Твёрдые ракетные топлива карамельного типа V

Продолжение темы:

Твёрдые ракетные топлива карамельного типа IV
Карамельное беспокойство IV

http://airbase.ru/forums/index.php?showtopic=19654

Зайдя на фирму химреактивов, что бы два раза не бегать, купил все что были интересные нитраты: аммония, калия, кальция, натрия, алюминия и магния.
Просчитывая от безделья импульсы, обнаружил, что у магния азотнокислого с сахаром он выше других.
Затем в справочнике узнал, что он есть только кристаллогидрат.
Пересчитав импульс с двумя молекулами воды (минимальный кристаллогидрат), получил его все равно высоким (при существенно меньшей температуре). А добавив в состав алюминий, получил импульс 200.
Правда, температура разложения его оказалась около130С, и с сахаром его скорее всего не сварить, Но возможно с другими связками это может быть интересным?
Кто что может сказать об этом. Может есть подводные камни, не заметные дилетанту?

> Зайдя на фирму химреактивов, что бы два раза не бегать, купил все что были интересные нитраты: аммония, калия, кальция, натрия, алюминия и магния.

Правильный подход ;^))

> Просчитывая от безделья импульсы, обнаружил, что у магния азотнокислого с сахаром он выше других.

Я тоже недавно от безделья просчитывал:

http://airbase.ru/forums/index.php?showtop...ic=19654&st=525

> Правда, температура разложения его оказалась около130С, и с сахаром его скорее всего не сварить, Но возможно с другими связками это может быть интересным?

С сахаром вряд ли, а вот с сорбитом можно пробовать. Лучше всего делать так, как я с нитратом кальция, т.е. смешать гексагидрат с сорбитом и постепенно нагревать, взвешивая и определяя остаточную воду. Будь осторожен, судя по всему нитрат магния менее стабилен, чем кальция и калия. Если начнётся выделение окислов азота или будет потемнение, вспенивание (не всязанное с испарением воды) - сразу прекращай нагрев.

Обязательно добавь 1% соды, это повысит стабильность сорбита.

Сделал первую попытку поработать с нитратом магния.
Говоря коротко - ни хрена не получилось.
НМ плавится при низкой температуре, где то около 100С. Затем выкипает часть воды, при при дальнейшем нагревании начинает пахнуть (вонять) какой то кислотой.
Сорбит хорошо плавится с НМ где то при 130-150. В результате получается желтоватая аморфная масса, непрозрачная. За полчаса почти не затвердела.
Правда и чистый расплавленный НМ при охлаждении не кристаллизуется, а остается аморфной густой массой.
При нагревании до 170-190 сорбит с НМ начинает реагировать, реакция останавливается сразу же, как снимаешь с плиты.
Состав сорбит-НМ 1/2 не горит. Вернее не поддерживает горение. Сразу же плавится, начинает течь, при дальнейшем нагревании чернеет и загорается, как бы тлеет внутри, при этом образуется белый пепел, сильно увеличиваясь в объеме.
Мешал НМ с парафином , получается состав который кристаллизуется при охлаждении. Удобен в обращении. Но не горит ни под каким соусом.
Есть ли смысл пробовать дальше ?

А нитратом магния ничего и не получится,он продается в виде гексагидрата,который при 90С обезвоживается до дигидрата и частично разлагается с выделением окислов азота,а книжку по литью я еще не нашел

> НМ плавится при низкой температуре, где то около 100С. Затем выкипает часть воды, при при дальнейшем нагревании начинает пахнуть (вонять) какой то кислотой.

Скорее всего выделяется азотная кислота или окислы азота. Про разложение нитрата магния в справочнике, что под рукой, ничего не написано, но гидрат хлорида магния разлагается, образуя окись магния и HCl. Скорее всего нитрат ведёт себя так же.

Ты потерю веса не определял?

> При нагревании до 170-190 сорбит с НМ начинает реагировать, реакция останавливается сразу же, как снимаешь с плиты.

Хорошо, что останавливается. Сорбит и горячая азотная кислота - очень опасное сочетание.

> Состав сорбит-НМ 1/2 не горит. Вернее не поддерживает горение. Сразу же плавится, начинает течь

Очень похоже на нитрат кальция с глицерином.
Ты и тут не взвесил? Сколько воды улетело?

> при дальнейшем нагревании чернеет и загорается, как бы тлеет внутри, при этом образуется белый пепел, сильно увеличиваясь в объеме.

Пепел - это окись магния.

> Мешал НМ с парафином Удобен в обращении.

;^))))))))))))))))))

> Есть ли смысл пробовать дальше ?

Попробуй нагревать состав с сорбитом с добавкой 1% соды, определи, до какого содержания воды удаётся упарить. Хотя бы для истории.

