РАКЕТА
Вводная часть.
Базовая характеристика двигателя – внутренний диаметр, был выбран по простой причине - была готовая оправка такого сечения, только и всего.
Конечно, тактико-технические характеристики оставляют желать лучшего, не тот калибр, но для своего класса, я считаю, были получены неплохие результаты. Судите сами: с полезной нагрузкой 3 –4 гр (звездочка) высота полета достигает 100-150 метров. Я точно не могу измерить, просто нечем. Всего в процессе доводки было изготовлено 40-50 штук двигателей, последняя версия РД безотказно взлетает как вертикально, так и под углом 45 град, практически не отклоняясь от первоначально выбранного направления.
Здесь следует пояснить: Устойчивость выбранного курса зависит на все 100% от тяги, правильной центровки сопла и внутреннего канала. Если не использовать специальную оснастку (кондуктор), то это практически трудно обеспечить. У части двигателе направление тяги из за дефектного сопла и др. факторов будет не совпадать с осью ракеты . Такие ракеты в полете будут как говориться «рыскать», но за счет хорошей тяги у меня не было случая, чтобы работающая ракета упала на землю.
Время работы движка , на глаз , 1-2 секунды
Следует отметить, что я изготавливал самое примитивное ( но самое просто) сопло из всех известны. Безусловно, использование так называемого сопла Лаваля только улучшит показатели.
Топливо
Для снаряжения двигателя я использовал топливо состава:
Калийная селитра………….65%
Сорбит………………………..35%
Для тех, кто не знает, Сорбит- это заменитель сахара а купить его можно в крупных аптеках или магазине типа «Диета».У нас цена 44 руб. за 0,5 кг.
Технология изготовления ничем не отличается от пресловутой « Карамельки».
Смешиваются в приведенной пропорции компоненты с небольшим кол. воды, и варится на плите на малом огне . Важно. Не следует стремиться выпарить всю воду, как только масса станет пластилинообразной, нагрев прекращают а полученный продукт обязательно досушивают в бумажном пакете на батарее центрального отопления 2-3 суток. Затем крупные комки дробят и пересыпают в пластиковую бутылку с крышкой для предохранения от влаги. Используют по мере необходимости.
Формование топливной шашки
Полученный продукт по внешнему виду и скорости горения не отличается практически от карамельки, но имеет важное преимущество - размягчается уже при нагревании 100 град Цельсия, оптимально 120-150, что позволяет легко заполнять им всю полость двигателя без пустот. Для утрамбовывания смеси лучше использовать деревянную палочку, например карандаш, пропитанный горячим парафином ( так меньше налипает) Сразу же можно, как говорится по горячим следам сделать в топливной шашке канал. Я использую для этого сверло на 3,5 мм, применительно к моей конструкции. После остывания зачищаю скальпелем торец топливной шашки скальпелем, выравниваю его и заливаю эпоксидной смолой с наполнителем – оксидом магния ( последний можно заменить любым рыхлым и легким материалом, например молотым углем), для большей прочности и экономии эпоксидки.
Я иногда делал в другом порядке. Когда изготавливаешь партию двигателей штук 5-10, то канал формовать лучше уже в готовом двигателе. Для этого прогревал движки в слабо нагретой духовке, пока топливо в них не размягчится, а уже потом доставал их оттуда по одному и сверлом, зажатым в патронник от дрели , делал канал. Одно хреново, руки жжет, очень горячо. Возможен и другой порядок, как вам нравится.
Пытаться нагреть топливо до более высокой, чем 120- 130 град. температуры, чтобы расплавить селитру, по-моему не имеет смысла. Начнет темнеть и разлагаться сорбит, еще не дай бог, самовоспламениться. А смесь более текучей не станет и залить в полость двигателя вряд получиться.
Когда будете нагревать, советую использовать «песчаную баню»
Это сковородка с высокими бортами, наполненная сухим песком. Вот ее то вы и ставите на самый слабый огонь, а сверху на песок консервную банку с топливом. У меня дома электроплита с регулятором, здесь никакой бани не надо, и так нагрев равномерно идет.
Сопло
Я изготавливаю сопло из магнезиального цемента ( цемент Сореля) из конц. 30% раствора хлорида магния и оксида магния. Эти вещества очень дешевые и доступные. Достоинства этого материала- высокая термостойкость, до 1300- 1400 град, поэтому сопло не прогорает практически.
