FORUM.PIROTECHNIKA.ONE.PL

[PINOT]

Ponieważ spotkałem się na tym forum z osobami, których umiejętnościom mogę ufać, a dodatkowo w przyszłą sobotę biorę ślub z pewną cudowną osobą, która bywała świadkiem eksperymentów (tak...dzielę swój czas między wami a nią) chciałbym wam zrobić przyjemność - prezent.

Otóż mówiliśmy tu wiele o tym, że AN jest wyjatkowo niewdzięczny jeśli chodzi o dobór lepiszcza. Sprawdziłem wiele....plastyfikowanych i nie, zywice chemoutwardzalne i roztwory polimerów...przez długi czas rozwijałem paliwa z lepiszczami na bazie poliuretanów (poliuretan obuwniczy - jeśli ktoś wie co to są "buty na słoninie", to wie jak wyglada poliuretan obuwniczy). jednak zawsze szukałem czegoś prostego, co mozna kupić w każdym sklepie. Po kilku latach znalazłem...raptem pół roku temu.

Własciwie trudno na to wpaść, bo jak coś stoi przed nosem, to się tego nie widzi..... Kilka lat temu wprowadzono do sprzedaży tzw. silikony N (oksymowe) firmy Soudal. Oczywiście, klasyczny silikon octanowy jest nieużyteczny, gdyż paliwa metalizowane natychmiast zaczynają "buzować", co niszczy ich własności mechaniczne, jednak silikon N - nie !

Wypróbowałem to lepiszcze na kompozycjach z chloranami K, nadchloranami K, NH3, a co dla mnie najważniejsze na azotanach NH3. Wyniki były świetne...po prostu zawsze działało.

Ponadto, jak wiecie, silikon utwardzając się wiąże wodę ! Pirotechman juz się cieszy, bo woda to jego największe utrapienie. Lista zalet jest długa:

1. Wiąże wodę
2. Paliwo formuje się przez ugniatanie (przy mniejszych zawartościach silikonu potrzebny jest emulgator)
3. Czas wiązania jest tak długi, że można z paliwem robić wszystko,
4. Nie klei się - więc łatwo można formować inne niz cylindryczne kanały
5. po związaniu paliwo jest masą o postaci gumki myszki
6. lepiszcze to przyjmuje plastyfikatory organiczne
7. Lepiszcze to ma bardzo dobry bilans tlenowy (głównie tlen i reszty alifatyczne)

powiecie, że silikon - materiał na termoodporne pokrycia paliwem ? A tak !!!

Mało tego...zastanawiałem się jak to jest, ze paliwa AN sprawiają wrażenie palacych się nawet lepiej. Czemu ? Odpowiedzi dostarczył mi niezawodny KETEN (również uczestnik tego forum), który dostarczył mi ksiązke o chemii paliw rakietowych. Znalazłem tam informacje, że grupa R-O-Si katalizuje reakcje spalania. Bingo !!! czym innym jest silikon jak nie związkiem siloksanowym ?

Czas zatem na przykładowe kompozycje...

Niech paliwo się nazywa PI-S-15/K1 i PI-S-15/K2:
Utleniacz jest kombinowany:
w K1 - 50%AN, 25% AP, 25% KP
w K2 - 70%AN, 30% KP

Paliwo wersja K1/K2 wzorowane na moich klasykach PU (gdzie %PU=20%)
60% utleniacz
15% Al
25% binder (nie ma obaw, nie za dużo - binder podobnie jak PCV ma sporo balastu Si, O)

Testy prowadziłem w silnikach PCV 1/2" (Dw=16 mm) o długości 100 mm i kanale 8 mm. Kn jest bezpieczne dla rury przy wartości 340.
Wkładka dyszy: glina modelarska+akryl, Dkr = 4mm. Tutaj uwaga! Kn jest liczone dla max powierzchni paliwa i nominalnej średnicy dyszy. Nie wziałem pod uwagę erozji.

Bardzo proszę o wypróbowanie paliw i ew. uwagi. Potem powiem coś o paliwach na samym AN, choć jak was znam sami szybko coś swojego "ukręcicie". Nawet jeśli tak, dajcie znać. Włączm sledzenie tego tematu.
Pirotechmanie, tym razem magnez+AN powinien się sprawdzić, tylko wysusz (bo bedzie ci "zalewało" i puchło)

Ps. czy ktoś może mi wyliczyć ISP moich PI-S-ów przy 400 psi ?

