Карамельный торцевик и ракета для него

А я время от времени переключаюсь между проектами. Вести что-то одно, "от звонка до звонка" - это не мой стиль. Голова временами полна идей, причем зачастую далеко не ракетных, так что стараюсь жить по принципу "проекты - для меня, а не я для проектов".

По Кобре - нужно сначала сделать ПИД-маятник. Если все получится - испытать его по схеме на рисунке static_test, под нагрузочкой. Если и тут прокатит - тогда уже пойдет собственно Кобра. Кобру хочу делать сразу с карданом - сопло со шлангом крепить в кардан, а не так, как я раньше рисовал - чтобы уже все вместе отрабатывать.

Кардан... Вот это задача действительно непростая. И я прямо не знаю, с какой стороны тут можно подойти. Материалов нет (дюралевых плит толщиной 20 мм), над технологией тоже крепко думать надо...

Сегодняшний отчет по торцевой карамели. И сразу вопрос к Сергею: кто из иностранцев занимался прокаткой упаренной сахарной карамели на простейшем приспособлении - две гладкие досточки с наклеенной мелкозернистой наждачной бумагой, и две направляющих. Комок горячей карамели положил - рраз - и колбаска идеально цилиндрической формы. Потом этот человек оклеивал такие колбаски бумагой на эпоксидке, и использовал их как вкладные торцевые заряды. Не помню ни имени, ни адреса - только технологию.

***
Сделал четыре попытки упаривания сахарной карамели. Во всех случаях соотношение НК/(сахар/сорбит)/FeO было 65/(35)/+1. Замесы различались процентным соотношением компонентов горючего (сахар/сорбит):

1. 90/10 - после упаривания масса мгновенно кристаллизуется, топливо к паковке непригодно.

2. В замес добавил 2 г сорбита (наудачу) и рассчетное кол-во НК, чтобы сохранить соотношение по окислителю. Залил водой, упаривал из раствора. Результирующее процентное соотношение компонентов горючего получилось 76,64/23,36. Кристаллизации не произошло вообще (время наблюдения около сорока минут) пробу на излом образец проходил не сразу, необходимо было до получаса, чтобы состав набрал необходимую для щелчка прочность. Топливо вязкое, похожее на густой засахарившийся мед. После остывания и последующего нагрева до размягчения (145 .. 150 С) полностью восстанавливает свои паковочные свойства.

При попытке набивки длинного тонкого двигателя (длина заряда 140 мм) полученным топливом, произошло заклинивание пуансона из-за выдавливания массы топлива в тонкий зазор между пуансоном и внутренней стенкой бронировки. Бронировка извлечена, корпус не пострадал.

3. Было решено уменьшить процентное содержание сорбита. Произведен перерасчет на 85/15, сделан новый замес. Залил водой, упаривание из раствора. Время жизни готового топлива, похожего на густой мед - несколько минут, потом идет быстрая кристаллизация сахара.

4. Перерасчет на 80/20; в предыдущий замес (85/15) добавил компоненты, залил водой, упаривал из раствора. Результат тот же, что и при 85/15, незначительное увеличение времени жизни.

Во всех случаях температура готового топлива была в диапазоне от 130 С (упаривание раствора) до 150 С (температура готового "меда"). Темпертура днища толстостенного алюминиевого тигля измерялась встроенным в днище медным термометром сопротивления, градуировка 50М (130 С соответствует 78 Ом, 150 С соответствует 82 Ома).

Резюме:
С имеющимся в наличии желтым сахаром, соотношение сахар/сорбит в упариваемой сахарной карамели должно быть 77/23. Полный процентный состав топлива: НК/сахар/сорбит/FeO 65/27/8/+1

Изготовление колбасок помню, а фамилию не помню. Тебе нужны какие-то подробности технологии? Ты вроде всё описал.

У тебя нет NaNO3? Он хорошо предотвращает кристаллизацию сахара. Процентов 5-10 достаточно.
Ещё можно попробовать чистый сахар упаривать с лимонной или винной кислотой (1-2%), при этом происходит частичный гидролиз сахара, он перестаёт кристаллизоваться.

Упаривал сахарную карамель НК/сахар/+лимонная кислота 65/35/+2

FeO не добавлялся с целью наблюдения за изменением цвета сахара. Сахар не кристаллизуется! На финише топливо тягучее, желто-коричневого цвета. Готовое топливо наблюдалось в течение получаса. За это время цвет поменялся от светло-желтого до цвета вареной сгущенки, чуть светлее и с желтизной. Температурный режим приготовления топлива тот же, что и вчера. Масса прекрасно раскаталась между двумя дощечками в длинные колбаски диаметром около 10 мм и длиной до 20 см. По сравнению со вчерашними попытками - земля и небо: вчера при первом раскатывающем движении колбаска рассыпалась в комочки, как подсохший хлебный мякиш. Остынув, колбаски полностью затвердели - при легком нажиме ломаются со щелчком.

