Твёрдые ракетные топлива карамельного типа VIII

Это продолжение темы
Форумы Авиабазы

Вопрос такого плана, мои бумажные движки в SRM по классу это: на 3 шашки - G-77, на 4 шашки G-103.
В когда ставишь двигатель, G-77 я заменяю на G-80, а вот G-103 на что заменить, какой поставить двигатель?
Выбираю в классе .

Уже были тут экспиременты с карамелью содержащей серу, вот ссылка на страничку с такой карамелью, http://pirotehnicka.narod.ru/ какое пламя... и без металла Несмотря на доменное имя ресурса пиротехники там нет.

Full-scale> Уже были тут экспиременты с карамелью содержащей серу, вот ссылка на страничку с такой карамелью, http://pirotehnicka.narod.ru/ какое пламя... и без металла

Да, примерно такой же состав делал OL29, я выкладывал картинки. На самом деле это не пламя, это свечение паров серы, она практически не сгорает в этом топливе. При съёмке в упор эта желтизна очень хорошо видна, очень похоже на пламя. А с обычного расстояния - практически никакого свечения, обычный форс белого дыма.

Что касается "мощности" такой карамели, то рассуждения автора неверны. Для состава, описанного на страничке

63% (KNO3) + 27% (СОРБИТА) + 10%(S) - максимальная удельная тяга

PROPEP даёт УИ 149, а для стандартной 65-35 даёт 153.

Более высокая тяга, полученная с этим топливом, обусловлена повышенной скоростью горения, ведь сера катализатор. Хоть автор и пишет "Практически при одинаковом времени работы", цифр он не приводит, а значит это на глаз.

Описанная процедура изготовления весьма опасна, температура практически никак не контролируется, всё на глаз.

Довольно много неточностей и на страничке о теории топлив, например:

"Например вода имеет меньшую молекулярную массу, чем CO2, однако, как вы знаете CO2 - газ, а значит предпочтительнее бы было наличие в продуктах сгорания больше CO2, чем H2O."

По поводу продуктов сгорания стандартной карамели, я всё-таки больше доверяю PROPEP, чем автору:

"Давайте теперь рассмотрим обычную карамельку, уравнение горения которой предложил Ричард Накка.

C6H14O6 + 3.345 KNO3 -> 1.870 CO2 + 2.490 CO + 4.828 H2O + 2.145 H2 + 1.672 N2 + 1.644 K2CO3 + 0.057 KOH

Мне не нравится одна вещь в его реакции. По его уравнению образуется KOH, но это соединение не может образоваться, потому что он сразу провзаимодействует с CO2 и превратится в K2CO3, тем более при такой высокой температуре. Хочу также заметить, что ещё не известно в коком направлении пойдёт реакция CO2 + H2O + CO + C , дело в том, что при различных температурах и давлении она может протекать в различных направлениях: с образованием таких продуктов, как CH3OH, CH2O, CH3COOH, H2 и др. Для того, чтобы данная реакция протекала в сторону образованием элементарного H2, нужна очень высокая температура, которою не может дать это топливо."

Но это всё мелочи. Главное - хочется пожелать автору успехов в практике ракетостроения, проводить больше испытаний и получать точные цифры ;^))

И название сайта мне что-то напоминает ;^))

запах - это сероводород

Привет, star ! Хорошо, что ты отозвался. Я был уверен, что ты читаешь форум ;^))

star> :huh: Автор: Если бы сера действительно испарялась, а не участвовала в реакции горения, то разумеется, не образовывался бы и сульфид калия

Сера частично участвует в горении, но примерно половина или больше остаётся непрореагировавшей, это легко видеть по расчёту в PROPEP. Посмотри на моей страничке, там есть описание этой программы, ей очень легко пользоваться. И не сомневайся, она достаточно правильно считает ;^))




star> Даже на глаз видно, что различие во времени работы, незначительно, если внимательно посмотреть на время работы когда двигатель только начинает набирать тягу.

В нашем деле (впрочем, как и везде) "на глаз" не проходит. Прежде чем делать такие серьёзные выводы, как "топливо гораздо мощнее", нужно провести испытания и получить надёжные данные.

Serge77>> Описанная процедура изготовления весьма опасна, температура практически никак не контролируется, всё на глаз.
star> Автор: чтобы проводить подобную процедуру изготовления с нужным оборудованием, нужны финансы (на термометр, например), а так же кучу времени, а у меня его всегда не хватает.

Получается, что ты понимаешь, что процедура опасная, но всё-таки выкладываешь её на всеобщее обозрение. Кто-то неопытный прочитает и решит, что всё совсем безопасно и засунет топливо прогреться в раскалённую духовку. Нехорошо получается.

star> Автор: в связи с острой нехваткой времени, я не могу сконструировать нормальный тягоизмерительный стенд, и провести точные измерения, тут на испытания едва времени хватает.

