Especialidad de Cohetería en miniatura - avanzado

Artes y Habilidades Manuales

Requisitos

1. Tener la especialidad de Cohetería en miniatura.

   Respuesta: Prerrequisito: tener la especialidad básica HM-035. Presentar credencial/registro al instructor avanzado. — La especialidad básica de Cohetería en miniatura aborda los fundamentos: tipos de motor (A/B/C), aerodinámica, recuperación por paracaídas y seguridad en el lanzamiento. Sin ella, el conquistador no tiene base para aplicar en los requisitos avanzados que involucran 2 etapas, sistemas eléctricos de lanzamiento y cálculos de altitud reales con altímetro.

2. A partir de un kit, montar, lanzar y recuperar un cohete en miniatura.

   Respuesta: Kit Estes/Mandrake: monte tubo+ojiva+aletas, motor A/B/C, campo abierto, lance y recupere con paracaídas. — Estes Industries (EE. UU., 1958) y Mandrake (Brasil) son los principales fabricantes de kits para principiantes. Los motores A8-3 (más débiles) suben 75 m; el B6-4 alcanza 150 m; el C6-5 llega a 270 m. El campo abierto debe tener 100 m de radio libre. El paracaídas se abre por la carga eyectora 4-5 segundos después de la quema del motor. La cola seca antes del vuelo.

3. Diseñar, construir (pero no a partir de un kit), hacer el acabado y pintar un cohete de etapa única. Verifique si tiene estabilidad y, con éxito, lance y recupere este cohete.

   Respuesta: Diseñe en CAD/papel, corte, monte, pinte, pruebe con cordel (CG/CP), motor, lance y recupere. — Prueba del cordel: ate el cohete por el centro de gravedad (CG) y gírelo en círculo. Si la nariz apunta siempre hacia adelante, es estable. El CG debe estar delante del centro de presión (CP) por al menos 1 calibre (diámetro del tubo). El software OpenRocket hace la simulación pre-construcción, gratuito y popular entre los brasileños para un diseño fácil.

4. Haga uno de los siguientes ítems:
   • A partir de un kit, construir, terminar y pintar un cohete de 2 etapas. Lanzar con éxito y recuperar este cohete.
   • A partir de un kit, construir, terminar y pintar un motor de 3 etapas agrupados en una única etapa de cohete. Lanzar con éxito y recuperar este cohete.

   Respuesta: Elija: cohete de 2 etapas O 3 motores en clúster. Monte del kit, pinte, lance, recupere con paracaídas. — Los cohetes de 2 etapas alcanzan altitudes mayores (300-500 m) al descartar peso después de la 1ª quema. El clúster de 3 motores triplica el empuje inicial pero con la misma altitud. El Estes V2 y el Mongoose 3-stage son kits clásicos. La ignición eléctrica simultánea exige un sistema con 3 cables paralelos en clúster controlado por un relé central confiable.

5. Diseñar un sistema de lanzamiento eléctrico. Cuando haya sido aprobado por su instructor, construir este sistema y usarlo para el lanzamiento de cohetes, al menos 5 veces.

   Respuesta: Batería 12V, cables de 5 m+, llave de seguridad, botón de disparo, clips de ignitor. Apruebe y lance 5 veces. — El sistema estándar usa cables de mínimo 5 m para una distancia segura del operador. La llave de seguridad evita la ignición accidental. La batería de 12V (de auto) tiene corriente alta (50A+) para calentar rápidamente el filamento del ignitor (Estes Solar Igniter o Q2G2 quick-start). Todo lanzamiento debe tener una cuenta regresiva clara y visible, garantizando la seguridad en el campo.

6. Describir y demostrar el control de altitud de estación única. Con la ayuda de un instructor, rastrear el mismo cohete 3 veces usando 3 diferentes tamaños de motores y comparar altitudes con un localizador de altitud.

   Respuesta: El altímetro óptico Estes (de papel) mide el ángulo de elevación a 100 m de la plataforma: altitud = 100 m × tan(ángulo). La app 'Rocket Altimeter' hace lo mismo en el celular. Motor A8-3 ~75 m, B6-4 ~150 m, C6-5 ~270 m (proporción 1:2:4 aproximada). Los resultados sirven para la curva de potencia vs altitud alcanzada. Compare las 3 altitudes obtenidas.

7. Comparar la velocidad y altitud de 2 pesos diferentes de cohetes usando el mismo tamaño de motor.

   Respuesta: Por la 2ª Ley de Newton (F=ma), con la misma fuerza de empuje, menor masa = mayor aceleración. Un cohete de 30 g con motor C6-5 llega a ~270 m; el de 60 g (el doble de peso) alcanza solo ~150 m. El cronómetro mide el tiempo de quema y el altímetro óptico mide la altitud máxima. Excelente ejercicio práctico sobre física newtoniana clásica básica.

8. Materiales: Las miniaturas de cohetes deberán producirse únicamente con materiales ligeros como papel, madera, plástico y láminas de papel aluminio, con la excepción de los soportes de carga y del mecanismo, hechos de alambre o similares.

   Respuesta: Use solo materiales ligeros: papel, madera balsa, plástico y papel aluminio. Únicamente los soportes de carga y el mecanismo pueden ser de alambre metálico. — Los materiales ligeros reducen la energía cinética en caso de impacto no controlado, aumentando la seguridad. La madera balsa pesa 0,16 g/cm³ (10 veces menos que el plástico). Las aletas de cartulina son suficientes para cohetes pequeños. Los metales pesados como el acero/aluminio grueso están prohibidos pues aumentan el riesgo de heridas serias en personas cercanas.

9. Mecanismos: Utilizar únicamente mecanismos de miniaturas comprados ya hechos, y de acuerdo con las instrucciones del fabricante. No manipular estos motores y utilizarlos solamente para los fines recomendados por el fabricante.

   Respuesta: Únicamente motores ya hechos del fabricante (Estes/Mandrake). Nunca modificar, abrir o mezclar. Manual obligatorio. — Los motores Estes A8-3, B6-4, C6-5 están certificados por la NAR (National Association of Rocketry). Modificar, abrir o improvisar un motor casero con pólvora/azúcar es ilegal en Brasil (ley 10.826) y extremadamente peligroso, pues causa explosiones. El manual indica el retardo (segundos antes de la carga eyectora) y la clase (A=2,5 N·s, B=5 N·s).

10. Sistema de ignición: Lanzar los cohetes con un sistema de lanzamiento eléctrico e ignitores de motores eléctricos. El sistema de lanzamiento deberá poseer un seguro de enclavamiento en serie con el interruptor de lanzamiento que use un interruptor de lanzamiento que retorne a la posición “OFF” cuando se lance.

    Respuesta: Sistema eléctrico + ignitor + llave de seguridad en serie + botón con retorno automático a OFF. Sin eso es inválido. — La llave de seguridad enclavada en serie impide la ignición mientras no esté armada. El botón tipo 'momentary' (push-to-make) retorna automáticamente a OFF al soltarlo, evitando un disparo continuo. Estándar NAR Safety Code ítem 5. Los ignitores eléctricos como el Estes Solar y el Q2G2 sustituyeron a las mechas manuales en los años 70 por ser más seguros y confiables.

11. Fallas de ignición: Si el cohete no se lanza cuando se acciona el botón del sistema de lanzamiento eléctrico, debe retirarse del lanzador con el bloqueo de seguridad o desconectarse la batería, y esperar 60 segundos después del último lanzamiento, antes de permitir que alguien se acerque al cohete.

    Respuesta: Falla: quite la llave O desconecte la batería. Espere 60 s antes de que cualquier persona se acerque al cohete. — 60 segundos es tiempo suficiente para garantizar que el motor no tendrá una ignición retardada (puede encenderse 5-30 s después por calentamiento residual). Las estadísticas de la NAR muestran que el 95% de las fallas de ignición se deben a un ignitor mal conectado o a una batería descargada, corregibles después del tiempo de espera mínimo seguro recomendado por la asociación NAR.

12. Lanzamiento de seguridad: Iniciar una cuenta regresiva antes del lanzamiento para garantizar que todos presten atención y mantengan una distancia segura de al menos 4,5 metros para lanzamientos de cohetes con motores D o menor, y 9,5 metros para lanzamientos de cohetes mayores. En caso de que el cohete no haya sido probado y exista incertidumbre sobre su seguridad o estabilidad, verificar la estabilidad de vuelo antes de permitir que los espectadores acompañen el lanzamiento.

    Respuesta: Cuenta regresiva audible. Distancia: 4,5 m motor D-; 9,5 m mayores. Estabilidad probada antes del público. — La cuenta regresiva (5-4-3-2-1-IGNICIÓN) es un estándar internacional adoptado por la NASA desde 1959. Las distancias 4,5 m / 9,5 m provienen del NAR Safety Code derivado de pruebas de zona de escombros post-explosión. Los motores D = 10-20 N·s de impulso (hasta 270 m de altitud); los E+ pueden llegar a 500 m. Estabilidad confirmada antes de cualquier público.

13. Lanzador: Lanzar el cohete a partir de una varilla de lanzamiento, torre o riel, apuntada a 30 grados de la vertical para asegurar que el cohete vuele casi en línea recta, usando un deflector para impedir que la explosión que escapa del motor golpee el suelo. Para evitar lesiones accidentales en los ojos, colocar los lanzadores de modo que el extremo de la varilla de lanzamiento esté por encima del nivel de los ojos o tapar el extremo de la varilla cuando no esté en uso.

