Motor de cohete refrigerado por vórtice impreso en 3D SLA

La impresión 3D es una herramienta increíble para la creación de prototipos y el desarrollo, pero las propiedades de los materiales pueden ser un factor limitante para las piezas funcionales. [Sam Rogers] y colegas en [AX Technologies] probó y desarrolló un pequeño motor de cohete con combustible líquido y usó con éxito el enfriamiento de vórtice para proteger una cámara de combustión impresa en resina en 3D. (Video, incrustado a continuación).

El enfriamiento vortical funciona inyectando oxígeno en la cámara de combustión tangencialmente, inmediatamente dentro de la boquilla del motor, lo que crea una capa límite de vórtice de enfriamiento y remolino a lo largo de la pared de la cámara. El oxígeno se mueve hacia el extremo delantero de la cámara de combustión, donde se mezcla con el combustible y se enciende en el centro. Esto no protege la boquilla en sí, que dura solo unos segundos antes de quedar inutilizable. Sin embargo, gracias al diseño modular del motor de prueba, solo se tuvo que reimprimir la sección pequeña de la boquilla para cada prueba. Si bien esta pieza podría fabricarse con una impresora 3D de metal, los costos siguen siendo muy altos, especialmente en esta etapa experimental. Las partes de resina transparente también permiten observar la combustión y obtener conclusiones más precisas de cada prueba.

Este motor estaba destinado a ser utilizado como encendedor de antorcha para un motor de cohete mucho más grande. El combustible se inyecta en la parte delantera de la cámara de combustión, donde se encuentra una bujía para encender la mezcla de oxígeno y combustible. El flujo de oxígeno y combustible se controla mediante dos válvulas operadas por servicio conectadas a un microcontrolador, que está montado con el motor sobre rieles lineales. Esto permite que el motor de prueba se mueva libremente y presione contra una celda de carga para medir el empuje. La chispa se crea antes de que se abran las válvulas para evitar un arranque retardado, que puede hacer explotar el motor, y es fundamental que la secuencia de válvulas y la sincronización sean correctas. Muchas repeticiones y partes destruidas más tarde, el [AX Technologies] equipo logró encender, con un patrón de diamante Mach supersónico claro en el gatillo.

Este es solo un ejemplo más de impresión 3D y electrónica barata que permite un progreso impresionante con un presupuesto limitado. Otro ejemplo es [Joe Barnard]El progreso en el aterrizaje de cohetes modelo con un motor de combustible sólido. Las empresas y organizaciones han estado utilizando elementos impresos en 3D en motores de cohetes durante varios años, e incluso hemos visto una versión de código abierto.

• tomkcook dice:

  Recientemente, en algún lugar vi un video de alguien que fabricaba motores de cohetes de combustible sólido de cerámica impresos con SLA. Su horno, que usaban para curar la cerámica, se rompió después del primer intento, pero parece que sería el proceso adecuado para las piezas de este motor. Aunque, dado que al final están hablando de piezas metálicas que necesitan lados fríos para evitar que se derritan, tal vez no sea suficiente.

  Me pregunto qué proceso planean utilizar para las piezas "metálicas" del motor terminado. Como te dirá algún herrero, la preocupación por el acero no es que se derrita, sino que se queme, especialmente en un entorno donde bombeas oxígeno puro, aunque supongo que si ajustas la mezcla no quedará mucho. después cuando el gatillo llega a la boquilla.

  • Martino Ferrari dice:

    Creo que este es el video del que estás hablando: https://www.youtube.com/watch?v=1p-XWqYHez4&t=91s

  • Jeff dice:

    Youtuber, que funciona integrando https://www.youtube.com/watch?v=1p-XWqYHez4

  • Samuel dice:

    Integza, creo, hace un buen trabajo para alguien que trabaja en su techo de madera expuesta ...

  • Gravis dice:

    "Me pregunto qué proceso planean utilizar para las piezas 'metálicas' del motor terminado".

    SpaceX usa DMLS, así que probablemente eso.

    • tomkcook dice:

      Sí, pero ¿qué metal?

      • Gravis dice:

        "Inconel", que es una aleación de níquel y hierro: https://en.wikipedia.org/wiki/Inconel

        • Jorge dice:

          sí, Inconel X-750 es el mejor material para esta aplicación

  • Gravis dice:

    "Como cualquier herrero le dirá, la preocupación del acero no es que se derrita, sino que se queme".

    Buena razón para no fabricar las piezas de acero. Generalmente se utilizan aleaciones de níquel y hierro: https://en.wikipedia.org/wiki/Inconel

  • OOPS ¡Lo hiciste de nuevo! dice:

    f75 cobalto cromo molibdeno

• Peregrino gris dice:

  Buen video. Por lo general, no soy un fanático del formato de video en lugar de texto y fotos, pero este fue muy informativo e interesante por solo ~ 5 minutos.

  Pulgares hacia arriba.

• Ruido_en_la jungla dice:

  Parece una receta para el agotamiento rico en motores;)

  • Ren dice:

    ¡Te otorgo 1 mérito de Internet!

• rclark dice:

  Me gustó mucho. Realmente muestra cuánto se puede ahorrar en costos de "creación de prototipos" mediante una iteración simple utilizando la impresión 3D de piezas complejas. Imagínese tener que mecanizar piezas nuevas cada vez que algo cambia, o nuevos moldes para fundir ... También aprendí un poco. Thx por división.

• Ken D Mason dice:

  Robert Goddard usó una técnica similar para enfriar los motores de sus cohetes, pero usó gasolina inyectada en el extremo de la cabeza de la tangente CC. LOx era el oxigenador y mantenía sus motores de níquel bajo calor y una empresa de Wisconsin, Orbitec, tiene una patente para un motor de cohete refrigerado por LOx llamado LOx Vortex Cooling, nitrógeno.