Господа профессионалы, подскажите пожалуйста, прочитал в книге, выложенной в разделе литература, что приготовление "карамели" очень опасно и при плавлении и даже при "ПЕРЕМЕШИВАНИИ" может взорваться так ли это и если так, то как этого избежать, для меня это важно, так как "химичить" я буду на маленькой 7 метровой кухоньке. Подскажите пожалуйста, меня больше пугает не плавление, а именно перемешивание, действительно ли это опасно? :ph34r:

> прочитал в книге, выложенной в разделе литература, что приготовление "карамели" очень опасно и при плавлении и даже при "ПЕРЕМЕШИВАНИИ" может взорваться

В этой книге написано про сахарную карамель. Её действительно опаснее плавить, чем сорбитовую, потому что температура гораздо выше. Но само по себе перемешивание не только не опасно, а наоборот - абсолютно необходимо, потому что снижает опасность перегрева в одной точке.

Советую делать не сахарную, а сорбитовую карамель. Описание здесь:
http://airbase.ru/users/serge77/cansorb/cansorb.htm

Если есть ещё вопросы - спрашивай.

Serge77, 04.11.2003 23:46:28:

> прочитал в книге, выложенной в разделе литература, что приготовление "карамели" очень опасно и при плавлении и даже при "ПЕРЕМЕШИВАНИИ" может взорваться

В этой книге написано про сахарную карамель. Её действительно опаснее плавить, чем сорбитовую, потому что температура гораздо выше. Но само по себе перемешивание не только не опасно, а наоборот - абсолютно необходимо, потому что снижает опасность перегрева в одной точке.

Советую делать не сахарную, а сорбитовую карамель. Описание здесь:
http://airbase.ru/users/serge77/cansorb/cansorb.htm

Если есть ещё вопросы - спрашивай.

 

Спасибо, буду строго следовать инструкции, заодно куплю в ближайшем строймагзе очки и перчатки

Вопрос по фракционному составу НК. Я расссеял тот НК что у меня есть теперь имею 2-е фракции:
1) 0.3 - 0.5 мм - с округлыми частицами.
2) 0.1 - 0.2 мм - частицы какие попало.
Хочется конечно снизить вязкость топливной массы. Можно ли обойтись только первой фракцией ? И много ли я на этом потеряю в смысле качественного горения?

Метод получения НК с округлой формой частиц.
Вчера попробовал одну идею по полученю округлой формы частиц у нитрата калия. Взял ацетон технический долго стоявший, там примесь воды от 5 до 10% точно есть. Высыпал туда немного селитры, потряс. Потом часть достал и поглядет с увеличительным стеклом - кристаллы стали более округлыми. Вторую часть оставил в ацетоне на 8 часов. Потом с утра достал и посмотрел. Кристаллы явственно округлились.
Селитру брал фракции 0.3 - 0.5 мм. Ацетона примерно в 5-8 раз больше по объему от насыпанных кристаллов. Перед просмотром кристаллы сушил на бумаге под настольной лампой 100 Ватт.

Кто что бумает по этому поводу? Мне почудилось или кристаллы действительно быстрее растворяются на гранях и округляются ? То что это не эффект галтовки - точно. Тряс склянку я секунд 10 всего.

timochka, 05.11.2003 10:56:32:

Кто что бумает по этому поводу? Мне почудилось или кристаллы действительно быстрее растворяются на гранях и округляются ? То что это не эффект галтовки - точно. Тряс склянку я секунд 10 всего.

 

Может просто трясти нужно больше ?

Guennady, 05.11.2003 15:06:32:

Может просто трясти нужно больше ?

 

Тогда это просто галтовка будет. Только это трудоемко получится. Можно конечно электродрель приспособить. Но все равно это не то.

> Можно ли обойтись только первой фракцией ? И много ли я на этом потеряю в смысле качественного горения?

По-моему это слишком крупно, будет хуже гореть, особенно в маленьком двигателе. Но всё равно стоит попробовать и сравнить хотя бы скорость горения с обычной карамелью.

А можно добавить 1% окиси железа, может быть это переборет эффект крупного помола.

> Метод получения НК с округлой формой частиц.
> Кто что бумает по этому поводу? Мне почудилось или кристаллы действительно быстрее растворяются на гранях и округляются ?

Тут скорее не думать нужно, а экспериментировать и пытаться найти какие-нибудь закономерности. Попробуй оставить на большее время, проверь разницу между свежим ацетоном и уже использовавшимся в "округлении". Самое главное - убедись на 100%, что действительно что-то округляется.

Я сомневаюсь, что НК просто растворяется на углах. Уж очень слабо он растворим в ацетоне, даже если в нём 5-10% воды. Должно быть переосаждение, т.е. растворение на углах и осаждение на гранях.

А мелкую фракцию не пробовал округлять?