Вопрос: не мешает ли лимонная кислота горению? Мелкие образцы (диаметром пару миллиметров, раскатывал между пальцами) горят неустойчиво - горение неожиданно прекращается прямо посреди состава, фронт пламени схлопывается. Топливо полностью готовое - ломается, как леденец. Крупные колбаски не жег - негде пока. Не слишком ли разложился сахар - судя по цвету? Имеет ли смысл применять белый тростниковый сахар вместо желтого свекловичного, как в этой пробе?


***
Сделал гильзокрутку по схеме Сергея. Работает отлично! Безо всяких проблем, за пять минут ПРИЯТНОЙ, спокойной, размеренной работы набрал толщину стенки трубки 1,5 мм диаграммной лентой на ПВА, потом лента стала уходить в сторону. Тем не менее результат впечатляет - еще один кусок поверх, и получится отличная трубка с толщиной стенки 3 мм для торцевика - намотанная ТОНКОЙ бумагой! Намотка идеальная - ни морщин, ни пустот. Трубка высохла на батарее в вертикальном положении часа за три - монолит, как пластмасса! Длина трубки - 150 мм, внутренний диаметр 12 мм. Будет использована для сравнительных тестов образцов топлива на скорость горения.

Кислота горению не мешает. Образец в 2 мм может и не гореть, я такие никогда не пробовал.
Можно попробовать с 1%, наверно этого будет достаточно.
Если затвердело хорошо, то можно считать разложение небольшим. Когда разлагается, то цвет уходит в красно-коричневый, и часто не затвердевает.

Насчёт белого сахара не знаю, попробуй.

Ещё нюанс: скорость гидролиза сахара кислотой зависит от многих факторов: температуры, количества воды, длительности нагревания. Поэтому нужно подобрать режим упаривания и потом его сильно не изменять, иначе может получиться топливо с другими свойствами.

Как ты мазал бумагу клеем? Сначала хорошо размазывал до размокания, потом наматывал?

За 3 часа трубка скорее всего высохла не полностью, хотя кажется твёрдой. Я взвешивал и так определил нужное время сушки.

Бумагу клеем мазал очень просто: я ее вообще не мазал. Процесс такой. На навойник наносится пара капель воды, и на них лепится пленка от шуршащего пакетика-маечки, пара оборотов. Приглаживается рукой прокручиванием, чтобы не было сильных морщин. На пленку укладывается первый виток бумаги - как можно тщательнее совмещая края. Стартовый срез намазывается клеем совершенно спокойно - мотаем на пленку, так что проблем со снятием не будет. Когда разобрались с первым витком, укладываем навойник в станок и выдавливаем валик клея диаметром миллиметра три прямо под старт первого витка - по всей ширине намотки. Вот и вся намазка.

Опускаем прижимной валик, ставим на него груз (или просто придавливаем рукой), и вращаем навойник за ручку, как мясорубку. Во время намотки следим, чтобы валик клея выступал по всей ширине намотки. Если видим, что где-то клеевой валик "затягивает" под навойник - добавляем туда клея. С такой технологией можно использовать практически любую бумагу, не боясь ее коробления, морщин и т.п.

Я так и мотаю ;^))
Но почему-то с электрокартоном 0.1 мм не получилось - всё покоробилось ужасно. А с 0.2 мм - отлично, абсолютно ровно.

Значит его надо попробовать предварительно размочить. Или оперативнее мотать, чтобы не успевало покоробиться. Или на эпоксидке мотать, но это грязно. Мне все-таки кажется, что использовать прессшпан на одноразовые изделия как-то расточительно.

А что, кроме электрокартона? Бесплатных запасов у меня нет, а из покупного это получается качественно и относительно недорого, 15 гривен за кг.

Газеты надо попробовать! Ты же сам говорил. По-моему перспективный материал.

Насчет электрокартона... Дело тут не в цене... Понимаешь, мне было бы его просто жалко.

Газеты можно, но для калибра 40 мм это уже слишком тонкая бумага.
Да и нет у меня газет.

Упарил две порции сахарного топлива - одну чистую 65/35 плюс 1% лимонной кислоты, вторую тех же пропорций, но с коричневым FeO.

Первая порция прошла без приключений - желтое топливо упаковал в выклеенную вчера трубку. Вторую порцию (с FeO) пришлось переупаривать еще раз, т.к. в конце упаривания сахар выпал в кристаллы, и "мед" (точнее "сургуч") превратился в чуть влажноватый песок. Пришлось залить водой и добавить еще один процент лимонной кислоты. Вторая попытка оказалась успешной во всех отношениях - по консистенции топливо полностью повторило карамель без катализатора. Катализированное топливо упаковал в трубку тех же размеров - завтра-послезавтра устрою сравнительный тест на скорость горения при атмосферном давлении.

зы: Мелкие образцы (остатки, катышки диам. 2 мм и менее) катализированного топлива демонстрируют гораздо более устойчивое горение, чем подобные какашки из обычной карамели. Сгорает все без остатка, даже размазанный по бумаге тонкий слой. Обычная карамель часто затухает.

Вполне возможно, что повторное упаривание сработало бы и без добавления ещё одного процента кислоты. Просто за счёт того, что удвоилось время кипячения с водой.

