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4 | IGNITER.XLS | MS EXCEL 2000 Spreadsheet | Written by R.Nakka Oct..1999, Release 1.00 | |||||||||||||||||||||||
5 | Parachute addition by D. Pennington, Mar. 2002 | |||||||||||||||||||||||||
6 | Latest Release 1.1 | |||||||||||||||||||||||||
7 | Introduction | For free distribution | ||||||||||||||||||||||||
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9 | This spreadsheet may be used to estimate rocket motor chamber pressure, or parachute chamber | |||||||||||||||||||||||||
10 | pressure that results from the combustion of a pyrotechnic igniter charge. | |||||||||||||||||||||||||
11 | The igniter charge is typically Black Powder (BP), although this spreadsheet may be | |||||||||||||||||||||||||
12 | used for any pyrotechnic mixture, as long as the charge mass density and impetus* is known. | |||||||||||||||||||||||||
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15 | Values for impetus for a few mixtures are given in Table 1. | |||||||||||||||||||||||||
16 | For BP, the mass density may be determined using the BP worksheet. Either mass ratios or | |||||||||||||||||||||||||
17 | volumetric ratios of potassium nitrate (KN), sulphur (S) or charcoal (Ch) may be used as input. | |||||||||||||||||||||||||
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19 | Rather than inputting igniter charge mass, the igniter volume is required, from which the mass | |||||||||||||||||||||||||
20 | is calculated based upon the density. This would seem to be a more useful approach, as | |||||||||||||||||||||||||
21 | the volume occupied by an igniter is often a limiting design parameter. | |||||||||||||||||||||||||
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23 | The method is based on the NASA report SP-8051 Solid Rocket Motor Igniters,and | |||||||||||||||||||||||||
24 | makes the reasonable assumption that the products of combustion behave as an ideal gas, | |||||||||||||||||||||||||
25 | with the ideal gas equation (PV=mRT) being applicable. Combustion is assumed to be | |||||||||||||||||||||||||
26 | complete and adiabatic, with the assumed combustion time being brief, such that no | |||||||||||||||||||||||||
27 | pressure loss (e.g. through the nozzle throat) occurs. | |||||||||||||||||||||||||
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30 | Table 1 | |||||||||||||||||||||||||
31 | Material | Grade | Impetus (ft-lbf/lbm) | |||||||||||||||||||||||
32 | Black Powder | Igniter (note 1) | 100 000 | Note 1 | ||||||||||||||||||||||
33 | Black Powder | Commercial FFFF | 85 000 | Note 2 | ||||||||||||||||||||||
34 | Black Powder | User prepared | 50 000 - 70 000 | Note 3 | ||||||||||||||||||||||
35 | KN-Sucrose powder | User prepared | 110 000 | Note 4 | ||||||||||||||||||||||
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38 | * Impetus is represented by the term RT in the ideal gas equation, where R is the | |||||||||||||||||||||||||
39 | gas constant, and T is the combustion temperature. | |||||||||||||||||||||||||
40 | Impetus of a propellant or pyrotechnic mixture represents available energy per unit mass. | |||||||||||||||||||||||||
41 | This may be determined for any pyrotechnic mixture by use of a chemical equilibrium | |||||||||||||||||||||||||
42 | program such as one of the PEP programs (PROPEP, GUIPEP, CET, etc.) | |||||||||||||||||||||||||
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46 | Notes: | 1. This value is taken from NASA SP-8051, Section 2.1.4. (seems high). | ||||||||||||||||||||||||
47 | 2. Calculated, based on KN/Ch/S ratio of 74/15.6/10.4 | |||||||||||||||||||||||||
48 | using GUIPEP. | |||||||||||||||||||||||||
49 | 3. Estimated | |||||||||||||||||||||||||
50 | 4. Calculated, KN/Sucrose ratio of 65/35, using GUIPEP. This mixture is | |||||||||||||||||||||||||
51 | energetic, but requires generous heat input to initiate. An exploding | |||||||||||||||||||||||||
52 | bridgewire (EBW) initiator may be more suitable than a resistive element. | |||||||||||||||||||||||||
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