Твёрдые ракетные топлива XX

NGR> .
Да не выходит у нас беседа.

LEVSHA> Насколько я понял, при смешивании двух компонентных полиуретановых композиций выделяется углекислый газ

Он выделяется, только если в смеси есть вода.

LEVSHA> Можно ли в топливо добавить немного некого порошкового вещества которое свяжет выделяющийся газ и при этом не будет взаимодействовать с компонентами топлива и не будет тянуть влагу.

Что-то ничего не могу придумать.

lincoln>> Какой ПУ и как победил?
LEVSHA> Облом через двое суток вспенилось.

Скорее всего, в смеси был избыток изоцианата. Попробуй изменить пропорции.

Serge77> Скорее всего, в смеси был избыток изоцианата. Попробуй изменить пропорции.
Для данных экспериментов смешивал по инструкции 1:4.
Ранее пробовал смешивать 1:3 и 1:5.
Смесь 1:5 через месяц больше похожа на высохший ПВА но ближе всего на MS полимер то есть очень мягкая и слегка пластичная(плохо восстанавливает форму) масса.
Интересно что на разломе топлива, замешенном на том же ПУ пор нет.

LEVSHA> Для данных экспериментов смешивал по инструкции 1:4.
LEVSHA> Ранее пробовал смешивать 1:3 и 1:5.

Это слишком грубые шаги, попробуй помельче.

Serge77> Это слишком грубые шаги, попробуй помельче.
Дело в том, что и при соотношении 1:5 связка тоже пузырится, но меньше.
Хотя у нас общение и не складывается, но все равно NGR прав по поводу полиуретана. Во всяком случае, тот который у меня достаточно капризный – очень сильно плавает твердость и эластичность от замеса к замесу.

LEVSHA> тот который у меня достаточно капризный – очень сильно плавает твердость и эластичность от замеса к замесу.

Видимо, большое содержание изоцианатных групп. NN-23, который я пользовал, никаких пузырей не давал без особых предосторожностей по поводу влаги.

Serge77> Да, попробуй. Реакция с ПХА должна уменьшиться.

Попробовал. Состав эпо 20 - 21% ПХА остальное.
Смешал эпоксид(Larit) 1:3 по инструкции 1:2.5. Выждал полтора часа. Засыпал ПХА. Сразу появился запах аммиака. Начал интенсивно смешивать. Смесь быстро стала теплой. Через 3-4 минуты смешивания толкушкой получил однородный теплый комок похожий на свежую остывшую сорбитовую карамель или на эпо-пластилин который продается.
Через 10минут комок имел на ощупь очень приятную плотную консистенцию – лепи что хочешь. Еще через 10минут шарик в10мм диаметром с трудом поддавался формовке. Через 40минут от начала процесса тестовая палочка с трудом немного гнулась, а тестовая шашка стала колом. Через полтора часа палочка звенела как пластик.
В обычных условиях эта эпоксидная композиция сохраняет пластичность и через 10-15часов.

LEVSHA> В обычных условиях эта эпоксидная композиция сохраняет пластичность и через 10-15часов.

ПХА катализирует твердение эпоксидки.
Поэтому уротропин хорошо идёт.

В лужу эпоксидки с уротропином насыпал кучку ПХА.
Эпоксидка кучку даже пропитать не успела — затвердела.
А вокруг оставалась жидкая.

LEVSHA> Смешал эпоксид(Larit) 1:3 по инструкции 1:2.5. Выждал полтора часа.

Можно ещё меньше отвердителя, дольше выдержать, добавить ДБФ.

Serge77> Можно ещё меньше отвердителя, дольше выдержать, добавить ДБФ.
Еще поищу альтернативную связку пару недель и если не найду то продолжу эксперименты. По плану собирался делать именно то что ты предлогаешь.

LEVSHA> Из неоднократных наблюдений при экспериментах складывается впечатление, что фронт горения топлива просто не «замечает» мелкие ~100микрон поры

Это при атмосферном давлении?

Serge77> Это при атмосферном давлении?
Нет под давлением. Например, кусочек, который на фотографии сверху весь в порах, на фото не очень видно, но видно. Поры совершенно не тронуты горением.
А с другой стороны у меня были случаи, когда при изготовлении тестовых палочек из карамели получались продолговатые полости, о которых говорит Xan и по ним горение распространялось при атмосферном давлении.
Если говорить о топливе на эпоксиде с ПХА. Были случаи, когда палочка топлива, помещенная в закрытый оббьем с соплом при поджигании с торца горела по торцу в замкнутом объеме.

LEVSHA> Нет под давлением.

Видимо давления не хватило. Чем больше давление, тем легче пламя уходит в поры.

