Пороховой двигатель для модели ракеты своими руками. Двигатель ракетный для моделей
Типы двигателей для радиоуправляемых моделей
С появлением двигателей и открытием возможности передачи сигналов при помощи радиоволн макеты перестали быть просто статичными объектами. Итак, какие же двигатели используются в современных моделях? Прежде всего их можно разделить на две большие группы. Это электродвигатели и двигатели внутреннего сгорания.
Двигатели внутреннего сгорания (двс)
Двигатель внутреннего сгорания для моделей по принципу действия не отличается от своего реального прородителя. Он также приводится в действие за счет большого количества выделяемых газов и продуктов горения при сжигании топлива. В качестве топлива для ДВС используют специальные заправочные смеси. Самые распространенные на сегодняшний день-смеси приготовленные на основе бензина и на основе метана с различными присадками.
Поршневые ДВС
Самый простой и распространенный тип ДВС применяемый практически во всех типах радиоуправляемых моделей. Они в свою очередь делятся на бензиновые и калильные. С бензиновыми двигателями все просто. По своей сути и принципу работы это точно такие же двигатели, как те, что применяются в полноценных автомобилях, мотоциклах, бензопилах. Калильные двигатели менее знакомы человеку непосвященному, но тем не менее в сфере радиоуправляемых моделей являются наиболее распространенными. В качестве топлива для таких двигателей применяется смесь на основе метилового спирта.
Бензиновый ДВС
Калильный двс
Главное различие между бензиновым и калильным двигателем состоит в способе воспламенения топливной смеси. В бензиновых двигателях для этого используется стандартная искровая свеча. Ничем не отличающаяся от свеч применяемых в автомобилях и мотоциклах. В калильном же двигателе используется специальная калильная свеча. Такая свеча требует для пуска предварительного разогрева (накаливания) и поддерживает свою температуру в процессе работы двигателя.
Свеча искровая
Свеча калильная
Зачем же было нужно усложнять и изобретать помимо обычных бензиновых двигателей еще и калильные? Все дело в габаритах. Калильные двигатели значительно меньше и могут применяться в самом широком спектре радиоуправляемых моделей. Бензиновые ДВС применяются только в крупных моделях. К примеру, в автомоделях масштаба 1/5. Это двухтактные двигатели объемом до 30 кубических сантиметров и развивающие мощность в 1.5-2 лошадиные силы. Калильные ДВС обычно делают объемом 2-6 сантиметров кубических и мощностью примерно 1 лошадиную силу. При этом характерно, что измерять объем у таких двигателей принято не в кубических сантиметрах а в кубических дюймах. Так ДВС с объемом равным примерно 3 с половиной кубическим сантиметрам будет маркирован как объем 0.21 кубического дюйма и соответственно является двигателем 21 класса. При приобретении вашего ДВС вам необходимо знать нужный вам класс двигателя, так как различные классы имеют свои габариты и свои отверстия под крепления на шасси.
Топливо
Все применяемые в моделях двигатели являются двухтактными. В отличие от четырехтактных они обладают большей мощностью, надежностью, но и большим расходом топлива. В двухтактных двигателях отсутствует своя система смазки, поэтому масло добавляют в само топливо. Для бензиновых двигателей смесь готовится в соотношении 20/1. Двадцать частей бензина на 1 часть масла. Для калильных двигателей – 80 процентов метилового спирта на 20 % масла. При работе с топливом для калильных двигателей нужно помнить – Метан вещество ядовитое, летучее и легко воспламеняемое. Всегда строго соблюдайте технику безопасности. Строго рекомендуем использовать готовые нитрометановые заправочные смеси, а не смешивать топливо самостоятельно. Сейчас выпускается большое количество различных марок топлива для моделей, найти его не должно составить особого труда.
Пример фасовки топлива для калильных ДВС
Устройство модельного калильного ДВС
Не смотря на то что двигатели для моделей устроены достаточно просто, не рекомендуем самостоятельно заниматься разборкой или ремонтом вашего ДВС. Доверьте это профессионалам (К примеру специалисты технической службы « Мира Моделей» всегда готовы помочь вам с ремонтом и обслуживанием вашей модели) Кроме того необходимо помнить, что не смотря на простоту в обслуживании для ДВС критичныпервые запуски - так называемая «обкатка». Ее нужно производить в определенной последовательности и в определенных щадящих режимах. От этого зависит срок жизни вашего двигателя (рекомендуем также обратиться к профессионалам.)
Схема работы калильного ДВС
Для того чтоб наш двигатель работал, правильно происходило воспламенение топливной смеси – нужно чтоб наше топливо поступало в камеру сгорания уже смешанное с воздухом. За эту операцию в модели отвечает карбюратор. Настройка карбюратора крайне сложна, но инструкции по данному процессу не сложно найти в сети. Также можете обратиться в нашу техническую службу. Оговоримся, что на готовых RTR(ready to run) комплектах все эти настройки выполнены производителем заранее.
Карбюратор калильного ДВС
На входное отверстие карбюратора устанавливается пропитанный маслом фильтр. Деталь эта крайне важна. Фильтр нужно держать в хорошем состоянии. Мелкие частицы пыли или песка, попавшие в цилиндр скорей всего сильно повредят поршни вашего ДВС.
Масло для пропитки фильтра
Также важнейшей частью калильного ДВС двигателя является система выпуска - резонансная труба. В отличие от глушителя бензинового двигателя основная задача резонансной трубы не столько уменьшение уровня шума двигателя, сколько повышение мощности ДВС. Резонансная труба направляет часть вылетающего из камеры несгоревшего топлива, а также создает давление в топливном баке (Подключается к нему специальной трубочкой)
Резонансная труба калильного ДВС
В заключении отметим, что поршневые двигатели для самолетов ,вертолетов и кораблей идентичны по устройству, но различны по классам , а соответственно различаются по габаритам и отдельным элементам.
