Карамельное беспокойство II

Maggot>>Ты писал, что эксперементировал с расплавом NaNO3+KNO3+NH4NO3 и с сахаром. Не пошло. А с сорбитом как?
Serge77>Сахар просто очень быстро разлагался. Сорбит прекрасно сплавляется и с чистым НА и с эвтектиками НА с KNO3 и/или NaNO3. Однако заставить это гореть не удаётся, топливо плавится и утекает.

А описание физ. свойств эвтектик НА, НК и НН не у кого нету ?
Температуры плавления, плостности, модули упругости и т.д.?

Maggot>Ты писал, что эксперементировал с расплавом NaNO3+KNO3+NH4NO3 и
Maggot>с сахаром. Не пошло. А с сорбитом как?

Сахар просто очень быстро разлагался. Сорбит прекрасно сплавляется и с чистым НА и с эвтектиками НА с KNO3 и/или NaNO3. Однако заставить это гореть не удаётся, топливо плавится и утекает.

timochka>А описания физ. свойств эвтектик НА, НК и НН ни у кого нету ?
timochka>Температуры плавления, плотности, модули упругости и т.д.?

NH4NO3 т.пл. 169С
86.4% NH4NO3 13.6% KNO3 156.5C
79.5% NH4NO3 20.5% NaNO3 120.8C
66.5% NH4NO3 12.5% KNO3 21.0% NaNO3 118.5C

По другим свойствам у меня цифр нет.
По моим наблюдениям: расплавы представляют собой очень подвижные жидкости с высоким поверхностным натяжением, похоже на воду. При застывании получается прочная монолитная масса.

Какая идея тебя осенила? Уж не использовать ли их как жидкие окислители?

Ну и надымил я сегодня в лесу! Было сожжено 15 шашек по 15г каждая. Ещё две остались несожжёнными, поскольку расположившиеся рядом шашлычники начали проявлять беспокойство. Вообще самая большая проблема - найти свободное место в лесу, везде отдыхаюшие.

Результаты, горение в бумажной трубке:

<TR></TR><TR></TR><TR></TR><TR></TR><TR></TR><TR></TR><TR></TR><TR></TR><TR></TR><TR></TR>

N

%сорбит

%крахмал

%KNO3

%NaNO3

Скор.гор. мм/сек

42

35

65

2.6

44

35

65

0.4

45

35

40

25

2.1

46

35

+2

35

30

2.2

47

33

2

35

30

2.1

49

32

3

35

30

[html_font SIZE=2] 2.1</FON>

50

31

4

35

30

1.9

51

31

4

32.5

32.5

1.6

48

30

5

35

30

1.5

[ слишком длинный топик - автонарезка ]

algor17>Напугал шашлычников ? Сказал бы что с комарами борешься,типа фирменное средство.

Ты будешь смеяться, но именно эта версия у меня была в запасе на случай расспросов ;^))))))

algor17>А как вообще визуально 49 горит относительно стандартного состава ?

Точно так же, сильно шипит, очень энергичная струя огня ~20см (диаметр шашки 17мм), только пламя жёлтое. У стандартного состава пламя слабо заметное, бледно-фиолетовое. И столб дыма поднимается в кроны деревьев и там застревает, сквозь него так красиво пробивают лучи солнца. Вот никогда не собирался заниматься карамелью, а теперь мне это нравится всё больше и больше. Присоединяйтесь!

to Serge77

Внушает !

А по заказу смеси KNO3 + Сорбит + крахмал не провериш ?

Serge77>А что именно надо проверить? Ты хочешь сделать ещё прочнее?

Скорость горения...

&.Б.>Скорость горения...

Вряд ли одним крахмалом можно сильнее понизить скорость горения, чем крахмалом и NaNO3 одновременно. Да и загустит он стандартную смесь очень сильно, ведь там только 35% жидкой фазы, а у меня 100%, и то чувствуется. Я вообще не очень понимаю, почему крахмал замедляет. Вполне возможно, что здесь какие-то вторичные эффекты, например не полностью растворившиеся нитраты или частичное разложение крахмала, ведь составы с большим содержанием крахмала приходилось греть выше.
А чем тебя 2мм/сек не устроят? Неужели не добудешь NaNO3?

timochka>>А описания физ. свойств эвтектик НА, НК и НН ни у кого нету ?
timochka>>Температуры плавления, плотности, модули упругости и т.д.?

