Stage2 path simulations

English

We continue with our particular space race and now it is the turn of a key part of the project, the balloon. As we have explained our mission consist to reach space by a rocket launched from a balloon, our theory is that saving all the friction on the surface of the earth, we need smaller (and cheaper) rockets to get to space. 
We are still at the beginning of the rocket creation, so we are at our worst case, we have a heavy rocket, amateur fuel, little aerodynamic, etc. so now we can only improve. So we do some behavior simulations of our rocket launched from different altitudes. The initial altitudes are going to give the maximum altitudes for balloons can get from our distributor, you can see in Table #1. In this Table #1 you can see the type which corresponds to the weight, we can see the diameter of the neck which in our case is very important because our private launch ramp is inserted into the nozzle, we can also see the size (Bodylength), payload which is very important because exceed this charge can result in not reaching the desired altitude, the lift that makes you the balloon when it is loaded (Free Lift) and finally the maximum altitude that it can reach (Averl.Altitude). On the other side has been ignored in this table the length of the neck and the rate of climb (which is 350 m/min for all types).
Then we did a simulation with the latest prototype of rocket that have proven (this is the one used in the previous test) with a payload consisting of the GPS-AWIP explained in the entry "Tracking system". So the weights are as follows: 

Structure weight: 128.8 g 
Grains weight: 195.3 g 
Fill Weight: 50 gr 
Payload: 167.8 g 
Total: 541.9 g 

In Table #2 and Graphic #1 we can see the simulation results with the balloon types, burst altitude, Balloon diameter and the Apogee. If we analyze the results we realize that we don't reach our goal, but everything will come, now we must think about how and what to improve in order to reach our goal. Basics, reduce weight of the filling and the payload, every day we work to make the payload and a lighter structure.

Castellano

Seguimos con nuestra particular carrera hacia el espacio y ahora le llega el turno a una parte fundamental del proyecto, el globo. Como hemos explicado nuestra misión consiste en llegar al espacio con un cohete lanzado desde un globo, nuestra teoria es que ahorrandonos toda la fricción que hay en la superficie de la tierra necesitaremos cohetes más pequeños (y baratos) para llegar al espacio.
Aun estamos en los inicios de la creación del cohete, por lo tanto estamos en nuestro peor caso, nos encontramos con un cohete pesado, de combustible amateur, poco aerodinamico, etc. por lo tanto ahora solo podemos mejorar, así pues vamos a hacer unas simulaciónes del comportamiento de nuestro cohete lanzado desde diferentes altitudes. Las altitudes iniciales las van a dar las altitudes máximas a las que pueden llegar los globos de nuestro distribuidor, estos los podeis ver en la Table #1. En esta Table #1 podeis apreciar el tipo (type) que se corresponde con el peso (weight), podemos ver el diametro de la boquilla (Neckdiam.) que en nuestro caso es muy importante pues nuesta lanzadera va insertada dentro de esta boquilla, también podemos ver la envergadura (Bodylength), la carga de pago o carga útil (Payload) muy importante pues sobrepasar esta carga puede tener como consecuéncia no llegar a la altitud deseada, el empuje que te hace el globo cuando esta cargado (Free Lift) y por último la altitud máxima a a que puede llegar (Averl.Altitude). Por otro lado se ha obviado de esta tabla la longitud de la boquilla y la velocidad de ascenso (que es de 350 m/min para todos los tipos).

Entonces hemos hecho una simulación con el último prototipo de cohete que hemos provado (este es el que se utilizó en la anterior prueba) con una carga de pago consistente en el sistema GPS-AWIP explicado en la entrada "Tracking system". Así pues los pesos quedan de la siguiente manera:

Peso estructura: 128.8 gr
Peso granos: 195.3 gr
Peso Relleno: 50 gr
Payload: 167.8 gr
Total: 541.9 gr

En la Table #2 y Graphic #1 podemos ver los resultados de la simulación con el tipo de globo (Type), la altitud màxima del globo (burst altitude), el diametro del globo (Balloon diameter) y hasta donde llega el cohete o apogeo (Apogee). Si analizamos los resultados nos damos cuenta de que no llegamos a nuestra meta, pero todo se andará, tenemos que pensar en como y que mejorar para poder llegar a nuestro objetivo. Lo básico, reducir peso del relleno y el payload, dia a dia trabajamos para hacer ese payload y una estructura más ligera.

Links:
http://www.meteorologyshop.eu/Radiosonding_balloons/ENG_276_EUR_38_0__.html


Table #1:

Overview of deliverable pilot balloons
Type	Weight(g)		Neckdiam. (cm)		Bodylength (cm)	Payload (g)	Free Lift (g)		Averl.Altiude (km)
100	100±10		1,4±0,3		55	200	480		18,5
200	200±12		3,2±0,4		75	300	1150		21,0
300	300±15		3,2±0,4		95	650	950		24,0
500	500±25		3,2±0,4		130	1150	1250		26,5
600	600±27		3,2±0,4		145	1150	1300		28,5
700	700±28		3,2±0,4		160	1150	1300		29,5
800	800±30		3,2±0,4		170	1150	1350		30,5
1000	1000±31		3,2±0,4		180	1150	1400		32,5
1200	1200± 45		3,2±0,4		200	1150	1400		33,5
1500	1500±50		3,2±0,4		220	1150	1500		35,0
2000	2000±80		5,0±0,4		250	1150	1550		37,0
3000	3000±110		5,0±0,4		295	1150	1600		39,0

Table #2:

Type	BURST Altitude	Balloon diameter	Apogee
100gr	18,5 km	0,55 m	24,7 km
200gr	21,0 km	0,75 m	29,0 km
300gr	24,0 km	0,95 m	35,0 km
500gr	26,5 km	1,30 m	40,8 km
600gr	28,5 km	1,45 m	45,8 km
700gr	29,5 km	1,60 m	48,5 km
800gr	30,5 km	1,70 m	51,1 km
1000gr	32,5 km	1,80 m	56,3 km
1200gr	33,5 km	2,00 m	58,8 km
1500gr	35,0 km	2,20 m	62,3 km
2000gr	37,0 km	2,50 m	66,8 km
3000gr	39,0 km	2,95 m	70,8 km

Table #3:
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Pictures (Fotos):
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Picture #1

Picture #2

Graphic #1:

Blue line (Stage2): Behind the points: baloon type; Stage2 apogee. Al lado de los puntos: tipo de globo, apogeo de la Stage2
 Red line (balloon): Burst altitude; altura de explosión

 Graphic #2, #3 & #4: