Твёрдые ракетные топлива XII

Если с ПХА это не будет опасно?

 

Разные сорта канифоли плавятся в пределах 70-100С.

 

С ПХА не пробовал. Серж, неужели так мало? Мне думалось около 120-150С.
Я пробовал расплав парафин-канифоль 3:1. Затем добавлял KNO3 - 70:30. Горел неплохо. Но больше не экспериментировал, нет времени.

HARRY, 10.05.2004 14:12:18 :

Серж, неужели так мало? Мне думалось около 120-150С.
Я пробовал расплав парафин-канифоль 3:1. Затем добавлял KNO3 - 70:30. Горел неплохо. Но больше не экспериментировал, нет времени.

 

Лучше уточнить в энциклопедии, которую я упоминал.

KNO3-парафин-канифоль горел? Скорость засекал? Шлаки оставались? Парафин становится всё интереснее ;^))

Я никогда не пробовал сплавлять парафин с канифолью, вместо этого я сплавлял канифоль с воском. получается довольно прочная масса, не хрупкая как канифоль и не мягкая как воск. Раньше такой мастикой пользовались камнерезы для скрепления частей изделия.

На выходных впервые испытал эпокси топливо на тягоизмерительном стенде. Правда, стендом это не назовёшь, просто поставили двигатель на датчик тяги соплом вверх.
Имелось:
1) двигатель (лётный), внешний диам. 40 мм, стенки 1,5 мм, длина 25 см, критика сопла 5,5 мм
2) топливо - 3 идентичные шашки, длина каждой 60 мм, канал 16 мм, снаружи бронированные, состав 70-22-8 эпокси-НК-окись железа, масса топлива ~240 г
3) конденсаторный датчик тяги (пластинки 18 х 5 см, толщина 2 мм), 50 отсчётов в секунду, деление 150 г, откалибровался до 16 кг

Ожидалось, что двигатель будет работать 3-3,5 с и дать среднюю тягу ~80 Н, давление достигнет 30 атм (Kn ~620).

Результаты:
1) датчик отработал без проблем (т.е. не закорочивало, не оборвалось, не опрокинулся)
2) на графике видно, что в течении 1,5 с двигатель 3 раза "пытался" набрать тягу. Последняя и самая значительная (датчик засёк макс. тягу 80 кг!) попытка длилась 0,5 секунд (!)
3) по заканчиванию работы двигателя через заглушку сильно прорывались газы

Анализ и комментарии:
1) не известно, как датчик себя ведёт при нагрузке больше 16 кг, но пластично он не деформировался, так как частота возвратилась обратно
2) топливо сгорело намного быстрее (6-7 раз) ожиданного
3) 800 Н тяге при Cf=1,5 соответсвует давление 220 атм (!), которое давит на площадь заглушки с силой 2,4 т
4) заглушку не выбило, но она была закреплена тремя М3 (!) болтами...
5) тем не менее в конце работы газы сильно прорывались, наверное пиковое давление разтянуло трубу (диаметр потом измеряли, но пластическую деформацию не обнаружили)

Анализ продолжается... пытаюсь как-то все противоречия совместить. График тяги будет доступен завтра, выложу.

KNO3-парафин-канифоль горел? Скорость засекал? Шлаки оставались?

 

Ну может быть я погорячился, сказав, что неплохо горел. Просто горел и все. Примерно также, как и эпокси. Скорость не засекал. Шлаков много. Я это списал на слишком приблизительные соотношения всех компонентов.

karlos, 10.05.2004 23:53:58 :

Ожидалось, что двигатель будет работать 3-3,5 с и дать среднюю тягу ~80 Н, давление достигнет 30 атм (Kn ~620).

 

Kn вроде бы низковат. Ты уже с таким делал? Как ты расчитывал время горения?

Расчитал в SRM с топливом RNX-57 (состав совпадает), коеффициенты топлива взял из зависимости давления от Kn, которая приведена у Накки. С таким Kn было проведено несколько обещающих (т.е. двигатель работал стабильно, не слишком коротко, не слишком долго, шлака осталось мало) испытаний, но пользы от них мало, поскольку не было никакой измерительной аппаратуры. Вполне возможно, что топливо горело быстрее и на тех испытаний, но возможно и, что на последнем произошло аварийное зажигание топлива по всей поверхности.
Такой Kn я выбрал потому, что казалось это минимальный Kn, при котором эпокси топливо будет работать стабильно без пульсаций.
Сейчас ожидаю файл с записью датчика тяги (он на другом компе, там нет Excel, сразу после испытания нарисовали график вручную в тетрадь).
Теперь хочу выдвинуть несколько гипотез, почему так случилось, и провести испытания для проверки этих гипотез.

Я вижу следующие факторы:
1) показатель степени у этого топлива намного выше чем у Накки (у него ~0,46)
2) аварийный Kn (топливо загорелось по всей поверхности, пористость, трещины)
3) датчик тяги не дал достоверные результаты

Как без специальной камеры проверить показатель степени скорости горения, не знаю. На воздухе топливо горит со скоростью 1 мм/с (40 мм горели 40 с).
Про работу бронировки можно только косвенно судить. Если известны параметры горения топлива, то можно подогнать модель так, чтобы график тяги соответствовал измерённому, т.е. расчитать Kn.
Про неправильность датчика тяги я сомневаюсь, так как ёмкость может только увеличиваться при болшей нагрузке. Это значит, что датчик не может преувеличивать показания, возможен только недобор. И кроме того, из времени работы двигателя можно приблизительно получить очень близкую оценку средней тяги.

> С таким Kn было проведено несколько обещающих (т.е. двигатель работал стабильно, не слишком коротко, не слишком долго, шлака осталось мало) испытаний, но пользы от них мало, поскольку не было никакой измерительной аппаратуры.

Ну почему пользы мало? Если горело ровно и нормальное время, а в последний раз по-другому, значит скорее всего в последний раз что-то не так с топливом или собственно шакой (бронировка, пористость и т.д.).

> Такой Kn я выбрал потому, что казалось это минимальный Kn, при котором эпокси топливо будет работать стабильно без пульсаций.

Возле минимума лучше не работать, нужно брать с запасом, чтобы компенсировать возможные небольшие вариации топлива.

> Как без специальной камеры проверить показатель степени скорости горения, не знаю.

Обычно жгут несколько зарядов в двигателе с разным Kn, засекают время, из этих данных всё вычисляют.

Дело в том, что не известно, горело ли нормалное время, поскольку прежние испытания никак не документировались... Казалось, что нормально, но время под волнованием идёт по другому.

Так наверное и сделаю, стенд теперь у меня есть, сожгу разные конфигурации. Если есть уверие за Kn, то по графику тяги можно найти параметры топлива, в принципе получается диф. уравнение в котором тяга и производная тяги известна, а ищется функция обьёма сгоревшего топлива.

Сам не поверил, но мне удалось сплавить НА с сахаром и АЛ(серебр)
Время горения на воздухе ~0,5 мм/сек. Грение визуально намного активние чем с эпокси. За счет более высококой темп Ал стал вступать в горение.

Статистику не набирал, тк "замутил" между варением каши и открыванием пива.
Насамом деле пока нет стенда - я определяю примерные направления для будущих тестов.

Субъективно - бумажные стаканчики очень сильно влияют на результаты из-за участия в горении бумаги или угля от нее.
Чем заменить для тестовых "палочек" d 10 мм ?.

А как ты это сделал ? У меня сразу после начала плавления происходило самовоспламенение. ВСЕГДА.

В том то и дело, что это не тривиально.
Собственно отрабатывалась идея смешивания активно реагирующих веществ. За основу было взято предположение что создав на поверхности одного из веществ пленку температурно разрушаемую (а-ля серебрянка) можно добиться устойчивости смеси/сплава. Разные варианты применения: катализатор исключить из работы до тех пор пока не начнется горение, исключить реакцию НА с отвердителем и тд.
Сахар был был взят просто на пробу, как визуально активно реагирующее вещство. По теплообразовнаию он аналогичен сорбиту. Сорбит более устойчив и не реагирует с НА в расплаве.

В качестве ПАВ я использовал каплю AOS на замес в 20 гр. Капля крупная - меньше не капало . Это густая жидкость, почти гель. перетер с ним сахар - кашица. добавил НА и грел
В районе 150-160 все расплавилось, по густоте как обычная карамель.
Добавил серебрянку.
При нагреве свыше 200 начинается реакция, при охлаждении самозатухает.
Расплав отвердел хорошо и быстро.
Горение хоть стало похоже на правду. И, что радует, стал гореть АЛ.
Состав наверное можно довести до работы в двигателе, но без чиловых данных тестов судить сейчас о чем либо рано.

Конечно здесь ПАВ работает по другому. Вероятно связывает ионы НА, но я не химик, судить сложно.

Вывод один и основной набирать статистику работы различных ПАВ в смесях.
Последствия применения ПАВ могут быть разные - от ислючения нежелательных реакций до ускорения желательных.

Это очень интересно, но на грани фола. Для повторения рекомендовать не стоит. Опасно.

Piroman, 12.05.2004 07:32:35 :

Чем заменить для тестовых "палочек" d 10 мм ?.

 

Попробуй медную сантехническую трубку, такую можно везде достать.

karlos, 12.05.2004 10:32:36 :

Piroman, 12.05.2004 07:32:35 :

Чем заменить для тестовых "палочек" d 10 мм ?.

 

Попробуй медную сантехническую трубку, такую можно везде достать.

 

Медь не подойдет, ее соли катализируют разложение НА. Лучше использовать ПВХ или ПП трубы

> Собственно отрабатывалась идея смешивания активно реагирующих веществ. За основу было взято предположение что создав на поверхности одного из веществ пленку температурно разрушаемую (а-ля серебрянка) можно добиться устойчивости смеси/сплава.

Для алюминия и возможно для других совершенно нерастворимых веществ это может работать. Но в случае с сахаром не может, потому что он хотя бы немного, а скорее всего много, растворим в расплаве НА, тем более с добавкой, содержащей воду. Я уверен, что если сахар действительно разлагался меньше, чем обычно, то это связано не с плёнкой на его поверхности, а с чем-то другим. Но эффект интересный, его нужно изучить.

> В качестве ПАВ я использовал каплю AOS

Что это? Желательно максимально подробно.

> В районе 150-160 все расплавилось, по густоте как обычная карамель.

Сахар тоже расплавился? Или точно сказать нельзя, было плохо видно?

> При нагреве свыше 200 начинается реакция, при охлаждении самозатухает.

А зачем ты грел выше? Как измерял температуру?

> Конечно здесь ПАВ работает по другому. Вероятно связывает ионы НА, но я не химик, судить сложно.

Ионов аммония слишком много, да и не связываются они ни с чем, могут только реагировать, а нам это не нужно.

> Вывод один и основной набирать статистику работы различных ПАВ в смесях.

Да, это очень интересно. Пиши о результатах!

AOS - средство для мытья посуды ("абсолютно оптимальная система" )
Состав по памяти: 4-5% неионногенные ПАВ, 1-1,5 % анионные ПАВ, глицерин, задушка. Его порекомендовал один знакомый для мытья посуды, как сердсто не содержащее лаурилов. Типа здоровее будем, если канцерогенов с посуды бум меньше получать.

Сахар частично (до половины) растворился в АОСе. Если и не весь в раславе растворился то оставалось мало. Т.к. расплав когда горячий - жидкий
При остывании быстро схватывается. Смотрится монолитом.
В последующем бу использовать Сах пудру.
Сахара было многовато, тк оставался после сгорания уголь в виде пепла.

Температуру оценил в 200 по глубокому (темно коричневый цвет ) разложению сахара.
А грею доконца - чтобы понять границы для разгильдяйства

Собственно АОС - потомучто близко было руку протянуть. А так бытовых моющих средств много надо будет сухие пробовать.

---

На грани фола почему ?

АЛ можно на этапе отработки исключить, его поведение известно и его заморочки отрабатываются в других опытах.

Я никому не рекомендую плавить НА с АЛ. Статистики в количестве плавок более 100 у меня нет. После отпуская - я думаю наберется. Вот тогда и буду говорить о такой возможности, применительно к себе.
У самого колнеки дрожали на первом замесе Да и сейчас делаю на неизвестных сочетаниях с различными исходными данными с бооольшими предосторожностями.

В случае сплавления ингридиентов, всегда для малой порции довожу температуру до начала реакции. Поэтому варианту с узким температурным интервалом даже не озвучиваю.

А из трубок бу брать 16 мм сантехтрубу. вней формировать, выдавливать и красить. В этом случае исключается "самонаддув" шашки с ограничением по отхождению газов.

Piroman, 12.05.2004 08:32:35 :

Субъективно - бумажные стаканчики очень сильно влияют на результаты из-за участия в горении бумаги или угля от нее.
Чем заменить для тестовых "палочек" d 10 мм ?.

 

Да, бумага очень сильно влияет на медленногорящие топлива. Можно шашку без бумаги обматывать скотчем. Или заливать в тонкую пластиковую трубку. Медная не подойдёт, потому что она и катализировать будет, и теплопроводность у неё высокая, будет прогревать топливо. ПВХ вообще-то годится, но такая трубка не будет сгорать вместе с топливом, будет получаться, что топливо горит в глубине трубки, это тоже влияет на скорость.

> AOS - средство для мытья посуды ("абсолютно оптимальная система" )

Ты можешь картинку дать? Чьё производство?

> Состав по памяти: 4-5% неионногенные ПАВ, 1-1,5 % анионные ПАВ, глицерин, задушка. Его порекомендовал один знакомый для мытья посуды, как сердсто не содержащее лаурилов. Типа здоровее будем, если канцерогенов с посуды бум меньше получать.

Лауриновая кислота - карценоген? Только что проверил - это не так. Да и без проверки понятно, ведь это близкий аналог стеариновой кислоты, компонент природных жиров.

> АЛ можно на этапе отработки исключить, его поведение известно и его заморочки отрабатываются в других опытах.

Без него гореть будет очень медленно. Я делал составы НА с сахаром и разными катализаторами, упариванием водного раствора при 60-70С. Максимальная скорость горения 0.2 мм/с.

Происзводитель ОАО "НефисКосметикс" Казань Группа компаний "Нэфис груп"

Насчет канцерогенов - грил врач внимательно следящий за тем, что ест пьет пользует и тд., хорошо знающий химию. Скажем так лаурилы (..ты) - не зарегистрированны как канцероген

Выпариване оставляет воду. Вода - сильный тормоз для НА.

> Насчет канцерогенов - грил врач внимательно следящий за тем, что ест пьет пользует и тд., хорошо знающий химию. Скажем так лаурилы (..ты) - не зарегистрированны как канцероген

А руки он мылом моет? Там таких канцерогенов - тьма ;^))
Я ориентируюсь на каталог Aldrich, там на все реактивы есть запись о токсичных свойствах. Там есть зарегистрированные канцерогены и "возможные канцерогены". Конечно, есть и много других видов токсичности. На лауриновой кислоте не написано ничего. А в Америке с этим строго, попробуй не предупреди о токсичности.
Может он какие-то другие "лаурилы" имеет в виду. В любом случае ПАВ глотать незачем. Но соли жирных кислот среди ПАВ самые безобидные.

> Выпариване оставляет воду. Вода - максимальный тормоз для НА.

Обижаешь ;^))
Не будь я химиком, если бы не упаривал до постоянного веса, равного исходному весу компонентов.

> Сахара было многовато, тк оставался после сгорания уголь в виде пепла.

А какой точный состав?

> Температуру оценил в 200 по глубокому (темно коричневый цвет ) разложению сахара.

Так термометра не было совсем? Значит и "в районе 150-160 все расплавилось" - это тоже на глаз? Жалко.

> А грею доконца - чтобы понять границы для разгильдяйства

Это правильно, только для этого нужна порция поменьше и термометр.

термометр был и есть мультиметр с термопарой. суну потом. а в тот момент в одной руке бутылка с кашей в другой бутылка с пивом между ними плошка с НА, такчто совать термопару было нечем

Обижаешь ;^))
Не будь я химиком, если бы не упаривал до постоянного веса, равного исходному весу компонентов

 

молчу

на самом деле информация вся кончилась - надо вычищать от и до :
- чистый повторяемый замер скорости горения
- определение оптимального соотношения ингридиентов
- определение минимального количества ПАВ для предотвращения реакции
- термостабильность, хранимость
- поведение для разных синт. моющ. средств.
- добавка pure АЛ, в том числе обработанного кислотой (например азотной )
чтобы заменить пленку окисла менее термостойкой


По связкам.
Подвердили что в пятницу дадут образци своей продукции без наполнителей.
может всетаки Бутил каучук в пропипе "Butyl rubber" ?
импульс для него c НА маленький, но доступность этого метериала высокая а цена низкая
Для ПХА выходит красиво. Но все зависит от АЛ.
смотря на результаты расчетов реакции я бы сказал что вклад АЛ дает не только за счет температуры, но и за счет того, что оттягивает кислород с водорода на себя, и в выхлопе начинает преобладать молекулярный водород - а это идеальный газ для создания реактивной тяги. Эффект от этого компенсирует даже связывание кислорода с Ал в жидкое результирующее вещество.

> термометр был и есть мультиметр с термопарой. суну потом. а в тот момент в одной руке бутылка с кашей в другой бутылка с пивом между ними плошка с НА, такчто совать термопару было нечем

Понятно ;^))
Данные очень интересные, я только хотел сказать, что если не измерял температуру, то так и пиши, а то кто-то нагреет до 200, а у него загорится.

> на самом деле информация вся кончилась - надо вычищать от и до :...

Да, главное проверить воспроизводимость, замерить температуру.

> - добавка pure АЛ, в том числе обработанного кислотой (например азотной )

А зачем кислотой?

> может всетаки Бутил каучук в пропипе "Butyl rubber" ?

Нет, это другое. Вот это он: 785 POLYBUTADIENE

> смотря на результаты расчетов реакции я бы сказал что вклад АЛ дает не только за счет температуры, но и за счет того, что оттягивает кислород с водорода на себя, и в выхлопе начинает преобладать молекулярный водород

Да, это так.