Csináld magad karamell rakéta. Hogyan készítsek rakétahajtóműveket. Három gyártási módszer
Néhány évtizeddel ezelőtt, amikor az emberiség az űrkutatásról tombolt, a rakétatudomány burjánzott. Iskolások és felnőtt férfiak egyaránt lelkesen terveztek garázsokban és konyhákban rögtönzött anyagokból. Most egy kicsit alábbhagyott a hírverés, de mi lehet izgalmasabb, mint a saját készítésű repülőgépet a levegőbe bocsátani? Hogyan lehet felszállni egy rakétát? A legelérhetőbb és legpraktikusabb a karamell üzemanyag, a só és a szénhidrát keveréke.
Mire lesz szükség
Az alkatrészkészlet nem olyan nagy.
1. Cukor vagy szorbit - nyersanyag karamellizáláshoz.
2. Saltpeter (különbözőt is használhatsz, erről lentebb).
3. Fémtartály - leggyakrabban közönséges konzervdobozokat vesznek, bár előnyösebb vastag falú edényeket venni - az egyenletesebb melegítés érdekében. Még jobb - zománcozott vagy rozsdamentes acél, hogy az oldat ne reagáljon az edények anyagával.
4. Villanytűzhely - gáztűzhelyen nem lehet tüzelőt főzni!
5. Újságpapír vagy más jó nedvszívó tulajdonságú papír (ha nem csak karamell üzemanyag, hanem karamellpapír készítése a cél). Rakétamotorokban is használják, kész "karamellel" impregnálva és szárítva (fűtés nélkül).
6. Védőfelszerelés: védőszemüveg és kesztyű.
7. Szellőztetés.
Három gyártási módszer
Különféle módon készíthet karamell üzemanyagot. A legegyszerűbb, ha összekeverjük a hozzávalókat. Egy másik "karamell" forralt - egyszerűen vagy párologtatással. Normál keverés esetén az üzemanyagot egy üvegedénybe öntik, és többször megrázzák, majd szorosan lezárják, hogy megakadályozzák a víz felszívódását. Közvetlenül rakétahajtóművekben történő felhasználáskor az ilyen típusú üzemanyagot jól tömöríteni kell, különben robbanás léphet fel.
Forraljuk, vagy inkább megolvasztjuk a karamell üzemanyagot 120-145 fokos hőmérsékleten, amíg a cukor teljesen átalakul, és olyan massza keletkezik, amely hasonló a folyékony búzadarához. Nem szükséges az alkatrészeket előőrölni. Nagyon fontos, hogy folyamatosan keverjük, nehogy légbuborékok képződjenek. A párologtatásos főzés során vizet adunk hozzá, majd elpárologtatjuk. Ennek a módszernek a hátrányai: nedvesség marad az üzemanyagban, és ez csökkenti az égési sebességet.
Recept #1
A karamell üzemanyag a legjobb megoldás. Az összetevőket a következő arányban veszik: cukor vagy szorbit - 35%; salétrom - 65%. A salétromot egy lapos, széles serpenyőben szárítják körülbelül 100-150 fokon körülbelül két órán át. Ezután őrölje körülbelül 20 másodpercig - használhat mozsárt vagy kávédarálót.
Fektessük egyenlő részekre, egyenként 50 grammot. Annak érdekében, hogy ne bajlódjon a cukor őrlésével, jobb, ha kész porcukrot vásárol. A "főtt" karamell üzemanyaghoz semmit sem kell őrölni vagy szárítani. A hatékonyság növelése érdekében 1% vas-oxidot (Fe 2 O 3) adhatunk a keverékhez.
2. számú recept
Karamell üzemanyag nátrium-nitrátból. A keverék jellemzői - higroszkóposabb. 70% salétrom, 30% cukor és két térfogat víz (200%) kell hozzá.
3. számú recept
Használata nem javasolt. üzemanyag (ammónium-nitrát). Miért jobb más receptekre figyelni? Mert ez egy instabil kapcsolat, és felmelegítve bármi elromolhat. Ennek eredményeként az ötlet valószínűleg tűzzel fog végződni!
Ezenkívül az ammónium-nitrátból "karamell" gyártása során rendkívül mérgező füstök szabadulnak fel. Ezért minden ammónium-nitrátot használó recept további összetevőket tartalmaz, amelyek nátriummá vagy káliummá alakítják. A legegyszerűbb megoldás nátriummal. 40% salétromot, 45% szódabikarbónát és 200% vizet veszünk. Feljegyezzük a folyadék szintjét, és addig párologtatjuk, amíg az ammónia szaga el nem tűnik. Ezután vizet öntünk az eredeti szintre (az is részben elpárolgott), hozzáadunk 15% cukrot és megvárjuk, míg feloldódik.
