[AR] Re: Burst disc thickness

  • From: 1bcjolly <1bcjolly@xxxxxxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Mon, 26 Oct 2020 18:48:32 -0400


Bill,Any way a hot gas valve would work in your application?  I'm thinking 
along the lines of using a pressure regulator in the place of a burst disc.  
You would be able to set the desired pressure,  hook the nitrocellulose 
cartridge to the input of the regulator, when the input pressure exceeded the 
set pressure you would have gas available to do your work.  Might not need more 
than a simple regulator if only a one shot device is necessary.  Just a 
thought.  Sorry if I have wasted your time. Barry Sent from my Sprint Tablet.
-------- Original message --------From: Kevin Ho <rebelwithoutajob@xxxxxxxxxxx> 
Date: 10/26/20  16:56  (GMT-05:00) To: arocket@xxxxxxxxxxxxx Subject: [AR] Re: 
Burst disc thickness The benefit of a striker or hammer design vs direct 
pressure by the actuator is significantly greater pressure at the point of 
impact (thus reliabiity) and a much smaller actuator and battery. The cost is 
some greater complexity.If you want to generate a puncture pressure with an 
actuator, you need an actuator that can deliver that pressure, which may be 
reasonably large.The lighter solution is for a much smaller actuator to push 
back and then release a spring loaded mass, which then falls forward and 
strikes/punctures the CO2 cylinder. Now you get the benefit of all the energy 
stored during the entire stroke of the actuator.A further benefit is the 
ability to easily add a mechanical safety, like a transfer bar. You can use the 
motion of the actuator to raise a transfer bar, so that unless the actuator is 
stroked, the hammer/striker hits nothing but air. That would prevent 
inadvertent separation.https://www.youtube.com/watch?v=S9ixC34PaKkThe ;
equivalent rocket system is obviously much simpler, as it only has to go bang 
once.On Oct 25, 2020, at 10:40 PM, Troy Prideaux <troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx> 
wrote:I’m not familiar with what mechanical systems there are out there. Of 
course that would be a preferred solution to pyro *if* there wasn’t too much 
mass/volume penalty to drive the puncture. Typically (for HPR separation 
systems) all-mechanical puncture systems have been developed (maybe based on 
aircraft lifejacket inflation systems?), but rely on clever design to achieve 
the required force to achieve the required puncture orifice area for *that* 
application. Apparently the force required to puncture out a 0.09” hole in a 
16g CO2 canister is about 100lbs – remember the sealing diaphragm needs to be 
strong enough to hold… well… probably upwards of 1200psi for really hot 
conditions.  Now, I did emphasize “that” application which requires a fair bit 
of throughput capacity as it’s both acting on a large volume and needs to 
compensate (to some degrees) for leakage within the mating pieces, vent holes 
and whatever else.   Bill’s application, on the other hand, is likely 
specifically driving pistons with much more confined volumes and can probably 
expect no leakage to compensate for, which does allow a much smaller 
orifice/puncture as driving pressure is probably more important than pneumatic 
power. Troy    From: arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx 
[mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of Kevin HoSent: Monday, 26 ;
October 2020 2:59 PMTo: arocket@freelists.orgSubject: [AR] Re: Burst disc 
thickness Depending on the altitude/pressure the system is working at, it may 
be worth skipping the pyro altogether and using mechanical striker on a spring, 
similar to a Glock. It doesn’t take that much force to puncture a CO2 
cartridge, and you may be able to use actual Glock parts for it, which are 
cheap as dirt and commonly available. It’s mechanically well-trodden ground, 
and one great thing about it is making a drop-safe hammer/trigger system is 
well known, and that can prevent an accidental discharge.On Oct 25, 2020, at 
8:22 PM, Troy Prideaux <troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx> wrote: How about piercing 
something like a 12 or 16g CO2 cartridge for your pneumatic drive? You can 
actuate that via pyro that’s completely isolated via a driving piston? Use a 
suitable spring or compressible/breakable standoff to inhibit premature 
piercing. Yes, your flow rate is limited through the pierced orifice, but 
(provided it’s pyro actuated) the HPR vendors supplying CO2 recovery devices 
use this technique to substitute pyros for complete rocket separation for quite 
sizable (in some instances) rockets. Troy Troy From: 
arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of 
William ClaybaughSent: Monday, 26 October 2020 12:13 PMTo: 
arocket@freelists.orgSubject: [AR] Re: Burst disc thickness Henry: The 
pressurized air actuates four pistons that bind the payload to the rocket; 
those pistons have to be released by releasing the pressure in order to 
separate the payload. It is in principle possible to have a closed pressure 
system with a burst disk that is actuated by a pyro charge over pressuring a 
“calibrated” burst disk.  That is simpler than using a plunger to break the 
disk but means that the whole system will be contaminated by the residuals; it 
