Карамельный двигатель: Большая Карамельная Ракета / Хабр

Ракетный двигатель ТРДК-1

Торцевое горение бесканальной шашки в ракетном двигателе выглядит довольно привлекательно. Простая технология, легкий расчет, постоянное давление и постоянная
тяга, время которой, кроме скорости, зависит только от длинны заряда. Однако не все так просто на самом деле.
Площадь торцевой поверхности в ракетном двигателе всегда ограничена габаритами. Чтобы создать достаточное
давление и тягу, необходима большая скорость горения топлива ~15мм/с. Существующие доступные любителю топлива не
дают достаточную скорость. Кроме того, при длительной работе двигателя, возникают проблемы с теплозащитой корпуса,
который подвергается тепловым нагрузкам гораздо дольше, чем в канальных движках. Сопло также подвергается жесткому и
длительному тепловому воздействию.

По этим причинам двигатели торцевого горения не получили широкого распространения, но попытки создать торцевик
делаются. Решил попробовать и я. Несмотря на мелкие «комочки» первый блин можно считать очень даже ничего.
Назвал свой первый торцевик ТРДК-1.

Топливо

Первый вопрос, конечно, топливо. Изучая
катализированные варианты карамели, пришел к выводу, что
можно попробовать один из вариантов для торцевика. Как показали эти исследования, влияние катализатора
носит пропорциональный характер, т.е. постоянно, если выразить в процентах. Значит скорость катализированного
топлива тем больше, чем больше скорость некатализированного. Самое быстрое карамельное топливо это сахарная
карамель. Выбор поэтому пал на топливо типа
RCandy. Оно очень технологично.

Состав немного изменил:

KNO₃ — 65%

сахар — 25%

сорбит — 10%

Fe₂O₃ — + 1%

Корпус

Собственно, попавшаяся на глаза стреляная гильза от ракетницы и натолкнула на мысль о торцевике.
Это мощная толстостенная гильза 4-го калибра (26,5 мм), рассчитанная на большое давление.
Большой диаметр гильзы как раз подходит для создания большой поверхности торца топливного заряда. Так что
с корпусом мудрить не пришлось.

Сопло

С соплом тоже усложнять не стал. Железное донце гильзы вполне может выполнить его роль.
Только засверлил критику Ø3мм прямо через пробитый капсюль.

Сборка

Для начала надо подготовить бронировку длиной 65мм. Клеим жидким стеклом на оправке диаметром 21мм из
2-х (можно 3-х) слоев офисной бумаги. Бронировка будет входить с заметным люфтом в корпус двигателя.
Сделано это специально, что бы отвести фронт пламени от стенки мотора и использовать эффект термоса.
Чтобы закрепить бронировку в корпусе, промазываем силиконом внутреннюю стенку двигателя и внешнюю
поверхность бронировки. Достаточно густо. Аккуратно вставляем бронировку в корпус по центру,
стараясь обеспечить постоянный зазор со стенкой, заполненный силиконом. Даем подсохнуть.

Теперь, подготовив свежее топливо, заполняем бронировку почти до верху, оставив незаполненными 3-4 мм.
Для этого скатываем из карамели
плотную колбаску диаметром ~20 мм и, запихнув в бронировку, утрамбовываем плоским
торцом металлического стержня. Эту операцию можно повторить до окончательного заполнения мотора
топливом. Получаем топливный заряд длиной 60 мм и диаметром 21 мм.

Пока топливо не застыло надо продавить через сопло небольшой канал (длиной ~10 мм) для зажигания состава.
Это легко делается либо заостренной бамбуковой палочкой для барбекю, либо тыльной стороной сверла Ø3мм.

Зарядка завершена, осталось сделать заглушку. Тут лучше всего подходит технология предложенная
ракетчиком Serge77. Идея в том, что заглушка делается просто заливкой сверху эпоксидкой, но так,
чтобы слой эпоксидки был выше края корпуса двигателя. Тогда смола пропитывает
края картонного корпуса и намертво схватывается с ним. Такая заглушка очень надежна.

