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キャラメル燃料の作り方:ステップバイステップの説明

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この燃料に関する最も完全な情報は、リチャード・ナッキのウェブサイトで見つけることができます。

ロケットモデルフォーラムでのキャラメル燃料に関する議論:キャラメル型固体ロケット燃料。

燃料を作るには、次のものが必要です。

1. KNO3、硝酸カリウム。水分含有量が0.5%以下になるまで乾燥する必要があります。100〜150℃のオーブンで2〜3時間、オーブンの天板に薄層にして温めるだけで十分です。水分含有量は次のように定義できます。正確なサンプルは、その重量が減少しなくなるまで乾燥され、水分の割合は重量損失から計算されます。

乾燥KNO3は、コーヒーグラインダーまたは乳鉢で0.1〜0.05 mmの結晶サイズに粉砕されます。細かく挽く必要はありません。 「ほこりに」なるのは、非常に粘性が高く、絶対に液体燃料ではないからです。 (注:ソルビトールまたは他の可燃物と一緒にKNO3コーヒーグラインダーで粉砕することは不可能です(必要ではありません)。毎回同じ程度の粉砕が得られることを保証する必要があります。これを行うには、毎回同じコーヒーグラインダーを使用し、同じ量の粉砕材料を入れて、同時に粉砕する必要があります。私は良質のコーヒーグラインダーで、KNO3 100 gの一部を2ステップで30秒間粉砕し、コーヒーグラインダーを冷却するためのステップを中断します。モルタルを使用する場合、再現性ははるかに困難です。

2.ソルビトール。また、水分含有量を確認し、0.5%を超える場合は、オーブンでオーブンの天板上の薄い層を70〜80℃で数時間加熱して乾燥する必要があります。ソルビトールの融解は、結晶よりもはるかにゆっくりと乾燥するため、許可しないでください。私はソルビトールを使用し、薬局で購入し、十分に乾燥していることを確認したため、乾燥しませんでした。

乾燥後、ソルビトールを粉砕する必要はありませんが、燃料の製造中にソルビトールは溶けます。

3.ヒーティングバス。大量の燃料(> 0.5〜1 kg)を溶かすには、燃料の全体を均一に加熱するために、加熱浴を使用することが不可欠です。クーラントの温度は120-130℃でなければなりません。同じページに記載されている簡単な装置で少量を溶かしました。私は500gまでの部分を作りました、主なことは、燃料が鍋の底に沿って1-2cm以下の薄い層で分配されるべきであるということです。

出発成分は、KNO3-ソルビトール65%〜35%の比率で混合され、混合され、浴場またはタイル上に設置され、事前に必要な安定温度に加熱されています。レギュレーター付きのタイルは最初に非常に熱くなり、その後冷却して一定温度モードに入るため、冷たいタイルに燃料を入れてから熱を入れることはできません。加熱が始まってから燃料がストーブから取り出されるまで、綿密に監視する必要があります。まず、混合物を壁に溶かし、壁に貼り付けます。この時点で、静かに混合を開始する必要があります。その後、全体の塊は互いにくっつき始め、次第に一種のセモリナに変わります。燃料を泡立てないように、こすりながら静かに混ぜる必要があります。おridgeが塊にならずに均質になるとすぐに-燃料は準備ができています。この場合、ソルビトールのみが融解し、KNO3は結晶のままなので、すべてが液体になるまで待つ必要はありません。新たに溶融した燃料の温度は約110-120℃です。高温に加熱すると、140°Cで混合物が泡立ち始め、少しクリックすると、残りの水が蒸発し、常に出発成分に存在します。この温度まで加熱することは危険ではありませんが、パチパチという音がする場合は必要ありません。加熱から外し、金型に燃料を注ぎます。

溶融燃料は水ほど液体ではありませんが、特にスプーンで少し助けると、非常によく流れます。燃料は直径25〜30 mm以上のチューブに簡単に注がれます。へら、端が平らになったわずかに湾曲したワイヤを使用して、小径のパイプに燃料を適用する方が便利です。