    Respuesta: Varilla/torre/riel a 30° máx de la vertical. El deflector evita el chorro en el suelo. Tape la punta de la varilla fuera de uso. — La inclinación máxima de 30° garantiza un vuelo casi recto sin desviarse hacia áreas con personas. El deflector (placa metálica a 45°) desvía el chorro horizontal protegiendo el pasto y el suelo. La varilla estándar es de 1/8' (3,2 mm) o 1/4' (6,4 mm) según el tamaño del cohete. Tapar la punta evita heridas en los ojos cuando alguien se inclina sobre la plataforma de lanzamiento sin uso.

14. Tamaño: El modelo de cohete no pesará más de 1.500 gramos en el lanzamiento y no contendrá más de 125 gramos de propelente o 71,9 segundos de impulso total. Si el modelo de cohete pesa más de 453 gramos en el despegue o tiene más de 113 gramos de propelente, verificar y cumplir con los reglamentos de la Administración de Evaluación Federal antes de volar.

    Respuesta: Límite: hasta 1.500 g, 125 g de propelente, 71,9 N·s de impulso. Por encima de 453 g o 113 g de propelente exige cumplir el reglamento federal (FAA EE. UU. / DECEA Brasil). — El DECEA (Departamento de Control del Espacio Aéreo) regula los cohetes amateurs en Brasil mediante la ICA 100-40. Un propelente de 113 g+ entra en la categoría 'Modelo de Alto Empuje' y exige autorización. 71,9 N·s = motor clase G; por encima de él ya es cohetería avanzada. El límite de 1500 g garantiza una energía cinética baja en caso de impacto humano.

15. Seguridad de vuelo: No lanzar el cohete contra vientos fuertes, cerca de edificios, cables de electricidad, árboles altos, cerca de aeropuertos o helipuertos (donde pasen aeronaves en vuelo bajo), o en cualesquiera condiciones que puedan ser peligrosas para las personas o propiedades, y no colocar ninguna carga inflamable o explosiva en el cohete.

    Respuesta: Prohibido: viento fuerte, edificios/cables/árboles/aeropuerto. Sin cargas inflamables o explosivas en el cohete. — Los aeropuertos tienen una zona de exclusión de 5 km en Brasil según la ICA 100-40. El viento fuerte (>32 km/h) desvía los cohetes muy ligeros hacia áreas no deseadas. Las cargas inflamables (papel, queroseno) o explosivos (petardos, M-80) están prohibidos por la legislación antiterrorista brasileña. Posadas, hospitales y escuelas cercanas también deben evitarse.

16. Área de lanzamiento: Solo lanzar el cohete en un área abierta, al menos tan grande como se muestra en la tabla ( http://nar.org/NARmrsc.html), y en condiciones de tiempo seguras, con velocidades de viento no superiores a 32 km/h. Asegurarse de que no haya pasto seco cerca de la plataforma de lanzamiento, y que el lugar de lanzamiento no presente riesgo de incendios en el pasto.

    Respuesta: Use un área abierta conforme a la tabla NAR (el radio depende del motor). Viento ≤32 km/h. Sin pasto seco cerca. El riesgo de incendio debe ser nulo. — La tabla NAR (National Association of Rocketry) recomienda: motor A = radio 15 m; B = 30 m; C = 60 m; D = 100 m; E+ = 150 m+. El viento de 32 km/h es el límite seguro para que los modelos pequeños no se desvíen. El pasto seco se incendia fácilmente con cargas eyectoras a 200 °C; los incendios de pasto fueron la causa N.º 1 de accidentes en lanzamientos amateurs antes de los años 80.

17. Sistema de recuperación: Debe usarse un sistema de recuperación como una serpentina o paracaídas en el cohete para que retorne con seguridad y sin daños, y así pueda ser usado nuevamente. Usar únicamente relleno resistente a las llamas o recuperación a prueba de fuego en el cohete.

    Respuesta: Paracaídas o serpentina + relleno a prueba de fuego (lana cerámica). El cohete vuelve entero y reutilizable. — La lana de cerámica (resistente a 1000 °C+) protege el paracaídas de las cargas eyectoras calientes (200 °C). La serpentina (cinta larga) sustituye al paracaídas en cohetes pequeños. El Estes Recovery Wadding es el estándar americano. Sin aislamiento el paracaídas se derrite en pleno vuelo causando una caída libre que daña el cohete y el suelo.

18. Recuperación de forma segura: No intentar recuperar el cohete en caso de que caiga en una red eléctrica, árboles altos u otros lugares peligrosos.

    Respuesta: Cayó en una red eléctrica/árbol alto/lugar peligroso: NO lo recupere. Avise a un adulto. La vida vale más. — La red eléctrica de alta tensión (13,8 kV+) mata en milisegundos. Los árboles altos requieren escalada profesional. CEMIG/CPFL tienen equipos especializados para retirar objetos de la red sin apagar el barrio entero. El costo de un cohete (R$50-200) es mucho menor que una vida humana o una hospitalización por descarga eléctrica o caída.