Реактивные ДВС
Реактивные двигатели распространены в моделизме гораздо меньше чем поршневые ДВС. Используют их в основном для моделей реактивных самолетов. Такие двигатели очень сложны и дороги в обслуживании и используются только профессиональными моделистами. Воздушно-реактивные двигатели бывают нескольких типов – прямоточные, пульсирующие и турбореактивные. В моделизме применяют в основном пульсирующие и турбореактивные ДВС. Реактивные двигатели устанавливают на крупногабаритные модели из-за собственных размеров и необходимого для управления сложного оборудования.В рамках данной статьи мы не будем подробно останавливаться на этом типе двигателей. Так как такие ДВС очень дороги и не имеют широкого распространения.
Реактивный двигатель для модели
Конец первой части. Во второй части мы рассмотрим электродвигатели.
workshop.modelsworld.ru
Модельный ракетный двигатель
Изобретение предназначено для использования в ракетно-космическом моделизме, технических видах творчества молодежи и детских развивающих играх. Модельный ракетный двигатель содержит корпус с соплом. Топливный заряд выполнен из пастообразного топлива. Двигатель снабжен формообразующим начальную поверхность горения заряда устройством и компенсатором температурного расширения заряда. Достигается повышение безопасности. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к индустрии игрушек, а именно к модельным ракетным двигателям (МРД) для ракетно-космического моделирования в технических видах творчества.
Общеизвестен МРД [5], содержащий бумажный или пластмассовый корпус, в котором смонтированы сопло, заряд твердого топлива из черного или баллиститного пороха, пиротехнический замедлитель-трассер, сгорающий с выделением цветного дыма для обозначения траектории полета модели после окончания работы МРД, и вышибной заряд, срабатывающий от теплового импульса замедлителя и выталкивающий из корпуса модели полезную нагрузку - следующую ступень ракеты, летательный аппарат, средства спасения и т.п.
Существующие МРД, а также спортивные соревнования и игры с запусками моделей различных ракет, ракетопланов, моделей-копий относятся к потенциально опасным видам изделий и работ. Это связано, в первую очередь, с высокой температурой продуктов сгорания МРД, создающей опасность ожогов и пожаров при неосторожном обращении с двигателем, случайном падении аварийной ракеты на сухую траву и др. горючие материалы, а также с возможностью взрывного разрушения некондиционного МРД, например, с трещиной твердотопливного заряда, образовавшейся при падении, ударе, отслоении от корпуса, в результате детской шалости т.п.
Указанные обстоятельства привели к введению обоснованных ограничений со стороны надзорных государственных органов по перевозке, распространению и эксплуатации МРД, организации работ со школьниками и спортсменами, что существенно сдерживает развитие и массовость технических видов творчества и развивающих игр с использованием МРД.
Определенным ограничением для поиска альтернативных конструктивных и материаловедческих решений по МРД спортивных классов явилось и требование Международной авиационной федерации по использованию в МРД зарядов исключительно из твердого топлива.
Целью предлагаемого изобретения является повышение безопасности, зрелищности и расширение игровых возможностей МРД.
Поставленная цель достигается тем, что в МРД, содержащем корпус с соплом и топливный заряд, заряд двигателя выполнен из пастообразного топлива, а двигатель снабжен формообразующим начальную поверхность горения заряда устройством и компенсатором температурного расширения заряда.
Техническими предпосылками для решения поставленной цели является разработка пастообразных ракетных топлив и их успешное опробование в 1970-90 г.г. на ряде образцов отечественной и зарубежной ракетной техники. Пастообразное топливо и заряд из него, в силу своего физического вязкотекучего состояния, не образует трещин, не отслаивается от стенок при деформациях корпуса, взрывобезопасные рецептуры обеспечивают безопасность при падении двигателей, прострелах, ударах молотком, воздействии детонирующего импульса и тепловых нагрузок.
Определенным недостатком двигателя на пастообразном топливе является необходимость введения в конструкцию устройств для компенсации температурного расширения и поддержания формы начальной поверхности горения заряда, обусловленных различием коэффициентов линейного расширения материала корпуса и заряда, а также физической вязкотекучей природой топлива.
Применительно к МРД наиболее распространенного в России класса А с суммарным импульсом до 2.5 Н×сек и габаритами корпуса порядка 10 мм по диаметру и 40-55 мм по длине, приемлемые показатели по линейному расширению и прочности могут обеспечиваться при использовании в качестве силовой оболочки корпуса ряда полимерных материалов типа наполненного стекловолокном полиэтилена высокой плотности, полибутилентерефталата, полипропилена и др. Однако необходимость введения эффективной тепловой защиты корпуса из-за резкого снижения прочности полимеров при нагреве свыше 80-120°С усложняет и утяжеляет конструкцию МРД, чем ограничивает использование корпусов из подобных материалов в качестве компенсаторов температурного расширения преимущественно для МРД первоначального обучения ракетомоделизму и для развивающих детских игр.
Для МРД из конструкционных материалов, более термопрочных по сравнению с полимерами, проблема компенсации температурного расширения пастообразного заряда остается актуальной.
Известен ракетный двигатель [4], содержащий корпус с зарядом пастообразного топлива, гибкую мембрану, охватывающую заряд со стороны сопла и поддерживаемую силовым фиксирующим устройством, расположенным вдоль корпуса с возможностью продольного перемещения, воспламенитель и сопло. Недостатками такого решения являются высокие действующие напряжения в мембране и ее повышенная толщина, затрудняющая воспламенение заряда.