Katalizátorok
A "karamell" hatékonyságának növelése érdekében különféle katalizátorokat adnak hozzá. A legnépszerűbb a vas-oxid. Kevésbé ismert karamell üzemanyag alumíniummal. Figyelem! Az alumínium és a nitrátok keveréke víz jelenlétében meggyulladhat. Különösen veszélyes az olyan lúgos szennyeződések jelenléte, amelyek a nem elég tiszta vagy saját készítésű salétromban lehetnek. Ezért a katalizátorként alumíniumot tartalmazó nitrát alapú üzemanyaghoz 0,5-1% gyenge savat kell hozzáadni, és nem tény, hogy ez a mennyiség elegendő - minden a salétrom minőségétől függ. Boric a legjobb megoldás. Az oxálsav és az ecetsav nem megfelelő - az alumínium reakcióba lép velük. Ha a főzés során a keverék nagyon felforrósodik, habzik és erős ammóniaszagot bocsát ki, azonnal le kell venni a tűzhelyről, és vízbe kell meríteni.
Általában jobb, ha a tapasztalt rakétatudósok, akik elsajátították a legegyszerűbb üzemanyagtípusokat, katalizátorokkal kísérleteznek. Igen, és nem árt megtanulni kémiát: könnyű használni a kész tippeket, de sokkal értékesebb annak ismerete és megértése, hogy mit csinálsz, és milyen reakciók lépnek fel a keverékben.
A kálium-karamellhez alumíniumot adnak. A megengedett eltérések 2,5-20%. Az eltérő mennyiség eltérő változást eredményez az üzemanyag égési sebességében. Gömb alakú alumínium ASD-4 használata javasolt.
Hogyan maradjunk épek és egészségesek
A karamell tüzelőanyag elkészítésének legveszélyesebb módja a cukor és a salétrom megolvasztása, de ez a lehetőség a leghatékonyabb is. A tartálynak, amelyben a "karamell" forraljuk, tökéletesen tisztának kell lennie - az idegen anyagok tüzet okozhatnak.
A közelben ne legyen nyílt láng – nincs szükségünk robbanásra a konyhában. Nagyon fontos figyelni a keverék hőmérsékletét - semmi esetre sem emelkedhet 180 fok fölé!
Keveréskor jobb, ha fapálcát használunk, hogy elkerüljük a káros reakciókat. Nagyon óvatosan, de egyenletesen kell keverni: a kész üzemanyagban lévő légbuborékok használatkor a rakéta felrobbanásához vezetnek. Amikor ezt az üzemanyagot öntőformákba önti, ügyelnie kell arra is, hogy ne legyenek buborékok. Szükséges csuklyával vagy friss levegőn dolgozni, különösen az ammónium-nitrátos recepthez.
Ne őrölje össze a cukrot és a salétromot kávédarálóban! Külön kell őrölni, keverni, rázni, egy üvegtálban.
A kezdők ne vacakoljanak az ammónium-nitráttal: először próbálja ki a legegyszerűbb és legbiztonságosabb (kálium-nitrát alapú) karamell üzemanyagot. Bármilyen házi tüzelőanyag gyártását az összetevők minőségének, a hőmérsékletnek, a nedvességtartalomnak a leggondosabb ellenőrzése mellett és minden biztonsági intézkedés betartásával kell végezni!
Hol lehet beszerezni a hozzávalókat
A salétromot a nyári lakosok számára szánt mezőgazdasági boltokban és részlegekben árulják műtrágyaként. A szorbit a cukorbetegek cukorhelyettesítője. Eladva, illetve gyógyszertárban. Fe 2 O 3 - vas-oxid - régebben néven árulták A vonatkozó szakirodalom tanulmányozásával megpróbálhatja saját maga elkészíteni. Ásványi hematit - ez is a kémiai reagensgyártók által forgalmazott alumínium.
A szabványos kevert szilárd hajtóanyagok a legtöbb rakétarajongó számára elérhetetlenek. Valami egyszerűbbet kell keresnünk... Először is el kell döntened, hol kezdődik a tér – valójában hova kell eljutnod. Az elmúlt években többé-kevésbé egyetértettek abban, hogy az űr 100 km magasságban kezdődik. Bár ez nem teljesen igaz - ekkora magasság nem elég egy orbitális repüléshez -, de lélektanilag vonzóak a kerek számok, így a 100 kilométeres határ a legtöbb vitához illik.
Kiadás PM
Az első amatőr űrindítás
Steve Bennet és agyszüleménye - a Starchaser Nova rakéta
Olcsón űrbe
Ennek ellenére a Cheap Access To Space Prize, vagyis röviden CATS Prize alapítói határozottabbak voltak - a nyeremény átvételéhez 2 kg-os rakományt kell 200 km-es magasságba szállítani. A verseny 1997 novemberében indult, és a 250 000 dolláros nyeremény elnyeréséhez 2000. november 8-a előtt időre volt szükség ahhoz, hogy ezt a magasságot elérjék. Több mint 30 próbálkozás történt, de 25 km fölé senkinek sem sikerült feljutnia, és a díjat sem adták ki. A 125 km-es magasság eléréséért 25 000 dolláros "vigasztaló" díjat senki sem igényelhette. A csapatok egy része a határidő lejárta után is folytatta a munkát – nem lehet túlbecsülni azt a lendületet, amelyet a CATS-díj adott az amatőr rakétatudománynak. Néhány csapat valódi kereskedelmi céggé vált, de már nem gyártanak rakétákat ...
