Lezione per la costruzione di un PVC Motor Lezione per la costruzione di un PVC Motor Lezione per la costruzione di un PVC Motor Lezione per la costruzione di un PVC Motor

Classe J626 Classe J626 Classe J626 Classe J626 Un Ringraziamento particolare a Dan Pollino ( www.inverseengineering.com) e Richard Nakka ( www.nakka-rocketry.net ) che hanno contribuito anche se indirettamente alla realizzazione di un propulsore per razzi interamente costruito in casa con l’ausilio di attrezzi e materiali di facile reperimento. Note Legali Questa guida è stata realizzata dal sottoscritto al solo scopo di far conoscere ai lettori quello che è il mio hobby nel tempo libero. Tutto quello che vi accingerete a visionare è frutto di mesi di incessante lavoro. Le pagine che compongono questa guida sono da considerarsi materiale pericoloso ragion percui non mi assumo responsabilità alcuna per danni a cose e/o persone prodotte dalla riproduzione di quanto segue che a priori sconsiglio se non si sia raggiunto un livello di preparazione accettabile in materia. L'esenzione da responsabilità di cui sopra è da considerarsi estesa anche ad eventuali suggerimenti o risposte ai quesiti che vorrete pormi, alla natura degli elementi chimici utilizzati e alle proporzioni adoperate. Prima di passare alla descrizione della tecnica di costruzione del propulsore vorrei citare alcuni parametri tecnici relativi al motore stesso.

Dati Propellente •Tipo Propellente : Kno3-Sugar •% di Composizione: 65-35 •N° of Grain : 4 •Tot Grain Mass:0,597 Kg ; 1,315 lb

Dati Prestazionali •Total impulse : 721,6 N-sec ; 162,6 Lb-sec •Average thrust : 626,3 N ;140,8 Lb • Time Thrust : 1,152 sec •Specific Impulse : 123,3 sec •Motor Classification : J626

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Costruzione Per la realizzazione di questo motore molto prestante come dai grafici riportati sopra,abbiamo bisogno di materiali di facile reperimento. Elenco: -Tubo in PVC PN16 Diam. 50mm -Accoppiatori in PVC per tubi da 50mm (N° 5) -Tappo di chiusura posteriore in PVC (N°1) -Cemento di ancoraggio Emaco S-55 -N° 2 Rondelle in acciaio con foro interno 17mm e spessore di 1,5mm -Colla per PVC (PVC-U) Oltre ai materiali che compongono le parti strutturali del motore avremo bisogno di normalissimi attrezzi. Elenco: -Seghetto o per un lavoro più preciso una sega elettrica a disco. -Trapano elettrico con SET di punte completo -Trapano a colonna -Compasso da disegno( ci servirà per disegnare la conicità del nostro ugello) -Un buon calibro a corsoio -Pennarello nero. -Metro a Rullo -Carta in formato A4 (comune carta da fotocopiatrice) -Colla epossidica 30 minuti -Cutter -Nastro adesivo trasparente Altre attrezzature verranno citate nel corso della lezione

La procedura di costruzione prende spunto dal tutorial sul motore di classe J300 ideato da Dan Pollino. alcuni accorgimenti strutturali però sono stati apportati per rendere compatibile la pressione interna di esercizio con il perfetto funzionamento del motore senza incappare in eventuali CATI del motore stesso. Per la realizzazione di questo tipo di motore si ha bisogno come detto sopra di pochi attrezzi e di molta cura nella preparazione dei vari componenti che andranno poi assemblati quasi tutti in un'unica soluzione. Iniziamo con una spiegazione dettagliata dell’ugello.

Ugello Per iniziare il lavoro abbiamo bisogno di uno spezzone di tubo in PVC PN 16 (Tubo che resiste alle alte pressioni 16 Bar – 232 PSI) di 50 mm di diametro esterno. Iniziamo con il contrassegnare il tubo con un pennarello per una misura di 80 mm. Il passo successivo prevede il taglio dello stesso in senso longitudinale al tubo stesso ottenendo un cilindro che ha un diametro di 50mm ed un’altezza di 80mm. Qualche foto ed uno schema dell’ugello rende meglio l’idea di come sia costituito.

Spezzone di 80 mm di lunghezza Spezzone e relativo accoppiatore I due componenti assemblati

Realizziamo una dima di carta che abbia dimensioni 157 mm x 80 mm suddividiamola in 8 parti contrassegnate in senso verticale e per una misura di 20 mm in orizzontale Per un lavoro preciso piegare la dima a metà poi ripiegarlo nuovamente per la sua metà e ancora una volta per la sua metà .cosi facendo otterremo la suddivisione della dima in 8 parti uguali Una foto mostra meglio quello che bisogna fare.

Applichiamo la nostra dima al cilindro in PVC di diam. 80mm e blocchiamola con del nastro adesivo trasparente come mostrato in foto.

Procediamo alla foratura del nostro cilindro in corrispondenza dell’intersezione delle nostre linee ortogonali servendoci di un trapano elettrico.Per un lavoro più preciso serviamoci di diverse punte. Iniziamo con una punta da 5mm successivamente usiamo quella da 9mm.

Fatto ciò rimuoviamo la nostra dima e servendoci di una punta fresatrice creiamo degli svasi in corrispondenza di ogni singolo foro come mostrato nella foto seguente.

Mettiamo quanto già fatto da parte e dedichiamoci alla realizzazione delle conicità dell’ugello. Prendiamo un foglio di carta Formato A4 andiamo a disegnare su di esso due assi ortogonali. Una foto raffigura quello che bisogna fare.

Successivamente serviamoci di un compasso per delineare una circonferenza che abbia un raggio di 80 mm. come da foto.

Il passaggio successivo prevede il ritaglio per mezzo di forbici da carta di quello che abbiamo appena realizzato. Una foto illustra il passaggio da effettuare.

Come si nota dalla foto oltre a ritagliare la circonferenza bisogna anche tagliare uno dei quattro semi assi precedentemente contrassegnati. Ho preferito piegare un lembo per rendere visibile in foto quello che bisogna fare.

Lo step successivo prevede la realizzazione di un cono che abbia la base delle stesse dimensioni del diametro interno del tubo in PVC. Serviamoci di una striscia di nastro trasparente per bloccare il tutto. Una foto renderà meglio l’idea di quello che bisogna fare.

Al cono realizzato applicare un rivestimento per tutta la sua superficie esterna di nastro trasparente in modo da renderlo impermealizzato. Fatto quanto sopra passiamo alla fase che prevede una buona dose di pazienza e tantissima precisione. Quello che andrò ad esporre determinerà la buona riuscita del lavoro svolto fin’ora quindi fate molta attenzione a tutti i passaggi successivi. Iniziamo: Tagliamo una striscia di carta larga 20mm e arrotoliamola a formare un cilindro che abbia diametro esterno di 17mm.

Blocchiamo il lembo del cilindro con una goccia di colla cianocrilica. Prendiamo un paio di rondelle di acciaio con foro interno di 17mm(mi raccomando 17 mm e non meno) e andiamole a posizionare in modo ortogonale e al centro del cilindro di carta appena realizzato blocchiamo il tutto con qualche goccia di colla ciano .Adesso andremo a posizionare il nostro cilindretto sul vertice del nostro cono e blocchiamolo con della colla a caldo. Una paio di foto illustreranno l’operazione da fare.

Nota! Verificare dopo l’incollaggio il corretto posizionamento delle rondelle che devono risultare perfettamente ortogonali con l’asse del cono. Se così non fosse ripetere il passaggio staccando il tutto e riposizionandole. A questo punto prendiamo in causa quanto fatto precedentemente cioè lo spezzone di tubo di 80mm e incolliamolo al suo accoppiatore servendoci della colla per PVC.

Fatto ciò prendiamo i due cilindri assemblati e posizioniamoli su di una superficie piana e soprattutto in un posto dove non arreca intralcio perché in questa posizione ci devranno rimanere per almeno 3gg. Fatto ciò prendiamo il cono precedentemente realizzato e posizioniamolo all’interno. Una foto raffigura il posizionamento del cono.

Come si nota dalla foto il diametro esterno delle rondelle deve risultare perfettamente concentrico al diametro interno del tubo in PVC. Queste fasi richiedono molta precisione quindi vi consiglio di armarvi di una buona dose di pazienza. Fatto ciò siamo giunti alla fase di stampaggio del nostro ugello. Iniziamo adesso con la preparazione del nostro impasto cementizio che prevede un giusto dosaggio tra cemento (usate Emaco S-55 lo si trova in qualsiasi fornitore di prodotti edilizi) e acqua infatti l’impasto non deve risultare né troppo denso ne troppo liquido. Usare un rapporto di 4:1 ( quattro parti di Emaco e una di acqua) Preparate una dose sufficiente di cemento per riempire il 50% del nostro stampo infatti nella fase di colatura del nostro impasto il livello del cemento deve quasi raggiungere il bordo superiore del cilindretto di carta ma non la deve coprire del tutto. Un paio di foto aiuteranno a capire dove deve arrivare il livello dell’impasto.