У тебя же вроде есть испытания двигателя на весах, снятые на видео. Оттуда можно получить профиль тяги, суммарный импульс и удельный импульс. И сравнить два топлива.

Можно легко провести испытания вот таким образом:
самый простой стенд:
Analog Test Stand B

Вот ещё:
Two by Four Rocket Stabilizer

Главное - стремиться узнать истину ;^))
Не воспринимай это как зверскую критику, все мы в чём-то ошибались. Учи теорию и запускай ракеты!
Используй безопасные приёмы работы и не учи плохому других!

Serge77> Сера частично участвует в горении, но примерно половина или больше остаётся непрореагировавшей, это легко видеть по расчёту в PROPEP. Посмотри на моей страничке, там есть описание этой программы, ей очень легко пользоваться. И не сомневайся, она достаточно правильно считает
Вот что-то не видно, чтобы сера недостаточно прореагировала. Дело в том, что от этого топлива на сопле остаётся намного больше твердого остатка. При сгорании обычной карамели образуется намного больше карбоната калия, который легко улетает, а этот твёрдый продукт сильно любит прилипать ко всему, например, к стенкам и соплу двигателя. Его образуется, конечно, меньше, чем при сгорании пороха, но всё же достаточно много. А расчётная программа показывает, что образуется больше карбоната калия. И вообще, от продуктов сгорания жутко прёт сероводородом.
Serge77> В нашем деле (впрочем, как и везде) "на глаз" не проходит. Прежде чем делать такие серьёзные выводы, как "топливо гораздо мощнее", нужно провести испытания и получить надёжные данные.
Да если бы я только мог, ну я меня, как всегда, не хватает времени: ни на оборудование, ни на серьезные испытания. Да и вообще я живу достаточно далеко от тихих мест, где бы я мог проводить нормальные испытания, а здесь меня за это жутко ругают, потому что двигатели мне приходится испытывать у себя на балконе. Сейчас мотаюсь по мастерским и прошу расточить мне сопло на мой будущий двигатель Н-300.
Serge77> Получается, что ты понимаешь, что процедура опасная, но всё-таки выкладываешь её на всеобщее обозрение. Кто-то неопытный прочитает и решит, что всё совсем безопасно и засунет топливо прогреться в раскалённую духовку. Нехорошо получается.
Понимаешь, этого не произойдёт, если соблюдать меры безопасности, которые я там перечислил, и вообще, данная процедура протекает при меньшей температуре, чем при изготовлении обычной карамели. Я же только сорбит плавлю в печке, а всё остальное происходит уже без воздействия температуры, а добавление серы происходит лишь при температуре <110С. С этой точки зрения данное топливо куда безопаснее в изготовлении, чем обычное сорбитовое.
Serge77> У тебя же вроде есть испытания двигателя на весах, снятые на видео. Оттуда можно получить профиль тяги, суммарный импульс и удельный импульс. И сравнить два топлива.
Serge77> Можно легко провести испытания вот таким образом:
Serge77> самый простой стенд:
Serge77> Analog Test Stand B
Serge77> Вот ещё:
Serge77> Two by Four Rocket Stabilizer
Serge77> Главное - стремиться узнать истину.
Да я за ней только и гоняюсь, в поисках чего-то ещё не открытого. Понимаешь, те книги, которые ты читаешь, и которые читал я, не могут содержать всю информацию, и в них я обнаружил некоторые неточности.
Например: «Продукты сгорания должны по возможности иметь низкую молекулярную массу » - однако это не всегда так, если они рассматривали только газообразные, то почему не указали. Если понимать это буквально, то я могу сказать, что предпочтительнее будет в продуктах сгорания свободный углерод!
Потом они не смогли объяснить, ещё одну важную характеристику топлива – скорость горения. И тут не причём красная зона горения, как они говорят. Всё дело в энергии активации! Вот, например ты больше предпочитаешь доверять расчётным программам, чем самому разобраться в сущности всех окислительно-восстановительных реакций, протекающих при сгорании данного топлива. Если рассмотреть по ступеням весь ряд реакции, то можно заметить, что каждая реакция требует опредёлённого затрата энергии, то есть своей энергии активации. Например, сгорание пороха. Так вот чтобы определить скорость его горения мы должны просуммировать энергии активации каждого окислительно-восстановительного процесса, протекающего при его сгорании, с учётом энергетической потребности каждого процесса. В данном случае это: энергия активации разложения нитрата калия с высвобождением кислорода, энергия активации реакции С + О2 ->СО2 - но в данном случае мы её учитывать не будет, т.к. она протекает при меньшем затрате энергии, чем требует реакция разложения нитрата калия.
Вторая стадия: разложение нитрита на оксид и кислород. Опять, мы не учитываем реакцию окисления угля.
Третья стадия: обменная реакция между оксидом калия и серы с высвобождением кислорода. Учитывать или не учитывать здесь энергию окисления угля - это надо исходить из энергии связи оксида калия.
Теперь мы просуммируем все энергетические затраты, которые необходимы для протекания этого процесса и просуммируем общий энергетический выход, который нам даёт окисление углерода, в других случаях возможны другие экзотермические процессы, которые мы тоже будем учитывать, но в данной реакции весь энергетический выход нам даёт только окисление углерода. Теперь исходя из отношения суммарной выделяющейся энергии к суммарной энергии активации, мы сможем точно определить скорость горения пороха, ну конечно не в мм/с, а в условных единицах. При этом условие цепной реакции горения состава, будет определять полученная дробь, которая должна быть строго больше 1. Вот например, некоторые люди пытались получить ракетное топливо на основе эпоксидки – нитрата калия, однако скорость горения оказалась неприемлемой для больших двигателей. Всё дело в горючем связующем. В данном случае, чтобы рассчитать скорость горения нужно знать энергию химических связей в полимере, а зная её, мы найдём ту энергию, которую необходимо затратить на взаимодействие данного полимера с кислородом и так же найдём энергетический выход реакции и т.д.

