diseño y construcción de un cohete amateur tipo g manuel alexander correal cruz diego alejandro ...

100 Pages·2009·1.43 MB·Spanish

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN COHETE AMATEUR TIPO G

MANUEL ALEXANDER CORREAL CRUZ
DIEGO ALEJANDRO CASTAÑO VARGAS
OSCAR ALBERTO RINCÓN ORDOÑEZ
HESNEYDER AGUILLÓN HERNÁNDEZ

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA AERONÁUTICA
BOGOTÁ D.C.
2009
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN COHETE AMATEUR TIPO G

MANUEL ALEXANDER CORREAL CRUZ
DIEGO ALEJANDRO CASTAÑO VARGAS
OSCAR ALBERTO RINCÓN ORDOÑEZ
HESNEYDER AGUILLÓN HERNÁNDEZ

Trabajo de grado para optar al título de Ingeniero Aeronáutico

:
Asesor Temático
Arnold Escobar Garzón
Ingeniero Aeronáutico

UNIVERSIDAD DE SAN BUENAVENTURA
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA AERONÁUTICA
BOGOTÁ D.C.
2009
2
Nota de aceptación

-----------------------------------------------

-----------------------------------------------

-----------------------------------------------

-----------------------------------------------
Presidente del Jurado

----------------------------------------------
Jurado

---------------------------------------------
Jurado

---------------------------------------------
Asesor Metodológico

Bogotá D.C., 15 de mayo de 2009

3
DEDICATORIAS

A Dios por haberme permitido conocerlo,
haberme dado las fuerzas para levantarme.

Igualmente a mi familia que ante cualquier circunstancia primó su interés
de verme concluir una etapa importante en mi vida, por sus constantes consejos,
apoyo, determinación. A mi sobrino que fue inspiración para muchos momentos
de mi carrera. LOS AMO.

A mis amigos por los momentos que compartimos, todo lo que me aguantaron, por
las muchas discrepancias que tuvimos, un abrazo.

A toda la gente que tuvo la intervención en este proyecto fuera directamente o
indirectamente

DIEGO ALEJANDRO CASTAÑO VARGAS

4
A Dios quien permitió que este
trabajo se realizara con éxito.

A Bernardo mi padre por su apoyo incondicional
económica y moralmente.

A mi madre Nelcy quien con su
afecto comprensión y energía me
dió la capacidad de ser mejor cada día.

A mis hermanos Sandra, Patricia, Daniel quienes
con sus consejos y apoyo estuvieron cada segundo
junto a mí.

A Diego, Hesneyder y Oscar por que sin ellos no
se habría realizado este trabajo.

Y a todas aquellas personas que de una u otra
manera estuvieron brindando apoyo en el transcurso
de la carrera.

MANUEL ALEXANDER CORREAL CRUZ

5
A mis padres porque más que padres
son amigos que siempre me apoyan
en todos mis proyectos

A Carmenza Rodríguez por su apoyo
incondicional en este proyecto ya
que su apoyo es un aliento para seguir
mis metas.

A Nelson Zuica por aportar su experiencia y conocimiento
para la construcción de este proyecto.

A Diego, Hesneyder y Manuel ya que gracias a ellos
se logró realizar con éxito este proyecto.

OSCAR ALBERTO RINCÓN ORDOÑEZ

6
A Dios, quien nunca me desampara.

A mis padres Juan y Ana Sofía, quienes siempre han estado a mi lado
apoyándome y entendiéndome en este largo camino, perdón por los errores que
he podido tener.

A mis hermanos Juan Camilo y Nicolás, pues ellos son el motor de toda mi carrera
y constante aliento, que me perdonen por mi mal genio.

A mis abuelos maternos y paternos, por haber creído siempre en mí quienes
siempre oraron por mi bienestar y por el buen término de mi carrera.

A mi padrino José, quien siempre me ha llenado de buenos concejos y me ha
enseñado a ver un poco más allá.

A todos mis amigos, quienes siempre han estado conmigo y me han servido de
apoyo moral y físico.

A mis compañeros de tesis, quienes a pesar de todos los problemas que hemos
pasado, siempre hemos estado juntos.

A Manuel Echeverría, quien con su colaboración contribuyó a que este proyecto
saliera adelante.

