Artículos
Diseño, construcción y prueba estática experimental de un motor-cohete de combustible solido
Rafael Andres Robayo-Salazar
Publicado 2021-02-17
Palabras clave
- motor cohete,
- combustible sólido,
- propelente,
- prueba estática,
- cohetería
- cohete experimental,
- motores de combustión interna,
- industria aeroespacial,
- combustión ...Más
Cómo citar
Robayo-Salazar, R. A., Portocarrero-Hermann, J., Meneses-Suta, J., Salgado-Díaz, J., Martínez-Riaño, S., Delgado, F., & Gómez-Ruge, A. (2021). Diseño, construcción y prueba estática experimental de un motor-cohete de combustible solido. Revista UIS Ingenierías, 20(2), 97–108. https://doi.org/10.18273/revuin.v20n2-2021009
Resumen
Este artículo presenta el diseño, construcción y prueba estática de un prototipo de motor cohete propulsado por combustible sólido tipo Candy. El diseño se basó en la metodología SRM (Solid Rocket Motor Design). El motor cohete incluyó el sistema ignitor, la cámara de combustión, el combustible sólido y la tobera. El diámetro interno de la cámara de combustión y la longitud total del motor cohete fueron de 27,67 mm y 230 mm, respectivamente. La tobera del motor cohete fue de tipo Laval convergente-divergente. El combustible sólido se basó en la mezcla de nitrato de potasio (KNO3) (oxidante) y azúcar de alta pureza (o sucrosa: C12H22O11) (combustible), cuya síntesis se logró a través de un proceso de fusión térmica (150-170°C durante 20-25 min). El desempeño del motor cohete fue evaluado mediante una prueba estática de combustión; arrojando como resultados una fuerza de empuje máxima (carga) de 227 N, un impulso total de 98,69 Ns y un impulso especifico de 65,8 s, permitiendo así, su clasificación como un motor cohete clase G. Los resultados obtenidos son considerados de gran importancia en el desarrollo y caracterización de motores cohete de combustible sólido, necesarios para impulsar el campo de la cohetería experimental en Colombia.
Descargas
Los datos de descargas todavía no están disponibles.
Referencias
[1] NASA, “Descripción general del programa Rocket de sondeo de la NASA: Oportunidades únicas para investigación científica enfocada, de bajo costo y rápida”, NASA Rocking Science Rocking, 2019. [En línea]. Disponible en: https://rscience.gsfc.nasa.gov/srrov.html.
[2] V. Marcado et al., “Progresos alcanzados en el proyecto universitario cohete sonda ULA”, Universidad, Cienc. y Tecnol., vol. 13, no. 53, pp. 305-316, 2009.
[3] E. A. Acosta Vasquez, L. E. Marin, O. Jaimes, “Cohetes hidraulicos. Diseño, construccion y experimentacion, una experiencia integradora”, Revista científica, vol. 13, no. 1, pp. 229-231, 2011, doi: 10.14483/23448350.966
[4] M. Bandecchi, B. Melton, F. Ongaro, “Concurrent engineering applied to space mission assessment and design”, Esa Bull. Sp. Agency, vol. 99, pp. 34-40, 1999.
[5] C. E. Álvarez Calderón, C. G. Corredor Gutiérrez, El espacio exterior: una oportunidad infinita para Colombia. Bogotá D.C.: Fuerza Aérea Colombiana, 2019.
[6] C. Seisdedos Corteguera, “Diseño y contrucción de un motor cohete hibrido”, tesis de maestría, Universidad Carlos III de Madrid, 2013.
[7] J. Murcia Piñeros, S. Gómez Salcedo, “Diseño de los motores cohetes de propelente solido para el despegue asistido de un vehículo aéreo no tripulado (VANT)”, Cienc. y Tecnol. Aeronáutica, vol. 17, pp. 29-39, 2012.
[8] D. Martinez Pino, “Diseño y optimización de un cohete de sondeo”, trabajo fin de grado, Universidad de Sevilla, 2014.
[9] G. P. Suton, O. Biblarz, Rocket Propulsion Elements, Eighth Edi. New Jersey: John Wiley & Sons, INC., 2010.
[10] L. Lacruz, M. Parco, R. Santos, C. Torres, J. Ferreira, P. Benítez-Díaz, “Análisis experimental de las oscilaciones de presión interna en un motor de combustible sólido para cohete sonda”, Rev. Cienc. e Ing., vol. 37, no. 2, pp. 81-88, 2016.
[11] C. Cubides, “Propelentes solidos: Una experimentacion para el futuro”, Rev. Cienc. y Tecnol. del Ejercito, vol. 6, no. 12, pp. 11-19, 2015.