LEVSHA> По поводу топлив на ПХК с бензоатом.
LEVSHA> Я думаю, что оригинальные топлива хороши именно тем, что имеют очень низкую температуру горения, что сильно снижает требования, предъявляемые к корпусу двигателя и соплу, хотя конечно они не блещут высоким УИ. Обрати внимание, насколько сильно подпрыгивает температура при твоих попытках поднять УИ.
Топлива ПХК с бензоатами/салицилатами имеет пологую зависимость спада УИ при снижении рабочего давления вплоть до атмосферного по сравнению с другими топливами. Проще говоря, даже при атмосферном давлении такие топлива имеют тягу, в отличие от большинства других, которые в таких условиях сгорают без кпд.
Навскидку, 70/24/5/1 (пхк/бензоат/битум или пластичная смазка/оксихлорид меди) в торцевике с внутренним диаметром 16 мм выдаёт до 150 грамм тяги уже без сопла (поэтому к температуре невысокие требования), в то время, как катализированная сахарная карамель, сгорающая примерно с той же скоростью, всего что-то около 12, то есть, на порядок ниже. Канал с длиной всего лишь 40 мм выводит стартовую тягу за 5 кг с гаком в бессопловом режиме (но шум не для слабонервных).
Чтобы убрать исполинский свист (если он не нужен), достаточно вставить сопло и от Кн больше 4 рёва на всю округу уже не будет.
Но требования к прессованию высокие, с увеличением количества связки (битум там вообще по большому счёту нужен только для смазки, бензоат сам по себе хорошо прессуется) это качество работы при низких давлениях теряются, начинаются пульсации и прочие грабли.
Но, что самое интересное, именно в свистящем режиме достигается относительно высокий КПД торцевика при низких давлениях. Добавка всего лишь 5% алюминия к смеси 70/24/5/1 не меняет скорость горения, но тяга снижается более, чем в два раза. Хотя, теоретически, энергетическая добавка должна повышать температуру горения и УИ. Парадокс.
Propep до 2 атмосфер такие топлива считает неккорректно, на более высоких я не работал.

Sharovar> ... Проще говоря, даже при атмосферном давлении такие топлива имеют тягу, в отличие от большинства других, которые в таких условиях сгорают без кпд....

Интересен сам процесс

RLAN> Интересен сам процесс
64 перхлорат калия, 32 бензоат натрия, 1 железный сурик, 3 вазелин
Пресс 700 кг/см², позже оказалось, что нужно не меньше двух тонн на квадратный сантиметр чтобы характеристики в серии стабилизировались. Вазелин был заменен на битум, а битум буквально месяца два назад заменен на синтетическую противозадирную смазку (Castrol LMX), улучшившую технологию прессования. При больших давлениях прессования битум связывал не только компоненты топлива, но и приклеивал пуансоны к ним намертво.
Окислы железа в случае бензоата проигрывают оксихлориду меди в плане тяги (раза в полтора), но "выигрывают" в плане создаваемого шума.
Топлива в своём роде уникальные, летать умеют многие, а свистят только эти, но большие и "взрослые" двигатели на них не сделаешь, нужен пресс чудовищных размеров, хотя эти малютки при должном подходе умеют выдавать до 10 кг тяги если шашка с каналом.
Летают эффектно — от 16 мм свистящих бессопловиков душа в пятки уходит и не сразу на место становится. Не нужно сопла, моторы получаются компактными, ввиду небольшого давления в камере сгорания очень существенно облегчен корпус, распределённая по объему топлива смазка гидрофобизирует шашку, двигатели могут храниться дольше карамели, но всё это ценой и сложностью оборудования (пуансоны, матрицы, дозирование порций при прессовке). Для акустического эффекта между срезом гильзы и торцом топлива нужно оставлять 30-70 мм свободного пространства (резонатор), для уменьшения шума шашку следует делать почти заподлицо с торцом гильзы.
Вот и весь процесс, за ним одна рутина. Всё бы хорошо, если бы не доступность пхк. Когда звонишь в любую украинскую фирму услышав "перхлорат" спрашивают какую бомбу будем делать (хотя аммиачную селитру можно купить без вопросов хоть тонну, а алюминий отгружают на руки бочками без документов, только плати). Такие вот загогулины.

Видео в аттаче: торцевик без сопла, внутренний диаметр 12 мм. Тяга около 80 грамм, давление в камере всего 20 мм.рт.ст., столбик топлива 27 мм.
Ещё инфа на английском есть тут и тут, её использовал в качестве базовой.

А как насчёт ТБ при прессовании свистящего топлива? Насколько вероятен взрыв в процессе изготовления такого заряда, при условии применения правильных материалов пуансона, корпуса и матрицы? Насколько велико упругое последействие таких составов (сильно ли распирает корпус после извлечения его из матрицы)?