űrkaszkadőr
Csak egy csapat - a CSXT, az egykori hollywoodi kaszkadőr és a speciális effektusok művésze, Kai Michelson vezetésével - folytatta a munkát, és igyekezett elérni az eredeti célt. Michelson, akit szűk körökben The Rocketman néven ismernek a sugárhajtás iránti elkötelezettségéről, még nyaralás után is folytatta kedvenc pirotechnikáját. Elődei hibáinak elemzése után a CSXT felhagyott az egzotikus sztraosztátról vagy repülőgépről való kilövési sémákkal.
A léggömbök felbocsátása az 1950-es évekig nyúlik vissza. Már az első műhold repülése előtt is próbálkoztak a légköri veszteségek megtakarításával, de az 1950-es és a 90-es években sem volt kielégítő az eredmény – egy látszólag egyszerű séma rengeteg „gereblyével” volt tele, amitől a rakétakutatók sikertelennek bizonyultak. és 40 éven keresztül ugyanazzal a lelkesedéssel jött.
Kai Michelsonnak is fel kellett hagynia a kétlépcsős tervezéssel - az amatőr teljesítményben való megbízhatósága sok kívánnivalót hagyott maga után, ahogyan meg volt győződve egy sikertelen kísérlet során, hogy elérje a világűr peremét 1997-ben. A második szakasz egyszerűen nem indult el. Ráadásul a CATS Prize versenyzőinek sikertelen rajtja után a kétlépcsős nagy magasságú rakéták kilövésére szóló engedélyek megszerzését szinte ellenállhatatlan csúzli övezte az amatőrök számára.
Űrbérlet
Valójában az amatőr rakétatudományt szabályozó amerikai törvények a legliberálisabbak a világon. A szokásos, világszerte elindított rakétamodellek mellett az USA-ban határozzák meg a High Power Rockets osztályokat, és akinek ez hiányzik, az Experimental Rockets. A besorolás a hajtómű teljes impulzusán (a tolóerő és a működési idő szorzatán) és a kilövési tömegen alapul, és bizonyos fenntartásokkal lehetővé teszi a nagy teljesítményű rakéta osztályban 16 000 N s-ig terjedő amatőr rakétákat 128 000 N s az Experimental Rocketry osztályban. Hasonlítsa össze ezt a rakétamodellező versenyeken a maximális 80 Ns-hez! Európában a nagy rakéták kedvelőinek nincs ehhez hasonló, így az európai repülési magassági rekord még mindig kevesebb, mint 10 km. Nem csak az, hogy az európai amatőrök kénytelenek az USA-ba vinni rakétáikat, felszerelni és elindítani Nevadában!
De még a sivatagban is nagyon gondosan ellenőrzik a törvények a biztonságot. A rajongóknak tilos nagy tölteteket szállítani államról államra – a rakétát közvetlenül az indítóhelyen kell felszerelni. Nagyon sok más korlátozás is létezik, amelyek első pillantásra távolinak tűnnek, de ezek többsége valamilyen baleset elemzése során jött létre, és az ilyen balesetek jövőbeni kiküszöbölésére szolgál.
repülő szög
Michelson csak a rakéta aerodinamikáján és az üzemanyag-karakterisztikán tudott javítani. A CSXT rengeteg kutatást és fejlesztést végzett a maximális teljesítmény elérése érdekében. A különféle kaliberű motorok tesztelésének hatóköre a legtöbb amatőr számára elképzelhetetlen volt - több mint egy tucat házilag készített, 6 és 8 kaliberű szilárd hajtóanyagú rakétamotor (15-20 cm) égett ki a tesztek során, miközben megpróbálták megbízható működést elérni a csúcson. képességeiket. Azt mondják, a csapat költségei meghaladták a 130 000 dollárt! De végül 2002 januárjában elkészült egy rakéta, amely képes volt elérni az űrt. A Primera nevet kapta a támogató cég, a CD-gyártó tiszteletére. Csak június 1-jén lehetett engedélyt szerezni a kilövésre - erre azonban az időjárási viszonyok miatt nem került sor. A szeptember végi újabb kísérlethez új engedély kellett, amit augusztus 27-én kaptak meg. 2002. szeptember 21-én azonban ez a rakéta, amely mindössze három másodperc alatt 720 m-re tudott emelkedni, és 1700 km/h sebességet tudott elérni, a levegőben összeesett a fúvóka közelében lévő motorház kiégése és a rakéta átfordulása miatt. folyam.
