Domowy silnik rakietowy dla początkujących. jak zrobić domowe paliwo rakietowe jak zrobić paliwo rakietowe w domu

09.03.2020

Przeczytaj także

Ciekawe fakty z historii wojskowości

Slangowe słowa i wyrażenia

Jak odgadnąć fusy z kawy?

Ocena najbardziej pijących krajów na świecie: gdzie jest Rosja?

Posyp solą pod stołem na weselu

| | | | r-s | t-y | f-ts | sh-i

Kompozycja nr 1: 60% (9KNO 3) + 30% (9SORBIT) + 10% (9S) 9 - wyższa plastyczność

Kompozycja nr 2: 63% (KNO 3) + 27% (SORBIT) + 10% (S) - maksymalny ciąg właściwy

Ten propelent jest nową i znacznie ulepszoną wersją propelentu sorbitolowego. Jego większa szybkość spalania i wysoki impuls właściwy sprawiają, że nadaje się do stosowania zarówno w średnich, jak i dużych silnikach rakietowych. Został opracowany przeze mnie niedawno, tj. poprawiła się, ponieważ Nie było moim pomysłem, aby używać sorbitolu jako spoiwa. Jednak podobne do niej kompozycje zostały opublikowane na niektórych stronach internetowych. Ale nigdy nie stały się popularne wśród naukowców zajmujących się rakietami. I myślę, że wiesz dlaczego.

Skład nowego paliwa sorbitolowego obejmuje siarkę, która bierze udział w reakcji spalania:

6C 6 H 14 O 6 + 26KNO 3 + 13S = 13K 2 S + 36CO 2 + 13N 2 + 42H 2 O (teoretycznie)

W rzeczywistości reakcja przebiega według bardziej złożonego mechanizmu, zgodnie z właściwościami redoks pierwiastków, można argumentować, że na samym początku reakcja będzie przebiegać dokładnie według prostego mechanizmu i dopiero wtedy produkty reakcji będą oddziałują ze sobą, dając już inne związki. Odpowiednie proporcje składników zapewniają wysoką wydajność tego paliwa. Paliwo to ma stosunkowo wysokie właściwości energetyczne. Faktem jest, że siarka jest tutaj zaangażowana jako czynnik redukujący i wypiera pozostały atom tlenu z cząsteczki K2O, co skutkuje wzrostem wydajności energetycznej reakcji. Oprócz K 2 S nie odbiera CO2 jak to się dzieje? K2O. Uwolniona energia wystarcza do przesunięcia równowagi w kierunku tworzenia produktów o niskiej masie cząsteczkowej, takich jak WSPÓŁ oraz H2. Przyczynia się to do znacznego zwiększenia ciągu właściwego paliwa. Tym samym sprawność silnika wzrasta średnio o 15 - 20% (według przybliżonych szacunków), a może i więcej. Możemy więc powiedzieć, że to paliwo rakietowe jest godnym zamiennikiem prochu i zwykłego karmelu.

Wadami tego paliwa w porównaniu z konwencjonalnym sorbitolem są: złożoność w produkcji, niska ciągliwość, niemożność wlania kompozycji do obudowy silnika, szybka szybkość zestalania, przy niewystarczającym nagrzaniu sorbitolu, paliwo szybko zestala się. Doświadczenie pokazuje, że to paliwo jest dobrze przygotowane i wykorzystywane w zimnych porach roku, ponieważ wilgotność powietrza jest znacznie niższa niż latem. Być może najważniejszym problemem związanym z tym paliwem jest szybkie tempo krzepnięcia i niemożność wlania paliwa bezpośrednio do obudowy silnika. Paliwo to ma też bardzo nieprzyjemną rzecz – jeśli masa nie jest wystarczająco zagęszczona, wewnątrz wsadu paliwowego tworzą się puste przestrzenie, co znacznie wpływa na równomierność spalania całego wsadu. Mówiąc najprościej, struktura staje się porowata, co przyczynia się do powstawania nieprawidłowe spalanie- niestabilne przerywane spalanie spowodowane spadkiem dopływu ciepła do nieprzereagowanego paliwa, trwające od kilku frakcji do 2 sekundy. Problem ten jest szczególnie charakterystyczny tylko dla małych silników z doładowaniem paliwa 30 - 35 gramów- wciskanie „Potężny Karmel” w takie silniki - praca jest bardzo żmudna i skomplikowana, ale takie rzeczy praktycznie nie mają wpływu na duże silniki, ponieważ puste przestrzenie powietrzne są nieznaczne w stosunku do całej objętości paliwa. Chociaż paliwo to szybko zestala się, problem ten można łatwo wyeliminować, umieszczając pojemnik z paliwem w ogrzanej kąpieli piaskowej. Jest to bardzo wygodny sposób, cóż, nie przesadzaj z temperaturą, bo inaczej siarka w paliwie stopi się i mieszanina stanie się niejednorodna.

PRODUKCJA

Początkowo przy jego produkcji pojawiły się poważne problemy. Trudno było znaleźć równowagę między temperaturą topnienia sorbitolu a temperaturą topnienia siarki, a gdy stopione oba składniki zostały zmieszane, paliwo było wyjątkowo niejednorodne. Rozważano wariant wykorzystujący glicerynę, dzięki czemu masa zachowuje plastyczność przez długi czas. Jednak zastosowanie gliceryny doprowadziło do zmniejszenia wytrzymałości pelletu paliwowego i zwiększenia higroskopijności.

Sorbitol z mocnym nagrzewaniem i późniejszym chłodzeniem nie twardnieje od razu i zachowuje plastyczność wystarczająco długo, co wystarcza do zatankowania 2 - 3 małe silniki. Sorbitol należy podgrzać do odpowiednio wysokiej temperatury (około t kip). Po podgrzaniu do tej temperatury trochę dymi, staje się przeźroczysty (lekko żółtawy), a na dnie tworzą się małe bąbelki, co wskazuje na początek wrzenia.

Zanim zaczniesz topić sorbitol, powinieneś wcześniej przygotować wszystkie składniki.

1. Najpierw odważ odpowiednią porcję sorbitolu i odłóż ją z miejsca pracy

2. Następnie musisz zmielić azotan potasu. Przed zmieleniem należy go dokładnie wysuszyć, jest to możliwe na akumulatorze, ale suszyłem go w piekarniku o t ≈ 200 0 C więcej niż ta temperatura jest niemożliwa, bo rozpoczyna się topienie, a następnie rozkład. Wysuszony azotan potasu łatwiej się kruszy i mniej przywiera do ścianek elektrycznego młynka do kawy niż mokry. Mieliłem w elektrycznym młynku do kawy przez około sekundy 40 . Jeśli przyklei się do ścian, można go zeskrobać bawełnianymi wacikami lub rękami, ale nie gołymi, ale jednorazowymi rękawiczkami.

3. Po zmieleniu odważyć potrzebną porcję saletry i włożyć do czystego słoika, ja użyłam plastikowego, bo. Przykleja się do mojej szklanki.

Siarka, której używam w paliwie zawiera węgiel w następującym stosunku: 100% (S) + 5% (C) (masowo).
Przy użyciu węgla masa tworzy mniej grudek, staje się bardziej krucha i praktycznie nie przykleja się do ścianek elektrycznego młynka do kawy podczas mielenia. Jednak konieczne jest przerywane mielenie, aby siarka nie stopiła się z powodu nadmiernego tarcia. Po zmieleniu pozostaje mocno naelektryzowany i tworzy grudki. Jak zauważyłem, siarka po zmieleniu zajmuje dość dużo czasu, dlatego należy ją wcześniej zmielić. ()

5. Dopiero po zmierzeniu wszystkiego można stopić sorbitol. Do tych celów użyłem mojego ulubionego miniaturowego piekarnika, ale kiedy go nie miałem, zadowoliłem się kuchenką. Sorbitol umieszcza się w metalowym pojemniku, a najlepiej w pojemniku ze stali nierdzewnej (ja osobiście używam kubka ze stali nierdzewnej, który kupiłem w sklepie "Wszystko do wędkowania i polowania") i jest podgrzewany do temperatury bliskiej jego temperaturze wrzenia.

6. Następnie dodaje się do niego drobno zmielony i wysuszony azotan potasu (azotan potasu). Przed zaśnięciem dobrze wstrząśnij fiolką z saletrą, aby stała się bardziej krucha.

7. Mieszaninę miesza się do całkowitej jednorodności. Przy takim stosunku saletry i sorbitolu mieszanina zaczyna szybko krzepnąć, więc będziesz musiał ponownie podgrzać zawartość szklanki, aż mieszanina będzie gotowa do wymieszania.

8. Po schłodzeniu mieszaniny do temperatury poniżej temperatury topnienia siarki dodaje się do niej samą siarkę. Temperaturę można sprawdzić wrzucając niewielką ilość siarki do powyższej mieszaniny saletry i sorbitolu, jeśli temperatura będzie zbyt wysoka, siarka stopi się i utworzy na powierzchni małe, błyszczące kropelki. Bardzo szybko wymieszaj wszystkie składniki, aby mieszanina nie zdążyła stwardnieć.

10. Następnie wyciągnij plastikową masę (wskazane jest użycie jednorazowych rękawiczek polietylenowych) nożem lub innym metalowym przedmiotem. Mieszankę należy również zeskrobać ze ścianek kubka i ponownie zagnieść rękami dla większej jednorodności (używać plastikowych rękawiczek!).

Zaznaczam, że paliwo zaczyna szybko krzepnąć, więc wkładam je ponownie do kubka i wkładam do nagrzanego piekarnika, ale tylko zgaszonego, bo. zatrzymał w sobie ciepło i doskonale pomaga utrzymać temperaturę roztopionego paliwa i nie pozostaje przez długi czas plastyczny. Do piekarnika można również włożyć materiały żaroodporne: czysty, suchy piasek, metalowe nakrętki, gwoździe, ołów jest idealny. W razie potrzeby kawałki paliwa są wyrywane z głównej masy i ostrożnie wciskane w obudowę silnika.

Paliwo powinno być wtłaczane małymi porcjami, ponieważ jeśli paliwo nie zostanie wtłoczone pod wystarczającym ciśnieniem, to wewnątrz bloku paliwowego pozostanie wiele pęcherzyków powietrza. Jak pokazuje doświadczenie, do tłoczenia lepiej jest użyć grafitowego sztyftu nasączonego parafiną, z polerowaną końcówką. Do tych celów odpowiedni jest również fluoroplast, ale paliwo nadal się do niego przykleja i wskazane jest, aby mieć pod ręką szmatkę, za pomocą której usuniesz płytkę nazębną. Wszystkie prace najlepiej wykonywać w suchym pomieszczeniu. Jak już zauważyłem, to paliwo jest bardziej odpowiednie do produkcji dużych wsadów paliwowych (od 70g) dla dużych silników.

