cohete

Diseño de motor cohete del combustible sólido KNSu.
1. Introduccion.
Los motores cohete de combustible sólido (Solid Rocket Motor) son dispositivos
relativamente simples, donde los prepotentes, quemando, producen una alta presión
obtenida por expansión de los productos de combustión los cuales salen a través de la
tobera, produciendo empuje.
Los requerimientos de un motor cohete son denaturaleza variada. En principio se
requiere concretar estos requerimientos que se pretenden realizar en el diseño de un
SRM.
2. Combustible KNO3 – azúcar de mesa (KNSu): los principios básicos.
El propelente “clásico” para la cohetería experimental en la base de Azúcar de mesa
como el combustible y binder y Nitrato de Potasio como el oxidante se ha propuesto en
el comienzo de los años 60 en elfamoso libro de B. R. Brinley: ” Rocket Manual for
Amateurs”(USA), aunque fue inventado en el año 1943 y renombrado como "TF-1", por
W. Colburn también de USA. Una gran parte de los estudios teóricos y experimentales
del combustible KNSu han sido desarrollado por el grupo NEAR (Norwegian
experimental amateur rocket ) y ingeniero aeronautico Richard Nakka de Canadáhttp://www.nakka-rocketry.net/

Según de R. Nakka: ”Although not high performance propellant,
KN - Sucrose delivers a fair specific impulse. Its main advantage over many other
amateur formulations is a relative ease and safety of preparation and usage. Another
factor that makes this propellant popular is the ingredients, both of which are commonly
available.”
La ecuación teórica y los parámetros del propelente KNSumezclado en la
formulación estándar - 65% de Nitrato de Potasio y 35% de Azúcar en masas, en
combustión de 68 atmósferas (1000 psi) son:

C12 H22 O11 + 6.288 KNO3 -> 3.796 CO2 + 5.205 CO + 7.794 H2 O + 3.065 H2 + 3.143
N2 + 2.998 K2 CO3 + 0.274 KOH;

sucrose
potassium nitrate
carbon dioxide
carbon monoxide
steam
hydrogen
nitrogen
potassium carbonate
potassium hydroxide

solid
solidgas
gas
gas
gas
gas
liquid
gas

C12 H22O11
KNO3
CO2
CO
H2 O
H2
N2
K2 CO3
KOH

Parameter
Process method
Isp Specific Impulse, ideal
Isp Specific Impulse, measured
C* Characteristic exhaust velocity, theoretical
Combustion temperature, theoretical @1000
To
psia
To Combustion temperature, measured@1000 psia
Density, ideal
Density, as cast
X Mass fraction ofcondensed-phase products
k Ratio of specific heats
M Effective molecular wt. of exhaust products
Burn rate behaviour
n Burn rate pressure exponent, strand
n Burn rate pressure exponent, erosive
a Burnrate constant
ro Burn rate @ 1 atm.
r Burn rate @ 1000 psia
Tcr Auto- ignition temperature

Units
Cast
166
130
3106

sec.
sec.
ft/s
deg Celsius
1447 (1720)
(K)
1350
deg Celsius
1.89gram/cu.cm.
1.80
gram/cu.cm.
0.424
1.044
41.98
g/mole
de St.Robert
0.319
0.323
0.0665
0.156
in/sec
0.602
in/sec
> 300
deg. C.

Note
[1]
[2]
[3]
[4]
[5]
[6]
[7]

2.1. Producción de granos del combustible KNSu.
2.1.1. Equipo y procedimientos de producción.
Para preparar el propelente KNSu usan en la mayoría de los casos la técnica de
fundir los componentes previamente biensecados y molidos (solo KNO3 ) a un polvo
fino con el tamaño de las partículas alrededor de 100 µm y mezclados en la proporción
típica: 65% de Nitrato de Potasio y 35% de Azúcar de mesa en masas. Los elementos
del propelente llamados como cuerpos o granos tienen la forma cilíndrica con un canal
hueco también cilíndrico. Una muestra de grano del combustible de KNSu se demuestra
en la Foto 1.Foto 1.

2

El proceso de preparación del combustible KNSu se comienza con la polverización
de uno de los componentes, moliendo el Nitrato de Potasio (calidad técnica) en un
molino eléctrico tal como se demuestra la Foto 2. Después de 20-30 segundos de
tratamiento el producto inicial se transforma a un polvo fino con el tamaño de las
partículas de 50 – 100 µm. Como material de...