Известен также двигатель отечественной градобойной системы "Небо", температурный компенсатор которого выполнен в виде размещенного в полости соплового днища подпружиненного подвижного поршня с профилированными окнами, закрытыми фольгой. Скользящее уплотнение поршня выполнено из двух колец из химически стойкой резины. Такая конструкция обеспечивала стабильный запуск и расчетную диаграмму тяги, но при хранении ракеты из-за потери герметичности скользящего уплотнения на одном боку образовались газовые пузыри, которые при запуске приводили к увеличению поверхности горения, взрывам ракет и разрушению пусковых установок [2].
Общим недостатком известных компенсирующих устройств является их сложность, наличие взаимно перемещающихся элементов и пружинных элементов в полости камеры сгорания, что делает их малоэффективными при использовании в малогабаритных изделиях типа МРД.
Усовершенствование предложенного МРД заключается в том, что компенсатор температурного расширения заряда выполнен в виде упругого корпуса двигателя с поперечным сечением переменной кривизны, т.е. некруглой, например, эллиптической или треугольной формы.
При изменения температуры и, соответственно, объема топливного заряда, некруглый корпус упруго деформируется с изменением кривизны, что обеспечивает существенно большее изменение внутреннего объема по сравнению с круглым корпусом. При этом внутри корпуса сохраняется небольшое избыточное давление, благоприятное для исключения образования в топливе газовых пузырей, расслоений и прочих дефектов.
Предложено выполнять поперечное сечение корпуса с участками нулевой и/или отрицательной кривизны, например, гантелеобразной, треугольной формы с плоскими или вогнутыми гранями, что позволяет компенсировать более широкие диапазоны температур эксплуатации МРД, в частности с корпусами из термостойких композиционных материалов с низкими коэффициентами линейного расширения типа углепластиков.
Повышенная деформативность сечения корпуса позволяет разместить участок некруглого сечения не на всей длине корпуса, а лишь на части, сохранив круглую форму на торцах, стыкуемых с передним и сопловым днищами. Изготовление корпусов с переменной по длине формой сечения не представляет особых технологических трудностей, в частности, для оболочек, получаемых методом намотки на некруглые упругие оправки с равными периметрами круглых и некруглых сечений.
Для существенного повышения безопасности МРД, используемых для начального обучения ракетомоделистов или в других видах развивающих игр, предложено использовать пастообразное топливо аэрозольного огнетушащего состава (АОС), например, [3]. Наряду с механической и взрывобезопасностью пастообразного топлива, АОС обеспечивает повышенную пожарную безопасность МРД за счет образования при сгорании АОС мелкодисперсного, ингибирующего процессы горения аэрозоля на основе солей щелочных и щелочно-земельных металлов. АОС и продукты их сгорания не токсичны, не наносят вред окружающей среде, не разрушают озоновый слой атмосферы и легко утилизируются [1]. Этот синергизм пастообразных АОС обеспечивает качественно новый уровень безопасности МРД, а обильное дымовыделение повышает зрелищность запусков и расширение игровых возможностей МРД, в частности, при использовании в качестве дымовых генераторов для развивающих игр.
Сущность изобретения поясняется на чертежах, где показаны:
на фиг.1 - общий вид МРД с зарядом на пастообразном топливе;
на фиг.2 - поперечный разрез А-А корпуса по фиг.1 в форме эллипса;
на фиг.3 - поперечный разрез А-А корпуса по фиг.1 в форме треугольника с вогнутыми гранями (вариант исполнения).
Показанный на фиг.1 МРД содержит упругий термозащищенный корпус 1, сопло 2, пастообразный топливный заряд 3 из АОС, смонтированное на сопле 2, формообразующее начальную поверхности горения устройство 4, выполненное в виде конической перфорированной оболочки, покрытой со стороны заряда тонкостенной пленкой или фольгой 5; передний торец заряд 3 закрыт через герметичную пленку или фольгу замедлителем-трассером 6 и вышибным зарядом 7. На части длины корпуса L его сечение выполнено переменной кривизны - в форме эллипса 8 (фиг.2) или треугольной формы 9 с элементами отрицательной кривизны (фиг.3). Некруглая форма сечения корпуса дает возможность корпусу упруго деформироваться при изменении объема и внутреннего давления со стороны заряда. При минимальной температуре сечения принимают форму с наименьшей площадью, а при максимальной температуре или при работе МРД - форму круга 10. Корпус при этом восстанавливает цилиндрическую форму 11 на всей длине.
Работа МРД. Перед запуском в полость формообразующего устройства 4 устанавливают электровоспламенитель (на фиг.1 не показан), представляющий собой спираль накаливания с нанесенной на ней пиротехнической обмазкой. Образующиеся после подачи электрического импульса на спираль продукты сгорания пиротехнической обмазки нагревают фольгу 5 и воспламеняют заряд 3. Поперечное сечение корпуса 1 под действием внутреннего давления из эллиптического принимает круглую форму 11. При этом за счет перемещения пастообразного заряда к переднему днищу несколько увеличивается горящая поверхность заряда, после выгорания которого поджигается замедлитель-трассер 6, а после его сгорания срабатывает вышибной заряд 7.
Основные технические решения предложенного МРД подтверждены огневыми стендовыми испытаниями макетов МРД на пастообразном АОС типа «Туман» [3]. Использование предлагаемого изобретения обеспечивает повышенную безопасность, зрелищность запусков МРД и расширение игровых возможностей детских развивающих игр.
Заявитель является субъектом малого предпринимательства.
Использованные источники
1. В.В.Агафонов, Н.П.Копылов. Установки аэрозольного пожаротушения; Элементы и характеристики, проектирование, монтаж и эксплуатация. - М.: ВНИИПО, 1999.
2. В.Н.Аликин, A.M.Липанов, С.Ю.Серебренников и др. Пороха, топлива и заряды. Том.2. Заряды народно-хозяйственного назначения. - М.: Химия, 2004. Стр.44.