also means that venting will have to be overboard to avoid contamination of the 
internal volume of the payload compartment. Finally, redundant charges are 
required to assure operation which exacerbates all the above issues. I am thus 
inclined to separate the hot actuating gas from the pressurizing system. Bill 
On Sun, Oct 25, 2020 at 6:30 PM Henry Vanderbilt <hvanderbilt@xxxxxxxxxxxxxx> 
wrote:Bill,Are you using the actuating gas for anything else on the vehicle?  
If not, as long as you're thinking about using a pyro actuator anyway, might it 
be simpler to modify the pyro device to generate the volume of gas you need 
directly, and delete the cold gas supply?  When possible, simplify.  (Though I 
recognize that there are any number of possible factors I may not be aware of 
rendering this simplification impractical.)Possible off-the-shelf source for 
such a precision-actuated pyro gas source might be an auto airbag 
actuator.HenryOn 10/25/2020 4:39 PM, William Claybaugh wrote:Troy: That’s an ad 
hoc genius idea. My concern would be that we have two different burst failure 
problems: the low pressure side had to fail toward low pressure, the high 
pressure side has to fight the pressure on the other side of that disc.  The 
charge required for the latter is obviously greater than that required for the 
former.  And in both cases we are venting hot gas into our system.... Bill  On 
Sun, Oct 25, 2020 at 5:31 PM Troy Prideaux <troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx> wrote:I 
helped a guy with PSANCP research for his master’s thesis years ago. He built a 
pretty snazzy static testing rig c/w burst discs. He pretty much standardised 
on cutting all the discs from Al-Alloy soda cans whose material specs are 
apparently all within a pretty narrow tolerance. Being experimental PSANCPs and 
being tested a across a broad spectrum of pressure ranges, the burst discs got 
to experience multiple situations of “relieving”. He tested/characterised them 
with various seat designs from sharp edge (sharp shearing of the BD) to large 
radius that provided more of a typical burst. The sharp edge seats would 
obviously fail at much lower pressures but provide a full open conduit when 
they did fail.   Maybe 1 possibility might be use 2 burst discs with the pyro 
between them. Arrange the BD seating so there’s a sharp shearing failure in the 
direction of the pyro pressure (against the pressure source) so the failure 
point is both lower in that direction, but also provides a full flow when open. 
This is one of my ad-hoc/on the fly ideas without much thought put into it, so 
add appropriate portions of salt. Troy  From: arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx 
[mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On Behalf Of William ClaybaughSent: 
Sunday, 25 October 2020 8:10 AMTo: arocket@freelists.orgSubject: [AR] Re: Burst 
disc thickness Steven: Thanks, that conforms with my thinking. I’m testing the 
initiators this next week: two forms of nitrocellulose (cotton and cord) to get 
a working unit with an initial cut on the amount of gas generated,  I am 
assuming the cord will prove easier as it can be cut to a desired length vs. 
the guncotton which will need to be weighed.  I’m having disks made in three 
thicknesses in accord with the circular flat plate model and will test each to 
burst in the valve assembly once those are finished.   Final testing will then 
use the initiators to punch through the disk under pressure...the trick there 
will be to find an amount of actuating gas that does the job with one charge 
working but does not over pressurize with two charges igniting. (I’m using dual 
redundant initiation In accord with standard practice for pyro actuated 
devices.) Bill On Sat, Oct 24, 2020 at 8:36 AM Steven Berg 
<skyshredder9488@xxxxxxxxx> wrote:From my experience in using the flat plate 
model to design burst disks in a few actuated systems, we used a circular flat 
plate to go into testing. The overall thickness was typically all that needed 
to be varied. Adhesives and clamping in the design were also the other first 
points of design review. On Fri, Oct 23, 2020, 2:27 PM William Claybaugh 
<wclaybaugh2@xxxxxxxxx> wrote:Having inhaled deeply of the arcana of burst disc 
sizing; I find that the entirety of the available math is about sizing the 
plumbing, not about design of the burst disc. For my current actuated burst 
disc design I have a 1.5" diameter disk that is clamped at 1.25" diameter.  
Operating conditions are air at (probably something better than) -50 degree F 
(cold soak on the way to 200 Km) and at an original 125 psia. Using the 
standard flat plate model I get this to be 0.050" thick disc of 6061-T6 
providing a safety factor of 1.43. If I am going to manufacture my own disk (an 
assumption worthy of review), then is it correct to just assume a circular flat 
plate for initial design, pending testing? I will be testing prototype 
initiators next week; for now I am using an e-match with a very small bit of 
nitrocellulose to generate the pressuring gas.  The nitrocellulose is in both 
"guncotton" and cord form.  I expect the former will be faster but the latter 
possibly easier to control since cord length can be directly measured. All 
testing will be at a local energetic materials facility... Bill

Other related posts: