การพัฒนาจรวดสำหรับใช้ในการทดสอบจรวดความเร็วเสียงโดยใช้เชื้อเพลิงแข็ง (Development of Experimental Solid Motors for Sounding Rockets)

Abstract

             การวิจัยและทดลองเกี่ยวกับจรวดที่ใช้เชื้อเพลิงแข็งในมหาวิทยาลัยในประเทศไทยยังไม่ค่อยมีการศึกษามากนัก เหตุผลส่วนหนึ่งเป็นเพราะต้องมีการผสมสารเคมีและหาพื้นที่ในการทดสอบเชื้อเพลิงที่มีการเผาไหม้ ในการวิจัยนี้จะใช้วัสดุที่สามารถหาได้ง่ายตามท้องตลาดและไม่มีข้อจำกัดทางด้านกฎหมาย ในส่วนของระบบขับดันซึ่งต้องมีการเผาไหม้นั้นจะใช้เชื้อเพลิงแข็ง 2 ชนิด คือเชื้อเพลิงแบบผงสีขาว (White Mixed) และเชื้อเพลิงแบบคาราเมล (Rocket Candy หรือ R-Candy) โดยเชื้อเพลิงทั้งสองชนิดจะมีรูปทรงเป็นแบบทรงกระบอกตัน (End Burning) และทรงกระบอกกลวง (Core Burning) โดยทั่วไปเชื้อเพลิงจะมีการแบ่งตามขนาดแรงดลทั้งหมด (Total Impulse) โดยการวิจัยนี้จะเน้นที่คลาสไอและคลาสเจ ดังนั้นการวิจัยนี้จะมีการออกแบบจรวดเป็น 2 คลาสของขนาดแรงดลทั้งหมดของเชื้อเพลิงที่ใช้ ขั้นตอนหลักๆ 3 ประการของงานวิจัยคือ การออกแบบจรวด การสร้างจรวด และการทดสอบจรวด ซึ่งหลังจากสร้างจรวดเสร็จแล้วจะทำการทดสอบจรวดโดยนำเชื้อเพลิงแต่ละชนิดมาบรรจุในทั้งรูปทรงการบอกตันและรูปทรงกระบอกกลวง  และมีระบบต่างๆ ที่ประกอบอยู่ในจรวดได้แก่ ระบบร่มชูชีพ ระบบระบุตำแหน่ง ระบบถ่ายภาพ และระบบบันทึกข้อมูล เช่น ความสูงของจรวด เป็นต้น ผลการยิงสรุปได้ว่าจรวดซึ่งใช้เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดที่มีรูปทรงกระบอกกลวงสามารถยิงขึ้นไปบนท้องฟ้าได้โดยจรวดคลาสไอและเจสูงประมาณ 600 เมตรและ 1,000 เมตรตามลำดับ ในทางกลับกันจรวดที่ใช้เชื้อเพลิงทั้งสองชนิดที่ใช้รูปทรงกระบอกตันไม่สามารถยิงขึ้นได้ ทั้งนี้พบว่าการเผาไหม้เชื้อเพลิงบนพื้นที่หน้าตัดของรูปทรงกระบอกตันจะมีการเผาไหม้ค่อนข้างคงที่จึงไม่สามารถที่จะสร้างแรงขับที่มากพอ ส่วนต่างๆของจรวดทั้ง 2 คลาสทำงานได้ตามปกติ ยกเว้นระบบร่มชูชีพไม่ทำงานตามที่ต้องการทำให้เกิดการดีดตัวออกก่อนดังนั้นจึงต้องมีการปรับปรุงให้ดีขึ้นต่อไป

              There are only a few experimental solid motor sounding rockets in Thai universities. One of the reasons for this, is the complexity of the mixture and facility for testing the solid motors. In this project, a mixture of propellants that are easily available and can be purchased in any commercial store without the need for prior permission was selected.  Two types of propellants, White Mixed and Rocket Candy, were selected; each propellant uses a different grain design, - End Burning and Core Burning, respectively. The solid rocket motors chosen for the research were classified as Class I and Class J. This project is focused on the designing, building and testing of rockets for these two classes of solid motors. Both the classes of rockets have several on-board systems like parachutes, GPS tracking devices, VDO recording devices and electronic recorders to calculate the heights of the rockets. Both rockets, Class I and Class J, with Core Burning, took-off from the launch pad and reached heights of approximately 600 and 1,000 m, respectively. However, both rockets with End Burning, did not have enough thrust to lift-off from the launch pad as the burning cross-section area remained constant. The systems in the rockets were working correctly; however, the parachutes did not deploy properly. Hence, a new method of parachute ejection is necessary for future development.