Door Benjamin Wilkosz
Deel 3, 27 april 2005

• Terminal Velocity, deel 1, 23 december 2004
• Terminal Velocity, deel 2, 16 februari 2005
• Terminal Velocity, deel 4, 1 maart 2006
• Terminal Velocity, deel 5, 28 april 2006
• Terminal Velocity, deel 6, 12 maart 2007
• Terminal Velocity, deel 7, 9 oktober 2007

Waarschuwing: alle verantwoordelijkheid wordt afgewezen! De inhoud van deze pagina heeft als enkel doel te informeren. Probeer geen experimenten na te doen die op deze pagina staan. De NAVRO en de auteur van dit artikel kunnen geen verantwoordelijkheid nemen voor lezers die gebruik maken van dit artikel. Het is in Nederland verboden bij wet om de hier beschreven stuwstof te bezitten als u niet in het bezit bent van een ontheffing op de "Wet Explosieven Civiel Gebruik" (WECG).

Helaas sloeg het noodlot toe bij de tweede statische test van de Avalon007c. Na een korte aftelprocedure kwam de motor langzaam tot leven. Een seconde later klom de stuwkracht exponentieel naar een maximum van 4000N waarmee de stuwfase eindigde na slechts een seconde. Teleurgesteld met de resultaten ging ik naar huis om de motor schoon te maken. Tijdens het ontmantelen van de motor verwijderde ik de thermische voering en ik schrok. De voering was in perfecte staat op een klein gaatje van ongeveer 3mm na. Rond het gaatje kon je tekenen van een hete gasstroom zien. Angstig keek ik in mijn motorbuis en ontdekte dat hij beschadigd was door de gasstroom. In een deel van een seconde hadden de gassen een volume ter grootte van een druppel weggebrand... klein maar onacceptabel. De vlucht van de Terminal Velocity moest worden afgezegd. Gefrustreerd door deze tegenslag kwam ik tot de conclusie dat ik een motor moest ontwikkelen op basis van een andere stuwstof dan KNO₃/dextrose, in ieder geval voor een L-klasse motor. Het grote voordeel van het lage smeltpunt voor het gieten verandert in een nadeel als je stuwstofblokken opslaat aangezien de veroudering van de blokken niet meer lineair/voorspelbaar is. Ook is het erg moeilijk om alle aluminium oppervlakken te beschermen tegen de erg agressieve gassen die ontstaan bij deze snelbrandende stuwstof.

Op dat moment begon ik te denken over composiet stuwstoffen. De NAVRO was bezig met het ontwikkelen van een nieuwe stuwstof genaamd Kalinitrox +. In plaats van alle aspecten van mijn nieuwe motor zelf te onderzoeken kon ik de gegevens van de NAVRO testen gebruiken. De stuwstof is veelbelovend met een specifieke impuls van 150s (schatting van de verwachtte praktische impuls). Verder vertoont de stuwstof ook geen aggressieve brandkarakteristiek en erosie effecten zoals de KNO₃/dextrose stuwstof. Gecombineerd met het feit dat de stuwstofblokken veilig geboord en gedraaid kunnen worden maakt het Kalinitrox + een perfecte amateurraketstuwstof.

Op NLD21 besprak ik de details met verscheidene NAVRO leden. Gerben-Jan Lighthart (voorzitter van de NAVRO) stelde voor een hele reeks raketmotoren te ontwikkelen op basis van Kalinitrox +. Op deze wijze kunnen meer leden vliegen met Kalinitrox + motors. We maakten tekeningen van een 60mm en een 80mm motor met behulp van CAD om een idee te krijgen hoe die motor zou zijn. Maar voordat we konden beginnen met ontwikkelen moesten we meer weten over de stuwstof en zijn karakteristieken. Statische testen om de keeldiameter te bepalen lieten zien dat de verhouding brandbaar oppervlak/keeloppervlak verhoogd moest worden van 450 (test verhouding) naar ongeveer 550. Een erg positief resultaat was dat de regressie heel voorspelbaar was net als in vorige testen

Betreffende mijn motor, ik was van plan een 70mm, 3500Ns motor te bouwen. Net als bij de Avalon007 streef ik naar maximale efficiëntie, betrouwbaarheid en een hoge veiligheid. Om kosten en de werkhoeveelheid voor de motor te beperken besloot ik conventioneel C45 staal te gebruiken voor de straalpijp en een dunne ALMgSi 0,5 buis als motorbuis. Ik koos C45 voor de straalpijp vanwege zijn goede mechanische eigenschappen (afschuifkracht, smeltpunt en hardheid) Het enige nadeel is het verwerken van het materiaal. Toch zie ik dit meer als een uitdaging dan als een probleem. De geometrie van de straalpijp wordt geoptimaliseerd om de thermische belasting te weerstaan en de efficientie van de straalpijp te maximaliseren. De dunne aluminium buis hoeft niet te worden afgedraaid tot de juiste buitendiameter zoals bij de Avalon007 motorbuizen. Dit bespaart een grote hoeveelheid tijd, prettig als meerdere motorbuizen moeten worden gemaakt. De voorste afsluiting wordt gemaakt van aluminium om gewicht te besparen. Een pyrogensysteem zorgt voor een vlotte ontsteking van de motor. Zowel de straalpijp als de voorste afsluiting worden bevestigd met zekeringsringen om de "In het veld-herlaadbaarheid" te verbeteren en de mechanische lasten te verminderen.

Hopelijk kan de Terminal Velocity in de nabije toekomst vliegen met een Kalinitrox + motor.

Benjamin Wilkosz

Volgend deel: Terminal Velocity, deel 4, 1 maart 2006