溶融燃料の粘度は、120°Cを超えて加熱されると著しく増加するため、最小制御加熱は、安全性の観点だけでなく、完成した燃料の取り扱いの利便性の観点からも重要です。金型に注いで冷却した後、燃料は長い間柔らかく保たれ、1〜2日以内に完全に硬化します。このプロセスは、燃料を変形させないように注意する必要があります。注いだ後、棒がチェッカーに挿入されて中央チャネルが形成される場合、いくらかの油で軽く潤滑する必要があり、燃料がまだ半固体である8〜12時間後にそれを取り除く必要があります。まず、燃料に棒をクランキングする必要があります。それから、棒を回転させて引き出します。完全な治癒を待つと、ロッドを引き出すことはほとんど不可能になります。

冷却し、その後硬化すると、燃料量がわずかに減少します。収縮。この場合、表面に小さな窪みが形成されますが、これは危険ではありません。しかし、収縮のために、燃料は、それが注がれる予約の壁の後ろに遅れることがあります。エンジンの動作中に火炎前面がこのギャップを通過し、燃焼面積が急激に増加し、圧力の増加または燃え尽きによりエンジンが爆発する可能性があるため、これは許可されません。大きなチェッカーを作る人は、燃料を注いだ後、冷却して固まるか、壁の後ろに遅れないようにチェッカーをプレスや万力で締めなければならないことが多いと書いています。燃料への予約の付着の強さは、次のようにチェックされます:彼らは、硬貨またはナイフの鈍い側面で予約を簡単にタップできます。一方、こもった音は予約が遅れていることを意味し、大きな音は緊密な付着を意味します。強くノックする必要はありません。燃料が割れることがあります。

得られる燃料は吸湿性、つまり相対湿度が60〜70%を超えると空気から水分を吸収しますが、表面が最初に粘着性になり、その上に液体の層が現れます。これを防ぐため、まだ温かい燃料をビニール袋に入れます。また、燃料と完成したエンジンを気密容器に保管する必要があります。

完成した燃料は、モノリシックな非多孔質の白い脆いプラスチックのように見えるはずです。燃料品質の主な基準は、屋外での燃焼速度であり、2.6 mm / sに等しくなければなりません。燃焼速度を測定するために、燃料を直径15〜20 mm、長さ20〜40 mmのチューブに注ぎ、PVAまたは粘着ペンシルで2回転した事務用紙から接着します。完全に硬化したら、燃料の柱の長さを測定し、垂直にセットし、上端から火をつけ、合計燃焼時間を検出し、柱の長さを時間で除算します。

記載されている燃料の調製方法は、私が発明したものではありません。アメリカ、ヨーロッパ、オーストラリアのロケットモデルがそうであるように、ソルビトールキャラメルの標準です。

リチャード・ナッキのウェブサイトに記載されているこの燃料の特性は次のとおりです。

68気圧の圧力での燃焼の理論式(PROPEP(推進薬評価プログラム)による):

C 6 H 14 O 6 + 3.345 KNO 3-> 1.870 CO 2 + 2.490 CO + 4.828 H 2 O + 2.145 H 2 + 1.672 N 2 + 1.644 K 2 CO 3 + 0.057 KOH

必要なもの

コンポーネントのセットはそれほど素晴らしいものではありません。

1.砂糖またはソルビトール-カラメル化の原料。

2.硝酸塩(異なるものを使用できます。これについては以下で詳しく説明します)。

3.金属容器-通常は通常の缶を使用しますが、肉厚が厚い皿を使用する方がより望ましいです-より均一に加熱するため。さらに良い-エナメルまたはステンレス鋼、そのため、料理の材料と溶液の反応はありません。

4.電気ストーブ-ガスストーブで燃料を調理することは不可能です!

5.新聞紙または吸収性に優れたその他の紙(目的がキャラメル燃料だけでなく、キャラメル紙でもある場合)。また、ロケットエンジンにも使用され、完成した「キャラメル」を含浸させ、乾燥(加熱なし)します。

6.保護具:メガネと手袋。

3つの製造方法

キャラメル燃料を作る多くの方法があります。最も簡単なことは、単にコンポーネントを混ぜることです。別の「キャラメル」が煮沸されます-単にまたは蒸発して。通常の混合中、燃料はガラス瓶に注がれ、数回振とうされてから、水の吸収を防ぐためにしっかりと閉じられます。ロケットエンジンで直接使用する場合、このタイプの燃料は十分に密封する必要があります。そうしないと、爆発が発生する可能性があります。

