Sobre relación entre diámetro/largo de motor candy

Hola a todos.
En mi intención de formarme criterios de diseño, hoy consulto por el tema que da título a este post.

Tengo entendido que para lograr una curva de presión plana durante el quemado del combustible, la proporción entre el largo y el diámetro del bates debería estar alrededor de 1, 7; pero ¿existe alguna proporción entre dicho diámetro y el largo total de la cámara de combustión?
¿Que tan largo tiene sentido hacerlo?
¿Cuál sería una “relación de aspecto” apropiada?

Gracias y hasta pronto.

Eduardo, mi muy personal opinión:

Teniendo disponible la planilla SRM de Nakka, esa cuestión es -me parece- meramente abstracta.

Con la planilla podemos experimentar los resultados de un motor “cuadrado” (diámetro casi igual o igual al largo), o trabajar uno de forma alargada, de 10 o 15 veces de largo el valor del diámetro.

El tema crítico, según yo, es conseguir la curva de empuje, la potencia y el tamaño adecuado a un determinado cohete.

Cada tanto aparece esta cuestión de si definimos el cohete según el motor que tenemos, o si tratamos de desarrollar un motor para un determinado proyecto de vector.

Me parece que es algo intermedio. Uno tiene una idea de un determinado proyecto, por ejemplo poner en altura una baliza electrónica para seguimiento, o una cámara de video (lo que me desvelaba a mi y que fue el primer proyecto cuando empecé de nuevo con los cuetes).

Dependiendo de lo que tengamos ya desarrollado y de las cotas de altura, sería cuestión de ver si ya tenemos un motor que sirva (y entonces es cuestión de diseñar el cohete y la carga) o necesitamos algo de mayor potencia en cuyo caso empezamos diseñando el motor…

… pero en ese último caso, seguramente tendremos alguna idea de como estamos pensando el vector y su carga, aunque sea en borrador o en la cabeza, es decir que en definitiva parece algo así como el huevo y la gallina.

Espero te sirva el comentario. Saludos!

Hola, gracias por responder.
Mi consulta viene por este lado:
Estaba haciendo algunas proyecciones con la planilla SRM sobre un caño de 1 3/4 pulgada cuando encontré que podía lograr al menos dos motores interesantes. El primero, de unos 390 mm de largo, que me pareció razonable y otro de poco más de medio metro, bastante más poderoso que el primero.

Ambos parecen ser motores viables ya que sus presiones de operación arrancan por sobre los 3 MPa asegurando el encendido, se mantienen debajo de los 4 MPa y operan holgadamente dentro de los márgenes de seguridad. Pero el largo del segundo me parece excesivo. Al menos en su aspecto ya que no tengo ninguna objeción de orden técnica. Es en este punto donde requiero de la opinión experta de los miembros del foro. Pero veo en tu comentario que relaciones de aspecto de 15 son admisibles y este es el caso.
Respecto a todo lo demás, estoy de acuerdo. Estimo que ha de ser más elegante planear la misión ajustando a ella el cohete y el motor, pero seguramente muchos, como es mi caso, obtienen primero el caño para luego ver qué se puede esperar de el (con la planilla Casing), comenzando luego a diseñar el motor. Por último, ver a que tipo de cohete le va.
Distintos caminos para terminar volando, imagino todos válidos.

Entonces: 45 mm de diámetro y 520 de largo también es viable…?

Saludos y hasta pronto.