A GoFast nevű új rakéta fejlesztése és gyártása másfél évig tartott. A rakéta másfélszer nehezebb lett, és az induláskor 328 kg volt (ebből 197,5 kg volt az üzemanyag). A rakéta hossza 6,4 m volt, a test átmérője pedig mindössze 25,4 cm, vagyis a rakéta vékonynak tűnt, mint egy szög! A professzionális rakétatechnikában ilyen arányok szinte soha nem találhatók, de mindenáron csökkenteni kellett az aerodinamikai ellenállást, ami hiperszonikus sebességnél csak az átmérő csökkentésével érhető el. Igen, igen, a rakétának még sűrű légkörben is hiperszonikus sebességet kellett elérnie - körülbelül 8-10 km magasságban, ahol a hagyományos szubszonikus repülőgépek repülnek. Ezért az orra tömör acélkúp volt, nagyon kis nyitási szöggel, és vékony a tetején – ezt a részletet csak a harmadik próbálkozásra sikerült kifaragnia az esztergályosnak.
Első rekord
Ezúttal a sors kedvezett a csapatnak. 2004. május 15-én 21,5 g-os (több mint egy vadászpilóta mentőkatapult) gyorsulásával egy vékony rakéta rohant az űr peremére. A radarral vonzott megfigyelők követték a rakéta sebességét és magasságát. 13 másodperc elteltével a motor üzemanyaga teljesen kiégett, és a rakéta tehetetlenségi nyomatékkal repült a hangsebesség 5,2-szeresével. Egyértelművé vált, hogy a rekord megtörténik. 2,5 perc múlva a rakéta elérte az űrt. Öt perccel a kilövés után rádiójelek érkeztek – a rakománymodul ejtőernyővel ereszkedett le. Sajnos - messze a becsült leszállóhelytől. Akkor lehetett megtalálni, amikor a világítótorony elemei már lemerültek. A gázpedál testét pedig több mint két hétig kellett keresni – 40 km-re esett le az indítóhelytől. Ezek a nehézségek némileg beárnyékolták a sikert, de a 115 km-es magasságot sikerült meghozni, amit a radaron kívül most a fedélzeti „fekete doboz” rekordjai is bizonyítottak!
Majdnem egy transzfer
De vissza a cukorhoz. A GoFast rakétában használt üzemanyag a legközelebbi amatőr közelítés volt a Shuttle Launch Booster (SRB) üzemanyaghoz. A tipikus vegyes szilárd tüzelőanyag ammónium-perklorátból, alumíniumból és szintetikus gumiból áll, kezdetben folyékony, közvetlenül a motorban megszilárdul. De az ammónium-perklorát és a gumi olyan anyagok, amelyek gyakorlatilag hozzáférhetetlenek a legtöbb "rakéta szerelmesei számára". Értékesítésük nagyon komoly ellenőrzés alatt áll. Igen, és az alumíniumporra egyébként sincs szükség - például az "ezüst" nem jó, a fémrészecskéknek gömb alakúnak és bizonyos méretűnek kell lenniük.
Karamella
Ennek eredményeként az ilyen üzemanyaggal működő motorok még az Egyesült Államokban is csak kevesek számára állnak rendelkezésre. A többinek valami egyszerűbbet kell használnia. Például a hírhedt cukor. A "karamell" rakéta-üzemanyag valóban cukor és kálium-nitrát ötvözete. Jellemzői szerények, de mégis másfélszer jobb, mint a mindenki által ismert fekete por, amelyen a piroxilin feltalálása előtt közel ezer évig repültek a rakéták. Ezenkívül a "karamell" legalább 10-20-szor olcsóbb, mint az ammónium-perklorát alapú üzemanyag. Ki találta ki a "karamell" üzemanyagot, ma már nehéz megállapítani, a 20. század közepén jelent meg. Amerikai források azt állítják, hogy Bill Colburn használta először 1943-ban Kaliforniában. Az amatőr rakétatudományról szóló ritka könyvek nem reprodukálták a receptjét, de felhasználását csak az 1990-es évek közepén helyezték tudományos alapokra - az amatőrök elkezdték tanulmányozni az üzemanyag tulajdonságait, jellemzőinek az összetétel változásától való függését. kezdeti hőmérséklet, nyomás a kamrában, stb. Természetesen a szakembereknek energetikailag kedvezőbb anyagok állnak a rendelkezésére, de az amatőröknek mindezekre az információkra szükségük volt a komoly és biztonságos használathoz, és csak kísérleti úton lehetett beszerezni.
Nem cukor
Kiderült, hogy ez az üzemanyag széles nyomástartományban stabilan ég a kamrában, ami lehetővé tette a legegyszerűbb papírmotorok és az újratölthető fémmotorok készítését. Az összetétel kis eltérései sem akadályozzák a jó működését, így biztonságosabb. Ennek az üzemanyagnak azonban vannak hátrányai is, elsősorban a törékenység. Például a gumialapú üzemanyagok nagyon puha, professzionális rakétatudósok
azt mondják, hogy egy darab ilyen üzemanyagból kézzel le lehet csípni egy morzsát, ez lehetővé teszi, hogy szorosan rögzítse a töltetet a testhez. A töltés hővédelemként is szolgál - amíg teljesen ki nem ég, a motorház nem melegszik fel. Karamellel ezt nem teheti meg – akár ötven atmoszférát is elérő üzemi nyomás alatt megrepedhet! Ezért a karamelltöltet kiegészítő töltés, szűk résnek kell lennie közte és a test között, hogy kiegyenlítse a nyomást. Ugyanakkor a fémházat óvni kell a forró gázoktól, mert ezek hőmérséklete eléri az 1400˚C-ot, így a fém elkerülhetetlenül veszít erejéből.