Od autora: Nie wiem, czy to paliwo stanie się popularne wśród naukowców zajmujących się rakietami i chemików, ale po dłuższej pracy z nim doszedłem do wniosku, że jest to jedyne potężne paliwo, które można uzyskać bez większych trudności, w porównaniu do nadchloran. A niższa zawartość sorbitolu sprawia, że jest on trochę bardziej korzystny w użyciu, chyba że twoja siarka jest tańsza niż sorbitol. Od pierwszego razu nie będziesz w stanie go ugotować tak, jak tego potrzebujesz, ale w trakcie długiej pracy z nim naprawdę zobaczysz różnicę. Może Ci się wydawać, że ta metoda wytwarzania tego paliwa jest niebezpieczna, ale w całej mojej praktyce nie było ani jednego stan wyjątkowy, bo ściśle przestrzegam czystości odczynników i nie dopuszczam substancji, które zapalają się poniżej 2000C. Przy ścisłym przestrzeganiu czystości miejsca pracy ta metoda jest stosunkowo bezpieczna.

Uwaga! Jeśli masz jakieś uwagi, pytania lub sugestie na ten temat, daj mi znać.

Niewielu moich rówieśników nie przepadało za budowaniem modeli rakiet. Może była to ogólnoświatowa pasja ludzkości do lotów załogowych, a może pozorna prostota budowy modelu. Tekturowa tuba z trzema stabilizatorami i owiewką z pianki lub balsy jest znacznie prostsza niż nawet elementarny model samolotu lub samochodu. To prawda, że entuzjazm większości młodych Korolevów z reguły wyparował na etapie poszukiwania silnika rakietowego. Reszta nie miała innego wyjścia, jak opanować podstawy pirotechniki.

Aleksander Grek

Między głównym konstruktorem naszych rakiet Siergiejem Korolowem a głównym konstruktorem naszych silników rakietowych Walentinem Głuszko toczyła się cicha walka o tytuł Najważniejszego: kto jest naprawdę ważniejszy, projektant rakiet czy silników do nich ? Głuszko przypisuje się slogan rzekomo rzucony przez niego w środku takiego sporu: „Tak, przywiążę ogrodzenie do mojego silnika - wejdzie na orbitę!” Nie są to jednak w żadnym wypadku puste przechwałki. Odrzucenie silników „Głuszkowa” doprowadziło do upadku królewskiej rakiety księżycowej H-1 i pozbawiło ZSRR wszelkich szans na wygranie wyścigu księżycowego. Głuszko, stając się generalnym projektantem, stworzył superpotężną rakietę nośną Energiya, której nikt do tej pory nie był w stanie prześcignąć.

Silniki nabojowe

Ten sam wzór działał w amatorskiej nauce rakietowej - rakieta z mocniejszym silnikiem leciała wyżej. Pomimo tego, że pierwsze modele silników rakietowych pojawiły się w ZSRR jeszcze przed wojną, w 1938 r. Jewgienij Buksz, autor książki „Podstawy modelowania rakiet”, wydanej w 1972 r., jako podstawa takiego silnika. O mocy decydował kaliber oryginalnego rękawa, a silniki produkowały dwa warsztaty pirotechniczne DOSAAF do 1974 roku, kiedy to podjęto decyzję o zorganizowaniu sportów modelarskich w kraju. Do udziału w międzynarodowych zawodach wymagane były silniki, które w swoich parametrach odpowiadały wymogom federacji międzynarodowej.

Ich opracowanie powierzono Permskiemu Instytutowi Materiałów Polimerowych. Wkrótce wydano eksperymentalną partię, na podstawie której zaczął się rozwijać radziecki sport modelowania rakiet. Od 1982 roku seryjna produkcja silników jest uruchamiana z przerwami w państwowym zakładzie Impulse w ukraińskiej Szostce - wyprodukowano 200-250 tysięcy egzemplarzy rocznie. Mimo dotkliwego niedoboru takich silników był to rozkwit radzieckich amatorskich modeli rakietowych, który zakończył się w 1990 roku wraz z zamknięciem produkcji w Szostce.

Strojenie silnika

Jakość silników seryjnych, jak można się domyślić, nie nadawała się do poważnych zawodów. Dlatego w 1984 roku obok zakładu pojawiła się pilotażowa produkcja na małą skalę, zaopatrująca w swoje wyroby drużynę narodową. Szczególnie wyróżnione były silniki, wykonane prywatnie przez mistrza Jurija Gapona.

A czym właściwie jest złożoność produkcji? W jego rdzeniu model silnika rakietowego to najprostsze urządzenie: tekturowa tuba z wtłoczonym do środka czarnym prochem DRP-3P (zadymiony proch strzelniczy 3. kompozycja do wyrobów prasowanych) z ceramicznym korkiem z otworową dyszą po jednej stronie i wacikiem z wyrzutnikiem opłata z drugiej strony. Pierwszym problemem, z którym nie mogła sobie poradzić masowa produkcja, była dokładność dawkowania, od której zależał końcowy impuls całkowity silnika. Drugi to jakość kadłubów, które często pękały pod naciskiem trzech ton. No i trzecia - tak naprawdę jakość tłoczenia. Jednak problemy z jakością pojawiły się nie tylko w naszym kraju. Nie błyszczą nimi także seryjne silniki rakietowe innej wielkiej kosmicznej potęgi, Stanów Zjednoczonych. A najlepsze modele silników produkują mikroskopijne przedsiębiorstwa w Czechach i na Słowacji, skąd są przemycane na szczególnie ważne imprezy.

Niemniej jednak w socjalizmie silniki, choć nieistotne i brakujące, były. Teraz w ogóle nie istnieją. Oddzielne studia modelowania rakiet dla dzieci latają na starych, wciąż sowieckich zapasach, przymykając oko na fakt, że data ważności już dawno minęła. Sportowcy korzystają z usług kilku samotnych mistrzów, a jeśli ma się szczęście, to przemycają czeskie silniki. Jedynym sposobem, jaki pozostał dla amatorów, jest najpierw zostać Głuszkiem, zanim zostanie Królową. To znaczy zrobić same silniki. Co właściwie zrobiliśmy ja i moi przyjaciele w dzieciństwie. Dzięki Bogu, palce i oczy wszystkich pozostały na swoim miejscu.