>> Метод получения НК с округлой формой частиц.
>> Кто что бумает по этому поводу? Мне почудилось или кристаллы действительно быстрее растворяются на гранях и округляются ?

>Тут скорее не думать нужно, а экспериментировать и пытаться найти какие-нибудь закономерности. Попробуй оставить на большее время, проверь разницу между свежим ацетоном и уже использовавшимся в "округлении". Самое главное - убедись на 100%, что действительно что-то округляется.

Тут две проблемы. Во первых я никак не найду куда сунул свой микроскоп, а под лупой плохо видно. Во вторых у меня и изначально форма кристаллов не очень угловатая. Так что трудно что-то разглядеть. Но сравнивая образцы до и после - вроде эффект есть.

>Я сомневаюсь, что НК просто растворяется на углах. Уж очень слабо он растворим в ацетоне, даже если в нём 5-10% воды. Должно быть переосаждение, т.е. растворение на углах и осаждение на гранях.

Переосаждение это врядли. Всеж таки кристалл растет на гранях быстрее при осаждении. А вот то что углы растворяются быстрее - это факт. Связано с тем что локальная скорость потока растворителя на гранях больше. Вопрос работает ли этот эффект тут.

>А мелкую фракцию не пробовал округлять?
Буду пробовать конечно. Но тут без микроскопа совсем тяжко. Надо найти куда я его засунул. Заодно может и фотки сделаю.

Сделал пробы топлива и сразу появились вопросы. Наверное это в первую очередь к Serge77.
Топливо - сорбитовая карамель (классика без добавок). Сорбит не сушил т.к. при проверке оказалось что он почти безводный. НК - не молол, лишь рассеял. Получилась фракция 0.1-0.2 мм со слегка округлыми кристаллами (изначально такие были - видимо при расфасовке на заводе пообтерлись).
При плавке сильно не перегревал, характерного потрескивания не было. Консистенция - стандартная манная каша, можеть чуток жидковатая. Пока не остынет с ложки течет сама.

Сделал 2 образца для определения скорости горения (бумага офисная 80 г/м2 в 2 слоя на ПВА, диаметр 15 мм). Оба сунул в холодильник через 30 минут после отливки.
1) - Сжег через час охлаждения. База 50 мм, время горения 16+-1 с. Проблема с определением скорости т.к. не очень хорошо видно пробегание фронта. Скорость 3.1 мм/с
2) - Сжег через неделю (3 дня в холодильнике, потом просто в пакете). База 70 мм (сделал отверстия в бронировке в начале и конце отрезка - очень хорошо видно моменты прохождения фронта), время горения 24.8 ±0.5 с. Зажглась чуть хуже первой пробы. Скорость 2.8 мм/с.

Вопрос почему такая большая скорость ? Окислитель крупный, бронировка тонкая (после испытания рассыпается от дуновения). 7-10% это не очень мало.

> Консистенция - стандартная манная каша, можеть чуток жидковатая. Пока не остынет с ложки течет сама.

Да, у меня так же.

> База 50 мм, время горения 16+-1 с.

Скорость горения 2.9-3.3 мм/с.

> База 70 мм, время горения 24.8 ±0.5 с.

Скорость горения 2.8-2.9 мм/с.

> Вопрос почему такая большая скорость ?

А потому что ты делал неправильно. Не нужно на фракции рассеивать. ;^))
На самом деле, ты наверняка первый, кто сделал карамель с узкой фракцией окислителя. После кофемолки получается смесь, в ней видны и довольно крупные кристаллы, до 0.5 мм. Конечно есть и тонкий порошок.

Скорость горения сильно зависит от тонкости размола. Если сорбитовую карамель делать упариванием, то KNO3 получается ещё мельче, а скорость горения ещё больше твоей.

В общем, скорее всего причина в размере кристаллов. Но могут быть и другие причины. Сделай ещё несколько опытов, например без холодильника, проверь воспроизводимость. Обычно отверждают 1-2 дня при комнатной температуре.

>> База 50 мм, время горения 16+-1 с.
>Скорость горения 2.9-3.3 мм/с.
Тут погрешность даже больше. 1 секунда это точность секундомера. А из-за проблемы со сложностью наблюдения фронта 2 секунды погрешность это ближе к истине.
>> База 70 мм, время горения 24.8 ± .5 с.
>Скорость горения 2.8-2.9 мм/с.
Скорее всего разницы между первой и второй порцией почти не было.

> Вопрос почему такая большая скорость ?
>А потому что ты делал неправильно. Не нужно на фракции рассеивать. ;^))
>На самом деле, ты наверняка первый, кто сделал карамель с узкой фракцией окислителя. После кофемолки получается смесь, в ней видны и довольно крупные кристаллы, до 0.5 мм. Конечно есть и тонкий порошок.