硝酸カリウム(硝酸カリウム)からのキャラメル燃料が最適なオプションです。成分は、砂糖またはソルビトール-35%、硝酸塩-65%の割合で摂取されます。 Saltpeterは、平らな広い鍋で約100〜150度、約2時間乾燥させます。その後、約20秒間挽きます。乳鉢またはコーヒーグラインダーを使用できます。

硝酸ナトリウムからのキャラメル燃料。この混合物の特徴-より吸湿性があります。 70%のsaltpeter、30%の砂糖、2容量の水(200%)が必要です。

それを使用することは推奨されません。これは、硝酸アンモニウム(硝酸アンモニウム)をベースにしたキャラメル燃料です。他のレシピに注意を払う方が良いのはなぜですか?それは不安定な化合物であり、加熱されると何もうまくいかない可能性があるためです。その結果、ベンチャー企業は火事で終わる可能性があります!

触媒

その中の「キャラメル」の有効性を高めるために、さまざまな触媒を追加します。最も人気のあるのは酸化鉄です。あまり知られていないのは、アルミニウム入りのキャラメル燃料です。注意!アルミニウムと硝酸塩の混合物は、水の存在下で発火することがあります。特に危険なのは、硝酸塩中に存在する可能性のあるアルカリ性不純物の存在です。アルカリ性不純物は、純度が十分でないか、独自に製造されていません。したがって、アルミニウムを触媒とする硝酸塩をベースにした燃料では、この量が十分であるという事実ではなく、0.5-1%の弱酸を加える必要があります-それはすべて硝酸塩の品質に依存します。ボリックが最良の選択肢です。シュウ酸と酢酸は適していません-アルミニウムはそれらと反応します。調理中に混合物が非常に熱くなり、泡が立ち、アンモニアの刺激臭がする場合は、すぐにタイルから取り除き、水に浸す必要があります。

ポテトキャラメルにアルミニウムが追加されます。許容される変動は2.5〜20%です。量が異なると、燃料の燃焼速度が変化します。球状のアルミニウムASD-4を使用することをお勧めします。

全体と健康を維持する方法

最も危険なことは、砂糖と塩を溶かしてキャラメル燃料を調理することですが、このオプションは最も効果的です。 「キャラメル」を調理する容器は完全に清潔でなければなりません-異物が火災を引き起こす可能性があります。

近くに裸火の発生源があってはならない-キッチンでの爆発は役に立たない。混合物の温度を監視することは非常に重要です-どのような状況でも180度を超えないようにしてください!

かき混ぜるときは、有害な反応を避けるために木製の棒を使用する方が良いでしょう。非常に慎重に混合する必要がありますが、均等に:完成した燃料に気泡があると、使用時にロケットが爆発します。この燃料をフォームに注ぐとき、泡がないことも確認する必要があります。特に硝酸アンモニウムを使用するレシピでは、換気フードまたは新鮮な空気の中で作業する必要があります。

コーヒーグラインダーで砂糖とsaltpeterを一緒に粉砕しないでください!グラインドは別々に、ガラスのボウルで混ぜ、振とうする必要があります。

初心者は硝酸アンモニウムに関与してはいけません。まず、最も簡単で安全な(硝酸カリウムに基づく)キャラメル燃料を試してください。自家製燃料の製造は、成分の品質、温度、水分含有量を慎重に管理し、すべての安全対策を遵守する必要があります!

材料の入手先

硝酸塩は、肥料として夏の住民のために農産物店や部門で販売されています。ソルビトールは、糖尿病患者の砂糖代替品です。薬局でそれぞれ販売。フェ2O3 -酸化鉄-「鉄の最小」という名前で販売されていた。関連する文献を研究することで、自分でやろうとすることができます。ヘマタイト鉱物も酸化鉄です。アルミニウムは化学製造会社によって販売されています。

古典について話しましょう

ロケットのモデラーは、燃料を重量で35%のソルビトールと65%の硝酸カリウムからなり、添加物を一切含まないクラシックと呼びます。この燃料はよく研究されており、黒い粉よりも悪くない特性を持っていますが、正しい粉よりも簡単に作ることができます。