Fatto ciò lasciare asciugare il cemento per almeno 3gg(attenzione il tempo di asciugatura dipende molto dall’ambiente in cui ci si trova quindi per una maggiore sicurezza aspettare qualche giorno in più non può che far bene al lavoro che stiamo facendo). Non appena l’impasto risulta completamente essiccato con molta cura rimuovere il cono dalla parte della base e con l’ausilio di un trapano dotato della punta per fresare forare il cemento dalla parte superiore del nostro stampo. Con l’ausilio di una lima e della carta vetro allargare il diametro del foro fino a renderlo uguale al diametro delle rondelle in acciaio che si trovano bloccate all’interno del nostro impasto già solidificato. Delle foto ritraggono il risultato da raggiungere

Il nostro ugello adesso è pronto.. Non ci resta che passare alla Camera di combustione in gergo denominata CASE

Camera di Combustione Per realizzare la nostra camera di combustione prendiamo sempre un tubo in PVC PN 16 sufficientemente lungo e contrassegniamolo sempre con l’ausilio del pennarello per una misura di 330mm. Il passo successivo prevede il taglio in senso longitudinale al tubo in corrispondenza del segno fatto. Una foto mostra il tubo già tagliato.

Fatto questo non ci resta che effettuare a partire da una delle due estremità del tubo per 20 mm N°8 fori di diametro 9 mm tutti equidistanti tra di loro. Per un lavoro pulito è consigliabile servirsi di una dima di carta proprio come abbiamo fatto precedentemente per il nostro ugello.

Una foto mostra il nostro tubo con la dima di carta applicata

Come fatto per l’ugello perforiamo in corrispondenza dell’intersezione delle linee con lo stesso ciclo di punte (5mm poi 9mm). Un paio di foto mostrano la successione di foratura.

A questo punto rimuoviamo la dima di carta e servendoci della punta per fresare svasiamo i nostri fori

Una volta perforato il tubo e ripulito bene i fori da eventuali imperfezioni applichiamo del nastro di carta a copertura dei fori che ci servirà per evitare la fuoriuscita dell’Emaco S-55 che andremo a versare all’interno del tubo e che una volta solidificato andrà a costituire il nostro tappo di chiusura posteriore. Qui sotto una foto del nostro tubo già perforato e incerottato in corrispondenza dei fori con il nastro di carta.

Prima di versare il nostro impasto però dobbiamo fornire una base di supporto per l’Emaco che andremo a versare. Per far ciò non dobbiamo far altro che ritagliare diversi dischetti (20 circa) di carta del diametro uguale al diametro interno del nostro tubo e incollarli tra di loro con della colla vinilica. Una foto mostra alcuni dischetti già tagliati.

Incollati i dischetti tra di loro poniamoli all’interno del nostro tubo ad una distanza dal bordo superiore di 45 mm. assicurandoci che la loro posizione sia perfettamente orizzontale. Fatto ciò ricoprire i dischetti con uno strato non troppo spesso di colla epossidica 30 min. reperibile in un qualsiasi negozio di modellismo o in faidatè abbastanza fornito. Una foto mostra il tubo con i dischi di carta e lo strato di colla epossidica già applicato.

Diamo il tempo alla colla di asciugare circa 30min

Adesso è il momento di fare la colata con il nostro Emaco S-55 a cui daremo il tempo tecnico per l’indurimento. Tempo che rispecchia in tutto e per tutto quello preso per l’essiccamento del nostro ugello.

Il passaggio successivo consiste nel togliere il nastro isolante a copertura dei fori . Il risultato che avremo è quello che si vede nelle foto qui sotto.

Assemblaggio A questo punto tutte le nostre componenti del motore sono state terminate non ci resta che assemblare il tutto servendoci di una colla adatta per il PVC. Qui sotto nella foto quella che uso io e che fin ora non mi ha dato mai problemi.

Una foto raffigura tutte le componenti del motore da assemblare

I quattro accoppiatori che si notano in foto sono vengono applicati al case motore per avere una maggiore resistenza alle pressioni sviluppate che non sono da sottovalutare. Essi svolgono un compito fondamentale a favore della prevenzione di eventuali CATI dovuti alle alte pressioni. Le operazioni da eseguire per ottenere un buon lavoro devono essere effettuare con molta cura e molta calma. Un errore di incollaggio dovuto alla fretta comprometterebbe il lavoro fatto fino ad ora. Una Foto qui sotto ritrae gli accoppiatori parzialmente inseriti.