Ze wszystkich sztuk

Ze wszystkich sztuk najważniejsza jest dla nas kino – lubił mawiać Iljicz. Również dla modelarzy rakietowych-amatorów połowy ubiegłego wieku. Na ówczesny film i fotografię wykonano film z celuloidu. Ciasno zwinięty w małą rolkę i upchnięty w papierowej tubie ze stabilizatorami, pozwolił prostej rakiecie wzbić się na wysokość pięciopiętrowego budynku. Takie silniki miały dwie główne wady: pierwszą była niska moc, a co za tym idzie wysokość lotu; drugi to nieodnawianie taśm celuloidowych. Na przykład archiwum zdjęć mojego ojca wystarczało tylko na kilkadziesiąt premier. A tak przy okazji, szkoda.

Maksymalna wysokość przy stałym całkowitym impulsie silnika została osiągnięta dzięki krótkotrwałemu czterokrotnemu skokowi mocy na starcie i dalszemu przejściu na równomierny średni ciąg. Skok ciągu został osiągnięty poprzez wykonanie dziury w ładunku paliwa.

Druga wersja silników została zmontowana, że tak powiem, z odpadów armii sowieckiej. Faktem jest, że podczas strzelania na strzelnice artyleryjskie (a jeden z nich był po prostu niedaleko nas) ładunek miotający nie wypala się całkowicie po oddaniu strzału. A jeśli dokładnie przeszukać trawę przed stanowiskami, można znaleźć całkiem sporo prochu rurkowego. Najprostszą rakietę uzyskano po prostu owijając taką tubę zwykłą folią z tabliczki czekolady i zapalając ją na jednym końcu. Taka rakieta leciała jednak nisko i nieprzewidywalnie, ale fajnie. Potężny silnik uzyskano, zbierając długie rurki w torbie i wpychając je do kartonowego pudełka. Prymitywną dyszę wykonano również z wypalanej gliny. Taki silnik działał bardzo skutecznie, podnosił rakietę dość wysoko, ale często eksplodował. Poza tym tak naprawdę nie wyglądasz jak strzelnica artyleryjska.

Trzecią opcją była próba niemal przemysłowej produkcji silnika rakietowego przy użyciu domowego czarnego prochu. Zrobili go z azotanu potasu, siarki i węgla aktywnego (ciągle zacinał macierzysty młynek do kawy, na którym zmieliłem go na pył). Szczerze mówiąc, moje prochowe silniki pracowały z przerwami, unosząc rakiety tylko na kilkadziesiąt metrów. Powód dowiedziałem się zaledwie kilka dni temu - trzeba było wciskać silniki nie młotkiem w mieszkaniu, ale szkolną prasą w laboratorium. Ale kto, można by się zastanawiać, pozwoliłby mi wcisnąć silniki rakietowe w siódmej klasie?!

Dwa najrzadsze silniki, jakie PM udało się zdobyć: MRD 2, 5-3-6 i MRD 20-10-4. Z sowieckich zasobów sekcji modelarstwa rakietowego w Dziecięcym Domu Twórczości na Wróblowych Wzgórzach.

Praca z truciznami

Zwieńczeniem mojej działalności w zakresie budowy silników był dość trujący silnik, który pracował na mieszaninie pyłu cynkowego i siarki. Obydwa składniki wymieniłem od kolegi z klasy, syna dyrektora miejskiej apteki, za parę gumowych Indian, najbardziej wymienialną walutę mojego dzieciństwa. Przepis dostałem z strasznie rzadko przetłumaczonej książki o modelach polskiej rakiety. A silniki upchałem w masce gazowej ojca, którą trzymaliśmy w szafie - w książce szczególny nacisk położono na toksyczność pyłu cynkowego. Pierwszy bieg próbny przeprowadzono pod nieobecność rodziców w kuchni. Słup ognia z silnika, zaciśnięty w imadle, ryknął aż do sufitu, wypalając na nim plamę o średnicy metra i wypełniając mieszkanie tak śmierdzącym dymem, z jakim nie da się porównać nawet pudełka wędzonych cygar. To właśnie te silniki zapewniły mi rekordowe starty – chyba z pięćdziesiąt metrów. Wyobraź sobie moje rozczarowanie, gdy dwadzieścia lat później dowiedziałem się, że dziecięce rakiety naszego redaktora naukowego Dmitrija Mamontowa latały wielokrotnie wyżej!

1, 2, 4) W obecności fabrycznego silnika rakietowego uczeń szkoły podstawowej może również poradzić sobie z konstrukcją prostej rakiety. 3) Produkt amatorskiej kreatywności - silnik z łuski.

O nawozach

Silnik Dmitrija był prostszy i bardziej zaawansowany technologicznie. Głównym składnikiem jego paliwa rakietowego jest azotan sodu, który sprzedawany był w sklepach żelaznych jako nawóz w workach 3 i 5 kg. Saletra służyła jako środek utleniający. A zwykła gazeta działała jak paliwo, które moczono w przesyconym (gorącym) roztworze saletry, a następnie suszono. To prawda, że podczas procesu suszenia saletra zaczęła krystalizować na powierzchni papieru, co doprowadziło do spowolnienia spalania (a nawet wygaśnięcia). Ale tutaj pojawiła się wiedza - Dmitry wyprasował gazetę gorącym żelazkiem, dosłownie wtapiając saletrę w papier. Kosztowało go to uszkodzone żelazko, ale taki papier palił się bardzo szybko i stabilnie, wydzielając dużą ilość gorących gazów. Wypełnione papierem azotanowym zwiniętym w ciasną rolkę, tekturowe tuby z improwizowanymi dyszami z kapsli poleciały na sto lub dwa metry.