3. Патент №2075984 РФ. Аэрозольобразующий огнетушащий состав, МПК 6 А62D 1/00.
4. Патент №3908364 США. Ракетный двигатель, НКИ 60-252, 1975.
5. П.Эльштейн. Конструктору моделей ракет. Перевод с польского. - М.: Мир, 1978, стр.139-150.
1. Модельный ракетный двигатель, содержащий корпус с соплом и топливный заряд, отличающийся тем, что заряд выполнен из пастообразного топлива, а двигатель снабжен формообразующим начальную поверхность горения заряда устройством и компенсатором температурного расширения заряда.
2. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что компенсатор температурного расширения заряда выполнен в виде упругого корпуса двигателя с поперечным сечением переменной кривизны.
3. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что поперечное сечение корпуса содержит участки нулевой и/или отрицательной кривизны.
4. Двигатель по п.2, отличающийся тем, что поперечное сечение корпуса с переменной кривизной выполнено на части длины корпуса.
5. Двигатель по п.1, отличающийся тем, что заряд пастообразного топлива выполнен из аэрозольного огнетушащего состава.
www.findpatent.ru
Пороховой двигатель для модели ракеты своими руками
ВАЖНО! Для того, что бы сохранить статью в закладки, нажмите: CTRL + D
Задать вопрос ВРАЧУ, и получить БЕСПЛАТНЫЙ ОТВЕТ, Вы можете заполнив на НАШЕМ САЙТЕ специальную форму, по этой ссылке >>>
ВАЖНО! Для того, что бы сохранить статью в закладки, нажмите: CTRL + D
Задать вопрос ВРАЧУ, и получить БЕСПЛАТНЫЙ ОТВЕТ, Вы можете заполнив на НАШЕМ САЙТЕ специальную форму, по этой ссылке >>>
Юный моделист-конструктор 1963 №5
Для модели ракеты вам требуется изготовить пороховой двигатель. Для такого двигателя удобно использовать картонную ружейную гильзу 12-го калибра под капсюль «Жевело». Внутрь гильзы набивается смесь дисперсной серы, калийной селитры и древесного угля. Вместо древесного угля можно использовать угольные таблетки «Карболен».
Приготовление смеси и набивка ею патрона является самой сложной операцией при изготовлении модели ракеты. Каждая из составных частей этой смеси в отдельности не опасна^ Так, например, селитра не горит, а сера и уголь горят очень медленно. Если же эти вещества смешать, то их свойства к воспламенению изменяются. Нам надо приготовлять смесь с большим содержанием угля,
иначе она может вспыхнуть от малейшей искры. Необходимо помнить, что запуск моделей ракет — дело совершенно безопасное лишь в том случае, если вы строго соблюдаете все правила приготовления заряда двигателя и его запуска при старте модели. О них вы узнаете из этой статьи.
Смесь для двигателя модели ракеты должна состоят из 75 г селитры, 12 г серы и 35 г угля. Предварительно, до смешивания, все компоненты должны быть тщательно размельчены в порошок в фарфоровой ступке либо в кожаном мешочке. Образовавшийся порошок следует просеять через мелкое сито. Чем мельче крупинки составных частей, тем полнее будет использоваться энергия топлива для полета ракеты.
Начинать приготовление заряда надо с угля, а затем готовить селитру и серу. Уголь и селитра обладают способностью впитывать влагу, поэтому готовый состав следует хорошо просушить до сыпучести и сохранять в сухом месте. Когда подготовка отдельных составных частей закончена, можно приступать к взвешиванию и смешиванию. Взвешивать полученный порошок каждой состав-нон части надо на аптекарских весах и подгонять вес составных частей в соответствии с указанным выше весом (75, 12, 35 г). После взвешивания смесь тщательно перемешивается на листке бумаги, пока весь состав не будет однороден. Затем перед набивкой эту смесь смачивают спиртом (на каждые 100-150 г смеси 3-5 г спирта). Сухой, не смоченный спиртом состав не следует употреблять в дело. После смачивания спиртом смесь тщательно перетирается и перемешивается. При изготовлении смеси нельзя спешить. При этой операции надо особенно строго соблюдать все меры предосторожности и особенно порядок выполнения работ.
Для того чтобы приготовленной смесью набить гильзу, необходимо заготовить следующие приспособления: штырь (рис. 1), матрицу (рис. 2), фиксатор (рис. 3), молоток весом 400 г, два набойника — один с отверстием (рис. 4, справа), другой без него (слева) и охотничью «закрутку» (рис. 6). Закрутку можно купить в магазине охотничьих принадлежностей. В матрицу вставляется гильза, в которую снизу вводится штырь, закрепляющийся в матрице фиксатором. Поверхность верхней шпильки штыря должна быть тщательно обработана и отшлифована, так как иначе канал в заряде двигателя может осыпаться. Нижняя шпилька стержня вставляется в массивный деревянный чурбак или пень. В гильзу надо засыпать 2-3 г смеси. Затем взять набойник с отверстием (рис. 4, справа), вставить его в гильзу и 15-20 раз ударить по нему молотком; причем вначале нанести 3-4 слабых удара, чтобы вышел воздух, находящийся в составе, а затем более сильные. Примерное размещение всех приспособлений и деталей для сборки двигателя показано на рисунке 5. Чтобы набивка получилась одинаковой плотности, количество ударов молотка по набойнику на каждую засыпку должно быть одинаковым. Пользуются набойником с отверстием лишь до тех пор, пока не утоплена шпилька штыря. Как только уплотненная смесь полностью закроет шпильку штыря, надо продолжать набивку набойником, по уже без отверстия. Состав смеси запрессовывают в гильзу так, чтобы он не доходил до краев на 10 мм. На запрессованный состав накладывается картонный пыж с отверстием 4-5 мм в центре.