A "karamell" másik hátránya a nagy mennyiségű "kondenzált fázis". Így nevezik a rakétakutatók azokat az égéstermékeket, amelyek nem gázok. A karamell elégetése hamuzsírt vagy kálium-karbonátot termel. A kamrában folyékony, a fúvókában pedig szilárd lesz. A kálium-karbonát legkisebb részecskéi sűrű, fehér füstöt hoznak létre. Ez a füst meglehetősen maró hatású, mivel a hamuzsír lúgos. Ezért semmi esetre sem szabad beltérben égetni a "karamell üzemanyagot". De egy rakétahajtómű számára a kondenzált fázis egy másik okból is káros: a szilárd vagy folyékony részecskék nem tudnak kitágulni a fúvókában, mint a gázok, ezért nem hoznak létre munkát; hő belőlük a gázba csak sugárzással kerül át, így a rakétahajtómű hatásfoka csökken. Ez azt jelenti, hogy a "karamell" tényleges fajlagos impulzusa észrevehetően alacsonyabb, mint az elméleti, a kémiai reakciók hőjéből számítva.
És még egy komoly hátrány - a klasszikus cukorkaramell esetében a cukor olvadása és a kész keverék meggyulladása közötti hőmérséklet-különbség túl kicsi. De ezt a problémát sikeresen megoldották a cukor szorbittal való helyettesítésével. A szorbit üzemanyag lassabban ég, mint a cukor, de sokkal biztonságosabb vele dolgozni, mert a szorbit már 125 °C-on megolvad, a szacharóz pedig csak 185 °C-on. A cukorüzemanyag minden egyéb hasznos tulajdonságát megőrizték a szorbitban.
Feltételesen
A GoFast diadala után sok rakétatudós állította a CSXT csapatát. Szerintük rakétájuk „becstelen”, mert szinte egyetlen amatőr sem képes reprodukálni, ráadásul a rakéta nagy elhajlása miatt a nagy magasságból való kilövéseket is sokkal szigorúbb ellenőrzés alatt tartják: az amerikai tisztviselők úgy döntöttek, hogy jogszabályaik túl liberális. Másrészről azonban sokkal könnyebb megoldani egy problémát, ha másodszor is megoldják. A kanadai Richard Nakka, a "karamell" egyik fő rajongója pedig úgy döntött, hogy az amatőr rakétatudomány szempontjából "becsületes" eredményt ér el, cukor - vagy szorbit - üzemanyaggal eléri az űr szélét. A projekt a Sugar Shot to Space nevet kapta, lazán lefordítva: „A cukorról az űrbe”.
De először azt kellett kideríteni, hogy ez a probléma elvileg megoldható-e. Ha a légkör nem zavarja, 1400 m / s sebesség elegendő lenne ahhoz, hogy a Föld felszínéről 100 km magasságba „ugorjon”. De a GoFastnál a légkör körülbelül 300 m/s-t „evett” (több mint 1000 km/h!). A veszteségek mértékének csökkentése érdekében ritkább levegőben, nagyobb magasságban kell gyorsítani, ehhez pedig csökkenteni kell az indítási túlterhelést és növelni a motor üzemidejét. De egy irányítatlan rakéta esetében ez nem kívánatos, mivel megnő az a terület, amelyen a stabilizátorok nem működnek jól. Meg kell növelni vagy a vezető magasságát, vagy a stabilizátorok méretét, ami növeli az aerodinamikai veszteségeket.
Profilod
Az aerodinamikai elemzést nagyon körültekintően végezték, ennek eredményeként a rakéta arányai még furcsábbnak bizonyultak, mint a GoFasté - a hossza 30-szorosa az átmérőnek, három stabilizátor négy helyett, és igyekeztek optimalizálni a formát. az orrból. De mindez nem vitt közelebb a kívánt eredményhez. Nem akartam kétlépcsős rakétát készíteni, mivel ez csökkentette a megbízhatóságot és megnehezítette az indítási engedély megszerzését. Richard Nakka első kézből ismerte ezeket a problémákat.
Olyan tolóerő-profilt kellett kidolgozni (a tolóerő időfüggősége), ami egy karamellmotorban megvalósítható, és amely csökkenti az aerodinamikai veszteségeket és nem növeli túlzottan a gravitációs veszteségeket. A légvédelmi rakéták gyors indítófokozatot használnak, száz tonnás tolóerővel és 50 g-ig terjedő gyorsulással (rakétaelhárító rendszerekben), valamint viszonylag "hosszú ideig tartó" menetfokozatot - sokkal kisebb tolóerővel. De a fenntartó fokozatot korábban folyékony hajtóanyagú rakétamotoron készítették, most pedig speciális szilárd tüzelőanyagokkal, amelyek hosszú üzemidőt biztosítanak. Ez nem alkalmas amatőrök számára - a fejlesztési tesztek mennyisége túl nagy. Az egyszerű karamellmotoroknál az üzemidő szorosan összefügg az átmérővel.
