git.gag.com Git - web/gag.com/blob - rockets/research/test5.mdwn

   1 # Test 5 #
   2
   3 Trying again using KNSO with our new casting bases.  We also have a real
   4 eye-dropper now for measuring the surfactant.  4 38mm grains of
   5 1.875" length, 250 gram batch using formula of
   6
   7 * 65% KNO3, 162.5g
   8 * 35% Sorbitol, 87.5g
   9 * 1% red iron oxide, 2.5g, added after melt
  10 * 3 drops Polystep-B1, added before pour
  11
  12 ## Process ##
  13
  14 The multi-cooker was preheated to about 250F with the lid on.  Temp was
  15 increased during melting to 275F indicated.
  16
  17 Individual casting tubes with fill marks, coring rod inserted after pour,
  18 cap installed and grain tapped down.
  19
  20 ## Results ##
  21
  22 * Grain 1, 51.56g net
  23 * Grain 2, 52.80g net
  24 * Grain 3, 52.30g net
  25 * Grain 4, 51.23g net
  26
  27 ## Simulation ##
  28
  29 <pre>
  30 Propellant             : propellants/knsb.xml
  31 Nozzle diameter        : 0.739 cm (0.291") (19/64")
  32 Number of grains       : 4
  33 L/D ratio              : 5.550
  34 Port-to-throat ratio   : 2.952
  35 Mass Flux              : 1.374 lbs/inch^2
  36 Mach number            : 0.697
  37 Propellant length      : 18.440 cm (7.260")
  38 Web Thickness (max)    : 1.026 cm (0.404")
  39 Burn rate              : 0.773 cm/s (0.304"/s) (a=7.852mm/s; n=-0.013)
  40
  41 Total propellant weight: 216.00 g (7.619 oz/0.476 lbs)
  42 Average grain weight   : 54.00 g (1.905 oz)
  43 Theoretical density    : 1.841 g/cm3 (0.067 lb/in3)
  44 Actual density         : 1.582 g/cm3 (0.057 lb/in3)
  45 Density ratio          : 85.953%
  46 Specific impulse (Isp) : 106.342 s (estimated)
  47 Initial Thrust         : 169.37 N (38.08 lbs)
  48 Peak Thrust            : 182.21 N (40.96 lbs) at 34.00% (0.45 s)
  49
  50 Kn Ini : 309.48 (488.04 psi)
  51 Kn Max : 330.39 (520.59 psi)
  52 Kn Fin : 248.87 (393.56 psi)
  53 Kn Avg : 309.70 (488.40 psi)
  54
  55 Total Impulse  : 225.104 Ns (40.69% H)
  56 Burn Duration  : 1.328 s
  57 Average Thrust : 169.555 N
  58
  59 Motor          : H170
  60 </pre>
  61
  62 ![simulation data](test5-sim.png)
  63
  64 ## Flight Test ##
  65
  66 These four grains were assembled in an AT 38/480 case with a random AT
  67 delay grain from the pile of left-overs, and flown in Robert's Madcow
  68 Little John at Tripoli Colorado Spring Fling 2015.  We used a
  69 [Slim Gem](http://www.quickburst.net/slim_gem_igniter.htm)
  70 igniter from [Quickburst](http://www.quickburst.net/).  Great
  71 flight!  The motor seemed to come up to pressure quickly, and burned
  72 brilliantly.
  73
  74 The airframe weighed 1200 grams ready to launch, and 982 grams post-flight,
  75 of which 1g or so was BP in the ejection charge, and a few grams were in
  76 the Aerotech delay grain.
  77
  78 Post-flight measurement of the phenolic nozzle showed approximately an
  79 0.330" throat, which clearly indicates some erosion from the 0.291" starting
  80 point.
  81
  82 ![flight acceleration data](test5-altosui.png)
  83
  84 ## Observations ##
  85
  86 Pour went really smoothly.  Easier than previous batches, perhaps due to
  87 a bit more surfactant, perhaps just getting better, perhaps due to putting
  88 the mandrels in post-pour.  One grain looked "perfect" with the propellant
  89 settled evenly and a couple mm of open gap at the top of the casting
  90 tube.  We think this one may have been slightly under-filled compared to
  91 the others, all of which had some evidence of propellant sticking to the
  92 cap and leaving an uneven top surface.  This resulted in some quick trim
  93 work with a knife, ergo final grain masses not matching all that well.
  94
  95 We were totally stoked that the burn time matched simulation (once we factor
  96 in a tenth of a second or two before the motor came up to pressure!).  We
  97 were also pleased that the max pressure was "right on time" at about 0.4
  98 seconds after coming up to pressure.  The regressive curve seems a bit
  99 exagerated in the flight accel data, which seems completely explainable by
 100 the nozzle throat erosion causing pressure to faill during that period.
 101
 102 The airframe saw an average of 12 G acceleration on the way to Mach 0.6 and
 103 2838 feet above the laucnh site which is at 8800 feet MSL.  Perfect
 104 recovery!  Pretty cool for our first real flight test!