Гильза извлекается из матрицы. Для этого вынимается фиксатор, а затем с лёгким поворотом вниз убирается штырь и снимается матрица с гильзы. После этого гильзу вставляют в закрутку и заправляют. При этом пыж прижимают сверху, а кромки гильзы загибают внутрь пробкой закрутки. Эта пробка опускается на винте. Двигатель готов.
Несколько слов о запуске порохового ракетного двигателя. Для воспламенения состава, находящегося внутри гильзы, надо применять электровоспламенитель, или, как его называют, электрозапал. Простейший электрозапал состоит из низковольтного трансформатора, проводов, зажимов и вилки (рис. 8). Тонкая проволока, способная накаливаться докрасна, вводится в канал двигателя. Включается ток, и двигатель начинает работать. Расстояние от стартующей ракеты до включателя тока должно быть не меньше 10м. На площади этого радиуса перед стартом никого не должно быть. Если нельзя подключить переменный ток, то можно сделать батарейный электрозапал. На рисунке 9 изображена схема устройства электрозапала с контрольной лампочкой для проверки цепи и с миниатюрным рубильником.
Источник: http://the-mostly.ru/misc/powder_engine.html
а | б | в | г | д | ж-и | к | л | м | н | о | п | р-с | т-у | ф-ц | ш-я
Состав №1: 60% (9KNO3) + 30% (9СОРБИТА) + 10%(9S)9 — более высокая пластичность
Состав №2: 63% (KNO3) + 27% (СОРБИТА) + 10%(S) — максимальная удельная тяга
Это ракетное топливо является новой и значительно более усовершенствованной разновидностью сорбитового топлива. Его более высокая скорость горения и высокий удельный импульс, позволяют использовать его как в средних, так и в больших ракетных двигателях. Разработано оно было мною недавно, т.е. доработано, т.к. использовать сорбит в качестве связующего придумал не я. Однако подобные ему составы были опубликованы на некоторых веб-страничках Интернета. Но они так и не стали популярными среди ракетостроителей. И я думаю, что вы знайте почему.
В состав нового сорбитового топлива входит сера, которая участвует в реакции горения:
На самом деле реакция протекает по более сложному механизму, по окислительно-восстановительным свойствам элементов можно утверждать, что в самом начале, реакция будет протекать именно по простому механизму, а уже потом продукты реакции будут взаимодействовать между собой, давая уже другие соединения . Правильное соотношение компонентов обеспечивает высокую эффективность этого топлива. Данное топливо обладает сравнительно высокими энергетическими характеристиками. Дело в том, что сера участвует здесь как восстановитель и вытесняет оставшийся атом кислорода из молекулы K2O, вследствие чего увеличивается энергетический выход реакции. К тому же K2S не забирает СO2, как это делает K2O. Выделяющейся энергии хватает на то чтобы сместить равновесие в сторону образования таких низкомолекулярных продуктов, как CO и h3. Это способствует значительному увеличению удельной тяги топлива. Таким образом КПД двигателя в среднем повышается на 15 — 20% (по грубым прикидкам), а может и больше. Так что можно сказать что данное ракетное топливо является достойной заменой пороху и обычной карамели.
Недостатками этого топлива по сравнению с обычным сорбитовым, являются: сложность в изготовлении, низкая пластичность, невозможность заливки состава в корпус двигателя, быстрая скорость затвердевания, при недостаточном нагревании сорбита топливо быстро затвердевает. Опыт показал, что данное топливо хорошо приготавливать и использовать в холодное время года, так как влажность в воздухе значительно ниже, чем в летнее время. Пожалуй самой главной проблемой этого топлива является быстрая скорость затвердевания и невозможность заливки топлива прямо в корпус двигателя. Ещё у этого топлива есть очень неприятная вещь — при недостаточном уплотнении массы внутри топливного заряда образуются пустоты, что сильно сказывается на равномерности горения всего заряда. Проще говоря, структура становится пористой, что способствует возникновению аномального горения — неустойчивое прерывистое горение, вызванное уменьшением подвода тепла к непрореагировавшему топливу, длящееся от нескольких долей до 2 секунд. Особенно эта проблема характерна только для малых двигателей, с зарядом топлива 30 — 35 грамм — запрессовка "Мощной карамели" в такие двигатели — работа весьма кропотливая и сложная, ну а на больших двигателях такая вещь практически не сказывается, т.к относительно всего объёма топлива воздушные пустоты незначительны. Хоть это топливо и быстро затвердевает, но эту проблему можно легко устранить, поставив ёмкость с топливом на разогретую песчаную баню. Это очень удобный способ, ну смотрите не переборщите с температурой, а то сера в топливе расплавится и смесь станет неоднородной.
ИЗГОТОВЛЕНИЕ
По началу, при его изготовлении, возникали серьёзные проблемы. Трудно было найти баланс между температурой плавления сорбита и температурой плавления серы, а при смешивании расплавов обоих компонентов топливо получалось крайне не однородным. Был рассмотрен вариант с использованием глицерина, чтобы масса сохраняла пластичность длительное время. Но использование глицерина приводило к снижению прочности топливной шашки и повышенной гидроскопичности.
Сорбит при сильном нагревании и последующим охлаждении затвердевает не сразу и сохраняет пластичность достаточно длительное время, которого хватает на заправку 2 — 3 небольших двигателей. Сорбит должен быть разогрет до достаточно высокой температуры (около tкип). Когда я его разогреваю до такой температуры, то он немного дымит, становится прозрачным (слегка желтоватым), и на дне образуются небольшие пузырьки, что свидетельствует о начале кипения.
Перед тем, как вы начнёте плавить сорбит следует заранее приготовить все компоненты.