ballisztikus szünet
De a megoldást megtalálták - kétfokozatú motor lett. Egy ilyen motor két kamrából áll, két üzemanyag töltéssel, amelyek felváltva egy közös fúvókán dolgoznak. A kamrák között éghető anyagból készült dugó található, amely nem engedi, hogy forró gázok elérjék a második töltetet az első működése során. Az első fokozat kiégése után a rakéta egy ideig tehetetlenségből felfelé repül, fokozatosan veszítve a sebességéből, de kikerül a légkör sűrű rétegeiből is, és csak a ballisztikus szünet vége után lesz az üzemanyag második fele. az ellátás meggyullad. Ebben az esetben a maximális sebesség érezhetően alacsonyabb lesz, mint a GoFastnál, és nagyobb magasságban is elérhető lesz - miközben az aerodinamikai veszteségek csökkennek.
Azonban minden trükk mellett a cukorüzemű rakéta kilövési tömegének és méreteinek nagyobbnak kell lenniük, mint egy perklorát-gumi rakétáé. Ezért az SS2S csoport tagjai először egy kétfokozatú motor modelljét építették meg 1:4 méretarányban (lineáris méretekben; az üzemanyag tömegét tekintve ez 1/64). Csak a negyedik próbálkozásra sikerült - a legnehezebb az volt, hogy az első fokozat kamrája ne égjen ki a második működése közben, mert dupla adag hőterhelést kapott.
A nehézségeket leküzdve azonban a rakétatudósok rájöttek, hogy mielőtt egy teljes méretű rakétát építenének az űrrohamra, előbb valami olcsóbb műszaki megoldást kell kidolgozniuk, most pedig egy 1:3 arányú rakétát építenek. A szerelmesek útja az űrbe hosszú! De reméljük, hogy idővel sikerül nekik, kitartást és sikereket kívánunk nekik.
Az ütőüzemanyag salétromból és újságokból készül.
Bármilyen salétromot használhat:
- KÁLIUM-nitrát: KNO3 - más néven kálium-nitrát, kálium-nitrát, kálium-nitrát, indiai-nitrát (minden szempontból megfelelő).
- NÁTRIUM-nitrát: NaNO3 - ez is nátrium-nitrát, nátrium-nitrát, chilei nitrát (magas páratartalom esetén nedvessé válhat)
- AMMONIUM NITER: NH4NO3 - más néven ammónium-nitrát, ammónium-nitrát, ammónium-nitrát, nitrogénműtrágya (recept konvertálással)
- KALCIUM-nitrát: Ca (NO3) 2 - más néven kalcium-nitrát, kalcium-nitrát, mész-nitrát, norvég nitrát (konverziós recept)
Salétromoldat készítése újságok impregnálásához
- Vegyünk bármilyen megfelelő méretű edényt a méréshez (kupak, fiola, üveg, tégely vagy vödör ;-) Ne csináljunk túl sokat az első alkalommal! Ha a szemcsés salétrom nagyobb, mint a hajdina, akkor mérés előtt őrölje meg konyhasó méretűre. A cukrot homok formájában mérik. Mérni kell a következőképpen: Tárcsázzon egy teljes mértéket egy csúszkával, és nyomja meg tömörítéshez (kézzel), töltse fel és nyomja meg újra. Amikor a tartalom már nem tömörödik, vonalzóval vagy ceruzával egyenletesen hajtsa be a felesleget a mérték széle mentén. Ez egy mérés lesz (a tömegszázalékok zárójelben vannak feltüntetve).
Salétrom Receptek
Kálium-nitrát esetén:
3 térfogat salétrom + 1 térfogat cukor
Sorrend:
- Méret: 3 salétrom (80%), 1 cukor (20%) és 3-szor több víz (12 mérték, 300%).
A megoldás kész.
Nátrium-nitrát esetén:
2 salétrom + 1 cukor
Sorrend:
- Méret: 2 salétrom (70%), 1 cukor (30%) és 2-szer több víz (6 mérték, 200%).
- Keverés közben addig melegítjük, amíg teljesen fel nem oldódik.
A megoldás kész.
Ammónium-nitrát nátriummá alakításával:
2 salétrom + 2 szódabikarbóna (NaHCO3) vagy 1 mosószóda (Na2CO3) + 1 cukor
Sorrend:
- Biztosítson jó szellőzést!
- Méret: 2 salétrom (40%), 2 szódabikarbóna (45%) vagy 1 mosás és kétszer annyi víz (8 vagy 6 mérés, 200%).
- Körülbelül egy órán át forraljuk, amíg az ammónia szaga szinte eltűnik.
- Adjunk hozzá 1 rész cukrot (15%).
A megoldás kész.
Annak érdekében, hogy a szódával való reakció eredményeként felszabaduló ammónia ne rontsa el a helyiség levegőjét, főzzön páraelszívó alatt vagy a szabadban! Ha ez nem lehetséges, az ablakon kívül, az ablakpárkányon egy üveg oldatot helyezhetünk el. Fűtéshez kis kazánt használhat.