Осуществляется несложно. Наматываем скотч липкой стороной наружу так, чтобы он выступал за
край корпуса. Уплотняем контакт скотча и корпуса, намотав резинку для денег. В образовавшуюся
ванночку заливаем эпоксидку выше края корпуса на 2-3 мм. Смола может просочиться между гильзой и
бронировкой, если там остались незаполненные силиконом полости. Это, в-принципе, неплохо, но надо тогда
подлить эпоксидки, что бы сохранить уровень выше края корпуса.

После застывания смолы стаскиваем скотч и движок готов.

Характеристики

Параметры двигателя получаются такие:

  — длина 82 мм

  — диаметр 26,5 мм

  — вес 57,6 г

  — длина заряда 60 мм

  — диаметр заряда 21 мм

  — вес заряда 39,3 г

  — диаметр критического сечения сопла 3 мм

Испытания двигателя ТРДК-1
прошли 05. 09.2010 на стенде
ТСК-2-5 на базе 5-ти килограммовых весов.
Результаты были обработаны программой
ALTIMMEX. Полученные характеристики показаны на
рис.1.

Мотор работал 7 секунд, поэтому средняя скорость горения получается 8,6 мм/с.

Заключение

Осмотр двигателя после испытаний не выявил каких-то проблем. Корпус выглядит как новый — сохранил форму, цвет, жесткость.
Конструкция оказалась удачной и выдержала довольно длительную тепловую нагрузку.

Надо сказать, что полученные результаты очень даже обнадеживают.
Расчет в той же программе ALTIMMEX показывает, см. рис.2, что характеристики двигателя ТРДК-1 вполне
достаточны для небольшой легкой ракеты. Если удастся уложиться во
взлетную массу 150г, что вполне реально, то мотор может обеспечить полет на высоту свыше 500м.
Я уже не говорю о прекрасной возможности использования на второй ступени двухступенчатой ракеты.

По-видимому, есть и резервы. На второй секунде работы вышибло медный капсюль, и диаметр критики
немного увеличился. Уменьшился Kn (примерно с 50 до 35), подсело давление в камере сгорания, и упала тяга.
Думаю, можно этого избежать, поработав над конструкцией сопла.

Доработка №1

Во втором варианте мотора ТРДК-1 доработке подверглось сопло. Высверлил посадочное место под капсюль.
Вставил изнутри болт Ø6мм. Снаружи зажал его гайкой. В болте заранее высверлил отверстие критики
Ø3мм. Получилось простое дозвуковое, но прочное стальное сопло.
Испытания модифицированной версии
провел 25.09.2010.

Результат не замедлил сказаться на характеристиках двигателя, рис.3. Тяга достигла максимума в 1,2 кг,
подрос удельный импульс. Время, работы, правда, сократилось,
что понятно, т.к. рабочее давление подросло и скорость горения достигла 12мм/с, что неплохо для карамели.
Гипотетическая 150-ти граммовая ракета с таким движком уже могла бы достигнуть
высоты 800м.

К сожалению не все прошло опять гладко. Подложка в донышке гильзы, по-видимому, сделана из
нежаростойкого материала, и при нагреве сопло стало выдавливаться наружу. Гайка прослабла, и по резьбе
стали слегка подтравливать выхлопные газы. Т.е. данный результат хотя и положительный, но пока не окончательный.
Есть над чем поработать.

P.S.

   Содержание может корректироваться по мере накопления экспериментальных данных.

Ракета на карамельном топливе

Почти все ракетостроители начинали свой путь в космос с ракетомодельных кружков, кухонь, домашних мастерских в гараже и самодельных ракет. Добрая половина нашей редакции в детстве дырявила небо своими самоделками, как и команда частной российской ракетостроительной компании «Лин Индастриал».

Андрей Суворов

Самое главное в ракетостроении, по мнению легендарного конструктора ракетных двигателей академика Валентина Глушко, — именно двигатели. Его фраза «Если есть ракетный двигатель, то к нему хоть забор привяжи — он полетит!», пожалуй, одна из самых цитируемых в отрасли. Чтобы вы не повторяли все наши ошибки молодости, главный конструктор по системам управления «Лин Индастриал» Андрей Суворов расскажет, как сделать один из самых доступных, безопасных и эффективных домашних ракетных двигателей, работающих на карамельном топливе. Все начинали с этого.

Классикой ракетомоделисты называют топливо, состоящее по весу из 35% сорбита и 65% калийной селитры, без каких-либо добавок. Это топливо достаточно хорошо изучено, имеет характеристики не хуже, чем у черного пороха, но изготовить его гораздо проще, чем правильный порох.