Serge77>NH4NO3 т.пл. 169С
Serge77>86.4% NH4NO3 13.6% KNO3 156.5C
Serge77>79.5% NH4NO3 20.5% NaNO3 120.8C
Serge77>66.5% NH4NO3 12.5% KNO3 21.0% NaNO3 118.5C

Serge77>По другим свойствам у меня цифр нет.
Serge77>По моим наблюдениям: расплавы представляют собой очень подвижные жидкости с высоким поверхностным натяжением, похоже на воду. При застывании получается прочная монолитная масса.
Serge77>Какая идея тебя осенила? Уж не использовать ли их как жидкие окислители?

Я надеялся что кто-то это уже исследовал (я имею в виду физ св-ва). И есть данные по текучести, ползучести при разных температурах. А про жидкие окистители это мысль Ж-)!

Про крахмал! Лучше попробовать декстрин! Получить можно прокаливая крахмал в духовке до кремового цвета.

Комментарии:

состав 42 соответствует стандартной карамели, но приготовлен нагреванием до 185С, чтобы проверить влияние полного обезвоживания. Заряд получился практически такой же, как при нагревании до 120-130С, может быть совсем немного мягче, горит обычно.

Состав 44 приготовлен как 42, но даже через 6 дней остался мягким. Получается, что именно нитрат натрия придаёт мягкость. Горит этот состав не только очень медленно, но при этом сильно оплавляется, шарики несгоревшего топлива скатываются на землю.

Состав 45 - попытка уменьшить количество NaNO3, однако температура плавления получилась 195С, при этом ещё немного осталось кристаллов, я не стал греть выше. На скорости горения это не сказалось.

Составы 46-51 - поиск оптимального содержания крахмала. Оказалось, что увеличение содержания крахмала повышает вязкость, но уменьшает скорость горения. Кроме того, составы с крахмалом имеют одну особенность: в интервале температур 160-170С они загустевают (очевидно, крахмал начинает набухать и растворяться), а затем опять разжижаются и уже потом полностью расплавляются. Вот это загустевание сильно заметно при 4% крахмала, а при 5% уже совсем плохо.

Кроме крахмала я пробовал муку и желатин, они тоже повышали прочность, но растворялись гораздо хуже и частично разлагались. Крахмал прекрасно выдерживает нагревание.

Также было изучено влияние выдержки готового топлива на прочность и скорость горения. Были испытаны составы 49 и 50, пролежавшие после изготовления 4 часа, 12 часов, 1.5 суток, 2.5 суток и 4.5 суток. Скорость горения не зависела от времени выдержки. А вот механическая прочность, определяемая пока что протыканием ножом, нарастала до 1.5 суток, затем оставалась постоянной.

В общем, для дальнейших испытаний я выбрал состав 49. Учитывая, как он горит, плюс гораздо большую прочность, чем без крахмала, плюс недавнюю дискуссию о не совсем твёрдых топливах, я теперь практически уверен, что из этого получится годное топливо.

В ближайших планах - испытание прочности и тестовый двигатель.

Напугал шашлычников ? Сказал бы что с комарами борешься,типа фирменное средство.Пара таблеток и комары во всем лесу вымирают.Они бы тебя накормили шашлыком и водкой.
А как вообще визуально 49 горит относительно стандартного состава ?

Serge77>Состав 44 приготовлен как 42, но даже через 6 дней остался мягким. Получается, что именно нитрат натрия придаёт мягкость. Горит этот состав не только очень медленно, но при этом сильно оплавляется, шарики несгоревшего топлива скатываются на землю.

Совсем не гуд! Оплавление это плохо :-(

Serge77>Составы 46-51 - поиск оптимального содержания крахмала. Оказалось, что увеличение содержания крахмала повышает вязкость, но уменьшает скорость горения.

А поэтому и предлагал декстрин. В надежде что он не так снизит скорость горения.

Serge77>Кроме крахмала я пробовал муку и желатин, они тоже повышали прочность, но растворялись гораздо хуже и частично разлагались. Крахмал прекрасно выдерживает нагревание.

А аэросил пробовал ? Как результаты? Мне у аэросила мех св-ва нравятся. Должен положительно влиять на прочность.

Serge77>Также было изучено влияние выдержки готового топлива на прочность и скорость горения. Были испытаны составы 49 и 50, пролежавшие после изготовления 4 часа, 12 часов, 1.5 суток, 2.5 суток и 4.5 суток. Скорость горения не зависела от времени выдержки. А вот механическая прочность, определяемая пока что протыканием ножом, нарастала до 1.5 суток, затем оставалась постоянной.

О протыкании ножом! Это неплохой тест, но нужно его стандартизовать. И тогда можно мерять глубину/размеры отпечатка от него при стандартном усилии. Длинна лезвия порядка 5 - 10 мм.
угол заточки около 45 градусов (острее - труднее размер отпечатка мерять.)