Данные процессы которые я тебе привёл протекают лишь гипотетически.
Предупреждаю, это ещё не теория, а только её сущность. Не исключено, что ты не поймешь, что я пытался до тебя донести. Т.к. я прекрасно понимаю, что это очень грубое описание, но сущность правильная. Может быть я найду время и постараюсь более корректно описать сущность своей идеи.

For "star" :
В своё время я также прошёл "обязательный" начальный этап по "усовершенствованию" сахарного топлива... Правда в отличие от тебя имел (и имею) под руками специализированное (Aerospace and Nuclear)опытное производство, лабораторию с испытательным стендом и десятком ТРД разных конструкций и классов тяги. Используя GUIPEP искал композиции вокруг сахар-потассиум нитрат с добавками Феррум оксид, серы, цинка, нитроцеллюлозы... Экспериментировал со способами приготовления стандартного топлива 65/35, искал марки сахара, обладающие большей теплотворной способностью, размер частиц KNO3... Так вот, оказалось: лучшее топливо это чистый сухой сахар-рафинад (песок) с добавками крахмала (он применяется в технологии производства) не более 3-5% и potassium nitrate of technical grade, размолотый до размера ок. 100 микрон... Так что мой тебе совет, не трать время на изобретения "велосипеда", а займись лучше вопросами конструкции мотора на сахарное топливо, которое тебе более доступно (см. постинг "метеро" по поводу разницы между сахарами и топливами на них)

Приготовил 2 шашки по 63 г КН60/Сорбит30/S10
Надо бы двигатель собрать. Гадаю, какой Кн сделать.
При тех же геометрических параметрах шашек, для сорбитового топлива Кн = 260. Давление 45 атм.

Andrey_V> Приготовил 2 шашки по 63 г КН60/Сорбит30/S10

Ну ты скорый на руку ;^))

Andrey_V> Надо бы двигатель собрать. Гадаю, какой Кн сделать.

Смотря что ты, собственно, хочешь получить или увидеть.
Топливо будет гореть примерно в 1.2-1.4 раза быстрее стандартного, примерно во столько же раз будет выше давление.

Serge77> Смотря что ты, собственно, хочешь получить или увидеть.

Хочу получить и увидеть факел. А то что УИ падает, да хрен с ним. Хочется красивого старта.
Кстати, приготовление топлива с серой особо не отличается от приготовления обычного топлива. Если все аккуратно делать, то оно льется, как обычное.

Альфе Ценатавру
А вы не пробовали катать на нитрате натрия ? У вас стоимость должна быть ниже чем калийного нитрата - Чили близко.
А Иу на 10 % выше.

Еслиб не было под рукой НК, я бы из аммонийной селитры делал бы нитрат натрия. Т.к. никакого смысла чтобы именно был калий я не вижу.

Повторю данные, которые я писал летом.
OL29 сделал топливо - сорбитовая карамель с добавкой примерно 10% серы.
Кадры из видеозаписи:
1. съёмка сблизи
2. съёмка издалека
3. для сравнения - съёмка в тот же день испытания такого же количества стандартной карамели.

Отсюда я делаю вывод, что уголь для факела не нужен, а сам факел довольно малозаметен с расстояния, на котором стоят наблюдатели. Собственно, в момент испытания "глазами" мы практически ничего не заметили, только вроде показалось, что было пламя.

фото 2

фото 3