クラシックには、硝酸カリウムのみが適しています。販売されていない場合、ナトリウムまたはアンモニアと硫酸カリウムまたは塩化カリウムから自分で作らなければなりません。これはすべて、ミネラル肥料店で簡単に購入できます。以前、カリ(炭酸カリウム)は写真店でも販売されていましたが、アンモニアから硝酸カリウムを生成するのにも適しています。硝酸ナトリウムと塩化カリウムの高温飽和溶液を混合すると、硝酸カリウムがすぐに沈殿します。自家製の硝酸塩は再結晶によって洗浄する必要があります。これには少量の熱湯に溶かし、脱脂綿でろ過して溶液を冷蔵庫に入れる必要があります。次に、溶液を排出し、バッテリーでソルトペッターを乾燥させ、約150°Cのオーブンで1〜2時間乾燥させます。ここでの主なことは、温度体制の遵守です。より高い温度では、硝酸塩が溶けて、さらなるプロセスに適さなくなります。

飛行ミサイルは改良されたソルビトールベースの燃料を使用しました。しかし、エネルギー(特定のインパルス)を改善するために、硝酸カリウムは過塩素酸カリウムに置き換えられました。このような交換には、燃焼を安定化する触媒と熱放射を抑制する活性炭の2つのコンポーネントを追加する必要がありました。 「クラシック」とは異なり、このような燃料は溶かすのに望ましくありません。したがって、コンポーネントは可能な限り完全に粉砕および混合する必要があります。このためには、磁器の乳棒が有用です-それはほとんどすべての物質に対して不活性であり、火花を与えません。これは火工品の調製に重要です。準備された粉末混合物は、エンジンハウジングに装填されます。

ソルビトール(砂糖代替品)は、薬局や食料品スーパーで販売されています。純粋なソルビトールの融点は125°Cで、この温度ではソルビトール一水和物と区別することができます。ソルビタンは、ソルビトールを装って販売されることもあります。一水和物は84°Cで融解するため、燃料には適していません。

軽薄な名前にもかかわらず、キャラメルロケット燃料は主にロケット燃料であり、敬意を持って扱われなければなりません。最初の最も重要な安全予防策は、直火でキャラメルを調理しないことです!閉じたヒーターと温度制御を備えたホットプレートのみ。適切な電気ストーブがない場合は、普通のアイロンを使用できます。ソールを上にして、倒立状態で保持するスタンドを作成する必要があります。調整器の位置「3点」は、キャラメルを作るのに最適です。

目や量でコンポーネントを測定しないでください-天びんでのみ。外観上、35 gのソルビトールと65 gの硝酸カリウムの山は、体積がほぼ同じです。燃料を混合する方が簡単なので、これは私たちの好意です。 Saltpeterが大きい場合は、乳鉢で粉砕するか、コーヒーグラインダーで粉砕する必要があります。ただし、無理をしないでください。結晶は細かい塩のようになっている必要があります。硝酸塩を粉塵にすりつぶすと、粘度が高くなりすぎるため、燃料を扱うのが難しくなります。 20秒が必要です。

粉末で満たされたエンジンブランクがアルミニウムシリンダーに挿入され、そこで熱真空プレスが行われます。中央にあるアルミニウム棒-パンチに力を加えるため、および近くに短いチューブ-真空ポンプを接続するため。プレス用に準備されたシリンダーは、約130°Cで沸騰する塩化リチウムの溶液を含む水浴に浸漬されます

これで、硝酸塩とソルビトールの粉末を混ぜて、1センチメートル以下の層を鍋に入れることができます。混合物を連続的に混合することをお勧めします。混合には、木製のアイスキャンディースティックを使用すると便利です。徐々に、ソルビトールは溶け始め、しばらくすると、攪拌しながら、粉末は液体セモリナに似た均質な物質に変わります。溶融ソルビトールでは、硝酸塩の一部が溶解するため、完成した燃料は95°Cでも非常に液体のままです。 140°Cでは硝酸塩の溶解度がジャンプし、同じジャンプでこの組成物の粘度が増加するため、燃料を過熱しないでください。