HESNEYDER AGUILLÓN HERNÁNDEZ

7
AGRADECIMIENTOS

Los autores expresan sus agradecimientos a:

El Ingeniero Arnold Escobar Garzón, por su apoyo y compromiso con el proyecto.

A la Universidad de San Buenaventura sede Bogotá.

A los ingenieros Wilson Pinzón, Aurelio Méndez por sus asesorías y aportes de

conocimientos para la realización del proyecto.

A la Docente Patricia Carreño, por su asesoría metodológica.

A Nelson Zuica y Ferney Garzón, por su colaboración en la construcción del

cohete amateur.

Y finalmente a todas aquellas personas que de alguna u otra manera permitieron

que esta tesis se culminara exitosamente.

8
TABLA DE CONTENIDO

Pág.
INTRODUCCIÓN 15
1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 16
1.1 ANTECEDENTES 16
1.2 DESCRIPCIÓN Y FORMULACIÓN DEL PROBLEMA 17
1.3 JUSTIFICACIÓN 18
1.4 OBJETIVOS 19
1.4.1 Objetivo General 19
1.4.2 Objetivos Específicos 19
1.5 ALCANCES Y LIMITACIONES DEL PROYECTO 20
1.5.1 ALCANCE 20
1.5.2 LIMITACIONES 20
2. MARCO DE REFERENCIA 21
2.1 MARCO TEÓRICO-CONCEPTUAL 21
2.1.1 Generalidades 21
2.1.2 Ecuaciones Generales 22
2.1.2.1 Teoría de la Tobera 22
2.1.2.2 Empuje 23
2.1.2.3 Impulso Específico 24
2.1.3 Cohete de Propulsión Sólida 25
2.1.3.1 Características 25
2.1.3.2 Componentes 25
2.1.3.3 Propelentes Sólidos 27
2.1.3.4 Quemado de Propelentes 28
2.1.3.5 Geometría de la Superficie del Combustible 29
3. METODOLOGÍA 31
3.1 ENFOQUE DE LA INVESTIGACIÓN 31
3.2 LÍNEA DE LA INVESTIGACIÓN / SUB-LÍNEA DE LA FACULTAD /
CAMPO TEMÁTICO DEL PROGRAMA 31
3.3 METODOLOGÍA DEL DISEÑO 31
3.4 TÉCNICAS DE RECOLECCIÓN DE INFORMACIÓN 31
3.5 HIPÓTESIS 31
4. DESARROLLO INGENIERIL 32
4.1 SELECCIÓN DEL PROPELENTE SÓLIDO 32
4.1.1 Propelentes sólidos 32
4.1.2 Oxidante del compuesto 32
4.2 DISEÑO PRELIMINAR DEL MOTOR 34
4.3 ANÁLISIS DE DESEMPEÑO DEL MOTOR 39
4.4 ANÁLISIS ESTRUCTURAL DEL MOTOR 45
4.4.1 Espesor de la pared de la cámara 45
4.4.2 Análisis estructural y diseño de la tobera 48
4.4.3 Falla del mamparo 49
4.4.4 Pérdida en el mamparo y la tobera 49
9
4.4.5 Ubicación de los tornillos 51
4.5 ANÁLISIS TÉRMICO DEL MOTOR 53
4.5.1 Aislamiento de la cámara 53
4.5.2 Corte térmico de la garganta de la tobera 56
4.5.3 Diseño de la tobera y del cono de escape 58
4.6 DISEÑO DEL CUERPO DEL COHETE 59
4.6.1 Categoría de los bloques de compresión 60
4.6.2 Aletas 61
4.6.3 Estabilidad 63
4.6.4 Cono de la nariz 66
4.7 PROCESO DE CONSTRUCCIÓN 68
4.7.1 Fabricación del fuselaje 68
4.7.2 Fabricación de la nariz 69
4.7.3 Construcción del motor cohete 70
4.7.4 Fabricación banco de pruebas 72
4.7.4.1 Instrumentación 73
4.8 DESARROLLO DE LA METODOLOGÍA DE PRUEBAS DEL PROTOTIPO 73
5. CONCLUSIONES 76
6. RECOMENDACIONES 77
BIBLIOGRAFÍA 78
GLOSARIO 79
ANEXOS 82

10