Uno alla volta prendiamo un accoppiatore e cospargiamolo di colla al suo interno e applichiamolo al case motore successivamente allo stesso modo procediamo per gli altri tranne che per l’ugello che dovrà essere incollato per ultimo dopo che sia stato stivato il propellente all’interno del case motore. Nota! Possiamo anche non incollare i nostri accoppiatori ma inserirli soltanto al CASE.

Qui il motore parzialmente assemblato.

Complimenti il vostro prestante Motore in PVC è completato Adesso passiamo alla composizione del propellente che richiederà molta esperienza per la riuscita di grain perfetti senza crepe o inperfezioni. Si mette a conoscenza gli sperimentatori che eventuali crepe o vuoti all’interno di un grain di propellente causerebbe un’aumento improvviso e incalcolabile della pressione di esercizio all’interno del case motore causando un inevitabile CATO del motore stesso,ragion percui metto in guardia chi si accinge a formulare questo tipo di composizione per la prima volta. Per la sua formulazione si ha bisogno di un pentolino sufficientemente grande da contenere tutti gli ingredienti di cui abbiamo bisogno e le relative quantità. Una piastra elettrica con regolatore di temperatura Un cucchiaio di legno possibilmente di quelli usati dagli SHEF in cucina. Ma passiamo alla vera e propria fase di formulazione. Mettiamo all’interno del nostro pentolino i nostri ingredienti già pesati in precedenza. Per la formulazione di tutto il propellente che ci serve dobbiamo pesare separatamente servendoci di una bilancia elettronica con procione al grammo i seguenti importi di prodotto: Kno3 : 390 g Zucchero : 210 g Il numero e le dimensioni dei nostri grain di propellente sono di seguito riportati: N° Grain : 4 Lunghezza Grain 70mm Diam Foro interno 17 mm Diam. Esterno Grain 42 mm Servendoci di un macinacaffé polverizziamo i nostri 2 componenti rendendoli alla consistenza del talco.(Nota! gli ingredienti devono essere macinati separatamente).

Una foto mostra i due prodotti già all’interno del nostro pentolino

Il passaggio successivo prevede l’accensione della nostra piastra ad una temperatura di 150°C Iniziare a mescolare con il nostro cucchiaio di legno il nostro composto che già dopo qualche minuto(circa 5 min.) inizia a presentarsi sottoforma di grumi come mostra la foto seguente.

Continuare a mescolare il nostro composto evitando che le particelle di zucchero che andranno verso la fusione si attacchino al fondo del pentolino. Il nostro composto assumerà una consistenza sempre più liquida man mano che il tempo passa. Qui di seguito una foto illustra il nostro composto dopo circa 10 min.

Continuando a mescolare dopo circa 15 min. il risultato sarà quello illustrato nella foto che segue.

A questo punto il nostro composto è quasi pronto per essere versato all’interno degli stampi,ma prima assicuratevi che tutto il composto sia liquefatto come mostra la foto successiva.

Verificata la nostra condizione non ci resta altro da fare che versare il tutto negli appositi stampi come mostrano le foto seguenti. Questa operazione deve prevedere molta celerità in quanto il nostro composto tolto dal pentolino tende a solidificarsi velocemente.

Completata la colatura all’interno degli stampi sbattere delicatamente gli stessi su di una superficie rigida per permettere a eventuali bolle formatesi all’interno degli stampi di fuoriuscire. Attendiamo il tempo tecnico per la solidificazione del nostro composto circa 20 min

Ripuliamo la superficie superiore dalle imperfezioni servendoci di un cutter la foto seguente mostra il risultato da raggiungere.

La fase successiva prevede la rimozione dei nostri grain dagli stampi come mostrano le foto seguenti.

Il risultato finale è quello della diapositiva che segue.

Adesso il nostro lavoro è totalmente terminato non dobbiamo far altro che stivare i nostri grain di propellente all’interno del nostro Case motore e incollare l’ultimo dei nostri elementi ossia l’ugello. Una serie di diapositive mostrano il propellente già stivato e il motore sigillato pronto per l’uso.

Propellente stivato nel Case Motore

Motore sigillato pronto per l’uso Per qualsiasi chiarimento in merito non esitate a contattarmi zappeling@libero.it