Твёрдые ракетные топлива карамельного типа IV

Новые составы натриевой карамели, вместе с предыдущими данными: (добавка - скорость горения, мм/с)

1. 1% FeOOH         0.4
2. 2% FeOOH         0.45
3. 1% FeOOH + 1% C  0.65
4. 2% FeOOH + 2% C  0.84
5.  
6. 1% FeOOH + 2% C  0.84
7. 1% FeOOH + 3% C  0.88
8. 1% FeOOH + 5% C  1.02

Последний состав горит, оставляя большое количество шлаков. В нём видно много несгоревшего угля. Похоже, что больше 2% угля добавлять не нужно, оптимальный состав 1% FeOOH + 2% C. Буду испытывать в тестовом двигателе.

Где-то у любителей натыкался на состав натриевой карамели с большой добавкой (10%) серы, она позиционировалась именно как реактивное топливо.

PS: О, нашел. У moonclub на форуме, некто VEGA предлагал:

НН - 60%
сахар - 29%
Сера - 11%

Argus, 14.10.2003 15:16:03:

Где-то у любителей натыкался на состав натриевой карамели с большой добавкой (10%) серы

 

Так это же прессовое топливо. Это неинтересно. А упаривать с серой не хочется.

Первые пробы кальциевой карамели. Купил достаточно чистый нитрат кальция в магазине химреактивов. На вид - сыроватые кристаллы. Для первых проб определять влажность не стал, расчёты вёл как на тетрагидрат.

Посчитал PROPEP-ом состав с максимальным удельным импульсом с сахаром, получилось 189 при 31% сахара. Такой состав и замешал. Добавил воды, всё растворилось, хорошо упаривалось до содержания воды, примерно соответствующего 3 молекулам гидратной воды на один кальций. Потом начало постепенно коричневеть, выпало немного кристаллов, масса стала густой. Удалось упарить до содержания воды 10%, это примерно 1 молекула гидратной воды на 1 кальций. При охлаждении сразу затвердело, получилась прочная карамель. Поджёг комочек размером с фасолину, прилипший на шпатель. Моментально загорелось и быстро сгорело всё, даже в тех местах, где на шпателе был тонкий слой. И это с 10% воды!
 
Однако скорее всего упарить ещё лучше с сахаром не получится, поэтому испытал сорбит. С ним удалось упарить до содержания воды 4%, при этом получилась прозрачная густая масса без кристаллов, при охлаждении сразу затвердела. Прочная масса светло-коричневого цвета, непрозрачная, даже немного перламутровая. Наверное выпало немного очень мелких кристаллов нитрата кальция. Кусочек на шпателе сгорел ещё быстрее, чем состав с сахаром. На глаз скорость горения примерно как у сахарной карамели с KNO3, действительно очень активно горит.

В общем, интересные результаты. Сахар пожалуй придётся оставить, а вот с сорбитом надо работать.

А чем тебе кальций так угодил,чем он лучше калиевой,если так же горит,льется лучше или что?

> А чем тебе кальций так угодил,чем он лучше калиевой,если так же горит,льется лучше или что?

Удельный импульс намного выше. По расчёту 189 против 155. Обе величины PROPEP завышает, но расчётный импульс кальциевой карамели должен быть завышен в меньшей степени, потому что твёрдых продуктов сгорания гораздо мешьше. Значит разница может составить 35-40 единиц.

Serge77, 14.10.2003 23:57:09:

Первые пробы кальциевой карамели.

В общем, интересные результаты.

 

... поторопились ребята с объявлением Нобелевских лауреатов. теперь только на 2004 год ...

А вообще интересно - неужто никто раньше не допер до этого? удивительно.

Какие еще методы отъема воды от гидрата известны?

Можно ли его обезводить нагревом али как, а потом плавить в сорбите?

А гигроскопичность готовго топлива какя будет ?

Реологические свойства заливать расплав позволяют ?

И на последок у нас в Екатерибурге цена:
Кальций азотнокислый, чда 55р/кг.
амиачная - 5 р/кг
калийная -14 р/кг селитры

P.S. В прайсах встречается "жидкая кальциевая селитра"
Это что ? Воды плеснули ?

