calculo teorico para una tobera de cohete sonda

3. MARCO TEÓRICO
El cohete sonda de combustible sólido es un proyectil que usa propelente solido en el motor para su propulsión, este tipo de cohetes derivan de la invención de la pólvora por los antiguos alquimistas taoístas, y los distintos usos para diferentes tipos de armas (flechas de fuego, bombas y cañones), aunque los primeros cohetes fueron usados en ceremonias religiosas con el fin devenerar a los dioses de la antigua religión china aproximadamente en el siglo X. Este tipo de cohete no ha perdido vigencia desde entonces ya que debido a su gran facilidad de almacenamiento, y que el tipo de motor puede acomodarse a la necesidad del tamaño del cohete, este es muy útil en la fabricación de misiles balísticos, en la fabricación de cohetes con alcances no prolongados y en elmodelismo de cohetes.SUTTON, George. BIBLARZ, Oscar. Rocket Propulsion Elements; 7a ed. Canada. John Wiley & Sons, inc. 2001.Pag. 751 p.
Uno de los primeros cohetes sonda de combustible sólido usado para la adquisición de datos meteorológicos, aunque desarrollado a finales del año 1940 con fines militares por Estadosunidos, es el cohete Loki el cual puede llevaba una carga útil de 3kg a una alturamáxima de 30km. Este cohete permitió que se desarrollaran investigaciones como en la Universidad de Maryland, en el campo de los motores de propelente sólido, con el fin de mejorar la propulcion del Loki, fabricandoce así el Luki II en 1957 y el Super Loki-Dart 1970.Loki [online]. WADE, Mark: Encyclopedia Astronautica. disponible en la pagina de internet: < http://www.astronautix.com/lvs/loki.htm>Es importante denotar que a continuación se enunciaran, una serie de ecuaciones básicas y necesarias para el análisis teórico y diseño preliminar de un cohete sonda, así como es necesario saber en qué sistema de unidades se trabajan, en este caso es el sistema internacional de unidades
EL “EL GRANO” PROPELENTE
El propelente utilizado es la combinación principalmente de dos constituyentes–combustible y oxidante. Como los propelentes de base de “azúcar” o los compuestos, aunque sin importar su composición química todos los propelentes son procesados de una forma geométrica similar, llamada grano propelente, estos son de forma cilíndrica hueca para encajar perfectamente dentro del motor con el fin de maximizar la eficiencia volumétrica.
EC.1
Donde Vp es el volumen del grano, Vaes el volumen de cámara disponible, It es el impulso total (entregable), y Isp es el impulso especifico del propelente.Solid Rocket Motor Theory [online].NAKKA, Richard. [Last updated July 5, 2001]. Available on the Internet: < http://www.nakka-rocketry.net/>
TEORÍA SOBRE TOBERAS
La tobera que se usa en un cohete de combustible sólido es conocida como convergente-divergente o tobera delaval,ya que esta cumple con las característica primaria de toda tobera, que es canalizar y acelerar los productos producidos por la combustión de manera que maximice la velocidad del escape a la salida. El análisis de la tobera de un cohete involucra el concepto de "Flujo de fluido compresible unidimensional constante de un gas ideal". Esto significa:
Que el flujo del fluido es constante y no cambia através del tiempo.
El flujo unidimensional significa que este se asume como una línea recta a lo largo del eje de simetría.
El flujo es compresible es un concepto empleado generalmente para gases moviéndose a velocidades supersónicas un fluido compresible presenta cambios significantes en densidad, en cambio un incompresible no lo hace.
El concepto de gas ideal nos permite usar una relacióndirecta entre presión, densidad y temperatura.
La finalidad de una tobera es que los productos de la combustión a la salida sean lo más velos posible, esto se logra diseñando el perfil de la tobera asumiendo las condiciones de un flujo isentropico. Esto se logra diseñando y haciendo la tobera con el menor rozamiento posible y con la menor perdida de calor en las paredes, de esta forma las...