Bezpečnostní cut-down zařízení
May 1, 2010 Komponenty balónu
Dnes udělal Martin Sekera velký kus práce na bezpečnostním cut-down zařízení. Je to součást, která odstřihne balon na náš pokyn ze země.
Proč je toto zařízení nutné? Existuje šance, že balon nevystoupá do předepsané výšky a mohl by se pohybovat na určité hladině v atmosféře bez toho, aby prasknul. To by samozřejmě byla katastrofa, protože balon by mohl odcestovat stovky kilometrů daleko. Proto potřebujeme mechanizmus, který odstřihne nebo odpojí balon a náklad se okamžitě začne vracet na zem.
Další text patří přímo Martinovi, díky moc.
***
**
*
Vyzkoušel jsem dvě metody odstřižení balonu – elektrickým žhavičem a pyrotechnicky.
Elektrický odstřih
Kolem hlavního lana je v jednom místě omotán odporový drát a ze strojovny je k tomu přiveden dostatečně tlustým kabelem proud. Palubní počítač to sepne přes výkonový MOSFET tranzistor, drát se rozžhaví a přetaví nylonové lano napůl.
V dnešním testu jsem palubní zdroj nahradil autobaterkou a výkonový MOSFET tranzistor levou rukou.
Analýza: na 0:05 je slyšet, jak se pod tíhou 1kg závaží přetrhaly odporové dráty, ale naštěstí se to tou tíhou rozpletlo a uvolnilo. Půjde to vyřešit volnějším vázáním a volnou smyčkou, která bude představovat rezervu.
Pyrotechnický odstřih
Lano prochází kanálkem pyrotechnického střihače, který po vykonání práce zůstane na straně balonu a nebude tak představovat pro náš padák riziko. Proti elektrice má výhodu v tom, že k sepnutí mu stačí minimum proudu, tak nepotřebuje dedikovanou baterii (překlene se to kondenzátorem).
Nejdřív jsem udělal testovací dutinku s nalisovanou složí na změření rychlosti hoření (video):
Vyšlo to na krásných 5 mm/s, takže jsem pro prototyp střihače zvolil nálož 10 mm dlouhou – 2 sekundy hoření. Dutinka je i po 14 s hoření prakticky netknutá.
Pro větší bezpečnost (aby plameny nešlehaly dolů na padák) jsem nálož uzavřel do oddělené dutiny a horké plyny vedl k lanu kolmým kanálkem – plyny tak tryskají bezpečně do stran. Pyro je k lanu připevněno drátem, do boxu vedou jen vodiče k palníčku. Ty jsou připevněny tak, aby šly odtrhnout malou silou.
Test připraven
A samotná zkouška (video):
Analýza: zkouška proběhla perfektně nominálně. Od zážehu do 100% vyhasnutí uběhlo 2.3 s, nic nezhořelo. Pyro bylo v dobrém stavu:
Po testu
Vnitřní uspořádání:
Vnitřní uspořádání
Pro náš let použijeme odstřih elektrický, protože pyro by nemuselo být v dané výšce, tlaku a teplotě zcela funkční.
*
Tags: cut-down, device, odporový drát, palníček, pyro
August 21st, 2011 at 23:17
[...] v článku Bezpečnostní cut-down zařízení jsem vysvětlil, proč je nutné mít zařízení na odpojení balonu. Po několika testech se [...]
September 5th, 2011 at 22:02
[...] cut-down device they’ve given, although we suspect it’s an excuse to play around with pyrotechnic rope cutting. The optical and audible alarm is something we haven’t seen on many high-altitude balloon [...]
September 6th, 2011 at 04:04
[...] cut-down device they’ve given, although we suspect it’s an excuse to play around with pyrotechnic rope cutting. The optical and audible alarm is something we haven’t seen on many high-altitude balloon [...]
November 27th, 2011 at 20:08
Greetings from Montana USA,
Would you give more information on your pyrotechnic cut down.
Specifically,
What did you use for fuel and how did you ignite it.
November 29th, 2011 at 14:26
Hi Dean,
the pyro used a run-of-the-mill rocket candy propellant (in this context used as a hot gas generator). Our composition was 65% sacharose (ordinary sugar), 34% KNO3, 1% Fe2O3 (red iron oxide). Sugar is the fuel, KNO3 is the oxidizer, and the red dye works as a burn retardant (it makes the flame front propagate slower in a pressurized environment… in layman’s terms it makes it not go boom). The charge was about 10×10x10 mm (1 g weight) and was pressed into the channel with a hammer (it will not ignite spontaneously when compressed).
Ignition was done using an industry standard electrical pyrotechnic igniter. You guys could use Estes model rocket igniters for the same effect (I’d use them myself if they were available over here).
Make sure your power source has enough power to deliver the requested current over the long wires – a lot of electrical resistance is in play here. We’ve found out in post-flight that our cutdown wouldn’t have worked because of this – the igniter would have gotten warm, but it wouldn’t ignite.