Prosjekt Havørn ble startet November 2013 med et ønske om å lage en motor med over 5 kg drivmiddel og mulighet til å nå flere km høyde. Vi har tidligere produsert flere motorer basert på kaliumnitrat og sukrose. Dette drivstoffet brenner veldig jevnt og raskt hvor brenntider typisk er 1-2 sekunder. Denne kombinasjonen er også hygroskopisk og vil ta til seg fuktighet om ikke lagret korrekt. Vi ønsket en motor med lengre brenntid og det ble bestemt å prøve ut kombinasjonen kaliumnitrat og erythritol. Motor skulle da gi rundt 4 sekunder brenntid med designet oppsett. Drivstoffet er ikke hygroskopisk og mer flytende ved støping av segmenter, som gjør prosessen enklere og raskere. Ulempen er et dyrere drivstoff og noe vanskligere å antenne. Dette krever også at drivstoffelementene må smøres med et lettere antennelig middel for å raskt kunne oppnå arbeidstrykket. Motor ble produsert i begynnelsen av 2014 og første test med 85% drivstoffladning ble avfyrt 13.04.14. Alle forventninger ble møtt, skyvekraft og trykk i brennkammer var innen spesifikasjoner. Det innvendige korklaget som beskytter aluminium brennkammeret, klarte seg fint gjennom 1200 grader celsius og 60 bars trykk. Temperaturen på brennkammeret var under 130 grader celsius ved dyseende, dysen i seg selv ble i overkant varm og gjennomgikk en modifisering til test 2. Test 2 med nær 100% drivstoffladning den 09.07.14 gav et høyere trykk i brennkammer og høyere skyvekraft enn forventet. Motor klarte seg men samtlige 20 skruer som holder topp og dyse ble noe bøyd. Trykket i motor nådde 108 bar og gav da 380 kg skyvekraft. Dette er over nominelle spesifikasjoner men under designet maks trykk på 150 bar. Alle data og highspeed video fra test 2 er gjennomgått og det klargjøres nå til en 3. test.

Målet var å bli ferdig med motor, rakett, elektroniske systemer og nyttelast innen Juni 2014 for en oppskytning i Nordsjøen i løpet av sommer 2014. Grunnet mindre tid på prosjektet enn forventet og mye medgått tid på ny teststand, oppskytningsbøye, elektronikk/software utvikling, telemetrisystem og andre undersystemer ble ikke målene nådd. Vi går nå inn for alt skal stå klart til sommer 2015 med alle systemer testet og klargjort.

 

Her kommer en liste over de viktigeste komponenter og systemer som inngår i prosjektet:

  • Brennkammer Ø90mm med kapasitet 5,5 kg drivmiddel, produsert i aluminium
  • Dyse i stål med dobbelt sett pakkninger
  • Motortopp/blender i stål med dobbelt sett pakkninger
  • Isolasjonslag av kork i brennkammer
  • Rakettkropp med seksjoner for nyttelast (vanntett) og redningssystem
  • Kobling mellom motor og kropp laget i aluminium
  • Nesekon produsert i aluminium
  • Finneseksjon produsert i stål/aluminium
  • Redningssystem bestående av fallskjerm for nedstigning og oppblåsbare flyteputer for landing på havet
  • Utvikling av elektronisk utløser til redningssystemet
  • Elektronikk med gps og barometrisk trykkmåler/høydemåler for avfyring av tenner til fallskjermsystem i korrekt høyde/banens topppunkt
  • Rf sender for direkte sporing av posisjon/fart/høyde ned til basestasjon
  • Ekstra gps system for søk etter landing
  • Trådløst avfyringssystem med rekkevidde 500-1000m
  • HD kamera i nyttelastseksjon med ekstern aktivering
  • Stabil flytende oppskytningsbøye med minimal påvirkning fra bølger
  • Avfyringsrampe på oppskytningsbøye

I tillegg til det mekaniske og elektroniske utstyret, er det også utviklet en del kjemiske komponenter.

  • Selve drivstoffet bestående av kaliumnitrat og erythritol
  • Saktebrennende tennmiddel med høy varmeutvikling til drivstoffelementene for raskere og jevn tenning av samtlige 9 element i motor
  • Bindemiddel som sørger for at tennmiddel festes til drivstoffet
  • Pyroteknisk motortenner med elektronisk start
  • Hurtigbrennende pyromix med lav temperatur som utløser redningssystem

 

Mye av utstyret ovenfor er produsert og en del gjenstår. I tillegg til selve raketten, var det nødvendig å lage en ny testjig for statisk testing. Denne ble utstyrt med en vogge som ruller på hjullager, hvor montert motor trykker mot en mekanisk trykksensor. Vi har også utviklet digitalt måleutstyr for nøyaktig måling av skyvekraft og trykk i brennkammer. Disse dataene blir brukt for å konstantere at designet fungerer som forventet og for å kunne simulere rakettens bane. Her følger noen bilder av sommerens aktiviteter.

 

Statisk testjig

Horisontal testjig med motor montert klargjøres for test. Blir fraktet til testområdet av arbeidshesten MF135.

 

Ogive nese kon

Ogive formet nesekon bestående av 2 deler dreid ut av aluminium bolt. Den øvre delen med spissen skal gjenges inn i nedre del (bildet). I banens toppunkt blir en liten mengde veldig hurtigbrennende pyromix avfyrt av en høydemåler med gps og barometrisk trykkmåler innebygd. Dette skyver ut nesekon som drar med seg fallskjerm og flyteputer.

 

Dyse festet med 10 stk. nedsenket M5 skruer

En supersonisk de Laval dyse, montert med 10 stk, senket M5 skruer. Legg merke til det flotte fargespillet i stålet etter test 1.

 

Kobling mellom motor og rakettkropp

Kobling mellom motor og rakettkropp. Øvre seksjon skal også skrues fast i kobling med nedsenket M5 skruer.

 

Drivstoff

Drivstoffsegment klargjøres med tennmiddel (blå boks) og bindemiddel (rosa boks). Forbrenningen skjer i senter kjernen, topp og bunn. Dette kalles for “bates grain” og sørger for at tilnærmet likt areal brenner under hele den aktive fase når motor kjører.

 

20140524_163128

Testmontering av hovedkomponenter, mangler finneseksjon. Med rundt 200 kg. skyvekraft vil raketten akselerere med 8-9G. Motor vil trimmes opp litt, slik at vi når 10G akselerasjon.

 

Vil vil gå nærmere inn og mer detaljert på de forskjellige systemer i oppfølgende skriv. Frem mot neste sommer vil Havørn motoren testes flere ganger med små justeringer til vi føler oss trygg på egenskapene og kjenner de nøyaktige spesifikasjoner. Rednings og telemetrisystem er også områder det vil bli brukt mye tid på testing og som er helt nødvendig for å kunne berge raketten etter en oppskytning.

Å lage en rakett fra bunn av krever mye arbeid på mange forskjellige områder, men det er dette som gjør det så veldig spennende og lærerikt. Havørn er et pilotprosjekt i relativ stor skala sett fra en rakett amatørs side. Bygging av raketter og oppskytning av disse er en veldig stor sport/hobby i Europa og USA hvor de har konkurranser og årlige møter, la oss håpe dette kan bli stort i Norge også!

 

Tips til nybegynnere: modellraketter