Søndag 06.10.14 utførte vi den 3. test av motoren til Havørn raketten. En motortest krever en del arbeid og det går normalt en hel dag. Drivstoffet var allerede produsert og vi begynte de resterende forberedelsene lørdag 05.10. Under støping blir toppen av drivstoffet noe porøs og ujevn da små luftbobler går mot toppen. Dette laget må kappes for et jevnt segment og er det første som klargjøres denne helgen. Etter at alle 9 segmentene er kappet og nøye undersøkt for sprekker/huller, begynner tilpassingen av korklaget som beskytter brennkammeret mot de høye temperaturene. 3 mm korkrull skjæres til slik at den dekker hele det innvendige aluminiumrøret som utgjør brennkammeret. Korklaget er nøyaktig tilpasset slik at de langsgående endene som ligger mot hverandre må presses på plass, dette sikrer en god tetning mot trykket og gassene. Den langsgående skjøten blir også tapet med aluminium tape.

DSC_0196 red

Her kan en se et motorsegment påsmurt tennmiddel, drivstoffets støperør og det 3mm tykke korklaget som dekker innsiden av brennkammeret

Neste steg er å lage elektriske tennere 2 stk., tennmiddel og bindemiddel for drivstoffet. Tennmiddel blandes ut i bindemiddelet som deretter smøres på drivstoffsegmentene i endene og senterhullet før de står til herding i ca. 1 time. Tennerne pakkes godt inn og installeres først i motor rett før avfyring. Totalvekt av drivstoffet måles, etterpå legges alle segment på rekke og totallengde måles.

Da er det klart til å montere motoren. Toppen monteres først med dobbelt sett pakkninger. Pakkningene er standard o-ringer smurt med kobberpasta for å tåle de høye temperaturene og erfaring viser at de kan brukes minst 2-3 ganger. Toppen festes med 10 stk. M5 skruer. I senter av toppen er det montert inn en overgang til et bremserør i forbindelse med trykkmåling i brennkammer. Det er nå klart for å lade drivstoffet og montere dysen. Håpet var å få testet denne dag, men med bare 1 time dagslys igjen og vind på 7 m/s, bestemmer vi oss for å utsette til neste dag.

DSC_0194 rev3

Segment innstalleres i motor

Søndag 06.10. Været er noe grått og det har regnet kraftig i løpet av natten, men det skal klarne opp til formiddag. Dagen begynner med å klargjøre resten av motoren, drivstoffet innstalleres hvor alle 9 segment blir skøvet inn i motor fra dyseende. Dysen monteres med dobbelt sett pakkninger påsmurt kobberpasta og 10 stk. M5 skruer fester den i brennkammeret. Motoren monteres på en vogge som igjen skal festes på testjiggen som er på vårt testområde. Alle hd og highspeed kamera sjekkes med fullt oppladet batteri og minnebrikker. Dronen sjekkes og et GoPro3 black kamera installeres. Vi går gjennom pakklisten og tar med selve motor med vogge, verktøy, måleutstyr, avfyringssystem, tennere, kamera, drone, pc, kabler, 230/12V omformer, monitor, walkie talkie, brannslukker, bøtter, hørselvern, kvikk lunsj og kaffe. Alt lastes opp i en Suzuki SX4 som er lånt for anledningen. Vi kjører ut til vårt testområdet via en traktorvei i nydelig solskinn på skyfri himmel og tilnærmet vindstille.