[12] R. Nakka, “Richard Nakka’s Experimental Rocketry Web Site”, 1997. [En línea]. Disponible en: http://www.nakka-rocketry.net/.
[13] R. A. Robayo-Salazar, “Cohetes tipo sonda con fines científicos, tecnológicos y militares: una oportunidad para su desarrollo en la EMAVI-FAC”, en Ciencia, Gestión e Ingeniería en el Desarrollo Aeroespacial, Cali, Colombia, 2019, pp. 49-72.
[14] M. Correal, D. Castaño, O. Rincón, H. Aguillón, “Diseño y construcción de un cohete amateur tipo G”, trabajo de grado, Universidad de San Buenaventura, 2009.
[15] E. A. Perez Reina, N. Bermeo Perez, D. A. Fuquen, “Diseño y construccion de un motor cohete que produzca 800 newton de empuje”, trabajo de grado, Universidad de San Buenaventura, 2010.
[16] F. A. Riveros Enciso, L. A. Rodriguez Herrera, “Diseño y construcción de un cohete aficionado controlado mediante el accionamiento de una tobera de empuje vectorial”, trabajo de grado, Universidad Militar de Nueva Granada, 2010.
[17] J. A. Aponte Rodriguez, D. Amaya Hurtado, A. Rubiano Fonseca, V. Prada Jimenez, “Modelado, diseño y construccion de un sistema activo de control de estabilidad de bajo costo para cohetes experimentales aficionado”, Cienc. e Ing. Neogranadina, vol. 20, no. 1, pp. 77-96, 2010.
[18] J. A. Urrego Peña, F. A. Rojas Mora, “Misiones de coheteria experimental con propelente solido: Mision Seneca, Cohete AINKAA 1”, Cienc. e Ing. Neogranadina, vol. 20, no. 2, pp. 53-64, 2010.
[19] J. O. Murcia Piñeros, H. D. Ceron Muñoz, S. A. Gomez Salcedo, S. N. Pachon Laiton, “Diseño conceptual, preliminar y análisis de la trayectoria de vuelo de un cohete sonda de propelente solido para carga util de 2 kg”, en Cuarto Congreso Internacional en Ciencia y Tecnología Aeroespacial (CICTA 2012), no. Octubre, pp. 1-11.
[20] O. D. Salazar Ceballos, M. A. Solorzano Gomez, “Diseño conceptual, preliminar y detallado del cohete sonda recuperable ‘Aristarco I’ propulsado con propelente solido”, trabajo de grado, Fundacion Universitaria Los Libertadores, 2016.
[21] N. Alvarez Rojas, J. Huérfano, O. Ojeda, “Diseño e implementación de misión para el lanzamiento de un cohete para tres kilometros de altura”, en VIII Congreso Argentino de Tecnología Espacial, 2015, pp. 1-10.
[22] F. A. Galindo Herrera, J. O. Calderon Rojas, “Diseño estructural y aerodinámico de un cohete sonda para ser usado en la adquisición de variables atmosféricas”, en XII Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica (CIBIM XII), 2015, pp. 1-9.
[23] D. Valdivieso Merino, M. A. Rojas Nova, A. F. Correa Rivera, “Diseño y validacion de los calculos de un motor cohete R-Candy E65”, Research Report, Universidad Industrial de Santander, 2017.
[24] DPN Colombia, Política de desarrollo espacial: condiciones habilitantes para el impulso de la competitividad nacional. Bogotá, D.C. Colombia, Documento CONPES 3983, 2020.
[25] R. Nakka, “Solid propellant rocket motor desing and testing”, trabajo de grado, University of Manitoba, 1984.
[2] V. Marcado et al., “Progresos alcanzados en el proyecto universitario cohete sonda ULA”, Universidad, Cienc. y Tecnol., vol. 13, no. 53, pp. 305-316, 2009.
[3] E. A. Acosta Vasquez, L. E. Marin, O. Jaimes, “Cohetes hidraulicos. Diseño, construccion y experimentacion, una experiencia integradora”, Revista científica, vol. 13, no. 1, pp. 229-231, 2011, doi: 10.14483/23448350.966
[4] M. Bandecchi, B. Melton, F. Ongaro, “Concurrent engineering applied to space mission assessment and design”, Esa Bull. Sp. Agency, vol. 99, pp. 34-40, 1999.
[5] C. E. Álvarez Calderón, C. G. Corredor Gutiérrez, El espacio exterior: una oportunidad infinita para Colombia. Bogotá D.C.: Fuerza Aérea Colombiana, 2019.
[6] C. Seisdedos Corteguera, “Diseño y contrucción de un motor cohete hibrido”, tesis de maestría, Universidad Carlos III de Madrid, 2013.