PINOT

[ksard]

Jestem bardzo podniecony tymi doniesieniami więc na gorąco przesyłam
wyliczenia teoretyczne dla paliwa K1 o następującym składzie:

AMMONIUM NITRATE = 30g
AMMONIUM PERCHLORATE =15 g
POTASSIUM PERCHLORATE (KCLO4) = 15 g
SILICONE = 25 g
ALUMINUM = 15 g

Gęstość = 1.6228 GM/CC
Temperatura palenia = 2685 K
Ciśnienie w komorze spalania =23.13 atm (340 PSI)
Entalpia = - 98,36
Entropia = 219,67
Cp/Cv = 1.1651

M = 25,43
Ax/At = 4,35

Isp = 202,5

Później to skomentuję
Pozdrawiam

[ksard]

Wyliczenia teoretyczne dla paliwa K2 o następującym składzie:

AMMONIUM NITRATE = 42g
POTASSIUM PERCHLORATE (KCLO4) = 18 g
SILICONE = 25 g
ALUMINUM = 15 g

Gęstość = 1.6110 GM/CC
Temperatura palenia = 2616 K
Ciśnienie w komorze spalania =23.13 atm (340 PSI)
Entalpia = -104.64
Entropia = 220.57
Cp/Cv = 1.1632

M = 24,848
Ax/At = 4,35

Isp = 201,4

Parametry teoretyczne bardzo podobne.
Teraz policzę przykładowy silnik w rurce PVC 3/4''

To narazie

[PINOT]

to potwierdza moje obserwacje, one pracują niemalże tak samo. Ciekawe czy Kn bedzie równe 340 przy p=400 psi.

[Gość]

[PINOT]

silikon N nie jest droższy niż 15 złotych za standardową tube 310 ml

[Charly]

Gratulacje! i wszystkiego najlepszego z okazji ślubu PINOT

[ksard]

Dla zaproponowanych paliw przez PINOT’a pokusiłem się
o wyliczenie parametrów przykładowego silnika
wykonanego z rury PVC D =3/4 ”

Założyłem, że:

Średnica wewnętrzna silnika 20 mm
Ładunek paliwa inhibitowane na powierzchni bocznej (rurowy):
Średnica D = 19 mm
Średnica kanału wewnętrznego dw= 8 mm
Długość ziarna l = 35 mm
Ilość lasek paliwa = 4
Całkowita masa paliwa m = 0,051 kg

Średnica krytyczna dyszy dkr=8,7mm
Zacisk średni Kn = 100
Wykres zacisku


Wykres ciśnienia

Wykres ciąg

Wartość średnia ciągu F = 188 N
Czas trwania ciągu silnika t = 0.5 s

Impuls całkowity 94 Ns
Impuls właściwy = 190
Klasa silnika G188

Gdyby wszystko było zgodne z teorią to rakieta o masie 500g (bez silnika) i współczynniku oporu Cd = 0,6
powinna osiągnąć wysokość 406 m.
Maksymalna prędkość wyniosłaby 155 m/s (559 km/h)
Rakieta osiągnie tą wysokość po 7,5 sek.

Tyle mówi teoria. Teraz należy ją sprawdzić. I to już należy do nas.

Uwagi końcowe:
Mam jedynie wątpliwości co do założonego współczynnika Kn
(za niski jak dla mnie). Wyższe wartości powodują wzrost ciśnienia do wartości przekraczającej wytrzymałość komory spalania
w wykonaniu z PVC. Dla zacisku sugerowanego przez PINOT’a Kn=300 ciśnienie osiągnie 2150 PSI czyli 14 MPa !!!
Co Wy na to? Zapraszam do dyskusji.

Pozdrawiam

PS.
Gratulacje dla PINOT’a z okazji ślubu. Mam nadzieję,
że po miodowym miesiącu włączysz się do prac z paliwami
z silikonem i będziesz się nadal dzielił swoją wiedzą chemika
w zakresie paliw rakietowych na co nie ukrywam bardzo liczę.

[PINOT]

Wspaniałe i profesjonalne obliczenia, KSARDZIE. Jestem przede wszystkim chemikiem, więc w obliczeniach silników nie jestem orłem. Stawiam raczej na optymalizacje eksperymentalną.

Jak mówiłem w moim opisie Kn=340 został wyliczony na podstawie maksymalnej powierzchni spalania (czyli powierzchni wewnętrznej rury) dla końcowej fazy spalania, przy założeniu, że średnica dyszy jest jak na poczatku (czyli 4 mm). Oczywiście jest to wysoce nieprofesjonalne i nie bedzie odpowiadało obliczeniom. Pominąłem erozję dyszy, która w moim przypadku jest istotna. Jednak spróbuje tutaj oszacować Kn jakie było w rzeczywistości.

Moge coś powiedzieć o dwóch fazach pracy:

1. KONIEC PRACY :Zakładając, że moja "prymitywna" dysza podwoi swoją średnicę w fazie końcowej spalania do 7-8 mm (bo tak to mierzyłem) Kn było minimum 85
2. POCZĄTEK PRACY: Zakładając, że spala się powierzchnia kanału 8mm, a śr dyszy jest 4mm, Kn przy starcie było = 180

Zatem, KSARD przekładając moje liche szacunki na twój profesjonalizm srednio w trakcie całej pracy silnika Kn powinien być 132. A to jest bardzo blisko !!!