Karmel

Paranoidalny zakaz rosyjskich władz sprzedaży społeczeństwu różnych chemikaliów, z których można wytwarzać materiały wybuchowe (i można je zrobić z prawie wszystkiego, nawet z trocin), jest równoważony dostępnością przepisów na prawie wszystkie rodzaje rakiet paliwo przez internet, w tym np. skład paliwa do dopalaczy „Shuttle” (69,9% nadchloran amonu, 12,04% poliuretan, 16% proszek aluminiowy, 0,07% tlenek żelaza i 1,96% utwardzacz).

Kartonowe lub piankowe pociski rakiet, materiały miotające na bazie prochu nie wydają się być bardzo poważnymi osiągnięciami. Ale kto wie – może to pierwsze kroki przyszłego konstruktora statków międzyplanetarnych?

Niekwestionowanym hitem budowy amatorskich silników rakietowych są obecnie tak zwane silniki karmelowe. Receptura paliwa jest nieprzyzwoicie prosta: 65% azotanu potasu KNO3 i 35% cukru. Saletra suszy się na patelni, po czym rozdrabnia w zwykłym młynku do kawy, powoli dodaje do stopionego cukru i zestala. Efektem kreatywności są sprawdzarki paliwa, z których można rekrutować dowolne silniki. Zużyte łuski z nabojów myśliwskich doskonale sprawdzają się jako łuski do silników i formularze - witaj lata trzydzieste! Rękawy w nieograniczonych ilościach znajdują się na każdym statywie strzeleckim. Chociaż uznani mistrzowie zalecają stosowanie nie cukru, ale karmelu sorbitolowego w tych samych proporcjach: cukier wytwarza większy nacisk, w wyniku czego napełnia się i przepala rękawy.

Powrót do przyszłości

Można powiedzieć, że sytuacja wróciła do lat 30. XX wieku. W przeciwieństwie do innych sportów modelarskich, w których brak krajowych silników i innych komponentów można zrekompensować importem, nie działa to w sportach modelowania rakiet. W naszym kraju modele silników rakietowych są utożsamiane z materiałami wybuchowymi, z zachowaniem wszelkich warunków przechowywania, transportu i transportu przez granicę. Osoba zdolna do importowania takich produktów jeszcze nie urodziła się na rosyjskiej ziemi.

Jest tylko jedno wyjście - produkcja w domu, ponieważ technologia tutaj nie jest wcale przestrzenią. Ale fabryki, które mają licencje na produkcję takich produktów, nie podejmują się ich – interesowałyby się tym biznesem tylko milionami egzemplarzy. Tak więc początkujący modelarze rakiet z największej kosmicznej potęgi zmuszeni są latać na karmelowych rakietach. Podczas gdy w Stanach Zjednoczonych zaczęły pojawiać się silniki rakietowe wielokrotnego użytku, napędzane paliwem hybrydowym: podtlenek azotu plus paliwo stałe. Jak myślisz, jaki kraj poleci na Marsa za trzydzieści lat?

Wadami tego paliwa w porównaniu z konwencjonalnym sorbitolem są: złożoność w produkcji, niska ciągliwość, niemożność wlania kompozycji do obudowy silnika, szybka szybkość zestalania, przy niewystarczającym nagrzaniu sorbitolu, paliwo szybko zestala się. Doświadczenie pokazuje, że to paliwo jest dobrze przygotowane i wykorzystywane w zimnych porach roku, ponieważ wilgotność powietrza jest znacznie niższa niż latem. Być może najważniejszym problemem związanym z tym paliwem jest szybkie tempo krzepnięcia i niemożność wlania paliwa bezpośrednio do obudowy silnika. Paliwo to ma też bardzo nieprzyjemną rzecz – jeśli masa nie jest wystarczająco zagęszczona, wewnątrz wsadu paliwowego tworzą się puste przestrzenie, co znacznie wpływa na równomierność spalania całego wsadu. W uproszczeniu struktura staje się porowata, co przyczynia się do występowania nieprawidłowego spalania – niestabilnego spalania przerywanego spowodowanego spadkiem dopływu ciepła do nieprzereagowanego paliwa, trwającego od kilku ułamków do 2 sekund. Ten problem jest szczególnie typowy tylko dla małych silników, z dawką paliwa 30 - 35 gram - wciśnięcie "Mocnego Karmelu" do takich silników to bardzo żmudna i skomplikowana praca, ale taka rzecz praktycznie nie dotyczy dużych silników, ponieważ z szacunkiem do całej objętości paliwa puste przestrzenie powietrzne są niewielkie. Chociaż paliwo to szybko zestala się, problem ten można łatwo wyeliminować, umieszczając pojemnik z paliwem w ogrzanej kąpieli piaskowej. Jest to bardzo wygodny sposób, cóż, nie przesadzaj z temperaturą, bo inaczej siarka w paliwie stopi się i mieszanina stanie się niejednorodna.
PRODUKCJA

Sorbitol po mocnym podgrzaniu, a następnie schłodzeniu nie twardnieje od razu i dość długo zachowuje swoją plastyczność, co wystarcza na zatankowanie 2-3 małych silników. Sorbitol należy podgrzać do odpowiednio wysokiej temperatury (około tbp). Po podgrzaniu do tej temperatury trochę dymi, staje się przeźroczysty (lekko żółtawy), a na dnie tworzą się małe bąbelki, co wskazuje na początek wrzenia.

