Jakie są plany Sekcji Rakietowej Studenckiego Koła Astronautycznego na 2013 rok? Ten artykuł zawiera podsumowanie obecnych prac studentów zrzeszonych w tej sekcji.
Ostatni rok działalności Sekcji Rakietowej Studenckiego Koła Astronautycznego minął pod znakiem rozwoju zaplecza niezbędnego do wytwarzania i testowania elementów rakiet. Zdecydowano się na stworzenie koniecznych stanowisk kosztem prac nad samymi konstrukcjami rakiet. Niedawno zakończony Grant Rektorski, jak również otrzymanie Puli na Projekty Naukowe Rady Kół Naukowych Samorządu Studentów Politechniki Warszawskiej pozwoliły na przetestowanie nowych rozwiązań i technologii, dzięki którym większość prac może być realizowana samodzielnie przez członków SR SKA bez konieczności zlecania ich jednostkom zewnętrznym.
W roku 2012 i na początku 2013 szczególny nacisk położono na rozwój zaplecza technicznego. Rozbudowanie stanowiska do nawijania silników kompozytowych znacznie przyspieszyło proces ich wytwarzania, poprawiając przy tym jakość otrzymywanych produktów pod względem wytrzymałościowym. Ściślej mówiąc, powstały dwa stanowiska – jedno do silników mniejszych mogących pomieścić około 0,4 kg materiału pędnego, a także do większych, w przypadku których masa paliwa może wynosić nawet ponad 6 kg.
Końcowym etapem produkcji jednostek napędowych jest wygrzewanie komory spalania. Aktualnie trwa finalny etap budowy wygrzewarki do struktur kompozytowych o automatycznie regulowanej mocy (do 3kW ), pozwalającej na osiągnięcie i utrzymanie stałej temperatury (przekraczającej nawet 250°C).
Powstała także forma do paliw rakietowych przeznaczona do wytwarzania powtarzalnych, znormalizowanych ziaren materiału pędnego o możliwie maksymalnej gęstości. Pozwala ona na produkcję paliwa z centralnym, walcowym kanałem wewnętrznym, czyli tzw. typu Bates używanych w niektórych silnikach rakiet SR SKA. Ponadto, zdecydowano zmienić technologię wytwarzania na rzecz otrzymywania lejnych stałych materiałów pędnych, co znacznie poprawia własności wytrzymałościowe ziaren. Dlatego też trwają prace związane z integracją mieszadła do paliw. Będzie mogło ono pracować w warunkach bliskich próżni oraz posiada płaszcz wodny w celu zapewnienia odpowiedniej lejności mieszanki.
{module [346]}
Jednym z wymaganych do produkcji paliwa rakietowego urządzeń jest nowy, duży młyn kulowy będący obecnie także w fazie budowy. Urządzenie to pozwoli na dokładne rozdrobnienie i odpowiednie frakcjonowanie komponentów paliwa produkowanego na potrzeby przyszłych rakiet. Dzięki temu zwiększona zostanie powtarzalność wykonywanych materiałów pędnych i ich jakość. Skład paliwa oraz technologia jego wykonania jest opracowywana we współpracy z pracownikami naukowymi Pracowni Technologii Kosmicznych Instytutu Lotnictwa.
Planowane zastosowanie paliw typu HP opartych na nadchloranie amonu wymuszają stosowanie grubszej warstwy izolacji termicznej. Aby zapobiec nadmiernemu wzrostowi masy konstrukcji rakiety zdecydowano się na wprowadzenie w przyszłych rozwiązaniach warstwy ablacyjnej o lepszych właściwościach izolacyjnych niż te klasyczne. Zastosowanie kombinacji tych dwóch materiałów obniża masę rakiety bez ryzyka nadmiernego wzrostu temperatury korpusu. Aby dokonać wyboru materiału ablacyjnego o najlepszych własnościach izolacyjnych, zdecydowano się wykonać stanowisko pomiarowe. Dzięki temu możliwe będzie określenie, który materiał przedstawia najlepszy stosunek masy do właściwości izolacyjnych. Dodatkowo, postanowiono przeprowadzić badania, które pozwoliłby określić dyfuzyjność termiczną tych materiałów w celu wyłonienia tego o najlepszych własnościach izolacyjnych oraz dokładnego określenia grubości potrzebnej warstwy izolacyjnej. Badania wszystkich próbek zostały przeprowadzone z użyciem najnowszego, precyzyjnego sprzętu znajdującego się w laboratorium termodynamiki wydziału MEiL na Politechnice Warszawskiej. Dyfuzyjność termiczna została zmierzona za pomocą NETZSCH LFA 457 MicroFlash, wykorzystującym laserową metodę impulsową. Próbki zostały przygotowane w całości przez członków Sekcji Rakietowej Studenckiego Koła Astronautycznego.
Pierwsze starty rakiet i przejście do projektowania i budowy większych konstrukcji uzmysłowiły konieczność budowy dużej wyrzutni. Zaprojektowana wyrzutnia oparta na duralowych kratownicach umożliwia starty konstrukcji o masie nawet do 100 kg. Obecnie trwa jej integracja.
Co więcej, przeprojektowano i wykonano układ elektroniczny służący do analizy i archiwizacji danych zbieranych podczas testów statycznych silników na hamowni. Nowa konstrukcja poszerzyła możliwości starszego układu. Możliwe jest zbieranie informacji takich jak: siła ciągu, ciśnienie w komorze silnika, temperatura (w komorze lub struktury). Co ważne, powstały także programy służące do symulacji balistyki wewnętrznej silnika rakietowego, optymalizacji parametrów pracy i wymiarów, optymalizacji doboru jednostki napędowej wynoszącej dany ładunek, obliczania osiągów rakiety napędzanej danym silnikiem.
{module [526]}
Najważniejszym efektem ostatnich prac są obiecujące wyniki testów statycznych silnika do rakiety A2 przeprowadzonych we współpracy z firmą Bumar Amunicja S.A. Podczas testów, mimo znacznego świecenia płomienia, zaobserwowano tzw. dyski Macha w strumieniu produktów spalania. Świadczą one o tym, że silnik pracował blisko warunków optymalnego rozprężania. Maksymalna siła ciągu to ponad 700 N i wysoka wartość impulsu właściwego (225 s), dają szanse na przekroczenie zamierzonych początkowo osiągów, co pozwala optymistycznie patrzeć w przyszłość i planować bez obaw kolejne coraz poważniejsze przedsięwzięcia.
Sekcja Rakietowa SKA konsekwentnie czyni postępy w pracach nad swoimi konstrukcjami rakietowymi. Obecnie w zaawansowanym stadium budowy znajduje się dwustopniowa „Amelia 2” (A2). W tym samym czasie, w warsztacie Zakładu Silników Lotniczych, trwają prace nad komponentami do m.in. znacznie większej rakiety H1 oraz świetlnej rakiety pokazowej. Aktualnie trwa ostatni etap wykonywania elementów niezbędnego zaplecza.
Galeria tego artykułu: 1. Logo Sekcji Rakietowej SKA, 2. Testowane powłoki ablacyjne, 3. Forma do paliw, 4. Testy silnika rakietowego (zdjęcie obrócone o 90 stopni), 5. Rakiety H1 i A2,
(SR SKA)
