30.11.14 – 07.12.14 ble det holdt arbeidsuke på prosjekt Havørn. Vi jobbet på flere komponenter av raketten, modifiserte drivstoff fremstillingen og kjørte en motortest. Her følger en oversikt over fremgangen i prosjektet:

Finneseksjon:

Denne er laget av 1 mm rustfri stålplate, rullet til et rør som går akkurat over motoren. På denne er det sveiset 8 fester som holder på plass 4 stk. finner i aluminium. Det har vist seg å være problematisk å produsere denne seksjonen grunnet det tynne metallet og den veldig nøyaktige passformen. Det er mulig vi produserer seksjonen på en annen måte eller i et tykkere metall. Selve finnene blir produsert når vi kjenner cg (center of gravity) på raketten. Dette punktet finner vi ved å holde komplett montert rakett horisontalt og vil være det punktet hvor raketten er i likevekt over et “nålehode”. Finnene påvirker cp (center of pressure), som er punktet de aerodynamiske kreftene sentreres rundt. Cp regnes ut med et simulator program, som f.eks. Aerolab. Cp må ligge noe bak cg for en stabil bane under oppskytning.

DSC_0634 2

Her er foreløpig design satt inn på et testrør. Denne blir sannsynligvis vraket for et annet design som muliggjør å lage finneseksjon uten bruk av sveising.

Telemetritest:

Vi har en TeleMetrum (rf kommunikasjon) produsert av Altus Metrum ombord i nyttelasten. Denne går på 70 cm båndet (430-440MHz) og har en teoretisk rekkevidde på 100 km med en 11 elements yagi. Vi bruker en 6 elements yagi som er mer enn nok til vårt bruk. Det er innebygd barometrisk trykkmåler og gps som overfører fart, høyde, posisjon, status på rakett og annen nytteinformasjon direkte til en basestasjon. Telemetrum har en oppdateringsfrekvens på 10hz ved oppstigning og 1hz ved nedstigning. I tillegg registrerer den toppunktet hvor den fyrer av en pyromix som utløser redningssystemet. Vi har kjørt en simulert oppskytning ved hjelp av en drone påmontert telemetri senderen, hvor dronen simulerer raketten. Dronen ble tatt opp til ca. 300 meter og all informasjon ble sendt til basestasjonen hvor vi kunne følge hver bevegelse. Det var litt problemer med å få kontakt med gps satellittene og flere tester vil være nødvendig. Overføring av data fra sender til mottaker fungerte uten problemer.

Simulert oppskyting

Her vises noen av dataene som ble overført via telemetritesten, høyde, barometrisk trykk og fart.

Videolink:

Det jobbes med å få installert en videolink i raketten som overfører direkte video under oppskytning ned til vår basestasjon. Denne linken går via en 2w sender på 5,8 GHz båndet. Det har blitt utført en lengdetest av denne linken på rundt 500 meter hvor signalet ble overført med lite støy og akseptabel kvalitet. Senderen skal klare 5-8 km ifølge produsent og er godt innenfor vårt krav på 4 km. Kamera var et GoPro 3 Black som kan sende bilde på videolink og ta opp i 1080p på internminne samtidig. I rakettens nyttelast vil det bli installert et SJ4000 kamera som er et tilnærmet GoPro kamera, med en noe lavere kvalitet men til gjengjeld en mye lavere pris.

Rakettkropp:

Rakettens hoveddeler består av motorseksjon og rednings/nyttelastseksjon. Disse er koblet sammen med en kobling i aluminium med 4 stk. M5 skruer i hver del. For en mer stabil kobling ble det boret opp til 8 stk. M5 skruer i hver del.

Nesekon:

Nesekonen består av 2 deler hvor den øvre del er festet med en M10 skrue til den nedre. Dette er grunnet test av redningssystemet hvor det er ønskelig å ta av den øvre spisse delen slik at den ikke kan skades. Litt dreiing på hoveddelen for å rette opp en liten skjevhet og noe arbeid på den øvre del ble gjort denne uken.

DSC_0636

Nesekon nærmer seg ferdig, bildet er tatt på et litt senere tidspunkt.

Drivstoffproduksjon:

Det har vært noe varierende resultat på de 3 statiske testene gjennomført på motoren. Vi mistenkte drivstoffet kunne ha defekter og det ble derfor gjort grundige undersøkelser av drivstoffet denne uken. Det ble produsert noen segment på vår standard måte og det viser seg at drivstoffet ble i noen tilfeller, i større eller mindre grad porøst i toppen. Dette vil føre til raskere brenntid som igjen fører til høyere trykk i motor og høyere skyvekraft. Vi har utviklet en metode for å sjekke hvor porøse segmentene er og påbegynner en serie av drivstoffsegment produsert på forskjellige metoder:

  1. Vakumering av drivstoffet før det helles i former
  2. Vakumering av drivstoffsegment etter støping
  3. Trykksetting av drivstoffsegment etter støping
  4. Støping ved høyere temperatur, 160-170 grader
  5. Ingen røring i drivstoff før det er smeltet

Det var kun metode 3, trykksetting som hadde nevneverdig betydning. Vil vil gå videre med denne informasjonen og lage et system som trykksetter drivstoffsegmentene. Dette kan lages enten med et vektsystem som trykker på segmentene under kjøling eller trykksetting med luft.

DSC_0542

Forbedret og effektivisert drivstoff fremstilling. Her bruker vi en ovn til å forvarme støperørene og et effektivt hellesystem gjennom en trakt. Til høyre er pannen som brukes til å smelte drivstoffet til ca. 140 grader celsius.

Dyse:

Motortest 2 og 3 hadde et kammertrykk på henholdsvis 104 og 108 bar som presser motoren til det ytterste. For å minimere påkjenningene på motoren, ble det bestemt å dreie opp dysehalsen 1 mm til 19,6 mm. Dette skulle teoretisk redusere brennkammertrykket med 15 bar. Drivstoffet er sannsynligvis helt eller delvis skyld i det høyere kammertrykket enn beregnet, men velger å minimere risikoen for en anomali.

Motortest 4:

Grunnet det omfattende arbeidet med drivstoffproduksjonen ble det bare tid til 1 test. Vi produserte rundt 15 stk. drivstoffsegment og godkjente 8 av disse til test 4. Nytt på denne testen var at vi fikk opp et direkte video overvåkningssystem med et kamera som viser dysen og et kamera som viser området rundt. Ved første forsøk på å starte motoren kom det ut litt røyk som viste at tenner ble aktivert men motor startet ikke. En drone over vannet filmet testen og det var viktig å få sjekket teststanden før dronen gikk tom for batteri. Akkurat når tennerene ble trukket ut fra motor, var det kritisk lite strøm igjen og dronen bestemte seg for å nødlande på vannet. Plutselig ligger utstyr for 7000,- under vann (ved noenlunde kjapp reaksjonsevne, et iskaldt bad og et par dager til tørk fungerte både drone og Gopro kamera igjen). Ved undersøking av tennerne, viste det seg at kun 1 av 2 tennere ble utløst. Dette skyldtes lite strøm på mottakeren på det trådløse avfyringssystemet. Da vi hadde rigget til alt utstyr og dagslyset snart var borte, måtte vi handle raskt. Det ble laget ny tenner, batterier ble byttet ut i mottaker og vi var klar for et nytt forsøk, denne gang med suksess. Vi fikk et mye lavere brennkammertrykk, lengre brenntid og utrolig jevn forbrenning. Motor var ikke fullt ladet og skyvekraften var derfor noe lavere, vi vil nå gå videre med flere tester med full drivstoffladning.

20141203_144031

Her er vår oppgraderte avfyringsbase med datalogger, overvåkning og avfyringssystem.

Avslutning:

Vi avsluttet en suksessfull uke med å rydde verktøy, gå gjennom data/video fra testen og forberede innlegg til nettsiden. Det var en god uke med mange utfordringer. Vi rakk ikke alle mål for uken, men vi hadde god fremgang og det ble løst flere tekniske utfordringer. Det mekaniske på raketten begynner å komme på plass, det gjenstår noe arbeid på redningssystemet og den elektroniske nyttelasten, i tillegg vil det være nødvendig med flere motortester. 2015 vil bli travelt!