[AR] Re: Vacuum processing of solid propellant

  • From: Norman Yarvin <yarvin@xxxxxxxxxxxx>
  • To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
  • Date: Sat, 13 Jul 2019 00:10:54 -0400

Also, with solids, you've paid a fair bit in casing mass for every bit
of fuel-containing space, since all the fuel is under high pressure
when the rocket is fired.  This also applies to pressure-fed liquids,
though not to pump-fed ones.

On Fri, Jul 12, 2019 at 10:53:04AM -0700, Ben Brockert wrote:

Same reason SpaceX subcools their RP and LOX, and why designing a
sugar rocket that starts in the erosive burning regime is worthwhile:
at some point the casing/tank size exists and is fixed. If you want to
maximize performance you cram all the propellant you can in there.

Eliminating voids in solids is its own reward since every bubble that
opens is a sudden change in surface area/ Kn.

On Thu, Jul 11, 2019 at 3:47 PM David Summers <dvidsum@xxxxxxxxx> wrote:

Hoping to take this on a learning tangent:

Why take all the effort to get a few percent higher density? I'd imagine 
that it translates to less than 3% higher performance, so wouldn't a simpler 
process with a few percent larger chamber be more optimal?

What am I missing? Or is it just a why not go for perfect kind of thing?

Thanks!

-David Summers


On Thu, Jul 11, 2019 at 12:41 PM Troy Prideaux <troy@xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx> 
wrote:

If I vaguely recall (I could be mistaken) it was Mark Spiegl (?) who 1st 
mentioned this process here about maybe 15 odd years ago. If I recall he 
was utilising this process as an amateur and achieving some pretty good 
results.



Troy



From: arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx [mailto:arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx] On ;
Behalf Of Anthony Cesaroni
Sent: Friday, 12 July 2019 6:31 AM
To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [AR] Re: Vacuum processing of solid propellant



Not with traditional solid constituents and configurations and I’ll leave 
it at that.



One technique that does have some merit is centrifugal casting. In this 
example you have more energy at your disposal to consolidate the solid 
loading in the absence of proper vacuum processing equipment. The 
propellant mix is prepared and post degassed using vacuum, turnover and 
vibration as usual. The prepared propellant is then transferred into the 
motor case or casting tube with a cap on one end. The case is then closed 
with a cap on the remaining open end and the whole affair is spun, 
longitudinally in a spin fixture or a lathe equipped with explosion proof 
electrics (I’m sure). The case is spun at moderate speed until the 
propellant cures.



After the propellant has cured, a section through the propellant will show 
very high solid consolidation with a resin rich condition on the ID 
surface. The next step is to use your explosion proof lathe to bore out the 
excess resin on the ID and you will have an extraordinarily high solids 
loaded propellant grain remaining. Some experimentation is required to 
optimize the particle morphology and the speed should be optimized to 
produce the most consolidation while minimizing the migration of the 
smaller diameter particles.



To optimize the process further, one end of the case should be supported by 
a roller steady and the dam on that end should have an opening to allow the 
slow and well placed transfer of the propellant into the case while it’s 
spinning instead of putting the whole mess in there at the beginning. This 
actually works and you can achieve some impressive densities using this 
method.





Anthony J. Cesaroni

President/CEO

Cesaroni Technology/Cesaroni Aerospace

http://www.cesaronitech.com/

(941) 360-3100 x101 Sarasota

(905) 887-2370 x222 Toronto





From: arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx <arocket-bounce@xxxxxxxxxxxxx> On Behalf 
Of Edward Wranosky
Sent: Thursday, July 11, 2019 3:43 PM
To: arocket@xxxxxxxxxxxxx
Subject: [AR] Re: Vacuum processing of solid propellant



Is there any sort of VARTM like process for manufacturing propellant?



Edward



On Mon, Jul 8, 2019 at 8:39 AM William Claybaugh <wclaybaugh2@xxxxxxxxx> 
wrote:

Uwe:



Yeah, as Anthony observed it is air trapped on the solids that produces the 
problem.



The AP is tri-modal (200, 400, 600 micron) and mixed via a sieve on-site, 
lots of opportunity for air to entrain in that process.



The Al is 5 micron and picks up air rather like a sponge.  Wetting it and 
degassing might help some but the subsequent final mixing w: the AP is 
going to introduce air.



I’m thinking the strategy is going to be to post processing degas a set of 
samples (5 minutes, 10, 15) and compare density gain per step.  That should 
offer a guess as to what can be achieved before the mix sets up.



Bill



On Mon, Jul 8, 2019 at 12:18 AM Uwe Klein <uwe@xxxxxxxxxxxxxxxxxxx> wrote:

Am 07.07.2019 um 19:59 schrieb William Claybaugh:
Uwe:

For safety we can’t mix the Al & AP together;

reminds me of the special 3 outlet can used for
chemically silvering mirrors back when. :-)

Hmm.
create separate airless pastes with each component as a first step?

Delayed wetting of solids always introduces air.

processing usually
proceeds by mixing the liquids (including catalyst), adding the aluminum
to the liquid mix w/ careful hand stirring), then folding into the AP
followed by final mixing.

Bill

On Sun, Jul 7, 2019 at 11:37 AM Uwe Klein <uwe@xxxxxxxxxxxxxxxxxxx
<mailto:uwe@xxxxxxxxxxxxxxxxxxx>> wrote:

    Am 07.07.2019 um 18:39 schrieb William Claybaugh:
     > Does degassing the liquid components before mixing help or does the
     > subsequent mixing just reintroduce air?

    Use mixing machinery where the mixing implements don't break the
    surface. i.e. avoid "whipped cream" effects.

    Any fine grained solids will need degassing after they
    have been immersed in but not fully wetted by fluid components.
    IMU no way around it.

    Mix solids superficially, evacuate, add liquids on top.
    return pressure to normal.
    Then start mixing ( top mentioned prerequisites apply :-)


    Uwe




Other related posts: