git.gag.com Git - web/gag.com/blob - rockets/research/test1.mdwn

   1 # Test 1 #
   2
   3 We decided to start out with a Sorbitol mix.  Following
   4 [Scott Jolley's](http://ajolleyplace.com/scott.html) lead, we procured
   5 a sample of Polystep-B1 surfactant to make the propellant pourable.
   6
   7 A quick burn simulation suggested 3 grains in an Aerotech 38/360 case with
   8 0.250 nozzle throat would be something like an H125 with Kn in the low
   9 300's, fairly even burn rate, using around 177g of propellant.  It looks like
  10 this is in a burn rate plateau, as simulating with the stock nozzle size of
  11 0.180 inches yielded nearly identical results, just with higher chamber
  12 pressures.
  13
  14 Aerotech 38mm grains are 1.875 inches long, and our casting tube measured
  15 1.260 inches inside diameter.  We used a
  16 [Tru-Core](http://www.rocketsaway.com/html/casting_sets.html)
  17 casting set with 0.5 inch diameter mandrel.  The plan was to cast one long
  18 grain and then cut it into 3 grain-length pieces, so we started with 6 inches
  19 of casting tube weighing 4.75 grams hoping to get at least 5.625 inches of
  20 good grain after saw / knife kerfs.
  21
  22 ## Formula ##
  23
  24 Since we need 177 grams, let's make 200 grams of propellant in this batch.
  25
  26 * 65% Potassium Nitrate (130g)
  27 * 35% Sorbitol (70g)
  28 * 1% Red Iron Oxide, added post-melt (2g)
  29 * 1 drop per 100g Polystep-B1 (2 drops)
  30
  31 ## Process ##
  32
  33 The grains were cast on 30 May 2015.
  34
  35 We measured out the potassium nitrate and sorbitol into a sealable plastic
  36 container and shook vigorously to break up the clumps in the sorbitol and
  37 get a good physical mix.
  38
  39 The mix was dumped into a Presto Multi-Cooker and heated with the dial set
  40 to something like 225 degrees F.  Once it started to melt, we stirred almost
  41 constantly with a silicone spatula.
  42
  43 Once the sorbitol was all melted, we added the red iron oxide and stirred
  44 until it was all blended in.  Then we added 2 drops of surfactant and
  45 continued to stir.  The surfactant clearly reduced viscosity as shown by
  46 lifting the spatula and watching how the material dripped off.
  47
  48 We started to pour the propellant into the casting tube on the stand, but
  49 fairly quickly the mixture got thick as it cooled.  So we put it back on the
  50 heat, with the control turned up to something like 275.  Stirring constantly,
  51 we noticed it start to smoke and immediately pulled the power and started
  52 to pour again.  This time we got the casting tube filled pretty easily.
  53
  54 We set up some folded card stock in a piece of aluminum angle and poured the
  55 remaining propellant in to form a test strand for open air burning.
  56
  57 Clean-up was done using water and paper towels, including boiling water in the
  58 multi-cooer to help soften the residual propellant.  Pretty easy to clean up
  59 actually.
  60
  61 About 4 hours later, the card stock was pulled off the test strand, which
  62 proved to still be a bit on the pliable and "tacky" surface side.
  63
  64 ## Observations ##
  65
  66 After casting, further reading on Nakka's site indicates initial melt is
  67 at about 91C, or 196F.  Fully melted at 125C, or 257F.  Discoloration at
  68 175C, or 347F.
  69
  70 Nakka says wait 24 hours before trying to pull the core rod.  The propellant
  71 will remain pliable after cooling, thus can be deformed if handled sooner.
  72
  73