Недостатки тоже есть, к сожалению. Это усадка при отверждении, что не позволяет формовать сопло прямо в бумажном корпусе методом заливки, как например из гипса.
Я нашел выход: Просверлил в пластине толщиной 8 мм из оргстекла десяток отверстий 12 мм, зачистил шероховатости нулевой шкуркой и в этих дырках формую сопла. Через два часа цемент частично затвердевает, дает усадку и заготовки легко извлекаются из формы. Сразу, пока не полностью отвердел, сверлите дырки, а то потом зае…..тись!
Готовые сопла вклеиваю в бумажные гильзы из 3-х слоев ватмана на клее ПВА. Достаточно прочно получается, еще ни разу не выбивало.
Рецептура цемента:
В стаканчик от фотопленки всыпать 2,5 грамма оксида магния. Пластиковым одноразовым шприцом отмерить ( очень удобно) 4,5 мл 30% оксида магния и влить в стаканчик. Перемешивайте непрерывно 3-5 минут прочной палочкой, пока смесь не разжижиться и равномерно не перемешается. Полученный цемент немедленно используйте. Жизнеспособность не более 10 минут!
Как приготовить 30 % хлористый магний, писать не буду, учтите при расчете кристализационную воду. Формула MgCl2 х 6 Н2О.
Разные разности.
Для поджига двигателя использую самодельные электровоспламенители. Делаются они достаточно просто, мостик накаливания из тонкого нихрома ( от сгоревшего паяльника), провода от многожильного телефонного кабеля, скрученные вдвое. На мостик накаливания наносится состав типа ЧП на нитролаке ( 4-5% раствор « Сокола» в ацетоне). Источник тока - самодельный генератор из двигателя постоянного тока. От квадратной батарейки у меня не срабатывает, напряжения не хватает. ( генератор до 50 В дает, если хорошо крутанешь!)
Воспламенитель пихаю в канал до упора, таким образом ,горение топливной шашки начинается равномерно по всей длине от центра к краям. Тяга О-го-го!!!! Разрыва оболочки не разу не было. Стабилизатор у меня - сухая камышина длиной 35 см, не перегорает, не успевает. ( топливо быстро сгорает) Так как стабилизатор приклеен сбоку, то имеет место некоторая несоосность ракеты . Как следствие- ракета при полете как бы ввивчивается по крутой спирали в небо.
Недостаток топлива - полное отсутствие красивого огненного хвоста, как например у топлив на ЧП. Частично я это устранил добавкой титанового порошка 3 % , не более, т.к. начинает падать тяга. Но это большая экзотика, вряд ли где найдете, попробуйте заменить на чугунный порошок.
Канал также можно попробовать заполнить быстрогорящим составом типа ЧП, а уже потом вставлять стопин. Если просто поджигать с торца, даже с каналом, ничего не выйдет, я проверял.
Прилагаю чертежи двигателя. Длину канала меньше не делайте, падает тяга и соответственно высота полета. Больше делать – я не пробовал.
В ближайших моих планах - изготовление и тестирование ракетного движка на базе охотничьей стреляной картонной гильзы 16 калибра.
Желаю удачи!
Вопросы
Привет
1)Я вот тут совсем запутался в рассчетах для получения MgCl2(точнее с этой кристаллизационной водой)-я ведь не профессиональный химик? и книжек даже под рукой нет,все другу отдал-он химию сдаёт, может ты поможешь с пропорциями Mg и HCl я кстати думаю у многих такая проблема возникнет
2)при какой температуре нужно производить т.н. "варение"топлива до испарения большей части влаги
3)При какой температуре топливо воспламеняется ??? и вообще возгорания или перегревы(разложение сорбита) случались??
4)Топливо по идее не гигроскопичное, почему ты пишешь предохранять от влаги
5)толщина стенок гильзы 3-4 мм??
6)что такое сопло лаваля ,давно пытаюсь выяснить??
Ответы.
Отвечаю по порядку.