Zanim zaczniesz topić sorbitol, powinieneś wcześniej przygotować wszystkie składniki.

1. Najpierw odważ potrzebną porcję sorbitolu i odłóż ją z miejsca pracy
Zanim zaczniesz topić sorbitol, powinieneś wcześniej przygotować wszystkie składniki

2. Następnie musisz zmielić azotan potasu. Przed zmieleniem należy go dokładnie wysuszyć, jest to możliwe na akumulatorze, ale suszyłem go w piekarniku w t ≈ 2000C, nie da się przekroczyć tej temperatury, bo rozpoczyna się topienie, a następnie rozkład. Wysuszony azotan potasu łatwiej się kruszy i mniej przywiera do ścianek elektrycznego młynka do kawy niż mokry. Mieliłem w elektrycznym młynku do kawy przez około 40 s. Jeśli przykleił się do ścian, to można go zeskrobać wacikami lub rękoma, ale nie gołym, ale jednorazowymi rękawiczkami.
Następnie będziesz musiał zmielić azotan potasu

Mieliłem w elektrycznym młynku do kawy przez około 40 sekund

3. Po zmieleniu odważyć potrzebną porcję saletry i włożyć do czystego słoika, ja użyłam plastikowego, bo. Przykleja się do mojej szklanki.
Po zmieleniu odważyć wymaganą porcję saletry i włożyć do czystego słoika

4. Następnie musisz zważyć siarkę.
Następnie musisz zważyć siarkę

Siarka, którą stosuję w paliwie zawiera węgiel w następującym stosunku: 100% (S) + 5% (C) (masowo).
Przy użyciu węgla masa tworzy mniej grudek, staje się bardziej krucha i praktycznie nie przykleja się do ścianek elektrycznego młynka do kawy podczas mielenia. Jednak konieczne jest przerywane mielenie, aby siarka nie stopiła się z powodu nadmiernego tarcia. Po zmieleniu pozostaje mocno naelektryzowany i tworzy grudki. Jak zauważyłem, siarka po zmieleniu zajmuje dość dużo czasu, dlatego należy ją wcześniej zmielić.

5. Dopiero po zmierzeniu wszystkiego można stopić sorbitol. Do tych celów użyłem mojego ulubionego miniaturowego piekarnika, ale kiedy go nie miałem, zadowoliłem się kuchenką. Sorbitol umieszcza się w metalowym pojemniku, a najlepiej w pojemniku ze stali nierdzewnej (ja osobiście używam kubka ze stali nierdzewnej, który kupiłem w sklepie Vse for Fishing and Hunting) i podgrzewa do temperatury bliskiej jego wrzenia.

Dopiero po zmierzeniu wszystkiego można stopić sorbitol

6. Następnie dodaje się do niego drobno zmielony i wysuszony azotan potasu (azotan potasu). Przed zaśnięciem dobrze wstrząśnij fiolką z saletrą, aby stała się bardziej krucha.

Następnie dodaje się do niego drobno zmielony i wysuszony azotan potasu (azotan potasu).

7. Mieszaninę miesza się aż do uzyskania pełnej jednorodności. Przy takim stosunku saletry i sorbitolu mieszanina zaczyna szybko krzepnąć, więc będziesz musiał ponownie podgrzać zawartość szklanki, aż mieszanina będzie gotowa do wymieszania.

Mieszaninę miesza się do całkowitej jednorodności.

Po schłodzeniu mieszaniny do temperatury poniżej temperatury topnienia siarki dodaje się do niej samą siarkę.

10. Następnie wyciągnij plastikową masę (wskazane jest użycie jednorazowych rękawic polietylenowych) nożem lub innym metalowym przedmiotem. Mieszankę należy również zeskrobać ze ścianek kubka i ponownie zagnieść rękami dla większej jednorodności (używać plastikowych rękawiczek!).

Następnie wyciągnij plastikową masę (wskazane jest użycie jednorazowych rękawiczek polietylenowych) nożem lub innym metalowym przedmiotem

Od autora: nie wiem, czy to paliwo stanie się popularne wśród naukowców rakietowych i chemików, ale po dłuższej pracy z nim doszedłem do wniosku, że jest to jedyne mocne paliwo, które można uzyskać bez większych trudności w porównaniu do nadchloranu. A niższa zawartość sorbitolu sprawia, że jest on trochę bardziej korzystny w użyciu, chyba że twoja siarka jest tańsza niż sorbitol. Od pierwszego razu nie będziesz w stanie go ugotować tak, jak tego potrzebujesz, ale w trakcie długiej pracy z nim naprawdę zobaczysz różnicę. Może Wam się wydawać, że ta metoda wytwarzania tego paliwa jest niebezpieczna, ale w całej mojej praktyce nie było ani jednej sytuacji awaryjnej, ponieważ ściśle przestrzegam czystości odczynników i nie dopuszczam do wnikania substancji zapalających się poniżej 2000C. Przy ścisłym przestrzeganiu czystości miejsca pracy ta metoda jest stosunkowo bezpieczna.

Czasami chcesz czegoś dziwnego. Tak więc ostatnio zainteresowałem się modelowaniem rakiet. Ponieważ buduję rakiety na poziomie noob, dla mnie rakieta składa się z dwóch części - silnika i korpusu. Tak, wiem, że wszystko jest znacznie bardziej skomplikowane, ale nawet przy takim podejściu latają rakiety. Oczywiście interesuje Cię, jak powstaje silnik.

Chcę cię ostrzec, że jeśli zamierzasz powtórzyć to, co jest napisane w tym artykule, zrobisz to na własne ryzyko i ryzyko. Nie gwarantuję dokładności ani bezpieczeństwa proponowanej techniki.

