Door Harry Advokaat

• Een Egyptisch scheppingsverhaal
• Locatiezender
• Vertragingselement met plofkruit
• Motor casing
• Reload kit
• Pyrosystemen

• NLD23 launch day report

Als lid van de NAVRO had ik enige tijd meegewerkt aan het gemeenschappelijke clubproject, maar toen ontstond er toch de wens eens een "eigen" HPR-raket te gaan bouwen.

Hieronder een verslag van mijn ervaringen. Lang niet alles wat ik gedaan heb is de "ideale" manier om een raket te bouwen, maar gelukkig heb ik hulp gehad van enige ervaren HPR-bouwers (o.a. Pleun Punt, Remy van Herwijnen en Peter Leemker). Ik ben blij met het resultaat. Onlangs maakte de raket een mooie vlucht op het NLD23 en ik hoop deze raket nog enkele keren te laten vliegen! Misschien kunnen enkele beginners weer gebruik maken van mijn ervaringen.

Mijn raket is vernoemd naar Nut (spreek uit Noet), de Egyptische godin van de hemel. Ik vind dat een raket niet alleen functioneel moet zijn, maar ook mooi en een goede naam hoort hierbij. Laat je fantasie werken!

Aangezien ik nog onervaren was met het bouwen, bestelde ik een bouwpakket, een Phobos 38 van PML, die in Nederland te koop via Caveman Rocketry. Ik wilde deze raket "zo kaal mogelijk" laten vliegen, dus zonder elektronica (alleen een locatiezendertje) en voor de parachutering gebruik te maken van een vertragingslading met plofkruit. Dit is ook het systeem waar de handleiding van PML vanuit gaat. Later bleek dat dit misschien toch niet het beste of handigste is, maar het is voor velen wel goedkoper.

In het begin raakte ik wat in de war van alle namen van de motoronderdelen. In het bouwpakket zit een kartonnen koker, de "motor tube". In deze koker schuift de "motor casing". Ik ging een herlaadbare AeroTech motor gebruiken, die bestaat uit een "motor casing" en een "reload kit". De "motor casing" is een aluminium buis met twee eindstukken ("end closures") en is herbruikbaar. Voor elke vlucht moet er een nieuw "reload kit" gekocht worden. In dit pakket vind je de stuwstof, O-ringetjes, een straalpijpje, vertragingselement en meer.

Volgens de handleiding bevestigen we eerst het schokkoord aan de motorbuis.

Echter, er is al direct een extra stap die niet in de handleiding staat. Volgens de handleiding kan je een paar stukjes plakband op de casing plakken zodat hij stroef in de motorbuis past. Dit om te voorkomen dat, als de parachute opent, de casing uit de raket valt en je dus een nieuwe moet kopen. Het is beter om een "casing retainer" te maken. Dit kan een stukje ijzerdraad zijn of een mooi plaatje zoals verderop beschreven. Deze heb ik gevijld uit een stukje aluminium plaat. In dat geval is het nodig nu (voor we de motorbuis in de raketbuis lijmen) een paar boutjes vast te lijmen. Om het mogelijk te maken de voorste ring te bevestigen moeten hieruit twee uitsparinkjes gevijld worden. Hierna kan alles dichtgelijmd worden en kan de casing retainer op het eind van de motor geschroefd worden. Verder naar beneden is er een foto van de casing retainer in actie.

Nu, is er nog een ding dat niet in de handleiding staat. In de handleiding gaat men uit van "lanceerbuisjes", stukjes pijp die over een lanceerstaaf glijden. De meeste HPR-clubs maken gebruik van nokjes die door een rail glijden, meestal zogenaamde "Black Sky"-nokjes. De NAVRO gebruikt grotere nokjes. Beide typen nokjes gaan echter met een M4-boutje op de raket. Ik wilde dus een M4 draad in mijn raket en heb hiervoor slagmoeren gebruikt.