[7] J. Murcia Piñeros, S. Gómez Salcedo, “Diseño de los motores cohetes de propelente solido para el despegue asistido de un vehículo aéreo no tripulado (VANT)”, Cienc. y Tecnol. Aeronáutica, vol. 17, pp. 29-39, 2012.
[8] D. Martinez Pino, “Diseño y optimización de un cohete de sondeo”, trabajo fin de grado, Universidad de Sevilla, 2014.
[9] G. P. Suton, O. Biblarz, Rocket Propulsion Elements, Eighth Edi. New Jersey: John Wiley & Sons, INC., 2010.
[10] L. Lacruz, M. Parco, R. Santos, C. Torres, J. Ferreira, P. Benítez-Díaz, “Análisis experimental de las oscilaciones de presión interna en un motor de combustible sólido para cohete sonda”, Rev. Cienc. e Ing., vol. 37, no. 2, pp. 81-88, 2016.
[11] C. Cubides, “Propelentes solidos: Una experimentacion para el futuro”, Rev. Cienc. y Tecnol. del Ejercito, vol. 6, no. 12, pp. 11-19, 2015.
[12] R. Nakka, “Richard Nakka’s Experimental Rocketry Web Site”, 1997. [En línea]. Disponible en: http://www.nakka-rocketry.net/.
[13] R. A. Robayo-Salazar, “Cohetes tipo sonda con fines científicos, tecnológicos y militares: una oportunidad para su desarrollo en la EMAVI-FAC”, en Ciencia, Gestión e Ingeniería en el Desarrollo Aeroespacial, Cali, Colombia, 2019, pp. 49-72.
[14] M. Correal, D. Castaño, O. Rincón, H. Aguillón, “Diseño y construcción de un cohete amateur tipo G”, trabajo de grado, Universidad de San Buenaventura, 2009.
[15] E. A. Perez Reina, N. Bermeo Perez, D. A. Fuquen, “Diseño y construccion de un motor cohete que produzca 800 newton de empuje”, trabajo de grado, Universidad de San Buenaventura, 2010.
[16] F. A. Riveros Enciso, L. A. Rodriguez Herrera, “Diseño y construcción de un cohete aficionado controlado mediante el accionamiento de una tobera de empuje vectorial”, trabajo de grado, Universidad Militar de Nueva Granada, 2010.
[17] J. A. Aponte Rodriguez, D. Amaya Hurtado, A. Rubiano Fonseca, V. Prada Jimenez, “Modelado, diseño y construccion de un sistema activo de control de estabilidad de bajo costo para cohetes experimentales aficionado”, Cienc. e Ing. Neogranadina, vol. 20, no. 1, pp. 77-96, 2010.
[18] J. A. Urrego Peña, F. A. Rojas Mora, “Misiones de coheteria experimental con propelente solido: Mision Seneca, Cohete AINKAA 1”, Cienc. e Ing. Neogranadina, vol. 20, no. 2, pp. 53-64, 2010.
[19] J. O. Murcia Piñeros, H. D. Ceron Muñoz, S. A. Gomez Salcedo, S. N. Pachon Laiton, “Diseño conceptual, preliminar y análisis de la trayectoria de vuelo de un cohete sonda de propelente solido para carga util de 2 kg”, en Cuarto Congreso Internacional en Ciencia y Tecnología Aeroespacial (CICTA 2012), no. Octubre, pp. 1-11.
[20] O. D. Salazar Ceballos, M. A. Solorzano Gomez, “Diseño conceptual, preliminar y detallado del cohete sonda recuperable ‘Aristarco I’ propulsado con propelente solido”, trabajo de grado, Fundacion Universitaria Los Libertadores, 2016.
[21] N. Alvarez Rojas, J. Huérfano, O. Ojeda, “Diseño e implementación de misión para el lanzamiento de un cohete para tres kilometros de altura”, en VIII Congreso Argentino de Tecnología Espacial, 2015, pp. 1-10.
[22] F. A. Galindo Herrera, J. O. Calderon Rojas, “Diseño estructural y aerodinámico de un cohete sonda para ser usado en la adquisición de variables atmosféricas”, en XII Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica (CIBIM XII), 2015, pp. 1-9.
[23] D. Valdivieso Merino, M. A. Rojas Nova, A. F. Correa Rivera, “Diseño y validacion de los calculos de un motor cohete R-Candy E65”, Research Report, Universidad Industrial de Santander, 2017.
[24] DPN Colombia, Política de desarrollo espacial: condiciones habilitantes para el impulso de la competitividad nacional. Bogotá, D.C. Colombia, Documento CONPES 3983, 2020.
[25] R. Nakka, “Solid propellant rocket motor desing and testing”, trabajo de grado, University of Manitoba, 1984.