Ammónium-nitrát káliummá alakításával:
3 salétrom + 3 kálium-klorid (KCl) vagy 1 kálium-karbonát (kálium) (K2CO3) vagy 1 kálium-szulfát (K2SO4) + 1 cukor
Sorrend:
- Mérjük ki: só, kálium és kétszer annyi víz.
- Öntse bármilyen megfelelő edénybe, és jelölje meg a szintet.
- Forraljuk körülbelül egy órán keresztül.
- Öntse újra a megjelölt szinttel rendelkező edénybe, és adjon hozzá vizet a jelig.
- Adjunk hozzá 1 rész cukrot.
A megoldás kész.
Kalcium-nitrát nátriummá vagy káliummá alakításával:
3 salétrom + 3 szódabikarbóna vagy kálium-szulfát vagy kálium-szulfát + 1 cukor
Sorrend:
- Mérjünk ki: 3 salétrom, 3 szóda vagy kálium és kétszer annyi víz (12 mérték).
- Keverés közben felmelegítjük. Az oldat zavaros fehér lesz.
- Hagyjuk állni. A kapott kréta kicsapódik.
- Óvatosan ürítse ki a salétromoldatot az üledékből.
- Dobja el az üledéket.
- Adjunk hozzá 1 rész cukrot az oldathoz.
A megoldás kész.
Újság impregnálása
Ha egy darab karamellpapírt többször hajtogatva vagy tekercsbe tekercselve éget el tesztelés céljából, akkor annak körülbelül 3-5 másodpercen belül aktívan kell égnie. neon lánggal. Egy rétegben instabilan éghet, sőt ki is alhat.
A kálium-nitrát felhasználható rakéta-üzemanyagként házi készítésű rakétákhoz. Egyszerű ütőkről beszélünk, amelyeket néhány perc alatt, térdre szerelnek.
Először is a rakétákról.
A salétrom cukorral való elégetésekor felszabaduló gázmennyiség elegendő egy házi készítésű rakéta vagy pirotechnikai lövedék levegőbe emeléséhez. De ha a rakéta teste túl nehéz, akkor előfordulhat, hogy nem száll fel. A tok elkészítéséhez préselt kartoncsövek használhatók. Kivehetők használt pirotechnikai termékekből, a fóliából, amelybe a kolbászt csomagolják az üzletekben, pár réteg kartont magad is ragaszthatsz, csak használj szilikátot (írószer) - nem éghető és hőálló. Jó a pirotechnikai alufólia alapanyaga sütéshez. Fóliából teljesen lehet rakétát készíteni, de puha, és hogy ne bontakozzon ki nagy nyomással, puha dróttal húzzák. A huzalból egy fúvókát is kialakítanak, ahonnan lángsugár érkezik. Annak érdekében, hogy a rakéta zökkenőmentesen repüljön, stabilizátorra (farokra) van szüksége egy hosszú bot formájában. A legegyszerűbb egy használt kínai rakétáról letépni, vagy az erdőben egy egyenletes gallyat levágni és kiszárítani. Biztosítékként kálium-nitrát oldattal átitatott újságot használok. Előre elkészítem, csőbe tekerem, meghajlítom és bedugom vele a fúvókát, hogy ne folyjon ki az üzemanyag.
Most az üzemanyagról
A kálium-nitrát jól ég a cukorral. 100 grammonként 5 rész salétrom és négy cukor arányát kikeverjük. sót adhatunk hozzá 5 gr. szóda. Minden üzemanyag készen áll.
Ha zavarja a keverék égésének javítását, azt tanácsolom, hogy az összes összetevőt kávédarálóban őrölje meg. Összedarálhatod, még jobban keverheted. Ez nem veszélyes. Miután a keveréket egy kartoncsőbe öntöttük, egy lapos tárggyal, közeli átmérőjű tárggyal lenyomkodhatjuk. Azt hallottam, hogy az égés jobb lesz, ha egy tömörített keverékben 8-10 mm átmérőjű lyukat hagyunk a keverék teljes hosszában. Ez megtehető egy hosszú hengeres tárgy behelyezésével a döngölés előtt. Lehetőleg sima, hogy később könnyebb legyen hozzájutni, pl filctollat.
A keveréket felforralhatja. Öntsön vizet egy kis lábasba, hogy éppen ellepje az alját. Kis tüzet gyújtunk, és folyamatosan kevergetve elkezdjük kiönteni részenként, hogy mindennek legyen ideje megolvadni. A keverék megolvad, majd elsötétül, karamellhez hasonlít – kiveheti és formákba öntheti. Ne melegítse túl a keveréket, különben megég a serpenyőben, ezért ne hagyja felügyelet nélkül a tűzön. Hagyja kihűlni a keveréket, megszilárdul. Készíthet hosszú rudakat és használhatja kanócként.
Végezzen vizsgálatokat az utcán, különben az erkély vagy a bejárat leéghet.