Eerst vouw ik de scherpe puntjes van de slagmoer vlak. Dan vijl ik het draadgedeelte wat korter omdat ik alleen de dikte van de raketbuis nodig heb. Dan, tijdelijk, lijm ik de moer op een stokje. Om de moer te plaatsen eerst lijm op de vlakke rand aanbrengen en dan de moer van de binnenkant door het gaatje in de buis plaatsen. Snel een boutje erin en laten uitharden. Dan breek ik het stokje weer vanaf de moer. Het gevolg is een mooi M4-busje in de wand van de raket. Het is wel een beetje priegelwerk.

Nu wordt het tijd om de vinnen te gaan plaatsen. De bevestiging van de vinnen bij de Phobos raket is heel goed, omdat iedere vin op zes plaatsen gelijmd wordt: op de motorbuis, aan de binnenkant van de raketbuis en buiten op de raketbuis.

Wel is het lastig om de vin geheel haaks op de raket te lijmen. Ik heb hiervoor een hulpmiddeltje gemaakt. Ik heb een plankje genomen waarin ik een gat heb gemaakt met de diameter van de raket. Twee latjes op het plankje gespijkerd houden de vin in positie terwijl de lijm droogt.

Om de lijm aan te brengen gebruikte ik satéstokjes. De afstand tussen motormuis en raketbuis is slechts 5mm. Eindelijk begint het bouwwerk op een raket te lijken!

Nu komt er een beetje afwerking. De lijmrillen zijn nooit mooi vlak, je wilt niet met je vinger de lijm afstrijken. Ik heb daarom een laagje plamuur aangebracht na de lijm. Dit is mooi af te strijken en na het uitharden te schuren. Als je een hulpmiddeltje maakt (een afgeronde spatel) is het mogelijk om bijna perfecte, gelijke, naden te maken.

Hierna kunnen we de raket gaan spuiten. Eerst moet een laagje primer voor kunststof aangebracht worden, daarna kan de verf erop.

Hierbij zal ik jullie twee van mijn fouten opbiechten zodat jullie het anders kunnen doen. Ten eerste, ik deed mijn spuitwerk op de tegels van mijn terras. Het is beter plastic op een grasveldje te leggen en daar te spuiten. Als er verf naast het plastic beland is het niet erg op het gras, want dat is na een maaibeurt weer weg.

Ten tweede hing mijn raket vrij hoog bij het spuiten. Hoe dichter bij de grond je spuit, hoe minder verf zal verwaaien en in de omgeving terecht zal komen.

In het begin wilde ik een H180W motor gebruiken voor mijn eerste vlucht. Dit is een 29mm motor en mijn raket is bedoeld voor 38mm motoren dus ik moest een adapter maken. Ik wilde dat de krachten van de motor werkten op de raketbuis en niet op de gelijmde binnendelen van de raket dus ik maakte het als volgt:

De buis die de motor omvat is van Caveman Rocketry. Voor de flenzen heb ik zeer dun MDF (3mm) gebruikt. Dit kan je snijden met een scherp mes of zagen. Als je een dunne ring op maat wil vijlen zal je een stukje afvalpijp moeten gebruiken als steun, het breekt heel snel.

Snij eerst het midden uit, vijl dit op maat zodat het om de motorbuis past, dan snij je de buitenkant en vijl deze zodat het in de raket past. Hierna lijm je de ringen om de adapter.

Mijn HPR-adviseurs waren niet helemaal blij met mijn keuze om te parachuteren met "piston" (zuiger) en ploflading. De eerste lancering gaat alles nog goed maar bij de volgende lanceringen kunnen er enkele problemen ontstaan. Zo kan het schokkoord enigszins verbranden bij het afgaan van de ploflading. Na een aantal lanceringen zou dit kunnen breken en dan komt de parachute zonder motorsectie naar beneden. Om dit te voorkomen heb ik op advies een stukje glasvezelkous om het schokkoord geplaatst.

Nadat ik achteraf (na de eerste lancering) de raket had geïnspecteerd vraag ik me af of dit noodzakelijk was. Het zijn toch weer extra grammen waardoor de bereikte hoogte minder wordt. Echter, het is aan ieder om zelf af te wegen of je gaat voor de veiligheid of voor minder gewicht.