Hola Eduardo, hace tiempo tuve una inquietud similar en el diseño de un motor largo de 50 mm de diámetro y 600 mm de largo y me encontré con algunas limitaciones que paso a detallar, espero te sirvan.
La limitación mas seria esta en el quemado erosivo y depende principalmente del diseño geométrico del grano y del tipo de combustible. En el caso de nuestros motores de azúcar que utilizamos generalmente la configuración de cilindros huecos apilados (BATES), el canal central es por donde pasa el flujo de gases a alta velocidad. Imagina el canal central del grano que esta mas cerca de la tobera, cada grano adicional que se le apile al motor es una cantidad de flujo que se suma a ese canal hasta que la velocidad alcanza un punto critico donde comienza a arrancar combustible de la superficie. Este punto es empírico y depende del combustible (creo que NAKKA hizo algunos experimentos de este tipo). La forma de evitar esto es, a medida que el motor es mas largo, los granos cercanos a la tobera se dejan con un canal central de mayor diámetro, como si fuera una “trompeta”. El inconveniente de esto es que se pierde carga de combustible para un volumen de motor dado con lo que la relación peso del motor/empuje disminuye hasta un punto que es mas eficiente hacer un cohete de dos etapas con motores cortos en lugar de uno solo largo.
Espero haber sido de ayuda,
Saludos,

Carlos.

La forma para canal (core) del grano en el caso de relacion mayor de 1:5 es “conocyl”: cono para parte delantera y cilindro para parte trasera. En la proporción por longitud aprox. 50/50. Para elaborar tal core habrá que preparar un moldeador (mejor de madera bien lubricada con aceite silicona) y utilizarlo durante fabricacion de bates.

Gracias por las respuestas.

Alex: No me queda del todo claro como es eso de la proporción por longitud aproximada de 50/50.

¿Acaso esto significa que la mitad posterior del canal central sería clásicamente cilíndrica y la mitad anterior, cónica?
De ser así, ¿De qué grado de conicidad estaríamos hablando? ¿Qué tan pronunciado sería ese cono? ¿Hay forma de calcularlo?

Por otra parte, una relación 1:5 parece muy fácilmente alcanzable.
Para un motor de 38mm, estaríamos hablando de un largo de 190 mm, ¡qué parece muy poco!
Esto implicaría que la mayoría de los motores que he visto en estos foros estarían comprendidos por esta complicación.

También dentro del marco de las sospechas, supongo que este efecto es mínimo en las proximidades de la relación 1:5 aumentando a medida que nos alejamos de ella.

Como sea, esta geometría de core terminaría invalidando la planilla SRM para motores de no muy larga relación de aspecto, ya que calcula sobre cores cilíndricos. Imagino que la superficie de quemado del cono es mayor que la del cilindro.
Si todo el core fuese cónico quizás podría poner el diámetro promedio, pero en este caso, las geometrías serían distintas. ¿Debería adoptar como diámetro el que surja como promedio de un hipotético cilindro que genere la superficie real de quemado inicial previamente calculado? No me termina de cerrar.

Y pongo todo en condicional porquen aún no tengo confirmación de que una mitad sea cilíndrica y la otra cónica, como estoy suponiendo.

¿Acaso las opciones “Umbral de relación de área de quemado erosivo del propelente” (G*) y “Coeficiente de velocidad de quemado erosivo del propelente” (kv) de la pestaña “Presiones” de la planilla, tiene algo que ver con este asunto?

Cuando juego con la planilla, no toco más que los parámetros geométricos del grano y tobera. Quizás haya llegado el momento de comprender más acabadamente como funciona esta herramienta.

Cualquier comentario, desde ya agradecido.

Hasta pronto.

Obviamente cada caso requiere investigación propia de extremos y la optima. De mi experiencia (KNSu) se puede utilizar la ley de 10% aproximadamente.
Es decir: al calcular (SRM p.e.) tu conjunto de bates y optimizar el diámetro del core para el caso teórico y luego pasar de “táctica a la practica” a fabricarlos te conviene AUMENTAR a 10% el diámetro máximo de cono del bates frontal y reducir al mismo 10% el diámetro del primer bates de la cola (50/50) manteniendo este hasta el final del bates trasero.

Puede servir como ejemplo de perfil “conocyl”:

Hola Eduardo, atento a lo que consultas en la página de Richard Nakka, hay un motor de PVC construido por Chuck Knight, con tubo de 28" x 2" con arandela de 3/4" en la tobera. Lo que le da un K 1000. Quizás te sirva de ejemplo.

http://www.nakka-rocketry.net/pvcmot11.html


Saludos

Rubén Juan KUNTZIUS.