DSC_0200

Noe av utstyret til test

DSC_0201

Motor er klargjort

Vi kommer ut til vårt testområde ved den horisontale testjigg og voggen med motor monteres på denne. 2 tonn med betongklosser og et metallnett utenfor de igjen, pakker inn hele testjiggen hvor eneste utgang er i dyseenden. Dette sikrer god kontroll på alle fragmenter og brennende drivstoff ved en eventuell anomali. Trykkcellen monteres, sensor for skyvekraft og brennkammertrykk monteres, alle kamera med stativer klargjøres og settes opp, kabler for datalogging legges opp, overvåkningskamera av motor for sjekk av tenning monteres. Bord med pc, avfyringssystem og datalogging settes opp. Når alt er koblet, sjekker vi kommunikasjon med trykksensorene og tar en fysisk sjekk av sensor for skyvekraft. Ved første test får vi ikke kontakt med sensorene men etter en liten justering i programvaren får vi kontakt med begge sensorer. Vi tar også en spenningsmåling av det trådløse avfyringssystemet, det fungerer perfekt. Det er nå klart for å innstallere tennerne i motoren, plassering av disse er bestemt på forhånd hvor en liten bøy på kablene indikerer hvor langt inn i motoren de skal. Den trådløse mottakeren slås på og tennerne kobles til. Dronen sendes i luften og settes i posisjon, alle kamera aktiveres og vi sjekker området en siste gang. Pulsen er skyhøy før vi går tilbake til avfyringsbasen. Får bekreftet at alle i teamet er klar, aktiverer datalogging og går gjennom oppstartsprosedyren: slår på hovedstrøm – aktiverer rf sender – aktiverer sikkerhetsrele 1 – nedtelling 3-2-1 og trykker engine start ………….pow………….sssshhhhhSSSSSSSSSSSSSSHHHHHHHHHHHHsshh og over!

Data lagres, området og motor sjekkes. Alle kamera slås av og dronen landes. Motor er tilsynelatende uten skader, dataene sjekkes raskt og det kan konstanteres med en suksessfull test!

DSC_0210 red

Avfyringsbasen med pc, logger og trådløs sender. En kan se grafene fra testen på pcen

Vi pakker alt utstyret sammen og drar hjemover, slitne men lykkelige. Nå må en gå gjennom alle data og videoopptak. Dataene fra trykksensor brennkammer viser et høyere trykk enn forventet og når 104 bar kammertrykk, dette var forventet 65-70 bar. Grunnet det høyere trykket var også skyvekraften høyere og toppet 415 kg. Dette har skjedd som følge av at mer areal av drivstoffet brenner samtidig og brenntiden er da kortere enn beregnet. Total impulser i N-s som er total trykket motoren gir i Newton, havnet på 5800 Newton-sekund. Det vil si at motorens totale skyvekraft fordelt på 1 sekund var ca. 570 kg (5800 Newton x 9,81 m/s2) som er innen 95% av beregnet. Ved demontering av motor kan vi se at korklaget holdt fint men samtlige 20 M5 skruer som holder dyse og topp på plass er noe bøyd og må byttes, ellers er motor uten skader og klar til neste test. Dette var den 3. test av motoren som viser at den leverer som forventet med en noe høyere skyvekraft og litt kortere brenntid. Test 1 leverte et tilnærmet perfekt resultat, test 2 var tilnærmet identisk med test 3 i forhold til trykk og skyvekraft. Vi forbedrer produksjonsmetoden av drivstoffet til neste test i håp om å senke brennkammertrykket og øke brenntiden.

Tabell Havørn test3

Kurven viser skyvekraften (rød) og brennkammertrykk (blå) fra test 3. Sensoren for skyvekraft nådde maks kapasitet og er derfor helt flat på toppen. Vi er meget fornøyd med at motoren kommer raskt opp i trykk som vil sørge for en stabil bane av raketten. Det ønskes derimot en noe lavere skyvekraft og lengre brenntid for å å begrense påkjenningene til alt utstyret ombord i raketten.

Statisk test flytskjema

Det viktigeste ved en motortest er å samle data. Dette flytskjema viser komponentene som inngår i selve testen og hvordan vi samler data. Dataene brukes til å bekrefte spesifikasjonene på motoren og til simulering av en oppskytning. Vi planlegger test 4 og test 5 i desember, video vil legges ut på vår youtube kanal.