Przy tym myslę, że powinienem się zgodzić na Kn = 180 przy zapłonie, gdyż spalanie nie rozgrzanego paliwa nie musi dać od razu pełnego impulsu. Co zbliża moje skromne szacunki do Twoich obliczeń.

KSARDZIE, czy mogę liczyć na TWOJE obliczenia przy testach innych paliw ? Wiem, że moje wyliczenia Kn bazujące na Smax/Skryt min są użyteczne dla mnie (przy silnie erodujących dyszach), ale nie mogą być publikowane, gdyż są po prostu nie prawdziwe.

[pablo]

[KML]

Witam... Wszystkiego najlepszego na nowej drodze życia
... ale do tematu: Paliwa Rakietowe na silikonach typu N opracowałem jusz latem, to była moja słodka tajemnica, choć podawałem recpte kilku forumowiczom. Na takim lepiszczu wychodzi silne paliwko i fajne paliwko

[ksard]

[PINOT]

Witam,
Co prawda nie mam filmu video z testem statycznym, ale dobrze pamiętam, że z pewnością czas spalania jest dłuższy niż 0,5 sekund. Z ręką na sercu załozyłbym nawet 2 sekundy od pojawienia się pierwszych śladów zapłonu. Na prawdę przy tak smałym silniku nawet z filmem trudno jest powiedzieć, kiedy spalanie odbywa się w warunkach zrównoważonych.
Wychodzi mi, ze przy 4mm grubości paliwa r= (średnio) 2mm/sek, co wydaje mi się za mało.
Silnik pracował w rurze 1/2" (zaprojektowanej na dopuszczalne ciśnienie krótkotrwałe 600 psi), więc nie jestem w stanie odgadnac jakie było w rzeczywistości, tym bardziej, że począwszy od 100 psi na pewno by poleciał. Zakres zgadywania jest za duży
Co do wykładnika, jeśli założyłeś zbliżony do karmelka, to wydaje mi się sensowne. Przeciez nic więcej w tej sytuacji, na teraz nie możemy zrobić. Chyba, że ktoś z was ma bombę ciśnieniową, to chetnie prześlę kilka niedużych ładunków do testowania szybkości spalania. Wykładnik w paliwach AN/PU lub PB jest w całej literaturze podawany jako niski 0,35-0,4(niewielkie dodatki AP lub KP drastycznie go nie zmianiają - załóżmy 0,42). Np jedno z moich paliw bazujących na podobnej recepturze z PU i identycznej geometrii, było z powodzeniem przetestowane w locie w zakresie średnicy krytycznej dyszy od 3 do 5 mm (co za zakres Kn)!

OK, żeby nie zanudzać gdybaniem - przeliczmy, proszę taki silnik dla K1:

Dwew = 16 mm
Dkan = 8mm
L = 100 mm, jedno ziarno. Spalanie tylko w kanale, bez powierzchni czołowych
p = ? psi (*coś bedziemy musieli założyć, bądź zasymulować)
dkryt = 4mm (na końcu spalania : erozja dkryt + 2mm)
n = 0,42

jutro podam wam szybkość spalania (14,7 psi). Zaraz przygotuję próbki.

[PINOT]

czy możecie mi wysłać srm.xls Nakki z kilkoma słowami pomocy co do trudnocsi, jakie moga mnie spotkać ?
Wczoraj zaqssałem GUIPEPA..nareszcie chodzi. Czy ktoś może mi wyjaśnić znaczenie parametrów, obliczanych wraz z ISP w pliku wynikowym? ciężko zgadnąć, bo nie wiadomo czy wyniki są w SI, czy innych jednostkach? Program jest wyjątkowo mało user friendly, ale przynajmniej tym razem działa bez błędów

[knod]

[v-21]

oj Knod a byłes taki koserwatywny tak jak sier dorasta to czyzby słodycze(karmelki ) przestały smakowac

[ksard]

[PINOT]

ciągle coś nie tak....

>założyłem, że a=8,875 mm/s
- nie ma szans na tyle na "świerzym powietrzu". 2-3 mm to będzie maximum

[knod]

Wyznaczenie wspolczynnikow a i n to w warunkach amatorskich prawie niemozliwe. A czy nie lepiej Panowie zamiast rozwazac to wszystko teoretycznie nie wstawic silnika na hamownie To przynajmniej pozwoli Wam na doswiadczalne zweryfikowanie Isp (o ile pominiemy zaleznosc paramettru od cisnienia...) oraz przydatnosci silnika.

Z tego co pamietam to aby zapobiec erozji dyszy wykonanej z glinki (i podobnych materialow) niektorzy wstawiaja w przewezenie metalowe podkladki - chyba ze zalezy Wam na tym zjawisku aby w ten sposob utrzymac w miare stale Kn.
Pozdry
knod

[dziadek kermit]

Cześć i Uszanowanie
Czemu uważasz że weryfikacja tych parametrów nie jest możliwa
Jeśli jest hamownia i powtarzalne silniki z różnymi dyszami to myślę, że można to wykonać, ale to już normalna praca badawcza
Niemniej CO WY NA TO