1. Сначала отвесьте необходимую порцию сорбита и отложите его подальше от места работы
2. Далее вам нужно будет измельчить нитрат калия. Перед помолом его следует тщательно просушить, можно на батарее, но я просушивал в печке при t ≈ 200 0 C, больше этой температуры нельзя, т.к. начинается его плавление и затем разложение. Просушенный нитрат калия легче измельчается и меньше прилипает к стенкам электрокофемолки, нежели влажный. Помол я производил в электрокофемолке где-то секунд 40. Если он прилип к стенкам, то его можно соскоблить ватными палочками или руками, только не голыми, а используя одноразовые перчатки.
3. После помола отвесьте необходимую порцию селитры и поместите в чистую баночку, я использовал пластиковую, т.к. к стеклу он у меня прилипал.
4. Затем вам нужно отвесить серу.
Сера, которая я используется в топливе, содержит уголь в следующем соотношении: 100% (S) + 5% (С) (по массе).
При использовании угля масса образует меньше комочков, становится более рассыпчатой и практически не прилипает к стенкам электрокофемолки во время помола. Однако нужно молоть с перерывами, чтобы сера не расплавилась от излишнего трения. После помола она остаётся сильно наэлектризованной и будет образовывать комочки. Как я заметил, требуется достаточно длительное время, чтобы сера стала рассыпчатой после помола, так что производить её помол следует заранее. (подробнее >>)
5. Только после того, как вы всё отмерили можно плавить сорбит. Для этих целей я использовал мою любимую миниатюрную печь, но когда у меня её не было я обходился плитой. Сорбит помещается в металлическую ёмкость, а лучше в ёмкость из нержавеющей стали (лично я использую кружку из нержавейки, которую я приобрёл в магазине "Всё для рыбалки и охоты") и нагревается до температуры, приближённой к температуре его кипения.
6. Затем в него добавляется мелкоизмельчённый и просушенный нитрат калия (калийная селитра). Перед тем как вы её будете засыпать, хорошенько встряхните пузырёк с селитрой, чтобы она стала более рассыпчатой.
7. Смесь перемешивается до полной однородности. При таком соотношении селитры и сорбита смесь начинает быстро затвердевать, поэтому вам придётся снова разогреть содержимое стакана, до тех пор пока смесь не станет пригодной к перемешиванию.
8. После того как смесь остынет до температуры, которая ниже температуры плавления серы, в неё добавляют саму серу. Температуру можно проверить, бросив небольшое количество серы в выше полученную смесь селитры и сорбита, если температура слишком велика, то сера будет плавиться и образовывать мелкие, блестящие капельки на поверхности. Перемешивать все компоненты нужно очень быстро, чтобы смесь не успела затвердеть.
10. После этого вытащить пластичную массу (желательно использовать одноразовые полиэтиленовые перчатки) ножом или другим металлическим предметом. Смесь также следует соскоблить и со стенок кружки и всё ещё раз перемять руками для большей однородности (использовать полиэтиленовые перчатки!).
Хочу заметить, что топливо начинает быстро затвердевать, поэтому я снова помещаю его кружку и ставлю в прогретую печь, но только уже выключенную, т.к. она сохранила в себе тепло и отлично помогает сохранять температуру расплава топлива и оно не остаётся пластичным достаточно долгое время. В печь можно также положить какие-нибудь теплоёмкие материалы: чистый сухой песок, металлически гайки, гвозди, отлично подойдёт свинец. По мере необходимости кусочки топлива отщипываются от основной массы и тщательно запрессовываются в корпус двигателя.
Производить запрессовку топлива следует малыми порциями, потому что если топливо запрессовывать не под достаточным давлением, то внутри топливной шашки останется много пузырьков воздуха. Как показал опыт для запрессовки лучше использовать графитовую палочку пропитанную парафином, и с отполированным кончиком. Для этих целей так же подойдёт фторопласт, однако топливо всё равно к нему прилипает и желательно иметь по рукой тряпочку с помощью которой вы будете удалять налёт. Все работы желательно проводить в сухом помещении. Как я уже отметил, данное топливо больше подойдёт на изготовление крупных топливных зарядов (от 70г) для больших двигателей.
От автора: Я не знаю, станет ли данное топливо популярным среди ракетостроителей и химиков, но в ходе длительной работы с ним я пришёл, что это единственное мощное топливо, которое можно получить без особого труда, по сравнению с перхлоратным. А более низкое содержание сорбита делают его немного более выгодным в использовании, если конечно у вас сера стоит дешевле, чем сорбит. С первого раза, приготовить его так как надо, у вас не получится, но в ходе длительной работы с ним, вы действительно увидите разницу. Возможно вам покажется, что данный способ изготовления этого топлива небезопасен, но за всю мою практику не было ни одного ЧП, потому что я строго соблюдаю чистоту реактивов и не допускаю попадания веществ, которые воспламеняются ниже 200 0 C. При строгом соблюдении чистоты рабочего места данный способ является сравнительно безопасным.
Внимание! Если у вас есть какие-то замечания, вопросы или предложения по данной теме, просьба сообщить мне об этом.
Источник: http://www.ntpo.com/technologists/model/4.shtml
Модели ракет
Проектировать, строить и запускать модели ракет не просто. Особенно, когда конструктор стремится к достижению наивысших результатов в соревнованиях. Успех спортсмена во многом зависит от правильного выбора двигателя для модели. Еще один шаг к достижению рекорд.
На старте можно наблюдать случаи, когда модель ракеты, сходя с направляющей, вместо вертикального (направленного) полета начинает кувыркаться. Огорченный конструктор зачастую не понимает причину неустойчивого полета. Однако неустойчивость объясняется просто: ЦЕНТ.
При движении модели ракеты в воздухе появляется сила, оказывающая сопротивление ее движению. Эта сила возникает в результате взаимодействия воздуха с поверхностью движущейся модели ракеты. Ее называют полной аэродинамической силой. Под этим понятием подразумевается.