Для классики годится только калийная селитра. Если вы не найдете ее в продаже, придется изготовить самостоятельно из натриевой или аммиачной и сульфата или хлорида калия. Все это легко купить в магазинах, торгующих минеральными удобрениями. Раньше в фотомагазинах продавали еще поташ (карбонат калия), он тоже годится для получения калийной селитры из аммиачной. При смешивании горячих насыщенных растворов натриевой селитры и хлорида калия калийная селитра сразу выпадет в осадок. Самодельную селитру придется очистить перекристаллизацией, для этого ее нужно растворить в небольшом количестве горячей кипяченой воды, профильтровать через вату и поставить раствор в холодильник. Затем слить раствор, селитру высушить на батарее, а потом и в духовке при примерно 150 °C один-два часа. Тут главное — соблюдение температурного режима. При более высокой температуре селитра расплавится и станет непригодна к дальнейшему процессу.

Сорбит (заменитель сахара) продается и в аптеках, и в продуктовых супермаркетах. Температура плавления чистого сорбита — 125 °C, и по этой температуре его можно отличить от моногидрата сорбита, который иногда продается тоже под видом сорбита. Моногидрат плавится при 84 °C и для топлива не годится.

Несмотря на несерьезное название, карамельное ракетное топливо — это в первую очередь ракетное топливо, и обращаться с ним надо уважительно. Первое и главное правило техники безопасности — ни в коем случае не готовьте карамель на открытом огне! Только электроплитка с закрытым нагревателем и регулятором температуры. Если нет подходящей электроплитки, можно воспользоваться обычным утюгом, только нужно сделать подставку, удерживающую его в перевернутом положении, подошвой вверх. Положение регулятора «три точки» отлично подходит для изготовления карамели.

Не следует отмеривать компоненты на глазок или по объему — только на весах. На вид кучки в 35 г сорбита и 65 г калийной селитры по объему почти одинаковы. И это нам на руку, так как легче смешивать топливо. Если селитра крупная, ее придется растолочь в ступке или смолоть в кофемолке. Но не перестарайтесь: кристаллики должны быть как у мелкой соли — если смолоть селитру в пыль, с топливом будет трудно работать, так как оно станет слишком вязким. 20 секунд — то что надо.

Теперь можно смешать порошки селитры и сорбита и выложить слоем не больше сантиметра толщиной на сковороду. Желательно мешать смесь непрерывно. Для перемешивания удобно использовать деревянную палочку от эскимо. Постепенно сорбит начнет плавиться, через некоторое время, по мере перемешивания, порошок превратится в однородную субстанцию, похожую на жидкую манную кашу. В расплавленном сорбите часть селитры растворяется, поэтому готовое топливо остается достаточно жидким и при 95 °C. Перегревать топливо не следует, потому что при 140 °C растворимость селитры скачком увеличивается и так же, скачком, увеличивается вязкость этого состава.

Как только последние комочки селитры размешаны, топливо готово — теперь его надо заливать в форму. Идеальная простота! Хорошо бы и двигатель сделать максимально простым, и такой вариант существует — если не требуются рекордные параметры, предпочтительным становится бессопловик. Он состоит только из корпуса и заряда. Несмотря на то что без сопла часть энергии топлива расходуется впустую, за счет экономии веса корпуса и сопла можно залить больше топлива и скомпенсировать потери.

Для корпуса понадобится картонная трубка с толщиной стенок 1−2 мм. Диаметр ее может быть от сантиметра до трех, но для первых опытов лучше брать не самую маленькую, так как с маленькими двигателями неудобно работать — и топливо застывает быстрее, и сложно его упаковать в маленькую трубку. Длина ее должна быть в 7−15 раз больше диаметра. Можно и в 20, но заливать топливо уже очень неудобно.

Еще потребуется стержень для формирования канала в топливе — в двигателях на карамели топливо горит по поверхности канала, а не с торца заряда, у торца не хватает площади. А для центрирования стержня потребуется деревянная или пластиковая бобышка, подходящая по диаметру и к картонной трубе, и к центральному стержню. Диаметр канала должен быть примерно втрое меньше внутреннего диаметра трубы.