Ну мелочь у меня тоже была. Я всего лишь просеял порошок НК купленый как удобрение через колготки женские (кстати хорошее сито ). Но в общем-то фракционный состав довольно стабилен. Я честно говоря ожидал что раз в СРЕДНЕМ моя франкия крупнее, то и скорость рости не должна.

>Скорость горения сильно зависит от тонкости размола. Если сорбитовую карамель делать упариванием, то KNO3 получается ещё мельче, а скорость горения ещё больше твоей.
Меня больше волнует показатель в законе горения. если давление будет в среднем на 10% выше - это не страшно. А вот если оно расти быстрее будет - это АБЗАЦ. Я то расчитываю на Кн порядка 300-350 и давление 60 атм рабочее.

С размолом я конечно поэкспериментирую. Результаты выложу.

> Ну мелочь у меня тоже была. Я всего лишь просеял порошок НК купленый как удобрение через колготки женские

А, так у тебя была не фракция 0.1-0.2 мм, а 0.1-0.2 и меньше! Тогда наверняка дело именно в размере кристаллов. В кофемолке остаётся какая-то часть крупной фракции.

> Я честно говоря ожидал что раз в СРЕДНЕМ моя франкия крупнее

Она у тебя в СРЕДНЕМ МЕЛЬЧЕ ;^))

> Меня больше волнует показатель в законе горения

Не думаю, что сильно повлияет. Тем более что и скорость не сильно изменилась.

> Я то расчитываю на Кн порядка 300-350 и давление 60 атм рабочее.

А зачем так много? Для карамели лучшее давление - в пределах 20-30 атм, это область, в которой скорость горения практически не зависит от давления. Уточни по графику.

>> Ну мелочь у меня тоже была. Я всего лишь просеял порошок НК купленый как удобрение через колготки женские
>А, так у тебя была не фракция 0.1-0.2 мм, а 0.1-0.2 и меньше! Тогда наверняка дело именно в размере кристаллов. В кофемолке остаётся какая-то часть крупной фракции.
>> Я честно говоря ожидал что раз в СРЕДНЕМ моя франкия крупнее
>Она у тебя в СРЕДНЕМ МЕЛЬЧЕ ;^))

Крупнее! Там мелочи совсем не много. По фракционному составу очень похоже на то что идет в внутри стандартной стеклянной банки NaNO3 (чда).

>> Я то расчитываю на Кн порядка 300-350 и давление 60 атм рабочее.
>А зачем так много? Для карамели лучшее давление - в пределах 20-30 атм, это область, в которой скорость горения практически не зависит от давления. Уточни по графику.

Хочется больше удельного импульса вот и лезу в область больших давлений. Тем более что корпус позволяет. На неделе собираюсь тестировать на давление до 90 атм. Если выдержит успешно, то на 60 атм можно будет безопасно работать.

Serge77, 17.11.2003 12:27:08:

Для карамели лучшее давление - в пределах 20-30 атм, это область, в которой скорость горения практически не зависит от давления. Уточни по графику.

 

И еще - за счет снижения массы корпуса при 20 атм получится максимальная эффективность двигателя ракеты.

> Тем более что корпус позволяет. На неделе собираюсь тестировать на давление до 90 атм. Если выдержит успешно, то на 60 атм можно будет безопасно работать.

Ты учитывай потерю прочности при разогреве. А разогрев будет, особенно в первых пробах, не сомневайся.

>И еще - за счет снижения массы корпуса при 20 атм получится максимальная эффективность двигателя ракеты.

Корпус стеклопластиковый так что там минимум 30 атм прочность, И поднять в трое - совсем не дорого.

>Ты учитывай потерю прочности при разогреве. А разогрев будет, особенно в первых пробах, не сомневайся.

Я знаю. По расчетам все Ок. Если все выйдет удачно выложу технологию стеклопластиковых корпусов с термозащитой. Если пойдет плохо - получим данные о радиусе разлета стеклопластиковых осколков и бывают ли они вообще Место для испытаний я уже присмотрел.

Там будет и такая нужная вещь для карамели как камера дожигания - кстати самая термонапряженная часть корпуса. Вот только топливо для испытаний подкачало.

timochka, 17.11.2003 13:04:09:

Вопрос почему такая большая скорость ? Окислитель крупный, бронировка тонкая (после испытания рассыпается от дуновения). 7-10% это не очень мало.

 

Померь плотность. думается мне что у тебя губка получилась. Замечал что если плавиш только сорбит без селитры то сперва получается белая пена которая потом теряет газы и становится прозрачной жидкостью. Именно по этому я всегда плавлю сорбит и когда он станет прозрачным всыпаю селитру. При плавлении смеси сорбита с селитрой из за густоты смеси газы не выйдут никогда. Особенно при слабом нагреве. Даже если плавить толстый слой сорбита (более 10 мм) приходится довольно долго ждать пока выйдет весь газ.