeno para alimentarlos / reabastecerlos?
KITS DISPONIBLES
Un kit de cohete de combustible líquido, el SS67B-3 está disponible. Está basado en el misil alemán Taifun de la Segunda Guerra Mundial. Este motor tiene un tanque de combustible que contiene tanto el oxidante de peróxido de hidrógeno como el combustible de gasolina. Ambos son lanzados a la cámara de combustión con gas a presión. Aquí hay una reseña de este kit con algunas buenas fotos. Aquí hay otro enlace también.
LAS REFERENCIAS HOBBISTAS ESTÁN FUERA
Hay un libro electrónico disponible Cómo diseñar, construir y probar pequeños motores de cohete de combustible líquido de Leroy J. Krzyck. Este libro fue escrito originalmente en 1967, y nos muestra cómo tornos y molinos de esa época. En los últimos 44 años las cosas han avanzado. Podría reescribirse con actualizaciones. Hay tiempo de sobra para completar una construcción antes del centenario del primer vuelo de Goddard.
HERRAMIENTAS AVANZADAS ESTÁN DISPONIBLES
Aquí hay una compañía que se especializa en impresoras 3D que utilizan materiales aeroespaciales. Servicios que construyen piezas aeroespaciales con impresoras 3D y creación rápida de prototipos de piezas aeroespaciales.
LAS HABILIDADES SE ESTÁN VOLVIENDO MÁS AMPLIA
Aquí hay un fabricante de tanques criogénicos y un fabricante de tanques de hidrógeno líquido. Aquí hay un libro interesante sobre el desarrollo de tanques de hidrógeno automotriz. Otros materiales avanzados también se pueden aplicar a esta tarea. Los microcohetes basados en MEMS también son de interés.
Las fotomascaras produjeron alrededor de $ 45,000 cada una y alrededor de tres giros para obtener los detalles correctos. Básicamente, se crean miles de motores de cohetes a microescala de la misma manera que se fabrican miles de cabezales de impresión de inyección de tinta. Una vez hechos, se pueden vender a los aficionados por unos pocos cientos de dólares cada uno. Con una presión de escape de 4 atmósferas y una tasa de llenado del 50%, una oblea de 300 mm puede producir 1,500 kgf con motores de cohete. 3.000 motores a 500 gramos de fuerza cada uno. Tres cinco pequeños motores para un lanzador del tipo aquí. ¡Costo de $ 15, precio de venta de $ 45, una gran oportunidad de negocios para mí para una persona joven con las habilidades adecuadas!
Ahora, si crees que $ 135,000 es muchísimo dinero, ¡tienes razón! Pero si tiene un póster de un Enzo Ferrari en la pared de su habitación y sueña con comprar un 458 usado algún día, gastará la misma cantidad de dinero en ese automóvil que en este programa. Entonces, con millones de soñadores por ahí que generan miles de ventas cada año, a estos precios, ¡calcula que al menos docenas, si no cientos de personas a medida que envejecen, construirán pequeños motores de cohetes que son muy muy capaces de usar estas técnicas! Ahora considere que, con el tiempo, los precios caerán y el número de personas disponibles aumentará dramáticamente.
Entonces, ahora que piensa en los cabezales de impresión de inyección de tinta que inyectan combustible para cohetes en pequeñas boquillas, ¡piense ahora en una lata de refresco como tanque propulsor!
Una lata de 12 onzas tiene 2.60 pulgadas de diámetro y 4.83 pulgadas de alto. Un cilindro de este tamaño tiene un volumen de 420.2 cc y 12 onzas es de 355 cc. Por lo tanto, aproximadamente el 18% del volumen disponible es absorbido por gas, y presenta características como un fondo de domo invertido y una tapa estrecha.
El área de superficie de un cilindro de este tamaño (66.04 mm de diámetro x 122.68 mm de altura) es 323.04 cm2 y con un peso de 14.6 gramos para una lata de refresco, y una densidad de 2.70 gramos por cc de aluminio, tenemos un grosor de la lata ¡material de 17 micras! Una lata de refresco contiene 60 psi (418 kPa). Puedes comprar láminas estructurales delgadas aquí. Que se puede configurar como se muestra aquí;
FORMA DE METAL DE HOJA FINA
Y unidos juntos suavemente y equilibrados aquí
ÚNASE A LAS PIEZAS DE DEPÓSITO DE HOJAS FINAS Y DE MOTOR
Entonces, podemos ver cómo podemos hacer un tanque de lámina delgada de aluminio, con una tapa esférica invertida en un extremo y una tapa esférica en el otro. 66.04 mm de diámetro y 1,000.00 mm de largo.
El hemisferio en un extremo, resta lo que agrega el hemisferio en el otro, y la nariz de un tanque anida con la cola del otro tanque, por lo que los tanques se pueden agregar linealmente. Los motores y las bombas pueden ubicarse en la cola de cada etapa. Conos de nariz añadidos al mamparo esférico en la cabeza de la etapa superior.
Este sistema debería producir, con las densidades posibles con la combinación LOX / LH2, 7%. No incluye motores, etc. He omitido el aerogel o el aislamiento de espuma de vidrio. Revestimientos cerámicos en el interior, espuma de vidrio en el exterior.
Los motores más pequeños tienen mayor empuje al peso. Los motores basados en MEMS especialmente tendrán un empuje de peso muy alto. El empuje al peso de 1000 a 1 se predice para estos.
El motor RL10 es grande para estos estándares, y tiene un 41: 1 y, a escala media, un motor bien construido debe tener un empuje de 100: 1 al peso. Entonces, con 1,302 gramos de propulsor y 95,6 gramos de peso del tanque, tenemos un empuje de despegue de aproximadamente 2,600 gramos y un presupuesto para sus motores, ¡26 gramos! Un motor de aerosol toroidal es de interés. Con carga útil, orientación, etc., fracción de estructura del 9%.
CONSTRUYENDO UN MOTOR AEROESPIKE
Las tecnologías de telefonía celular proporcionan toda la orientación y el hardware de detección y comunicación para gramos.
Por lo tanto, un cohete LOX / LH2 de dos etapas de 1 metro de largo y 66 mm de diámetro construido a lo largo de estas líneas, el propulsor pesa 1.3 kg y tiene una fracción de estructura del 9%.
ECUACIONES DE SALDO MASIVO DE PRUEBA PARA
DOS ETAPAS PARA ORBITAR LOX / LH2 ROCKET
ESCALA DE HOBBISTAS:
Entonces, tenemos un cohete modelo LOX / LH2 de dos etapas;
Peso de despegue: 1,543.14 gramos
Etapa 1 Propelente: 795.81 gramos LOX, 144.69 gramos LH2, 86.64 gramos Estructura
Etapa 2 Peso total: 517.99 gramos
Etapa 2 Propulsor: 306.23 gramos LOX, 55.68 gramos LH2, 32.57 gramos Estructura
Carga útil: 123.50 gramos
Delta Vee ideal: 4.04 km / seg Etapa 1
Delta Vee ideal: 5.16 km / seg Etapa 2
Delta Vee ideal total: 9.20 km / seg
Arrastre de aire y pérdida de gravedad: 1.29 km / seg.
Delta Vee real: 7.91 km / seg.
¡BUENA SUERTE!