Вставив бобышку в нижний конец трубы и стержень в нее, в оставшееся пространство заливаем «манную кашу» из селитры и сорбита. Топливо остывает и затвердевает, но не до конца. Из его остатков надо скатать палочку-образец — обычно размером с мужской мизинец. По ней измеряют скорость горения получившегося топлива — для этого ее снимают на видео и по видео засекают время. Конечно, длину палочки надо измерить до поджигания. Нормально изготовленная сорбитовая карамель должна гореть со скоростью от 2,6 до 2,8 мм/с, то есть палочка длиной 5 см сгорит за 17−19 с.

Примерно через шесть часов — пока топливо еще мягкое — нужно вынуть бобышку и стержень. Осталось сделать заглушку из эпоксидной смолы там, где была бобышка: на обнажившуюся поверхность топлива наклеить кружок скотча, чтобы прикрыть канал, и из скотча сделать бортик вокруг картонной трубки, после чего залить туда эпоксидную смолу с отвердителем. Уровень смолы должен быть на 0,5 см выше края трубки, чтобы смола впиталась в торец. Иногда еще делают три-четыре отверстия диаметром 3 мм, в свободной от топлива части трубки, чтобы эпоксидная пробка лучше держалась. После затвердевания клея двигатель к запуску готов. Для его воспламенения отлично подходят китайские «электрические спички», продающиеся в интернет-магазинах, надо лишь удлинить провода и вставить запал в двигатель до упора, до эпоксидной заглушки — если двигатель загорится в середине, полной тяги он не выдаст.

Но, полетав на «классике», ракетолюбитель часто чувствует потребность ее как-то усовершенствовать. Тут и начинается изобретение разных составов и технологий. Волшебное слово «перхлорат» волнует сердца конструкторов-самодельщиков. Но напрямую заменить нитрат калия на перхлорат калия не получится — топливо будет иметь другие характеристики. Без третьего компонента — катализатора — состав демонстрирует пульсирующее горение вплоть до взрыва. А с катализатором плавить топливо опасно, вот и приходится использовать вакуумное прессование с подогревом и прочую экзотику, большинству любителей недоступную.

Карамель рецензирует «Маленький паровозик, который мог» Уотти Пайпер – BookBunnies

Карамель часто любит перечитывать книги, которые он читал, когда был намного моложе кролика. Сегодня он рецензирует один из своих очень старых фаворитов: «Маленький паровозик » Уотти Пайпера (он же Арнольд Манк) с новой иллюстрацией Лорен Лонг. Как обычно, Спринклс делает заметки и задает уточняющие вопросы.

Caramel Reviews Маленький паровозик , Уотти Пайпер, с новым рисунком Лорен Лонг.

Sprinkles: Давненько я не видел тебя с этой книгой, Карамель.

Карамель: Верно. Я давно не читал. Но это хорошая книга, если вам нравится помогать и тренировать.

S: А ты любишь и помогать, и тренировать! Неудивительно, что вам нравится эта книга!

К: Это потрясающая книга. Мне нравятся фотографии и вся история!

S: Так о чем это?

К: Это о поезде, полном вещей для хороших мальчиков и девочек, который едет через гору. Но у него ломается двигатель.

S: О, это печально. Тогда что происходит?

К: Все игрушки очень грустные. Они хотят добраться до хороших мальчиков и девочек и сделать их счастливыми.

С: Что тогда происходит?

C: Мимо проходит много поездов, и они не помогают поезду. До тех пор, пока не появится этот маленький синий паровозик, и его имя на самом деле Голубой паровозик!

Карамель читает Маленький паровозик , Уотти Пайпер, с новой иллюстрацией Лорен Лонг.

«Я не очень большой», — сказал Маленький Синий Паровозик. «Меня используют только для переключения поездов во дворе. Я никогда не был над горой».
«Но мы должны перебраться через гору, пока дети не проснулись», — сказали все куклы и игрушки.
Очень маленький паровозик посмотрел вверх и увидел слезы в глазах кукол. И она подумала о хороших мальчиках и девочках по ту сторону горы, у которых не было бы ни игрушек, ни вкусной еды, если бы она не помогала.
Затем она сказала: «Я думаю, что смогу. Я думаю, что могу. Я думаю, что могу.» И она прицепилась к маленькому поезду.