А как по ощущениям - такое топливо лучше/хуже, чем с добавкой сорбита?

Ну, по ощущениям разница только во времени жизни - с сорбитом можно не только трубку набить, но и канал отверткой продавить. И сарай у соседа поджечь. А чисто сахарное, с кислотой - только трубку забить. Хотя и не торопясь, комфортно.

Ожидания вообще самые оптимистические, просто красиво получается. Мне почему-то кажется, что чистый сахар с кислотой будет гореть быстрее, чем сахар с сорбитом.

Насчет кристаллизации не понял - каким образом влияет FeO? Или это просто совпадение?

Окись железа может частично нейтрализовать кислоту, т.е. фактически уменьшить её количество. А может частички окиси послужили затравками для роста кристаллов. А может ты просто быстрее упарил, сахар не успел гидролизоваться. Может кислоту не очень точно взвесил.

На неделе попробую еще раз упарить с FeO и одним процентом кислоты. Если закристаллизуется - упарю еще раз без добавок. Тогда будет ясно.

Провел сравнительные тесты на скорость горения. Два образца воспламенялись одновременно при помощи двух электрозапалов "Эласт", включенных параллельно от батареи литиевых элементов 9 В, 6 А. Видео зафиксировало ПОЛНУЮ синхронность воспламенения образцов. По крайней мере с точностью до 1/25 сек. Получены следующие результаты:

1. упаренная карамель НК/сахар/сорбит/FeO/Ti 65/27/8/+1/+15 = 3,9 мм/с при атмосферном давлении;

2. упаренная карамель НК/сахар/FeO/лимонная к-та 65/35/+1/+2 = 2,5 мм/с при атмосферном давлении;

3. упаренная карамель НК/сахар/лимонная к-та 65/35/+1 = 1,4 мм/с при атмосферном давлении.

первый состав - это настояшее упаривание или плавление с каплей воды?

Что-то маловато для 2 и 3. Ты уверен, что всю воду упарил?

Во всех трех случаях имело место классическое упаривание из прозрачного (если нет оксида железа) теплого раствора. Перед набивкой все составы тестировались на излом пробы.

Предваряя возможные вопросы. Открыл свежезахваченный файл в Виртуал Дубе, выщелкал первый кадр с дымком - записал номер кадра. Нашел последний кадр с дымком - записал номер. Из второго числа вычел первое, и поделил на 25. Длину образцов поделил на полученное время горения, получив приведенные выше цифры.

Образцы были набиты вчера после обеда, хранились в пластиковой бутылке. Трубки сушились около 18 часов в вертикальном положении, внутри батареи. Температура батареи от 50 до 60 С (едва можно держать руку).

Третий образец (с титановой стружкой) был длиннее двух первых на 19 мм (87 мм). Горел интересно - практически без искр, пламя белого цвета с небольшим намеком на оранжевость, начинается миллиметрах в десяти-пятнадцати от среза трубки; длина факела сантиметров 10. Во время теста, при виде этого факела у меня даже закралась мысль о том, что состав пытается создать некую тягу. Вот, полюбуйтесь, кому трафика не жалко (3,4 MB):
http://deроsitfilеs.com/files/3052123
В целях конспирации некоторые символы в ссылке заменены кириллическими омографами. Наберите адрес латиницей - и все у вас получится.

Непонятно, почему 3 так медленно горит. Может быть проба на излом получается, ещё когда не вся вода испарилась. Если так, то каждый раз будет получаться разная скорость горения.

А че делать-то? И какая скорость горения нормальная для сахара? Надо движок попробовать набить, наверное. И посмотреть, что получится.

Если это не из-за кислоты - тогда у меня вариантов нет. В понедельник тогда повторю еще раз:

1. НК/сахар/сорбит 65/27/8
2. НК/сахар/лимонная к-та 65/35/+1
3. НК/сахар/FeO/лимонная к-та 65/35/+1/+1 (попробую еще раз); если не получится - переупариваю; если не получается - добавляю еще +1 лимонной к-ты и переупариваю.

В принципе за день можно успеть. Если работать не заставят.

Для сахара нормальная скорость - 4 мм/с.

Если есть желание разобраться именно с сахаром с лим.кислотой, то нужно например упарить 2 пробы, одну как делал, а вторую подержать на плитке подольше после положительной пробы на излом, т.е. попытаться упарить сверх нормы. Сравнить результаты разных образцов.

А пары ацетона и вообще орг. растворителей не могут повлиять на скорость горения карамели? Дело в том, что наружную поверхность трубок я выкрасил нитрокраской. Получилось так, что полностью высохнуть они не успели, в пластиковую бутылку я их поместил сырыми, и пошел домой. Вечер и ночь бутылка была плотно закрыта, сегодня часов в десять утра открыл - краска полностью высохла. Карамель не размягчилась, и вообще никаких изменений внешнего вида не произошло.

***
Пойду куплю белый тростниковый сахар.

Растворители не должны повлиять (в таком количестве), ведь топливо не пропиталось ими насквозь.