Een tweede probleem met de "piston ejection" is dat residu van de ploflading neerslaat op het binnenste van de raketbuis waardoor bij de tweede lancering de "piston" niet zo soepel meer loopt. Het enige wat hieraan te doen is, is goed schoonmaken. Ikzelf zie zo veel vuil niet meer.

Nu wordt het tijd te gaan denken aan de elektronica. De NAVRO is in het bezit van een R-DAS en vloog op het komende NLD niet zelf met een raket dus ik mocht deze gebruiken. Dat is wel heel fijn want nu kon ik de hoogte meten. Ik wilde uiteindelijk toch maar de ploflading gebruiken en niet de ontsteking via de R-DAS, omdat ik hier nu op ingesteld was. Anders had ik pyrosysteempjes moeten gaan inbouwen.

Om alle elektronica op te monteren heb ik een frame gemaakt van kleine stukjes aluminium hoekprofiel. Sommigen gebruiken liever twee draadeinden, maar volgens mij is dit systeem makkelijker te maken. Je kan kleine boutjes gebruiken of popnagels.

Zorg dat de batterij naar onder wordt ondersteund. Hij weegt maar 50 gram, maar bij een lancering met 20G is dit toch een kilogram! Sommige mensen gebruiken een batterijclip om contact met de 9V batterij te maken. Ervaren mensen zeggen dat het beter is de draden direct op de batterij te solderen, bij het trillen en de krachten van lancering wil een clip nog wel eens een slecht contact geven. Een experimentje met een pieper op een batterij en dan flink schudden overtuigde me van de waarheid hiervan dus ik heb gesoldeerd.

Verder bleef de elektronica super simpel: een schakelaar in de + leiding als aan/uit en deze spanning gaat direct naar de R-DAS en locatiezender. De uitgangen van de R-DAS voor parachutering zijn hier overbrugd met twee weerstandjes van 1 kilo-Ohm, de breakwire-ingang met een stukje draad.

In de raketbuis komen twee gaatjes, de ene dient om de aan/uit schakelaar te kunnen bedienen met een schroevendraaiertje, beiden laten ze de lucht toe die de barometrische hoogtemeter nodig heeft.

De raket was inmiddels zo goed als klaar. Alleen ik had nog steeds geen reload. Dit had tot gevolg dat ik in september 2005 niet kon lanceren. Onder andere omdat meer mensen dit probleem hadden is zelfs het hele NLD22 toen niet doorgegaan.

In april 2006 kon ik beschikken over een H238T reload. Dit is een iets zwakkere motor dan ik eerst had willen gebruiken (een H180W), maar als het niet kan zoals het moet, moet het maar zoals het kan. Een nadeeltje hiervan is dat deze motor in een kortere casing gaat, 180mm i.p.v. 240mm (gelukkig heeft de NAVRO deze ook) en dit betekent dat ik mijn adapter korter moest maken, omdat de hete gassen van de ploflading nu direct contact met de adapter zouden maken. Aangezien ik dit eigenlijk zonde vond (later heb ik misschien weer een lange adapter nodig) heb ik besloten de binnenzijde te bekleden met aluminium tape. Dit heeft goed gewerkt, het karton is niet verbrand.

Nu het einde van het project begint te naderen heb ik Peter Leemker met Altipro een baanberekening laten maken (Altical, een iets simpelere versie is via de NAVRO-website te gebruiken). Hieruit bleek dat mijn raket ietsje overstabiel is. Hij heeft dus de neiging tegen de wind in te gaan vliegen, maar omdat de raket met deze motor zo snel is (type kanonskogel) vormt dit geen probleem. Uit de berekening volgde ook dat de maximale hoogte (515 meter) bereikt zou worden na 9,6 seconden. Nu had ik een probleempje. Mijn vertragingselement dat bij de reload zat was voor 14 seconden. Mijn raket zou dan alweer 5 seconden aan het vallen zijn en dus een hoge snelheid hebben als mijn parachute uitgaat. Een gescheurde parachute is niet leuk. Ik had echter niet genoeg tijd meer om nog een vertragingselement van 10 seconden te bestellen. Toen ik dit uitzocht bleek het mogelijk het vertragingselement met een mesje in te korten. Ik moest hier dan maar op vertrouwen.