Сборку пиротехнической части модели надо делать внимательно и со строгим соблюдением правил техники безопасности. В центральную несущую трубу (рис. 8, 4) вставляют две нитки стопина 3, один конец которого надежно укрепляют в гнезде с навеской черного дымного п.
При снаряжении многоступенчатых моделей ракет двигателями необходимо обеспечить своевременную передачу теплового импульса на очередной двигатель. В тех случаях, когда двигатель одной ступени находится в непосредственной близости к двигателю следующей ступени, почти.
Стопин требуется надежно закреплять в отверстии сопла двигателя, чтобы он не выпал во время горения на старте и в полете. Особенно необходимо обращать внимание на запальное устройство при снаряжении многоступенчатых моделей ракет, где причиной отказа в передаче огн.
В практике ракетного моделизма широко используется воспламенительное средство, именуемое в пиротехнике стопином. Стопин представляет собой хлопчатобумажную нить, покрытую составом из пороховой мякоти с добавкой клея (например, крахмала, декстрина и т. п.). Способ и.
Испытание ракетных двигателей для моделей не только увлекательное, но и полезное занятие. Здесь практически познаются тайны горения топлива ракетного двигателя. Испытания дают возможность проверить режим работы двигателя, грамотно подойти к оценке того или иного дв.
Большой интерес представляют самые миниатюрные двигатели типа ДБ-3 и ДБ-51. Это двигатели ДБ-3-СМ-1,25 (рис. 20) и ДБ-51-СМ-2,5 (рис. 21). Весят они всего по 5 г, их диаметр 12 мм, длина 40 мм. Удельная тяга первого двигателя 45,5 кг·сек/кг, второго — 70 к.
Модельный ракетный двигатель ДБ-З-СМ-10 является комбинированным (стартовым и маршевым). Двигатель может быть использован как на одноступенчатых моделях ракет, так и на последних ступенях многоступенчатых моделей ракет. Двигатели типа ДБ-3 имеют довольно большой ас.
Модельный ракетный двигатель ДБ-51-С-10 является стартовым двигателем и предназначен только для нижних ступеней моделей ракет (рис. 16). Чтобы этот двигатель можно было использовать на одноступенчатых моделях ракет или на последних ступенях, в него надо встави.
Модельные ракетные двигатели типа ДБ1 промышленного производства предназначены для моделей ракет, самолетов, вертолетов и других летательных аппаратов. Характеристики выпускаемых двигателей соответствуют нормам ФАИ. Каждый двигатель маркируется заводом-изготовителе.
Разработка проекта действующей модели ракеты тесно связана с вопросом о двигателе. Какой двигатель лучше поставить на модель? Какие из его характеристик являются главными? В чем их сущность? Разбираться в этих вопросах моделисту необходимо. В этой главе по воз.
Создание научно-исследовательских лабораторий в космосе, в которых могли бы плодотворно работать исследователи, — задача космической науки и техники. Большинство существующих проектов создания космических орбитальных станций предусматривают доставку на орбиту .
Модель-копия ракеты-носителя корабля-спутника «Восток» (рис. 7) в масштабе 1:50 впервые была сделана в декабре 1967 г. студентом Куйбышевского авиационного института Михаилом Кулашевым. После многих весьма удачных полетов этой модели-копии ее одноступенчатый вариан.
Источник: http://www.modelizd.ru/rocket
Пороховой двигатель для модели ракеты своими руками
Карамельные модельные ракетные двигатели
Цель проекта: разработать модельные ракетные двигатели, достаточно простые в изготовлении и надёжные в работе, чтобы их можно было изготавливать в ракетомодельных кружках и использовать вместо стандартных заводских МРД.
При постановке такой задачи прежде всего нужно решить вопрос — какое топливо использовать? Десятилетиями самодельные МРД изготавливались в кружках на дымном порохе методом прессования. Процесс этот трудоёмкий и довольно опасный. На сегодняшний день существует прекрасная альтернатива дымному пороху — это сорбитовая карамель. Нельзя думать, что это абсолютно безопасное топливо, таких просто не бывает. Но можно твёрдо сказать, что сорбитовая карамель гораздо проще и безопаснее в изготовлении и использовании, чем дымный порох. Её свойства хорошо изучены, существует программа, позволяющая проектировать ракетные двигатели с заданными характеристиками.
В качестве корпуса двигателя я выбрал бумажную охотничью гильзу 12 калибра. Готовая гильза — это удобно, тем более что она соответствует по наружному диаметру заводским МРД 10 и 20 Н*с, а значит одну ракету без переделки можно будет запускать как с заводскими двигателями, так и с самодельными. Однако поскольку цена гильзы составляет половину стоимости всего двигателя, в дальшейшем будут испытываться и двигатели в самодельном корпусе.
Двигатели подобного типа уже разрабатывались и успешно использовались участниками нашего форума, например двигатели в бумажной гильзе , в пластиковой гильзе , в самодельной гильзе. Я использовал опыт первопроходцев, но старался максимально упростить конструкцию.
Для начала я выбрал две простейшие конфигурации.
Тестовый двигатель 1. Одна шашка с наружной бронировкой, длина 30 мм, канал 5.7 мм, трассер-замедлитель длиной 20 мм, сопло из стальной шайбы 4 мм. Шайба вклеена шпаклёвкой для штукатурки (на водной основе), шашка вставлена без дополнительной теплоизоляции, замедлитель залит эпоксидкой.
Тестовый двигатель 2. Одна шашка без бронировки, закрытая пыжом и залитая эпоксидкой. Я не очень верил, что гильза это выдержит, поэтому даже не захотел тратить замедлитель для первого теста. Шашка выглядит немного покусанной, потому что получена обдиранием бронировки со стандартной шашки.