1. Так ты собрался хлористый магний делать сам? А не проще ли купить готовый. Я заплатил за 0,5 кг 40 рублей. Если живешь в крупном городе, то поискать можно вполне. В принципе можно и сделать, для расчетов нужно знать концентрацию исходной соляной кислоты. Если ее никто не "бодяжил", то ее концентрация будет 33- 35%, не больше Далее по справочнику нужно найти плотность, соответствующую этой концентрации. Зная плотность, можно вычислить объем соляной кислоты, необходимой для реакции. Плотность я точно не могу по памяти воспроизвести, примерно 1,2 -1,3 гр/см3. Пишем уравнение реакции:
Mg + 2HCl =MgCl2 + H2
По уравнению реакции на 24 гр магния требуется 73 гр 100% соляной кислоты.
100 граммов 33% кислоты ( та, что у нас есть) содержит 33 гр чистой кислоты. Вопрос: Сколько нам нужно взять ее, чтобы было77 граммов?
100 гр -33гр
Х гр - 77 гр
Х =(100 х 77 )/ 33 =233 гр.
Объем = масса/ плотность, отсюда V кислоты 33% = 233/ 1,3= 179 миллилитров..
Магний следует взять с избытком 10%, тогда на 26,5 граммов магния взять 179 миллилитров 33%HCl Добавь немного , 100 мл воды.
Реакция пойдет с выделением тепла и бурным газовыделением. Поскольку магний умышлено взят с небольшим избытком, то вся кислота должна прореагировать полностью ,а остаться в осадке немного магния. Если магния в осадке нет, то добавь немного еще. В результате реакции, если у тебя чистый магний, а не его сплав с алюминием, должно получиться 95 граммов хлорида магния. Нам нужен 30 % раствор. Вот понимаешь, опять маленькая загвоздка - нужно мне для дальнейших расчетов знать плотность раствора 30 % хлорида магния.... Мда... приехали. Это все есть конечно в специализированных справочниках, но у меня такого нет. Можно в Интернете покопаться, но неохота.
Ладно, примерно , "от балды" примем плотность 1,4 гр/см3.
100гр -30гр
Х - 95гр
Отсюда Х = (100 х95)/30 =316граммов.
316/1,4 =226 мл. Все, наконец приехали. Если я не сильно ошибся в справочных данных, то в результате реакции и последующего разбавления раствора до конц.30% у нас должно получиться 226 мл готового раствора.
Оксид магния можно поискать в аптеках, под названием " Жженая магнезия".
2. Про температуру " варения". Могу померить в следующий раз, когда буду варить, если интересно. А вообще, пока вода вся не испарилась, температура до опасных пределов никак не поднимется. Вари на малом огне в толстостенной посуде, желательно чугунной ( но я делаю в алюминиевой, тоже ничего).
3. Вопрос, конечно актуальный. Температура плавления калийной селитры 336 град, ну еще немного накинем, получается , что опасной для самовоспламенения будет температура около 400 град. При температуре 300 град уже начнется термодеструкция сорбита, смесь начнет темнеть и пахнуть жженым сахаром. Не стоит и ничем не аргументировано доведение топлива до такой температуры
Никогда не нагревай топливо в тонкостенной железной банке на открытом пламени, пусть самом малом. !!! Неизбежно возникнет локальный перегрев со всеми вытекающими последствиями. Использование песчаной бани безопасно на 100 %, для контроля можно поместить в песок высокотемпературный термометр ( на 150 град ) и по нему контролировать температуру. А машинное масло, как иногда рекомендуют вместо песка, вонять начнет, да и перепачкаешься весь в нем.
У меня самовозгорания не разу не было.
3. Гигроскопическая точка для нитрата калия при 20 град. составляет, дай бог памяти, около 90% относительной влажности воздуха. Сорбит более гигроскопичен. Конечно, если хранить дома, то смесь вряд ли влаги нажрется ( у меня влажность в квартире не бывает выше 60- 70%.). Другое дело - в гараже или в сарае, а ведь многие так и поступают. Там влажность все 100%, любой реактив отсыреет.
4. Толщина стенок составляет 3 слоя добротного ватмана с небольшим перехлестом. Проклейка сплошная, на клее ПВА.Подпись: Unknown ( в миру Сергей.)
Вернуться на Пиротек - всё о пиротехнике и изготовление взрывчатых веществ, динамит и детонация