Non-conformist> А как насчёт ТБ при прессовании свистящего топлива? Насколько вероятен взрыв в процессе изготовления такого заряда, при условии применения правильных материалов пуансона, корпуса и матрицы? Насколько велико упругое последействие таких составов (сильно ли распирает корпус после извлечения его из матрицы)?
Техника безопасности при работе со свистящими составами построена с учетом вероятности, что перхлорат калия окажется загрязнённым хлоратом калия.
Перхлорат калия может быть получен обменной реакцией из перхлората аммония, тогда хлората в смеси быть не может. По таким составам лупил молотком, насыпал между пуансоном и матрицей и ставил под пресс — смеси не чувствительны.
Если перхлорат калия покупной, а промышленность его делает обменной реакцией с перхлоратом натрия, который, в свою очередь производится электролизом, есть вероятность, что в десятых % окажется примесь хлората калия и тогда возможны нюансы. Новые партии обязательно тестирую на чувствительность к удару и трению, если окислитель заваливает тест, тогда отправляется на перекристаллизацию. Пока таких случаев не было.
При добавлении смазки-флегматизатора составы ещё больше теряют чувствительность. Пробовал с бертолетовой солью, чувствительность к удару падает примерно втрое, хотя и остаётся.
Составы прессуются медленно, никакие удары не допускаются, пресс за экраном. На ютубе много видео с калибрами даже за 20 миллиметров и эти люди все живы.
Насколько распирает корпус сказать сложно, поскольку матрица из нержавейки, отполированная изнутри, в которой прессую я, имеет толщину стенки 4 мм, в матрицу вставлена полиэтиленовая гильза (полиэтилен облегчает формовку из-за малого трения порошка со стенками, но прессованную шашку схватывает намертво) и три тонны на геометрии пока не сказались. На полиэтиленовую заготовку перед установкой в матрицу кисточкой наносится твёрдая смазка — гексагональный нитрид бора. Матрица монолитная, гильза выпрессовывается из неё в конце набивки рабочим пуансоном. За полтора года отказов и взрывов не было. Разъемная матрица нужна, если используются алюминиевые или бумажные гильзы — их сложно выпрессовать из матрицы после двухтонной набивки не сломав. Но матрица должна быть точной деталью, щели не допускаются, — фрезеровка отверстия после соединения частей, так делают шатуны для двигателей внутреннего сгорания, — иначе в щель пролезет гильза и работа будет потеряна. По этой причине использую металлопластиковые трубы и матрицу в виде трубы — меньше заморочек.
Пуансоны стальные, отполированные до зеркального блеска, затем омеднённые.
Правильно запресованные составы не распирает. Бензоат натрия сам по себе хороший цементатор, с добавкой смазки шашка по твёрдости после прессования превышает гипс. Распирало шашку пару раз когда в составе был битум, из-за высокой вязкости и малом зазоре между пуансоном и гильзой захватывался воздух, который прессом сжимался до большого давления. Необходимо было предварительно утрамбовывать состав пуансоном меньшего диаметра и только потом прессовать окончательно. Как только перешёл на пластичную смазку, это явление полностью исчезло, всё получается с первого раза. Высота столбика с одной порции не должна превышать 1 калибра гильзы.
Минимальное давление, при котором состав не вываливается из работающего мотора около 250 кгс/см², но характеристики будут плавать, а тяга прыгать в больших пределах, при 500 килограммах характеристики приемлемые, но хорошая повторяемость начинается только после тонны.
Само собой, с винтовыми прессами связываться нет смысла, только гидравлика.

Sharovar>> ... Проще говоря, даже при атмосферном давлении такие топлива имеют тягу, в отличие от большинства других, которые в таких условиях сгорают без кпд....
RLAN> Интересен сам процесс

Перхлораты побеждают))) Насчет ККС согласен, что он потенциально опасен, как и динитроцеллюлоза, о которой так вдохновенно писал Levsha..

Кстати, пытался воспроизводить с пирки уверения, что якобы ККС могут завести даже обычную карамель. Нет, не воспроизводится, хоть тресни! Убавлял даже сорбит в ущерб текучести - результат нулевой. Воспроизводство хим составов актуально)) Как говорит Левша, "не обижайтесь".

Хотя с химической точки зрения, ККС интересен, как носитель тройных, "напряженных" связей. Рекордсмен горелка для вскрытия сейфов сделана именно на этом - ацетилендикарбонитрил.

Sharovar> Проще говоря, даже при атмосферном давлении такие топлива имеют тягу, в отличие от большинства других, которые в таких условиях сгорают без кпд.
На правах оффтопа, чтобы было понятно, о чем речь: прожиг карамельного торцевика-бессопловика.
Та же гильза 12 мм, калий-сорбитовая карамель 66/34 с 0.7% железного сурика, скорость горения 4.3 мм/с.
Тяга менее 4 грамм. То есть, почти в двадцать раз меньше, чем в случае пхк-бн при сопоставимых скоростях горения при кн=1 и атмосферном давлении.