Оба двигателя имеют расчётный суммарный импульс около 11 Н*с. Немного уменьшив количество топлива, можно будет вписаться в стандартную десятку.
После испытания, гильзы повёрнуты наиболее подгоревшими сторонами:
Двигатели отработали нормально, «на глаз» тяга была, время работы ТД-1 1с, ТД-2 0.5с. Однако видно, что гильзы близки к прогару, поэтому следующая серия испытаний была посвящена методам теплоизоляции гильзы.
Методы повышения огнестойкости гильзы.
Я изготовил 14 двигателей ТД-3 — ТД-16, аналогов ТД-2, с шашкой без бронировки. Для отливки шашек использовал гильзы, укороченные на 25 мм. В них вставлял свёрнутую бумагу, покрытую скотчем, на дно гильзы укладывал монету (без отверстия), затем шайбу, обмотанную фольгой. Монета и шайба прижимают бумагу к стенкам. На бумаге нанесена метка, до которой нужно заливать топливо.
После заливки топлива вставлял стержень диаметром 5.7 мм, сверху топливо прижимал ещё одной шайбой. Крайняя справа — шашка торцевого горения для трассера-замедлителя. Для неё в гильзу вставлен один оборот ватмана с небольшим нахлёстом (не склеенный), снизу монета и тонкий картонный пыж. Таким образом получается шашка в бронировке точно по размеру гильзы, нужно только подклеить свободный хвостик бумаги. Точно так же я делал и канальную шашку с бронировкой для ТД-1, только вставлял стержень и прижимал шайбой.
Стержни я вынимаю через 12 часов, шашки достаю через двое суток. Готовые шашки (блестящая поверхность не влажная, просто очень гладкая):
Готовые двигатели до испытания (ТД-17 — аналог ТД-1, описан ниже):
и вскрытые после испытания:
ТД-3. гильза без теплоизоляции, повтор ТД-2.
ТД-4. Гильза покрыта термостойким кремнийорганическим лаком КО-89. Во всех случаях покрытие производилось погружением гильзы в жидкость с головой и последующей сушкой на решётке при комнатной температуре. В данном случае лак не дал эффекта.
ТД-5. Гильза пропитывалась лаком КО-89 в течение 30 минут. Лак очень слабо впитывался в картон, эффект очень слабый.
ТД-6. Пропитка в течение часа 30%-ным раствором эпоксидки (смола + отвердитель) в толуоле. Гильза сушилась двое суток на воздухе, потом 1 час в духовке при 70С. Почему-то смола полностью не отвердилась, гильза липкая. Прогорела сильнее всех.
ТД-7. Пропитка в течение 45 минут 30%-ным раствором эпоксидки в ацетоне, сушка такая же, как ТД-6. Эпоксидка хорошо отвердилась. Второе место по жаростойкости.
ТД-8. Гильза погружалась в густой ПВА, сушилась на решётке. ПЕРВОЕ МЕСТО по жаростойкости! Внутри почернел и отслоился только первый слой бумаги, остальные слои целые. В других гильзах несколько прожжённых слоёв, остальная часть бумаги расслоилась.
ТД-9. Гильза погружалась в силикатный клей не полностью, а только той частью, которая будет контактировать с пламенем. Место заливки эпоксидки не обрабатывалось. При сушке клей на наружной поверхности гильзы потрескался и почти весь обсыпался, на внутренней поверхности потрескался. Почти никакого защитного эффекта.
ТД-10. Пропитка «школьным» клеем, взял у дочери ;^)) Прозрачная густая жидкость, судя по всему — водно-спиртовый раствор модифицированного крахмала, хотя я не уверен. Похожий на вид клей продаётся и для поклейки обоев. Почти никакого эффекта.
ТД-11. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в один слой фольги. Эффект слабый.
ТД-12. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в два слоя фольги. Эффект слабый.
ТД-13. Гильза без пропитки, шашка обёрнута в один слой офисной бумаги. Эффект слабый
ТД-14, 15, 16. Все предыдущие двигатели сделаны из гильз, купленных несколько лет назад. Эти три двигателя — из только что купленных, они лучше проклеены, что очень положительно сказалось на их огнестойкости. Эти гильзы я ничем не пропитывал, в ТД-15 шашка обмотана фольгой, а в ТД-16 бумагой. Состояние гильз после испытания лишь немного хуже, чем у ТД-8.
Двигатели испытывались на простейшем стенде из пружинных весов. К сожалению, с этими быстрогорящими двигателями весы так болтало, что во всех кадрах видеозаписи стрелка просто размазана по всей шкале, поэтому о тяге можно сказать только «где-то около 3 кг». Скоро все двигатели будут испытаны на новом точном стенде. Видео, WMV9, 321 КВ.
ТД-17. Это аналог ТД-1, но с упрощённым трассером-замедлителем. Изготовление трассера описано чуть выше, он вклеен на эпоксидке. Гильза (из старого запаса) довольно сильно обгорела, но осталась целая. Здесь тяга, как и положено, была меньше, чем у предыдущих двигателей, и в два раза более длительной, поэтому весы не так сильно колебались. Удалось снять показания весов и построить профиль тяги.
время тяги 1,2 с
скорость горения 5 мм/с
тяга на режиме 1,2 кг
крит. сечение сопла 4 мм
давление на режиме 9,3 атм
суммарный импульс 11,7 Н*с
масса шашки 11 г
масса торцевой шашки* 2,5 г
полная масса** 13,5 г
удельный импульс 88 с
* часть массы торцевой шашки, сгоревшей одновременно с основной шашкой и участвовавшей в создании тяги.
** полная масса топлива, участвовавшего в создании тяги.
Источник: http://serge77-rocketry.net/kmrd/kmrd.htm
vsedelaisam.ru