Do obudowy silnika używam rur PVC o grubych ściankach 3/4". Rury o tej średnicy są stosunkowo tanie i powszechnie dostępne. Rury najlepiej ciąć specjalnymi nożyczkami. Bardzo cierpiałem, próbując ciąć takie rury wyrzynarką elektryczną - zawsze wychodziło to bardzo krzywo.

Fajkę zaznaczam tak:

Wszystkie wymiary podane są w calach. kto nie wie, rozmiar w calach należy pomnożyć przez 2,54 i otrzymamy rozmiar w centymetrach. Te wymiary znalazłam w cudownej książce

Istnieje również wiele innych projektów. Górnej części silnika (która jest pusta) nie mam. Powinno być ładunek wyrzucający spadochron, jeszcze daleko mi do tego.

Odcięty kawałek rury wkłada się do specjalnego uchwytu. Pokażę wszystkie adaptacje od razu, żeby nie było pytań:

Długi kij pełni rolę „tłuczka”. Glina i paliwo są nim zagęszczane. Drugim szczegółem jest przewodnik. Służy do wiercenia dyszy dokładnie w środku silnika. Oto ich rysunki:

Wiertło jest używane długo - 13cm długości. Wystarczy wywiercić kanał przez całe paliwo.

Teraz musisz wymieszać paliwo. Ja używam standardowego "karmelu" - cukier i saletra w proporcji 65 saletra/35 cukier. Nie chcę topić karmelu - to ryzykowne zajęcie i nie jest warte hemoroidów. Nie staram się jak najlepiej wykorzystać paliwa. To amatorska nauka o rakietach. Po prostu mieszam cukier puder i saletrę w proszku:

Wbijamy proszek zgodnie z oznaczeniem. Musisz mocno uderzyć.

Zatykanie się paliwa i korków nie różni się niczym. Wydaje się, że stukanie w paliwo jest niebezpieczne, ale karmel trudno jest zapalić nawet z zapałki. Oczywiście warto zachować podstawowe środki ostrożności – nie pochylaj się nad silnikiem, nie pracuj w masce ochronnej itp.

Zostawiam ostatnie 5mm korki do kleju termotopliwego. Próbowałem kilka razy zrobić rakietę bez korka termotopliwego, górny korek został wyrwany przez nacisk. Gorący klej ma doskonałą przyczepność do plastiku i nie ma czasu na stopienie, gdy silnik się pali.

Przewiercamy dyszę przez przewodnik:

Paliwo jest bardzo słabo wiercone - cukier topi się i przykleja do wiertła, więc często trzeba go wyciągać i usuwać zapieczone paliwo. Sprawdzenie dyszy:

Ostatnie 5mm tuby i jej koniec wypełniamy gorącym klejem

Wszystko, silnik gotowy. Tak wygląda silnik w testach statycznych. Niestety wideo nie jest orientacyjne - w tym silniku kanał był nawiercony do połowy, a kamera nie zarejestrowała poprawnie dźwięku. W prawdziwym życiu „ryk” silnika jest bardzo głośny i poważny, a nie tak zabawny, jak na płycie.