Nog een "te laat" ervaring kreeg ik toen ik er achter kwam dat ik nog geen ontsteker had. Het zou jammer zijn als ik mijn raket geheel gereed voor vertrek had en ik hem niet aan kon steken. Gelukkig had Robin Trap, een mede HPR man, enkele reserves bij hem en kon ik er een gebruiken. Ik zei toch dat ik een beginner was?

Iets wat ik veel eerder had kunnen doen maar toch kwam als een soort van nakomertje was het opschrift op de raket. Eerst wilde ik gaan werken met echte "decals" zoals modelbouwers deze gebruiken, uiteindelijk heb ik toch maar een sticker bedrukt en deze op de raket geplakt.

Op 27 en 28 april 2006 was het NLD23. Op 27 april is mijn raket goedgekeurd door de NAVRO om te vliegen en heb ik mijn motor geladen (en het vertragingselement ingekort). De volgende dag was mijn grote dag, mijn eerste vlucht!! Gelukkig leek alles perfect te gaan. De raket landde zonder een schrammetje en zal een volgende keer vliegen. Een echte godin van de lucht. Toen ik de R-DAS data bestudeerde vond ik één klein foutje: De parachute is opengegaan voordat de raket zijn hoogste punt bereikt had. Kennelijk heb ik het vertragingselement te ver ingekort. Dit kan je het beste zien aan de groene lijn, de snelheid. Na de grote G-schok (het plofkruit) gaat de snelheid sterk omlaag (een luchtrem).

Je kan diverse dingen zien als je de grafiek bestudeert. De zwarte lijn is de G-kracht op de raket, de blauwe lijn de hoogte en de groene lijn de snelheid.

De motor werkte inderdaad ongeveer één seconde (berekend 0,9 seconde) en gaf een stuwkracht van 20-15G. Het lijkt alsof Nut starten met 2G maar als je inzoomt zie je dat dit keurig 1G is en na de motorontbranding een mooie 0G. Toen, bij ongeveer 8 seconden, krijg je een positieve G-kracht. Dit komt omdat de elektronica capsule omhoog gedreven wordt door de ploflading. Hierna een negatieve G-kracht omdat de parachute opent. Hierna gaan we naar beneden met een gelijkmatige 10 meter per seconde tot de raket de grond raakt. Dit geeft een kracht van -60G (mijn batterijtje van 50 gram weegt opeens 3kg). Dit soort schokken zijn normaal bij het raken van de grond. De G-krachten duren zo kort dat alles het overleeft. Terug op de grond krijg je weer een normale 1G. Mijn hoogte (de blauwe lijn) was maximaal 475 meter. Het zou een beetje meer hebben kunnen zijn als de parachute niet voortijdig uitging. Het schijnt dat de Altipro berekening perfect was.

Om dit verhaal te beëindigen, mijn plannen. Ik heb nu echt de raketgriep te pakken. Nut zal opnieuw vliegen, ik hoop in september 2006 op het NLD24. Ik hoop dat ze dan een sterkere motor zal hebben zodat ze kan stijgen tot ongeveer 900 meter, juist onder de grens die tweetraps parachutering nodig maakt. Ik ga nu ook starten aan een nieuwe raket, met tweetraps parachutering en in staat om minstens 1500 meter hoog te komen. Ik hoop die te lanceren in April 2007.

Ik heb ook al een naam bedacht: dit wordt Isis, de dochter van Nut. In de mythologie kan zij over het land vliegen (voor de toekomst: Isis is de moeder van Horus, de valkgod, dus ik zit goed voor minstens 3 generaties raketten).

Tot het volgende project!
Harry Advokaat