Serge77>В общем, для дальнейших испытаний я выбрал состав 49. Учитывая, как он горит, плюс гораздо большую прочность, чем без крахмала, плюс недавнюю дискуссию о не совсем твёрдых топливах, я теперь практически уверен, что из этого получится годное топливо.

О прочности Заливать прямо в двигатель можно только для небольших движков. Для больших все равно надо делать шашки. Можно попробовать сделать шашку армированную стекловолокном!
Редкое армирование и это снимет часть проблем с прочностью.

timochka>Хочется снизить долю НН. Сначала растворить в сорбите НК скока растворится, а потом смешать с расплавом эвтектики.

НК в сорбите практически не растворяется, я грел до 185С, густая масса как была, так и осталась. А прибавлять уже расплавленную эвтектику не имеет смысла. От того, что какие-то компоненты уже жидкие, температура плавления конечной смеси не зависит. Нужно просто постепенно возрастающую часть НК заменять на НА до тех пор, пока не будет получаться гомогенный расплав. Именно так я и получил жидкую карамель.

timochka> А про жидкие окистители это мысль Ж-)!

На AROCKET обсуждалось. Я предложил использовать сплав НА-сорбит как монотопливо. Думаю, что как раз в ЖРД оно бы хорошо горело.

timochka>Про крахмал! Лучше попробовать декстрин! Получить можно прокаливая крахмал в духовке до кремового цвета.

Думал и про декстрин. Вполне возможно, что он у меня и получается в расплаве. Но раз уж крахмал полностью растворяется, то он наверняка будет сильнее загущать, потому что молекулярный вес больше.

timochka>>А описания физ. свойств эвтектик НА, НК и НН ни у кого нету ?
timochka>>Температуры плавления, плотности, модули упругости и т.д.?

Serge77>По моим наблюдениям: расплавы представляют собой очень подвижные жидкости с высоким поверхностным натяжением, похоже на воду. При застывании получается прочная монолитная масса.
Serge77>Какая идея тебя осенила? Уж не использовать ли их как жидкие окислители?

Хочется снизить долю НН. Сначала растворить в сорбите НК скока растворится, а потом смешать с расплавом эвтектики.

timochka>Совсем не гуд! Оплавление это плохо :-(

Все карамельные составы, и обычные и мои, плавятся перед сгоранием. Только если скорость горения большая, то раплавленный слой очень маленький и не мешает. А если скорость маленькая, то успевает расплавиться большая часть и топливо начинает течь. Судя по всему, текучесть НА топлив тоже можно будет преодолеть, только подняв скорость горения.

timochka>А аэросил пробовал ? Как результаты? Мне у аэросила мех св-ва нравятся. Должен положительно влиять на прочность.

Пробовал. Во-первых, при сплавлении явно начал разлагаться сорбит, хотя и немного. Аэросилу всё равно, он всё подряд катализирует. Прочность возросла совсем немного, а скорость горения упала до 1.5мм/сек. И дыма было меньше. В общем, совсем плохо.

timochka>О прочности Заливать прямо в двигатель можно только для небольших движков.

Что ты считаешь небольшими? Для меня большие начинаются с диаметра 50мм. Хочу попробовать залить, сделав вставку для канала-звезды, чтобы профиль горения был более нейтральным, чем с простым каналом.

timochka> Можно попробовать сделать шашку армированную стекловолокном!

А ещё лучше углеволокно или хлопок, они сгорят. Только думаю, что с волокнами уже не так легко будет литься.

timochka>>Хочется снизить долю НН. Сначала растворить в сорбите НК скока растворится, а потом смешать с расплавом эвтектики.

Serge77>НК в сорбите практически не растворяется, я грел до 185С, густая масса как была, так и осталась.

Тогда конечно. Я думал там сколько-нибудь заметная растворимость.

timochka>>Совсем не гуд! Оплавление это плохо :-(
Serge77>Все карамельные составы, и обычные и мои, плавятся перед сгоранием. Только если скорость горения большая, то раплавленный слой очень маленький и не мешает. А если скорость маленькая, то успевает расплавиться большая часть и топливо начинает течь. Судя по всему, текучесть НА топлив тоже можно будет преодолеть, только подняв скорость горения.

Я это и имел в виду. Что он плавится быстее чем горит

timochka>>О прочности Заливать прямо в двигатель можно только для небольших движков.
Serge77>Что ты считаешь небольшими? Для меня большие начинаются с диаметра 50мм. Хочу попробовать залить, сделав вставку для канала-звезды, чтобы профиль горения был более нейтральным, чем с простым каналом.

Небольшие это 12к. Все что более 30 мм. диаметром в движек лучше не лить, а делать шашки и потом их вкладывать/вклеивать в двигатель, как мне кажется. Армирование я предлагаю для шашек от 50 мм и больше.

timochka>> Можно попробовать сделать шашку армированную стекловолокном!
Serge77>А ещё лучше углеволокно или хлопок, они сгорят. Только думаю, что с волокнами уже не так легко будет литься.

Почему именно стекловолокно. Хлопок - просто никакое армирование, и потом я боюсь заливать его расплавом при 190С. Углеволокно - дефицит + опасения по самовозгоранию при заливке заряда. Стекловолокно - хорошая прочность + легко достать.

По поводу как это будет литься. Я думаю сделать сеточку а-ля цилиндрическую поместить ее в форму для литья и просто залить расплавом. Только надо оптимальное расположение волокон прикинуть.

timochka>> Все что более 30 мм. диаметром в движек лучше не лить, а делать шашки и потом их вкладывать/вклеивать в двигатель, как мне кажется.
Serge77>А почему? Топливо не хрупкое, будет растягиваться вместе с двигателем. Конечно, нужно тестировать, но мне кажется, вполне может получиться.

Не нравятся длиные шашки с точки зрения прочности и трещиностойкости. И торца только два. Кстати для больших шашек движек лучше делать прогрессивный. Чтоб когда шашка тяжелая ускорения поменьше были.

timochka>>По поводу как это будет литься. Я думаю сделать сеточку а-ля цилиндрическую поместить ее в форму для литья и просто залить расплавом.
Serge77>Я думал, ты предлагаешь в расплав засыпать мелконарезанные волокна и лить такую смесь. Если вставлять сеточку, должно получиться, расплав жидкий, легко зальётся между волокнами.

Вариант, но не для нас. Волокна на дно осядут и эффекта не будет. Хотя если они будут плавать и не оседать то это очень хороший вариант.

timochka> Все что более 30 мм. диаметром в движек лучше не лить, а делать шашки и потом их вкладывать/вклеивать в двигатель, как мне кажется.

А почему? Топливо не хрупкое, будет растягиваться вместе с двигателем. Конечно, нужно тестировать, но мне кажется, вполне может получиться.

timochka>По поводу как это будет литься. Я думаю сделать сеточку а-ля цилиндрическую поместить ее в форму для литья и просто залить расплавом.

Я думал, ты предлагаешь в расплав засыпать мелконарезанные волокна и лить такую смесь. Если вставлять сеточку, должно получиться, расплав жидкий, легко зальётся между волокнами.

timochka>Не нравятся длиные шашки с точки зрения прочности и трещиностойкости.

А чем отличается прочность одной длинной шашки от нескольких более коротких, стоящих друг на друге? А если длинная скреплена с корпусом, а короткие вложены?

timochka> И торца только два.

А чем плохо? Если буду заливать, то торцы не будут свободные, они будут упираться в крышки двигателя.

timochka> Кстати для больших шашек движек лучше делать прогрессивный. Чтоб когда шашка тяжелая ускорения поменьше были.

Это с точки зрения топлива. А с точки зрения всей ракеты получится, что в начальный момент, когда ракета самая тяжёлая, тяга будет меньше, нестабильный старт. А в конце горения будут слишком большие перегрузки. А?

timochka>>Не нравятся длиные шашки с точки зрения прочности и трещиностойкости.

Serge77>А чем отличается прочность одной длинной шашки от нескольких более коротких, стоящих друг на друге? А если длинная скреплена с корпусом, а короткие вложены?

Границы шашки автоматически ограничивают размеры трещины. А скорость роста трешины пропорциональна ее размерам. Тоесть в большой шашке возможно образование длинных трещин, что чревато. А для маленьких шашек трещина маленькая - растет медленно - высока вероятность что отколовшийся кусок топлива сгорит прежде чем отвалится совсем.

timochka>> И торца только два.
Serge77>А чем плохо? Если буду заливать, то торцы не будут свободные, они будут упираться в крышки двигателя.

Гореть будет только по каналу. Придется канал сложной формы делать.

timochka>> Кстати для больших шашек движек лучше делать прогрессивный. Чтоб когда шашка тяжелая ускорения поменьше были.
Serge77>Это с точки зрения топлива. А с точки зрения всей ракеты получится, что в начальный момент, когда ракета самая тяжёлая, тяга будет меньше, нестабильный старт. А в конце горения будут слишком большие перегрузки. А?

Ну да с точки зрения топлива. Но колебания ускорения порядка 20% с точки зрения баллистики - погоду не сделают, а для прочности топлива - даже эта прибавка важна. т.к. напряжения будут пропорциональна h² , где h - толшина шашки (от канала до стенки).