Modelarze rakiet odnoszą się do klasycznego paliwa rakietowego jako składającego się wagowo z 35% sorbitolu i 65% azotanu potasu, bez żadnych dodatków. Ten materiał miotający jest dość dobrze zbadany, ma właściwości nie gorsze niż czarny proch, ale jest znacznie łatwiejszy do wyprodukowania niż właściwy proch strzelniczy.
W przypadku klasyków odpowiedni jest tylko azotan potasu. Jeśli nie znajdziesz go w sprzedaży, będziesz musiał zrobić to sam z sodu lub amoniaku i siarczanu lub chlorku potasu. Wszystko to łatwo kupić w sklepach,
sprzedam nawozy mineralne. Wcześniej potaż (węglan potasu) był również sprzedawany w sklepach fotograficznych, nadaje się również do otrzymywania azotanu potasu z saletry amonowej. Podczas mieszania gorących nasyconych roztworów azotanu sodu i chlorku potasu, azotan potasu natychmiast wytrąci się. Domową saletrę trzeba będzie oczyścić przez rekrystalizację, w tym celu należy ją rozpuścić w niewielkiej ilości gorącej przegotowanej wody, przefiltrować przez watę i włożyć do lodówki. Następnie odcedź roztwór, wysusz saletrę na baterii, a następnie w piekarniku w temperaturze około 150°C przez jedną do dwóch godzin. Najważniejsze tutaj jest przestrzeganie reżimu temperaturowego. W wyższej temperaturze saletra topi się i nie nadaje się do dalszego procesu. Sorbitol (zamiennik cukru] jest sprzedawany zarówno w aptekach, jak i supermarketach spożywczych. Temperatura topnienia czystego sorbitolu wynosi 125 ° C i w tej temperaturze można go odróżnić od monohydratu sorbitolu, który czasami jest również sprzedawany pod przykrywką sorbitolu. Monohydrat topi się w 84 ° C i nie nadaje się na paliwo.
Pomimo frywolnej nazwy, karmelowe paliwo rakietowe jest przede wszystkim paliwem rakietowym i powinno być traktowane z szacunkiem. Pierwsza i najważniejsza zasada bezpieczeństwa - w żadnym wypadku nie gotuj karmelu na otwartym ogniu! Tylko kuchenka elektryczna z zamkniętą grzałką i regulatorem temperatury. Jeśli nie ma odpowiedniej kuchenki elektrycznej, możesz użyć zwykłego żelazka, wystarczy zrobić stojak, który przytrzyma je do góry nogami, z podeszwą do góry. Trzypunktowe ustawienie doskonale nadaje się do robienia karmelu.
Nie mierz składników na oko ani objętościowo - tylko na wadze. Z wyglądu stosy 35 g sorbitolu i 65 g azotanu potasu mają prawie taką samą objętość. I to jest na naszą korzyść, bo łatwiej jest mieszać paliwo. Jeśli saletra jest duża, trzeba ją zmiażdżyć w moździerzu lub zmielić w młynku do kawy. Ale nie przesadzaj: kryształy powinny być jak drobna sól - jeśli zmielisz saletrę na pył, trudno będzie pracować z paliwem, ponieważ stanie się zbyt lepki. Potrzebujesz 20 sekund.
Teraz możesz wymieszać proszki saletry i sorbitolu i ułożyć na patelni warstwę o grubości nie większej niż centymetr. Pożądane jest ciągłe mieszanie mieszaniny. Do mieszania wygodnie jest użyć drewnianego patyczka do lodów. Stopniowo sorbitol zacznie się topić, po pewnym czasie podczas mieszania proszek zamieni się w jednorodną substancję, podobną do płynnej kaszy manny. Część saletry rozpuszcza się w stopionym sorbicie, dzięki czemu gotowe paliwo pozostaje dość płynne nawet w 95°C. Paliwa nie należy przegrzewać, ponieważ w temperaturze 140 ° C gwałtownie wzrasta rozpuszczalność azotanów i gwałtownie wzrasta lepkość tej kompozycji.
Gdy tylko wymieszają się ostatnie grudki saletry, paliwo jest gotowe - teraz trzeba je wlać do formy. Idealna prostota! Przydałoby się maksymalnie uprościć silnik, a taka opcja istnieje - jeśli nie są wymagane parametry rekordowe, lepszy staje się bezdyszowy. Składa się tylko z walizki i opłaty. Chociaż część energii z paliwa jest marnowana bez dyszy, dzięki zmniejszeniu masy korpusu i dyszy można wlać więcej paliwa i zrekompensować straty.
W przypadku potrzebna będzie tekturowa tuba o grubości ścianki 1-2 mm. Jego średnica może wynosić od centymetra do trzech, ale do pierwszych eksperymentów lepiej nie brać najmniejszego, ponieważ praca z małymi silnikami jest niewygodna - a paliwo krzepnie szybciej i trudno jest zapakować je w mały rura. Jego długość powinna być 7-15 razy większa od średnicy. Jest to możliwe w wieku 20 lat, ale tankowanie paliwa jest już bardzo niewygodne.
Potrzebny będzie również pręt do utworzenia kanału w paliwie - w silnikach karmelowych paliwo pali się na powierzchni kanału, a nie od końca wsadu, na końcu nie ma wystarczającej powierzchni. Aby wycentrować pręt, potrzebujesz drewnianego lub plastikowego występu, o odpowiedniej średnicy zarówno dla tekturowej tuby, jak i środkowego pręta. Średnica kanału powinna być około trzy razy mniejsza niż wewnętrzna średnica rury.
Wkładając trzpień do dolnego końca rury i pręt do niego, wypełnij pozostałą przestrzeń „kaszką z kaszy manny” z saletry i sorbitolu. Paliwo ochładza się i krzepnie, ale nie do końca. Z jego szczątków należy zwinąć próbny patyczek - zwykle wielkości małego palca mężczyzny. Służy do pomiaru szybkości spalania powstałego paliwa - w tym celu jest filmowany, a czas rejestrowany na wideo. Oczywiście długość drążka należy zmierzyć przed zapłonem. Normalnie wytworzony karmel sorbitolowy powinien palić się z prędkością od 2,6 do 2,8 mm / s, czyli patyk o długości 5 cm spali się w ciągu 17-19 s.
Po około sześciu godzinach - gdy paliwo jest jeszcze miękkie - trzeba zdjąć boss i pręt. Pozostaje zrobić korek z żywicy epoksydowej w miejscu, w którym znajdował się lejek: na odsłoniętej powierzchni paliwa przykleić okrąg taśmy klejącej, aby zakryć kanał, i zrobić bok wokół tekturowej tuby z taśmy samoprzylepnej, a następnie wlać żywicę epoksydową za pomocą utwardzacz do niego. Poziom żywicy powinien znajdować się 0,5 cm powyżej krawędzi rury, aby żywica została wchłonięta przez koniec. Czasami robią
trzy lub cztery otwory o średnicy 3 mm w bezpaliwowej części rurki, aby lepiej trzymać zatyczkę epoksydową.
Po stwardnieniu kleju silnik jest gotowy do uruchomienia. Chińskie „zapałki elektryczne” sprzedawane w sklepach internetowych świetnie nadają się do zapalania, wystarczy wydłużyć przewody i włożyć bezpiecznik do silnika do samego końca, do wtyczki epoksydowej - jeśli silnik zapali się na środku, nie zapali się dać pełny ciąg.
Ale entuzjasta rakiet, który latał „klasykiem”, często odczuwa potrzebę ulepszenia go. Tu zaczyna się wynajdywanie różnych kompozycji i technologii. Magiczne słowo „nadchloran” podnieca serca domowych projektantów. Ale bezpośrednie zastąpienie azotanu potasu nadchloranem potasu nie zadziała - paliwo będzie miało inne właściwości. Bez trzeciego składnika - katalizatora - kompozycja wykazuje pulsujące spalanie aż do wybuchu. A topienie paliwa za pomocą katalizatora jest niebezpieczne, więc musisz użyć gorącego prasowania próżniowego i innych egzotycznych rzeczy.