Moteur fusée

Informations

Nicolas Saintot, Leo Groeninck, Sirine et Owen LIU
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owen.liu@top-aero.com
TOP AERO
09/10/2023 - 31/06/2025 (date supposé de fin)

Contexte

En vue d'une participation à l'EuRoc (European Rocketry Challenge) 2025, un moteur fusée doit être implémenté pour la participation.

Objectifs

Cette année 2023-2024 sera consacré à la modélisation, simulation et test d'un premier moteur fusée à ergol solide le KNSU

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Matériel :

Acier inoxydable ?

Machines utilisées :

Impression céramique ?

Étape de fabrication v1 :

Journal de bord

27/10/2023

Première réunion :

Avec Sirine, Joshua, Léo, Owen et Nicolas. Nous avons commencé à réfléchir aux différentes méthodes pour sceller hermétiquement le corps fusée. Nous avons déterminé ce cahier des charges:

Le corps fusée doit être scellé hermétiquement mais pas de façon définitive
On doit sceller hermétiquement le corps fusée jusqu'à une pression de 110 bar (111430 Pa)

Les solutions à explorer sont:

bouchon avec un simple filetage
double bouchon (deuxième bouchon prenant l'entièreté du corps fusée et servant de bague moteur)
bouchon placé à froid

Toutes ces solutions comprennent bien sûr des joints, nous ne comptons pas sur un usinage ou une impression avec des jeux parfaits. A ce sujet nous nous sommes inquiété de leur résistances à la chaleur.

En accord avec Owen, un fichier de simulation complet a été débuter sur Ansys.

Cela nous permettra de nous projeter plus facilement sur plusieurs points. comme les dimensions du corps moteur et surtout la fiabilité de celui ci fasse au contrainte théorique auquel il sera confronté. Plusieurs éléments ont été considérés pour que la simulation soit pertinente.

Les matériaux doivent être simulés à une température proche de la réalité. Les déformations des différents éléments n’est pas la même à 30°c ou à 200°c ainsi de suite.
Par mesure de sécurité nous retenons que les résultat ou nous sommes à 3 fois la limite de l'élasticité du matériau simulé et 5 fois la limite de la rupture de matériau
Dans les résultats obtenues ne seront pas la réalité et mérite un esprit critique important

Notre objectif est de déterminer quel matériau offre le meilleur prix. La matière et le processus doivent être pris en compte aussi. Le process étant important faire usiner ou imprimer du titane 6AI-4V n’as pas le même coût que de faire la même chose avec du 316L. Il reste à déterminer à partir de quand une perte de poids et ou de résistance est à considérer ou non. Des matériaux techniques peuvent être aussi pris en compte dans le projet comme la céramique ou l' impression de 316l en fdm.

Voici quelque image de l'avancée des simulation ( dimension du modèle 3d Owen, modélisation et simulation faites temporairement respectivement sur Fusion 360 et Ansys):

Rdm: Statique Thermique:

09/11/2023

Ajustement des jeux sur le modèle 3D et première impression test au fablab. Cela ne fera pas foi pour la suite mais permet d'avoir une idée général du volume en jeux pour pouvoir commencer a réfléchir à un banc de test adapté. Le fichier 3d étant presque dans son état final la partie simulation peux reprendre. De plus Sirine a commencé à regarder les détail pour déterminer la taille de l'étoile dans le carburant.

Sur la réflexion général, il est important de noter que la partie moulage du sucre risque d'être bien plus difficile que prévu. En effet l'idée original étant de faire le négatif en impression 3d. Cependant aucun matériaux pouvant être imprimé au fablab n'est envisageable. Il faudra soit faire le négatif en métal ou en filament spéciale par un prestataire comme cosmyx3d ( entreprise envisager pour l'impression de la tuyère céramique aussi). Pour le tube test pas obliger de le faire en métal pour les test un tube en acrylique pouvant être suffisant.

10/11/2023

Les impressions ne sont pas parfaites. Donc le pas de vis est à revoir. Les jeux semblent bon. Suite à une discussion nous allons revoir la cao. Pour l'instant le modèle est bien en paramétrique mais des problème inhérents à la façon dont ça été fait. Maintenant nous allons prendre la problème par un autre bout. Nous voulons on volume de carburant de 120 000 mm^3 et aussi que le diamètre soit de 40mm. A partir de ces mesures nous allons recalculer la tuyère idéal (un fichier Excel va être créé pour) puis ensuite faire le corps moteur. La rdm devra donc encore une fois attendre.

Pour le banc de Test nous avons aussi regarder les filament pouvant être utiliser pour tenir le moteur et le petg CF semble être un bon candidat.