> Можно ли его обезводить нагревом али как, а потом плавить в сорбите?

О! Именно эта идея у меня первая в очереди на проверку. Нитрат кальция обезвоживается при 150С. Именно до такой температуры я вчера с сорбитом и догрел, а выше не решился, что-то он стал желтеть. Если удастся, то можно будет делать так: сначала сушить один нитрат кальция на сковородке при 150-200С, потом охлаждать до 120-130С и прибавлять сорбит. Если при этом нитрат кальция полностью растворится, то вообще будет замечательно. При упаривании с сорбитом ведь ничего не выпадало, получился прозрачный сироп!

Хочу ещё попробовать смесь не с 31% сорбита, а немного больше, 35 или даже 40%. Нужно подобрать оптимум по растворимости и вязкости. С 31%-ом было очень вязкое, но всё-таки даже 6 грамм смеси удалось вылить из стаканчика в бумажную трубку. Главное - никаких пузырей и плотность у топлива очень высокая.

Гигроскопичность конечно очень высокая. Топливо с сахаром стало липким через полчаса, а сегодня утром остатки на стенках казанка наполовину оплыли. Сорбитовый состав немного лучше: на стенках стаканчика остатки за ночь стали липкими и немного оплывшие.

> И на последок у нас в Екатерибурге цена:
> Кальций азотнокислый, чда 55р/кг.

Я купил в хим. магазине за $3 1 кг.

> P.S. В прайсах встречается "жидкая кальциевая селитра"
> Это что ? Воды плеснули ?

Это просто расплывшаяся селитра, скорее всего весьма нечистая, может быть даже просто отходы от поглощения азотнокислых сливов мелом или известью на заводах. Не советую.

>> А чем тебе кальций так угодил,чем он лучше калиевой,если так же горит, льется лучше или что?
>Удельный импульс намного выше. По расчёту 189 против 155.

А ты с добавкой воды в топливо не считал ? Какой импульс с 7% воды будет ?

Измерил скорость горения.

Состав с сахаром (содержит 10% воды): 1.2 мм/с
Состав с сорбитом (содержит 4% воды): 4 мм/с

Однако! А что же будет, если всю воду удалить?

>А ты с добавкой воды в топливо не считал ? Какой импульс с 7% воды будет ?

Каждый процент воды отнимает 2 единицы импульса. Состав с 10% воды получается равным составу с NaNO3.

Serge77, 15.10.2003 10:33:53:

С 31%-ом было очень вязкое

 

Тогда осуши и охлади до 100 градусов, добавь сорбит и не забывай про порог вязкости в 120 градусов! не перегревай.

Serge77, 15.10.2003 14:59:57:

Измерил скорость горения.

Состав с сахаром (содержит 10% воды): 1.2 мм/с
Состав с сорбитом (содержит 4% воды): 4 мм/с

Однако! А что же будет, если всю воду удалить?

 

И не говори. Кошмар просто.
Гораздо актуальней вопрос как много состав натянет воды за неделю хранения ? А то ведь ты ее удалишь, а она опять вернется Может положишь кусочки в пакете в холодильник на месяцок ? Как раз узнаем за каким количеством воды стоит гнаться, а за каким нет.
Но вообще поздравляю! Результат хороший.

> Гораздо актуальней вопрос как много состав натянет воды за неделю хранения ? А то ведь ты ее удалишь, а она опять вернется

Это обязательно буду проверять, когда окончательно определюсь с составом топлива. Но вообще не вижу большой проблемы в герметизации. А если топливо подойдёт для двигателя торцевого горения, то площадь соприкосновения с воздухом вообще будет минимальная, почти всё топливо будет закрыто бронировкой.

Интересно будет ли на карамель ложиться мебельный нитролак НЦ22х - он дешовый и очень тонкий слой образует при окраске окунанием и сгорает легко - я в смысле изоляции шашек от влаги.

Serge77, 15.10.2003 10:18:14:

Удельный импульс намного выше. По расчёту 189 против 155. Обе величины PROPEP завышает, но расчётный импульс кальциевой карамели должен быть завышен в меньшей степени, потому что твёрдых продуктов сгорания гораздо мешьше. Значит разница может составить 35-40 единиц.

 

Вот уж не думал.... А если наплевать на гигроскопичностиь и применить нитрат алюминия в качестве окислителя, тогда удельный импульс пожалуй еще возрастет. В пропипе его нет.

> Вот уж не думал.... А если наплевать на гигроскопичностиь и применить нитрат алюминия в качестве окислителя, тогда удельный импульс пожалуй еще возрастет. В пропипе его нет.

К сожалению, обезводить нитрат алюминия простым прокаливанием невозможно, потому что он разлагается. А импульс точно был бы выше, потому что содержание твёрдых частиц в продуктах сгорания было бы ещё меньше. Тут просто считать нужно: какая масса катиона металла приходится на один нитрат-анион. У калия 39, у натрия 23, у кальция 20, у магния 12, у алюминия 9, у лития 7. У магния, кальция и алюминия ещё одно преимущество - в продуктах сгорания они превращаются в оксиды, в отличие от щелочных металлов, которые превращаются в карбонаты, связывая газообразный продукт - СО2.

А почему ты не хочешь с литиевой селитрой поигратся,она тоже в спиртах растворима,и гораздо менее гигроскопична,и главное окисление сахаров катализирует

> А почему ты не хочешь с литиевой селитрой поигратся,она тоже в спиртах растворима,и гораздо менее гигроскопична,и главное окисление сахаров катализирует

Я же писал, что давно хочу поиграться. Правда нитрат лития не настолько доступен широким массам, как нитрат кальция, но всё равно интересно. И нитрат магния тоже.

Я не ктому чтобы ее в чистом виде использовать,это дорого,а процентов 10-20 добавлять к другим селитрам

> Я не ктому чтобы ее в чистом виде использовать,это дорого,а процентов 10-20 добавлять к другим селитрам

Да не так уж и дорого, 1 кг за $5.

Продолжение с нитратом кальция.

1. Высушил Ca(NO3)2 в стакане на плитке до постоянного веса, получилось примерно при 150-170С, потом охладил до 100С и прибавил сорбит до соотношения 60-40, решил начать с максимального содержания сорбита. Нитрат растворялся плохо, при 100-120С смесь практически не перемешивается, крупные комки, сорбит сразу стал очень вязкий, видимо из-за растворённого нитрата кальция. Пришлось нагревать сильнее. При 150-160С получилась очень вязкая масса, примерно половина или чуть больше нитрата растворилась, но всё равно смесь очень плохого качества, неоднородная, с пузырями воздуха, которые никогда оттуда не выйдут из-за вязкости. Выше греть не стал.

Кусочек состава горел примерно как вчерашний состав с сахаром, только было немного копоти.

2. Попробовал опять упариванием, но при соотношении 60-40 (в расчёте на сухие компоненты, конечно), т.е. тот же состав, что и предыдущий. Удалось упарить до содержания воды 3%, выше 160С греть не стал. Масса однородная, без кристаллов, текучая при 140-150С. При 120-130 уже почти твёрдая. Застыло в прозрачную жёлтую стеклообразную массу.

Горит очень активно, но только если держать рядом горящую спичку.

В общем, предварительная сушка пока себя не оправдала. Упарить досуха тоже пока не удаётся. Нужно думать.

Меня удивляло, что сорбит начинает заметно темнеть при 150-160С. Раньше, когда я делал жидкую карамель, он начинал только очень слабо желтеть при 180-190С. Я подумал, что нитрат кальция может быть кислым и проверил рН раствора. Действительно, немного кисловат. Прибавил соды - шипит. Похоже, что есть небольшая примесь азотной кислоты. Попробую в следующий раз перед упариванием нейтрализовать раствор.

Думаю, что нужно искать какой-то разжижитель/пластификатор, чтобы расплав не был такой густой. Из доступного могут подойти глицерин и этиленгликоль. Глицерин используют как пластификатор для поливинилового спирта.

Какие ещё будут предложения?