硝酸塩の最後の塊が混合されるとすぐに、燃料は準備ができています-今、それは型に注がれなければなりません。完璧なシンプルさ!エンジンを可能な限りシンプルにするとよいでしょう。また、そのようなオプションが存在します-記録破りのパラメーターが必要でない場合、ノーファイアが好まれます。砲弾と装薬のみで構成されています。ノズルがないと、燃料エネルギーの一部が無駄になりますが、ボディとノズルの重量が節約されるため、燃料を追加して損失を補うことができます。

После окончания прессования, когда объем, занимаемый топливом, уменьшится почти вдвое, цилиндр с двигателем нужно вынуть из бани и остудить в обычном ведерке с водой. Готовый двигатель выглядит так. Для того чтобы привести его в такой вид, придется отрезать часть картонной трубы (топливо теперь занимает лишь половину), оставив лишь несколько сантиметров для сопла. Сопло в этом двигателе керамическое, держится на шести винтах и герметизируется заливкой эпоксидной смолы.

Для корпуса понадобится картонная трубка с толщиной стенок 1−2 мм. 直径は1センチから3センチまでありますが、最初の実験では、小さいエンジンを使用するのは不便であり、燃料が急速に凍結し、小さなチューブに詰めるのが難しいため、最初の実験では小さいものを使用しない方が良いです。その長さは直径の7〜15倍でなければなりません。 20でも可能ですが、燃料を注ぐことは既に非常に不便です。

また、燃料にチャネルを形成するためのロッドが必要になります。キャラメルエンジンでは、燃料はチャネルの表面に沿って燃え、充電の終わりからではなく、端に十分な領域がありません。また、ロッドの中心を合わせるには、厚紙チューブと中央ロッドの両方に適した直径の木製またはプラスチック製のボスが必要です。チャネルの直径は、パイプの内径よりも約3倍小さくする必要があります。

パイプの下端にボスとロッドを挿入したら、ソルトペターとソルビトールからの「セモリナ」を残りのスペースに入れます。燃料は冷却されて硬化しますが、完全ではありません。その残骸から、通常は男性の小指の大きさのサンプル棒を転がす必要があります。それを使用して、結果として生じる燃料の燃焼速度が測定されます-これのために、それはビデオで撮影され、時間はビデオに記録されます。もちろん、ワンドの長さは、燃える前に測定する必要があります。通常作られたソルビトールキャラメルは、2.6〜2.8 mm / sの速度で燃焼するはずです。つまり、長さ5 cmのスティックは17〜19秒で燃焼します。

この写真の排気の白い流れの速度は、毎秒1キロメートル以上です!残念ながら、ロケット自体はそれほど高速ではありませんが、着陸後のロケットの探索はそれほど難しくありません。

燃料がまだ柔らかいうちに、約6時間後、ボスとロッドを取り外す必要があります。ボスのあるエポキシ樹脂のプラグを作ることは残っています:燃料の露出面に接着テープの円を貼り付けてチャネルを覆い、接着テープから厚紙チューブの周りにテープを作り、そこに硬化剤をエポキシ樹脂に注ぎます。樹脂が端に吸収されるように、樹脂の高さはチューブの端から0.5 cm上にする必要があります。時には、エポキシプラグをよりよく保持するために、チューブの燃料のない部分に直径3 mmの3つまたは4つの穴が作られることもあります。接着剤が硬化すると、エンジンを始動する準備が整います。その点火のために、オンラインストアで販売されている中国の「電気マッチ」は優れています。ワイヤーを延長し、ヒューズをエンジンにエポキシプラグまで完全に挿入するだけです-エンジンが中央で点灯すると、完全な推力を与えません。

しかし、「クラシック」に乗って、ロケット愛好家はしばしばそれを何らかの形で改善する必要性を感じます。これは、さまざまな構成と技術の発明が始まるところです。魔法の言葉「過塩素酸塩」は、自家製デザイナーの心を刺激します。しかし、硝酸カリウムを直接過塩素酸カリウムに置き換えても機能しません。燃料には他の特性があります。 3番目の成分(触媒)がなければ、組成物は爆発まで脈動燃焼を示します。そして、燃料を触媒で溶かすことは危険です。そのため、ほとんどのファンがアクセスできない加熱真空プレスやその他のエキゾチックなものを使用する必要があります。

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