A salétrom egyébként nagyon jól ég őrölt barbecue szénnel. Talán még a cukornál is jobb. Végül is a puskapor összetétele salétrom, szén és egy kis kén. Kikísérletezheti azt is, hogyan ég a salétrom: szorbit, keményítő, száraz alkohol.
A salétrom és a cukor elégetését bemutató videó
Kevesebb, mint egy perc alatt kitaláltam egy rakétát vagy ilyesmit, és az végigkúszott a földön. Ha a test megvilágosodik, akkor fel lehet dobni az égbe. Ki kell próbálni egy üres bolonchikot dezicával vagy frissítővel.
Íme egy videó:
Szerves kötőanyaggal kevert tüzelőanyagokkal kapcsolatos. Az alapvető, legtöbbet vizsgált és leggyakrabban használt összetétel 65% KNO 3 és 35% szorbit (tömegszázalék). Az ilyen összetétel a szilárd hajtóanyagú rakétamotorokra jellemző kis tágulási arányok mellett elérhető fajlagos impulzus szempontjából közel áll az optimálishoz. Az égéstörvény mérsékelt kitevője a tüzelőanyagot széles nyomástartományban történő működésre teszi alkalmassá, és ennek eredményeként alkalmassá teszi a saját készítésű szilárd hajtóanyagú rakétamotorokhoz, amelyek geometriai jellemzőiben észrevehető eltérést mutatnak.
Ennek a kompozíciónak az energetikai jellemzői nagyon mérsékeltek. A karamell üzemanyag elméleti fajlagos impulzusa a kálium-nitráton 153 kgf * s / kg, és gyakorlatilag elérhető nem haladja meg a 125 egységet. Ez kevesebb, mint az olcsó, nitrocellulóz alapú ballisztikus üzemanyagoké, ezért ezt a készítményt nem használják iparilag. Ez azonban lényegesen több, mint a feketeporé, ráadásul a karamell-üzemanyag gyártása nem igényli a lőporgyártáshoz szükséges speciális berendezéseket, ezért népszerű a rakéta-modellmotorok gyártói körében, mind a kézműves, mind a sorozatos kereskedelmi forgalomban.
Ennek az üzemanyagnak a fő hátránya a higroszkóposság és a nagy mennyiségű kondenzált fázis az égéstermékekben. Hátrányként fel kell ismerni ennek az üzemanyagnak a törékenységét is, ami a használatával szűkíti a szilárd hajtóanyagú rakétamotorok választékát. Végül a hátránya a keményedés során bekövetkező jelentős zsugorodás (térfogatcsökkenés), ami a páncél alakjának torzulását vagy a páncél leválását okozhatja.
Ha a tüzelőanyag-összetételben a szorbitot szacharózra cseréljük, az égési sebesség igen jelentős mértékben, atmoszférikus nyomáson 40%-kal megnő, de a tüzelőanyag egyéb tulajdonságai (sűrűség, fajlagos impulzus, kitevő az égési törvényben stb.) alig változnak. A cukorösszetétel fő hátránya a sokkal veszélyesebb főzési folyamat, mivel több hő szükséges.
A karamell üzemanyagot azért nevezték így, mert összetételében cukrot vagy szorbitot használnak, valamint a kész üzemanyag megjelenése miatt. Az angol "rocket candy" kifejezés ugyanígy jellemzi a hozzá való viszonyulást.
Annak ellenére, hogy a többi készítményhez képest viszonylag biztonságos, a karamell-üzemanyag ugyanolyan óvintézkedéseket igényel a használat során, mint bármely más rakéta-üzemanyag, mivel nagy energiájú készítményről van szó.
Az eredeti tüzelőanyag csekély toxicitású, égéstermékei azonban irritálhatják a nyálkahártyát és a légzőszerveket, mivel az erősen diszperz formában felszabaduló, lúgos reakciójú kálium-karbonát szobahőmérsékletre hűtés után is kémiai égést okozhat. . Az alapkompozíció égési hőmérséklete megközelítőleg 1400 Celsius-fok, ami elegendő ahhoz, hogy hővédelem nélkül meglágyítsa a szilárd hajtóanyagú rakétamotor acéltestét.
A kész tüzelőanyag szorbitos szilárd sóoldatból és a benne szuszpendált, fel nem oldott salétrom finom részecskéiből áll. A kész üzemanyag olvadáspontja sokkal alacsonyabb, mint az eredeti alkatrészeké. A salétrom oldhatósága szilárd szorbitban sokkal kisebb, mint az olvadékban, ezért hűtéskor az üzemanyag fokozatosan erősödik, mivel a szilárd oldatból a kristályok térfogata szabadul fel, és bizonyos mennyiségű hő szabadul fel. A nagy dáma több mint egy napig puha marad.
A karamell üzemanyag használatának úttörőjének Bill Colburnt tartják, aki 1948-ban használta először, és ez az üzemanyag Bertrand Brinley könyvének 1960-as kiadásával vált széles körben ismertté az Egyesült Államokban. Az alkatrészek rendelkezésre állása miatt széles körben használják rögtönzött rakétákban.