S: Да, это классика, впервые опубликованная в 1930, и часть, где она говорит: «Я думаю, что могу. Я думаю, что могу. Я думаю, что могу.» действительно известен. Почему ты так думаешь, Карамель?

К: Потому что это заставляет людей хотеть помогать другим людям.

S: Да, несмотря на то, что Голубой Паровозик маленький и неопытный, она решает попытаться помочь. Это очень мило. И она может помочь, потому что думает, что может. Так что это еще и о…

К: …вере в себя! И я читаю эту книгу уже, наверное, в одиннадцатый раз!

С: Думаю, мы с тобой вместе читали об этом много раз Карамель!

C: Хм, наверное, тогда я читал ее гораздо больше раз.

S: Вы бы порекомендовали его другим маленьким кроликам и их большим людям?

К: Да, хотел бы. Это забавная книга для чтения с вашими большими людьми. В нашем случае это вы конечно Брызгаете.

С: Я знаю. Мне всегда нравилось читать тебе эту книгу. Мне нравилось повторять: «Я думаю, что смогу. Я думаю, что могу. Я думаю, что могу.»

C: «Пуф-паф-пых-пых!» Слышно, как поезд пыхтит.

S: Да, это действительно звучит как поезд, не так ли?

К: Да! А я люблю поезда! Но это все на этой неделе! Оставайтесь с нами, чтобы узнать больше о приключениях книжных кроликов!

Карамель рекомендует «Паровозик, который мог» Уотти Пайпер с новой иллюстрацией Лорен Лонг всем маленьким кроликам и их большим людям.

Нравится:

Нравится Загрузка…

Author Book BunniesОпубликовано 19 февраля 2020 г. 18 февраля 2020 г. Рубрики ОбзорыТеги Арнольд Манк, Обзоры Карамель, классика, Лорен Лонг, Уотти Пайпер

Яхта КАРАМЕЛЬ | 31м Нумарин

Caramel — моторная яхта длиной 31,08 м. Строителем яхты является Numarine из Турции, которая поставила суперяхту Caramel в 2010 году. Суперяхта имеет ширину 7,1 м, осадку 2,04 м и объем 179 GT.

Яхта с флайбриджем имеет дизайн экстерьера от Design Studio Spadolini S.r.l и Can Yalman, а ее интерьер был разработан студией Ciarmoli Queda Studio (CQS), а морская архитектура разработана Umberto Tagliavini — Marine Design & Services. На борту суперяхты Caramel могут разместиться до 10 гостей, а также 5 членов экипажа, включая капитана Caramel. Яхта Numarine 102 Caramel имеет корпус из стеклопластика и надстройку из стеклопластика. Она оснащена двумя двигателями Caterpillar Inc, которые обеспечивают ей крейсерскую скорость 25,0 узлов и максимальную скорость 30,0 узлов. Яхта развивает скорость 25,0 узлов. На борту яхты 12 000 литров топлива и 1 700 литров воды.

В рейтинге самых больших яхт мира суперъяхта Caramel занимает 5020-е место. Это 9-я по величине яхта, построенная Numarine. Владелец яхты Numarine 102 Caramel показан в SYT iQ и доступен только подписчикам. На SuperYacht Times есть две фотографии яхты Caramel.

Caramel в настоящее время не продается, но на данный момент в мире выставлено на продажу 2010 яхт. В настоящее время в мире выставлена ​​на продажу 1 яхта Numarine 102 и 6 яхт Numarine 102 в мировом флоте суперяхт. Последний раз моторная яхта Caramel была продана в 2016 году. По данным нашей системы анализа рынка SYT iQ, она была одной из 579яхт, проданных в 2016 году. Неизвестно, есть ли на яхте Caramel информационно-развлекательная система для суперяхт от YachtEye.

Размеры

Общая длина	31,08 м (101 фут 12 дюймов)
Длина по ватерлинии	26,25 м (86 футов 1″)
Балка	7,1 м (23 фута 4 дюйма)
Осадка макс.	2,04 м (6 футов 8 дюймов)
Валовая вместимость	179
Водоизмещение при полной нагрузке	94

Сборка

Материалы

Дизайн

Детали сосуда

Размещение

Производительность и возможности

Макс.