[AR] Re: Hybrid High Powered Rocket

  • From: Terry McCreary <prfesser@xxxxxxxxxxx>
  • To: "arocket@xxxxxxxxxxxxx" <arocket@xxxxxxxxxxxxx>
  • Date: Sat, 13 Mar 2021 17:53:13 +0000

Hello all,

Troy, I don't know if this is what you meant, but the pyrovalve used by 
Aerotech's hybrid could be launched on the same pad as solids, with an ordinary 
motor-starter and launch pad. A scale was needed because the tank was loaded 
with N2O by weight. I've never used it or even seen it, so now you all probably 
know more than I do.

Best -- Terry

________________________________
From: arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx <arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx> on behalf of 
Stephen Daniel <swd@xxxxxxxxx>
Sent: Saturday, March 13, 2021 10:48 AM
To: arocket@xxxxxxxxxxxxx <arocket@xxxxxxxxxxxxx>
Subject: [AR] Re: Hybrid High Powered Rocket

I think you should break this project down into 3 projects.

1) Build your motor.  Don't worry about making it flight weight.  Bolt the 
components to a large metal frame that bolts to your test stand.  This project 
will force you to acquire and become familiar with nitrous oxide and your 
ground support equipment.  You'll ensure you are getting reliable ignition, 
that you like the recipe and shape of your fuel grain, etc.

2) Build and fly a rocket.  Make it big enough that it is likely the size 
you'll want for your nitrous, but plan to fly it with a commercial solid-fuel 
motor. This will help you learn the procedures for flying HPR in your 
jurisdiction.  It will also connect you with local rocket enthusiasts who can 
be a good source of design help.  This is why you experiment with pyro-free 
recovery.

3) Integrate and fly your nitrous rocket.  This may well involve building a new 
motor and a new airframe, but you'll be able to reuse many pieces, all your 
ground support, etc.

On Sat, Mar 13, 2021 at 7:59 AM Troy Prideaux 
<troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx<mailto:troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx>> wrote:

It’s unusual – especially with these size rockets – to actually carry a (heavy) 
solenoid valve on the rocket/engine. You need heat/energy/reactive radicals to 
initiate N2O decomposition and O+F reaction anyway, so typically, the 
generation of such is also used to open the flow of N2O into the combustion 
chamber.



Examples:



U/C valve: where the filling hose to the tank is fed through the nozzle and CC 
into either an olive or press-in connector that also can act as an injector. A 
small solid propellant preheater slug is typically placed next to or around the 
hose at the injector end that (upon ignition) acts to both open the flow by 
burning through the hose, preheats the surrounding fuel grain and heats the 
incoming flow of N2O to begin the *exothermic* decomposition.   2 MPa rated 
nylon hose is generally employed for this fill hose which will actually hold 
the typical 5-7 MPa N2O feed pressured but will reliably burst at a touch under 
8 MPa. So the hose (very elegantly) acts as (1) a fill hose (2) an “on” valve 
and (3) a pressure reliving device.



Pyrovalve: a slug of solid propellant is used to block the injector flow (ie. 
typically directly aft of the injector). Sometimes a thin layer of plastic or 
polymerized resin or whatever seals the solid propellant from direct exposure 
to the N2O. Similar concept to the above except the tank requires filling from 
the top thereby requiring a check valve (typically) and some method of 
disconnection (hose cutter/mechanical disconnect) of the fill hose.

  To initiate the engine, the solid propellant is ignited from the CC end and 
proceeds to regress to the point where it mechanically fails and allows N2O 
flow though. Again (as with the UC valve), the solid propellant preheater grain 
also needs to preheat/decompose some of the fuel and initiate N2O decomposition 
as it flows though.

  The advantage with this method over the UC is it allows for a broader range 
of injector geometries and there’s less chance of over pressurising on 
ignition. The downside (as mentioned) is it require separate valving and 
disconnection of the fill hose.



Kline/Pooley? Valve: used for the Hypertek commercial range of hybrids of the 
late 90s-2000s era. This system required more ground support equipment but 
required no solid propellant it was a totally pyroless ignition system.

 Basically, a coaxial stainless steel fill spike is inserted up the nozzle, 
through the CC with the inner (longer) spike inserted all the way up into an 
o-ring recess just aft of the (interchangeable) screw-in injector. The base of 
this spike is also attached to a plate that is used to act as anchor points to 
tie the motor down via plastic cable ties which is to stop the rocket from 
popping off the fill spike upon filling. N2O is fed up in the centre spike into 
the tank and when the rocket is ready to fire, gaseous O2 is fed up the 
(shorter) outer jacket tubing into the CC to create a very reactive zone 
between the solid (plastic) fuel and GOX within. Some 2 core speaker wire is 
generally taped to the outer sleeve/tube and when ready, a high voltage arc is 
passed between the ends of the wire thereby igniting the wire’s insulation and 
subsequently the exposed fuel in the GOX filled CC. Upon enough thermal 
reaction, the cable ties holding the nozzle (retainer) down to the plate will 
melt through and let go, thereby allowing the rocket to rise and the N2O to 
start flowing into the CC as the spike clears the o-ring sealed recess… and off 
we go.



There’s probably a hundred more methods, but these 3 are the most elegant or 
practical especially for the size hybrids being discussed here.



As for non pyrotechnic recovery. There are systems – I’ve been doing non pyro 
recovery for over 10  years, but it’s a really challenging project to develop 
your 1st hybrid engine AND do non pyro recovery.



A local club presentation I did back in 09. It’s a bit dated, but provides more 
detail on the methods I just described. I’ve posted this link before here.



www.propulsionlabs.com.au/hybrid/TRAAU Hybrid Propulsion Systems 
Presentation.ppt<http://www.propulsionlabs.com.au/hybrid/TRAAU%20Hybrid%20Propulsion%20Systems%20Presentation.ppt>



Cheers,



Troy



From: arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx
[mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx<mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx>] On 
Behalf Of SAI WAI PHYO
Sent: Friday, 12 March 2021 6:37 PM
To: arocket@xxxxxxxxxxxxx<mailto:arocket@xxxxxxxxxxxxx>
Subject: [AR] Hybrid High Powered Rocket



Hi all!



I am  want to design a hybrid high powered rocket which uses nitrous oxide as 
the Oxidizer and 3d printed ABS as fuel. I need help on the design process of 
the certain aspects of the  rocket such as:



  1.  What should be appropriate amount of  total impulse that I should set for 
the motor? My target altitude is 1km.



  1.  What size should the airframe be? I am aware of the different sizes of 
airframes but since I am making a hybrid, I need an airframe that can fit a 
solenoid valve that has a pressure rating fit for nitrous operation and can 
have a large range of fitting choices.



  1.  Are there any non-pyrotechnic recovery methods that I can look into?



I do not plan to make this yet,  I just want to learn the design process of a 
high powered rocket .



Regards,

Sai Wai Phyo
Student | Diploma in Aeronautical Engineering

Singapore Polytechnic
500 Dover Road, Singapore, 139651






Other related posts: